Современная школа стоит перед задачей разработки методов преподавания, которые позволяют выразить творчески активную личность, подготовленную к обучению в течение всей жизни.
Основной целью современного учителя является формирование стабильного интереса учащихсяк преподаваемой дисциплине. Главная задача учителя – создание и поддержка мотивационного обучения. Для решения этой задачи используется исследовательский метод. Основными умениями и навыками являются сравнение, аналогия, классификация, анализ и синтез.
Понятие интеграция вошло в нашу жизнь не сегодня. Интеграция - процесс сближения и связи наук. Сегодня, по определению, общество из индустриального становится информационным, то есть основным продуктом производства и потребления становится информация.
По этой причине сегодня имеет смысл говорить об интеграции знаний, а следовательно интегрированном образовании, о видах интегрированного обучения. Поскольку знания по любым дисциплинам носят явно выраженный интегрированный характер, то есть необходимость в проведении занятий на междисциплинарной основе.
Совмещение различных элементов учебных программ предусматривает ряд требований:
- исключить противоречия и дублирование одних и тех же понятий
- акцентировать взаимную опору в развитии ведущих понятий в дисциплинах
Не отвергая создания частных интегрированных методик, нужно определиться, прежде всего к интеграции знаний и представлений учащихся. Для этого нужно:
- Постоянно систематизировать и обобщать знания учащихся в разных дисциплинах.
- Вырабатывать навыки интегрированного подхода к изучению явлений природы и общества.
- Стимулировать умение приобретать знания из различных источников.
Существует специфика осуществления междисциплинарных связей в учебном процессе, а именно:
- Семантическая связь учебных элементов.
- Методические приемы обучения должны быть адекватны содержанию связанных между собой учебных предметов.
- Обеспечение направленного формирования умений и навыков комплексного использования знаний при решении учебных и практических задач.
При изучении физики важнейшую роль играет эксперимент. На начальных этапах знакомства с физическими явлениями эксперимент должен быть по возможности реальным, а не модельным. Сложность восприятия реального эксперимента часто связано с задержкой в представлении результатов обработки эксперимента, в течение которой теряется внимание наблюдателя. Применение компьютера существенно сокращает эту задержку и позволяет демонстрировать явления и результат обработки практически синхронно. Наблюдение эксперимента и соответствующих графиков позволяет повышать наглядность и облегчает запоминание и интерпретацию результатов.
Взаимосвязное изучение информатики, математики и физики способствует развитию математической исследовательской деятельности и с применением компьютера в качестве рабочего инструмента существенно усиливает алгоритмическую направленность всех математических курсов.
Процесс познания математических объектов во многом укладывается в схему “интуиция, абстракция, символическая интерпретация”. Важным этапом в этой цепочке является развитие навыков графического представления информации, причем такого представления, которое выявляло суть абстракции.
Начиная с Пифагора, Евклида, выдающиеся математики всех эпох прекрасно понимали, что рисунок, схема, чертеж стимулируют воображение, интуицию и являются полезными как в научных исследованиях, так и в процессе обучения математике, физике.
В книге “Красота факториалов” авторы Х.-О. Пайген и П.И. Рихтер, характеризуя компьютер как новое средство познания, акцентируют внимание на его графических возможностях: компьютер позволяет увидеть связи и значения, которые до сих пор были скрыты от нас. Через программирование и построение информационных моделей в содержательную часть математики, физики входят абстракции человеческой деятельности, свойства искусственных и живых систем.
Изображения, созданные компьютером, позволяют дать самое удивительное и одновременно самое полное из всех известных описаний множества математических и физических формул. Поэтому важно при освоении структур программирования в курсах информатики учить их созданию “мира” математических образов, рассматривая, например кривые, заданные в системе координат комбинациями синусов и косинусов.
Интегрированный урок объединяет деятельность преподавателей различных дисциплин. Проведение таких уроков позволяет значительно активизировать учебный процесс и установить наглядные междисциплинарные связи.
Из опыта проведения интегрированного урока (информатика + физика).
Тема: Принципы радиосвязи. (1 урок – 45 минут)
Вид урока: комбинированный интегрированный урок.
План проведения урока:
- Организационный этап.
- Физическая сущность.
- Работа с учителем информатики – составление
программы выводящей на экран компьютера графики:
- высокочастотных колебаний
- низкочастотных колебаний
- модулированных по амплитуде колебаний
- заключительная часть, выводы
Выполнение на уроке физики заданий с применением компьютерной графики оказалось достаточно эффективным средством активизации учебного процесса, усиления его обучающего и развивающего эффекта. Использование компьютерной графики в реализации межпредметных связей способствовало не только повышению эффективности процесса обучения, но и расширению кругозора учащихся, что весьма важно в подготовке будущих специалистов.
Таким образом, современные информационные технологии становятся не только предметом изучения, но также средством и рабочей средой обучения.
Это позволяет:
- делать обучение более эффективным, вовлекая в мультимедийный контекст все виды чувственного восприятия
- создавать более тесные связи между изучаемыми дисциплинами
- реализовать компетентностно - ориентированный подход к обучению
От учителя школьной дисциплины требуется хорошее знание и методически грамотное использование достижений современных информационных технологий в обучении, а также способность вовлечь учащихся в создание новой среды обучения. Существенную помощь в решении этой задачи могут оказать учителя информатики. Интеграция информатики с учебными дисциплинами в процессе которой учителя и учащиеся являются создателями среды обучения путем:
- изучения базовых тем курса информатики с максимальным использованием их при проведении интегрированных уроков, пополнения этими программами банка учебно-методических материалов школы.
- разработки и проведения учителями школьных дисциплин серии уроков с применением каждым учеником созданных ими программ
- автономности
- коммуникативности.
План урока
ПРИНЦИПЫ РАДИОСВЯЗИ. РАДИОЛОКАЦИЯ.
Цели и задачи:
- образовательная - обобщить и систематизировать знания по физике, информатике, ознакомить учащихся с практическим применением э/м волн, раскрыть физический принцип радиотелефонной связи, раскрыть понятие амплитудной модуляции
- воспитательная - создать предпосылки для самообразования
- развивающая – сформировать потребность в получении знаний не только в традиционной форме, но и в повседневной практической деятельности
Оборудование: Компьютерный класс, плакаты со схемой радиоприемника А.С. Попова, диапазонами радиоволн на доске записан эпиграф к уроку “ФИЗИКУ УЧИТЬ НЕ ЛЕНИСЬ, НА ЭТОЙ НАУКЕ ДЕРЖИТСЯ ЖИЗНЬ”,
Подготовка: ученикам заранее заданы темы выступлений.
Ход урока:
Повторение (на доске хронология развития радио)
Максвелл доказал существование электромагнитных волн.
1887 – Генрих герц обнаружил э/м волны.
1895 – А. С. Попов изобрел первый р/приемник ( демонстрация на 250 м).
1896 – Г. Маркони изобрел р/приемник.
1897 – Г. Маркони получает английский патент на изобретение радио.
1899 – А. С. Попов ( демонстрация работы радио на 20 км – маневры на Черноморском флоте.
1899 – Переход на слуховой прием телеграфного сигнала.
1901 – А. С. Попов ( демонстрация на 150 км).
1901 – Г. Маркони через Атлантический океан передает букву “S”.
1906 – изобретен детекторный р/приемник.
1913 – изобретен генератор незатухающих колебаний.
1914 – Папалекси налаживает радиосвязь между Царским селом и Петроградом.
Вопросы для повторения:
Чем знаменит в физике 1820 год, 1834 год?
Описать процесс получения открытого колебательного контура из закрытого.
Какое явление использовал А.С. Попов при конструировании своего приемника?
Учитель. Человек живет в океане электромагнитных волн. Его ежедневно, ежечасно окружают различные излучения. Одним из самых известных являются радиоволны.
Это э/м волны с длиной волны от долей миллиметра до нескольких километров (см. рис. 1). Название волн определено по их предназначению и для радиоволн характерны все свойства э/м волн. Получение и регистрация э/м волн подтолкнуло физиков и техников всего мира к поискам средств совершенствования излучателя и приемника, практического использования этих устройств. И, когда 7 мая 1895 года А. С. Попов продемонстрировал удобный прибор для приема э/м волн, началась эра радио. А где находят применение радиоволны?
Ученики: Радиоволны находят широкое применение в жизни и деятельности человека. Они применяются в радиовещании, телевидении, радиолокации, радиоастрономии, радиосвязи.
СДВ (супердлинные волны) – они слабо поглощаются землей, водой – используются при строительстве туннелей, при подводной и подземной радиосвязи.
ДВ – (длинные волны) – радиосвязь на ограниченных расстояниях при достаточно малой мощности радиостанций.
СВ – (средние волны) – вследствие дифракции способны огибать выпуклую поверхность Земли.
КВ – (короткие волны) – за счет многократных отражений от ионосферы и Земли позволяют обеспечить связь между любыми как угодно далекими пунктами.
УКВ – (ультракороткие волны) – используются для радиосвязи между пунктами в пределах прямой видимости и для связи с космическими кораблями. На волнах длиной 21 см (излучение атомарного водорода) ведутся поиски внеземных цивилизаций.
Учитель: А сейчас отгадайте зашифрованное слово – одно из важных практических применений радиоволн (см. рис. 2). (Ответ: РАДИОЛОКАЦИЯ).
Запишем определение: радиолокация – обнаружение и точное определение местонахождения различных объектов с помощью радиоволн.
Сообщения группы “РАДИОЛОКАЦИЯ”
- “РАДИОЛОКАЦИЯ”
- “ПРИМЕНЕНИЕ РАДИОЛОКАЦИИ”
- “РАДИЛОКАЦИЯ В ЯКУТИИ”
Вопросы: Можно ли обмануть радиолокатор? (Ответ. Можно, используя радиопоглощающие материалы, например угольную пыль, каучук, и гофрированные покрытия, на которых радиоизлучение рассеивается диффузно, во все стороны. Можно создать радиопомехи, сбрасывая с самолета полоски алюминиевой фольги или металлизированного волокна. Самой передовой технологией является “STEALTHтехнология” использующая несколько методов снижения рассеивания радиоволн.
Учитель: для определения расстояния до цели применяют импульсный режим излучения. Передатчик излучает волны кратковременными импульсами, во время пауз между ними принимает отраженные целью волны. Найти расстояние до цели можно по формуле:
R=ct/2
R – расстояние до цели, м
с – скорость света 300000000 м/с
t – время, с
Учитель: Для того, чтобы каждый из вас почувствовал себя в роли оператора РЛС, решите задачи.
Ученики: (получают карточки, выполняют в тетрадях для самостоятельных работ 4 минуты, меняются с соседом по парте тетрадью, сверяют решение с приведенным решением на доске, оценивают правильность выполнения, сдают работы учителю)
Карточка:
- Сигнал радиолокатора возвратился от цели через 3,3* 10-3 с. На каком расстоянии находится цель?
- Определите расстояние от Земли до Луны, если при ее радиолокации отраженный импульс возвратился на Землю через 2,56 с от начала его посылки.
- Может ли радиолокатор обнаружить самолет на расстоянии 200 км, если время развертки локатора на экране равно 10-3 с?
Учитель: Для разрядки вспомним считалочку про физиков:
Раз, два, три, четыре, пять
Будем физиков считать.
Раз – Столетов, два – Ньютон,
Три – ученый Клапейрон,
А четыре будет – Ом,
Пять – Паскаль… А кто потом?
Планк, Эйнштейн и Галилей
Вольта, Гюйгенс, Фарадей.
Насчитали мы не пять –
Их вообще не сосчитать
Учитель: А еще с помощью э/м волн можно передавать речь, музыку на расстояние (блок – схема на рис.3). Для осуществления радиосвязи в пункте, из которого передают сообщения, размещают передающее устройство, содержащее радиопередатчик и передающую антенну, а в пункте, принимающем сообщение радиоприемное устройство, содержащее радиоприемник и приемную антенну.
Для осуществления радиосвязи звуковые колебания воздуха с помощью микрофона превращаются в электрические колебания той же формы. Однако частота этих колебаний от20 Гц до 20 кГц, слишком низкая для излучения э/м волны. Поэтому в радиопередатчиках используют генератор высокой частоты (несущей) который генерирует волну высокой частоты, амплитуда которой изменяется с помощью модулятора в соответствии со звуковыми колебаниями. Увидеть это наглядно можно смоделировав работу модулятора на компьютере.
Учитель информатики:
Напишите программу выводящую на экран синусоиду “низкой частоты”.
Ученики составляют программу на языке Турбо Паскаль и запускают на выполнение.
Фрагмент программы
For X:=0 to 640 do
begin
Y:=round(50*sin(X/40);
Putpixel(X,Y+120,14);
End;
Учитель информатики: Теперь модифицируйте программу так, чтобы она под “синусоидой низкой частоты” вывела “синусоиду высокой частоты”. (Вопрос: что характеризует число 50? (Это амплитуда синусоиды.)
For X:=0 to 640 do
begin
Y1:=round(50*sin(X/5);
Putpixel(X,Y+340,14);
End;
Учитель информатики: Переменную Y1, равную амплитуде “синусоиды низкой частоты”, используем в качестве множителя амплитуды “синусоиды высокой частоты”. В итоге получаем модулированный по амплитуде сигнал.
For X:=0 to 640 do
begin
Y1:=round(50*sin(X/40);
Y:=round(Y1*sin(X/5);
Lineto(X,Y+220);
End;
Теперь, когда принцип модулирования ясен, переходим к следующему этапу урока.
Подведение итогов: выводы учеников, заключения учителей
Итак, перечислим принципы современной радиосвязи.
- При радиосвязи всегда происходит излучение, распространение, прием.
- Для передачи информации (звуковой, текстовой) необходимо модулирование высокочастотных колебаний сигнала до излучения.
- На разных этапах прохождения сигнал неоднократно усиливают.