Межпредметные связи в процессе обучения физике и информатике по темам: "Электрические цепи", "Локальные сети"

Разделы: Физика, Информатика


Электрические цепи – основа локальных сетей.

В последние десятилетия изменения в характере обучения происходят в контексте глобальных образовательных тенденций.

К их числу относятся:

  • массовый характер образования и его непрерывность как новое качество;
  • значимость, как для индивида, так и для общества;
  • ориентация на активное освоение человеком способов познавательной деятельности;
  • ориентация на личность учащегося, обеспечение возможностей его самораскрытия.

Все эти тенденции очень важны в начальном профессиональном образовании.

Но не менее важным является профессиональная значимость знаний. Нам в своей работе постоянно приходится отвечать на вопросы учащихся: А где это можно применить в моей профессии? Как это поможет мне в овладении профессией? и т. д. Поэтому на своих уроках мы часто применяем практику бинарных уроков. Такие типы уроков основаны на активном, эмоционально окрашенном общении учащихся друг с другом. При этом происходит интенсивное межличностное взаимодействие.

Необходимо быстро ориентироваться в меняющейся обстановке учебного процесса – в зависимости от текущих задач, побуждать участников к совместной работе, сосредоточенному самостоятельному обсуждению, оживленному обмену мнениями и лаконичному подведению итогов. Иначе говоря - гибкость.

Необходимо терпеливое выслушивание учащегося, заинтересованное внимание, стремление узнать его точку зрения, неподдельный интерес к его суждениям, впечатлениям. Иначе говоря – искренний интерес к учащемуся. Необходимо проявлять умение в обстановке обсуждения свободно выражать свои мысли, не подавляя при этом сидящих в классе ребят, убеждать учащихся, побуждать к умению настоять на своей точке зрения. Иначе говоря – широта.

Необходимо спокойно принимать возможные ошибки в фактах, в логике суждений, уметь побуждать учащихся к прояснению и уточнению мысли без стремления одернуть, оборвать “очередную чепуху”. Иначе говоря – терпимость.

Необходимость уметь за нескладным выражением своих идей увидеть живую работу мысли, поддержать ее, деликатно направить к поиску результатов. Иначе говоря – конструктивность.

Необходимо проявлять положительное отношение к личности учащегося, безоценочное восприятие его мыслей, склонностей, чувств и т. д. Иначе говоря – доброжелательность.

Можно продолжить перечень этих “необходимо”. Все это относится к преподавателям. Это умения, функции учителя, черты его деятельности, приметы его личностного склада.

Для достижения этих задач целесообразно усовершенствовать методику проведения уроков, отходить от традиционных форм обучения, в частности, применяя бинарные уроки. В данной работе затронуты некоторые аспекты подобных форм работы в профессиональном училище в группе по подготовке операторов ЭВМ.

Постоянно работая над формированием интереса к избранной профессии, мы привлекаем ребят к выполнению творческого задания по изготовлению наглядных пособий для кабинета. При этом в процессе работы мы постоянно задаем вопросы ребятам: из чего изготовим данное пособие? Для чего оно нам необходимо? Какие знания нужны, чтобы объяснить то, что изготовлено в наглядном пособии? Таким образом, углубляются знания, способствуя формированию интереса к профессии. Кроме того, учащиеся испытывают чувство гордости, когда на уроке используют пособие, хорошо выполненное их руками (Фото 1).

Фото 1
Действующий стенд "Локальная сеть – соединение типа "Звезда"

Преподаватель физики.

При изучении темы “Последовательное и параллельное соединение проводников” всегда использую технологию поэлементного обучения решению задач. Основные идеи технологии следующие:

1. В каждой задаче выделяю отдельные элементы, операции, умения и навыки. Например: запись условия, изображение чертежа, запись основного уравнения в векторной и скалярной форме и т. д.

2. Не решая задач целиком, организую работу на уроке и дома по обучению отдельным элементам, уделяя этому достаточно много времени, чтобы добиться того, что этими навыками овладели все или большинство учащихся.

3. Только потом подробно решаю несколько задач, давая ребятам алгоритм решения данного типа и рекомендации, как им пользоваться.

4. Затем начинается самостоятельная работа учащихся с элементами профессиональной значимости данного материала.

В применении к данной теме это выглядит таким образом. Учить учащихся следующим действиям:

1. Распознавать параллельное и последовательное соединение проводников.

2. Делать расчет сопротивления сложной цепи.

3. Уметь рассчитывать токи и напряжение на участках цепи.

4. Рассчитывать ЭДС батареи и ее внутреннего сопротивления.

5. Уметь применять закон Ома для всей цепи.

6. Решать обратные задачи.

7. Видеть применимость знаний в своей будущей профессии.

1-й этап

УПРАЖНЕНИЕ 1

Из курса школы ребята помнят последовательное и параллельное соединение, но там они решали простейшие задачи и выделить соединение в сложной схеме (Упражнение 1) затрудняются. Подробно разбираем схему в классе. На дом задаю подобные, подчеркиваю еще раз, что сопротивление не рассчитывается. Ученики только распознают типы соединений.

2-й этап

От простого к сложному (Упражнения 2, 3, 4, 5).

УПРАЖНЕНИЕ 2

Чтобы вызвать дополнительный интерес сразу усложняю задание, и рассматриваем такие задачи (Упражнения 7,8).

УПРАЖНЕНИЕ 3

 

УПРАЖНЕНИЕ 4

 

УПРАЖНЕНИЕ 5

 

УПРАЖНЕНИЕ 6

УПРАЖНЕНИЕ 7

 

УПРАЖНЕНИЕ 8

На следующем уроке вновь разбираем аналогичный набор упражнений. Проверяю полученные навыки, провожу диктант.

Реализуя, таким образом, остальные этапы приходим к тому, где применяются данные знания. Обычно это делаем с преподавателем спецдисциплин на последних уроках темы.

Преподаватель информатики.

Основываясь на материале по физике на тему “Электрические цепи”, даю общее понятие сети.

Сеть – это группы компьютеров соединенных друг с другом каналом связи, что позволяет организовать передачу файлов из одного компьютера в другой или другие, совместно использовать вычислительные и аппаратные ресурсы, совмещать распределенную обработку данных на нескольких компьютерах с централизованным хранением информации и многое другое. Чаще всего встречаются три способа объединения компьютеров в сеть.

Разъясняю типы соединений в локальную сеть и каждое соединение характеризую.

Локальная сеть “звезда”.

При соединении “звезда” каждый компьютер подключается отдельным кабелем через специальный сетевой адаптер к объединяющему устройству.

Этот принцип применяется в системах передачи данных, например, в электронной почте сети RelCom. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети (рисунок 1).

Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом.

Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями.

Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким местом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети, но при выходе из строя одной рабочей станции все другие будут продолжать работу.

Соединение типа "звезда"

Рисунок 1
Структура топологии ЛВС в виде "звезды"

Соединение “общая шина”.

При соединении “общая шина” все компьютеры подключаются к одному кабелю, который используется совместно всеми рабочими станциями.

При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного для всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети (рисунок 2).

Выход из строя отдельных компьютеров не приведет к остановке всей сети.

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют тонкий кабель или Cheapernet–кабель с тройниковым соединителем. Отключение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вызывает нарушение циркулирующего потока информаци и зависание системы.

Новые технологии предлагают пассивные штепсельные коробки, через которые можно отключать и/или подключать рабочие станции во время работы вычислительной сети.

Благодаря тому, что рабочие станции можно подключать без прерывания сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды.

Соединение "общая шина"

Рисунок 2
Структура шинной топологии ЛВС

Соединение типа “кольцо”.

При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо (рисунок 3).

Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять “в дорогу” по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.

Подключение новой рабочей станции требует кратко срочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.

Соединение типа"кольцо"

Рисунок 3
Структура кольцевой топологии ЛВС

Указываю на достоинства и недостатки соединений и для закрепления материала демонстрирую на действующих стендах принцип работы локальных сетей (Фото 1).

В заключении, привожу схемы электрических цепей, используемых в локальных соединениях (Рисунок 1, 2, 3).

Межпредметные связи в профессии сложнее и многообразнее чем в школе. Как показывает наш собственный опыт основными организационно-педагогическими мероприятиями на условиях межпредметных связей является следующие:

1. Изучение мастерами и преподавателями учебных программ и материалов специальных общетехнических и общеобразовательных дисциплин для выявления конкретных вопросов взаимодействия.

2. Взаимная периодическая информация мастеров и преподавателей по текущей и планируемой учебной работе.

3. Определение основных направлений взаимосвязей теоретического и производственного обучения путем:

  • использование теоретических знаний учащихся во время провидения практических занятий по спецдисциплинам.
  • использование наглядных пособий на уроках теоретического обучения, выполняемых самими учащимися.
  • использование специальных комплексов заданий для самостоятельной работы учащихся.
  • работа со справочной и технической литературой.
  • подготовка учащимися и мастерами докладов для конференций, подготовка к олимпиадам.

4. Систематическое проведение лабораторно-практических работ связанных с будущей профессией, деятельностью учащихся.

Конечно, это гораздо сложнее, чем просто провести урок. Требуется дополнительное время для подготовки к уроку. Но в тоже время урок гораздо эффективнее, знания полученные учащимися более глубокие. А это в конечном итоге то, к чему стремится каждый преподаватель.