Образовательные ресурсы

Дистанционный курс «Школьная компьютерная физическая лаборатория». Концепция

Школьная компьютерная физическая лаборатория

Дистанционный курс заслуженного учителя РСФСР Л.В.ПИГАЛИЦЫНА (г. Дзержинск)

Лекции предназначаются для учителей физики, которые хотят использовать компьютер на уроках и во внеклассной работе, а также для старших школьников, которые уже «наигрались» и хотят научиться использовать компьютер для управления внешними устройствами и проведения собственных экспериментов. В настоящее время компьютерная техника развивается настолько быстро, что буквально через полгода новый компьютер становится «старым» и требует обновления. А сколько пылится работающих старых компьютеров IBM PC-286, -386, -486, на говоря уже о Pentium-1, -2, -3! Для школьного компьютерного физического эксперимента – это настоящий клондайк. Надо только собрать несколько несложных радиоэлектронных устройств, подключить их к компьютеру, загрузить в ПК небольшую программу, написанную на Бейсике или на Паскале, – и всё, можно проводить эксперименты! В компьютерном слэнге есть такое слово – «чайник». Это человек, который ничего или почти ничего не знает о какой-то проблеме. Специально для них в книжных магазинах и в интернете имеется очень много книг и статей по самым разным направлениям в области программирования, техники и т.д.

Так вот, этот курс я и посвящаю таким «физическим чайникам», т.е. людям, которым надо всё объяснять с самого начала. Единственно, что они должны уметь, – это пользоваться паяльником, знать азы одного из языков программирования (Бейсика или Паскаля) и желание заняться физическим компьютерным экспериментом. Немаловажной проблемой может явиться отсутствие радиодеталей. В связи с этим я старался в своих конструкциях использовать общедоступные детали, например, транзисторы МП35–МП42, цифровые микросхемы серии 155 и т.д. Транзисторы, резисторы, конденсаторы можно найти в старых радиоприёмниках, магнитофонах, телевизорах, а микросхемы – в различных цифровых устройствах (электронных игрушках, на платах неработающих компьютеров и т.д.), в крайнем случае – один рейд школьников по городским «мусоркам», и деталей может хватить не на один год исследовательской работы. Очень большой ассортимент различных деталей имеется на радиорынках и в интернет-магазинах. Итак, вы уже решили повторить мой путь в компьютерном физическом эксперименте? Замечательно!

Лекция 1. Введение в компьютерный физический эксперимент. Рассматриваются возможности применения компьютерных моделей из различных интерактивных курсов физики и различных видов компьютерного физического эксперимента: демонстрационного, графического, вычислительного, моделирующего и т.д. Особое внимание уделяется реальному физическому эксперименту, в котором физические приборы подключаются к компьютеру с помощью GAME-, LPT- и СОМ-портов ПК. Объясняются возможности каждого порта и способы ввода и вывода информации в ПК с помощью этих портов. Рассматривается элементная база школьной физической компьютерной лаборатории.

Лекция 2. Ввод и вывод информации в ПК. Подробно рассматриваются устройство и принцип действия простейших приставок к портам ПК и методика ввода и вывода информации в GAME-, LPT- и СОМ-порты. Приводятся примеры программ для ввода и вывода информации на языках Бейсик и ТурбоПаскаль. Приводятся схемы для подключения к портам ПК различных мощных исполнительных устройств: электрических ламп накаливания, электромагнитов, электродвигателей и т.д.

Лекция 3. Измерение промежутков времени, периода и частоты электрических колебаний с помощью ПК. Во многих физических экспериментах, особенно в механике, для определения скоростей движения тел, ускорений, частоты и периода колебаний математического и пружинных маятников требуется точное измерение промежутков времени. В лекции рассматриваются различные способы измерения времени с помощью ПК. Приводятся примеры программ для измерения промежутков времени, периода и частоты колебаний на языках Бейсик и ТурбоПаскаль. Приводятся простейшие схемы, позволяющие превратить ПК в частотомер.

Лекция 4. Датчики для измерения физических величин и их подключение к ПК. Рассматриваются бинарные и аналоговые датчики, которые могут подключаться к портам ПК. Бинарные датчики – это различные кнопки, герконы, оптические ворота и т.д. Аналоговые датчики – резистивные, емкостные, индуктивные, магнитные, оптические и ионизационные. Приводятся простейшие схемы подключения.

Лекция 5. Моделирование физических процессов. Механика. Подробно рассматриваются устройство, принцип действия и программное обеспечение простейших приставок к портам ПК для измерения механических величин: расстояний, линейных и угловых скоростей, ускорений, масс тел, сил, импульсов и кинетических энергий тел. Даются рекомендации для подключения к ПК приборов по кинематике и динамике, машины Атвуда, математических и пружинных маятников.

Лекция 6. Моделирование физических процессов. Молекулярная физика. Подробно рассматриваются устройство, принцип действия и программное обеспечение простейших приставок к портам ПК для измерения температуры, атмосферного давления и давления газов, влажности воздуха, коэффициента поверхностного натяжения жидкостей и т.д. Приводятся схемы установок для демонстрации и проверки газовых законов, поверхностных свойств жидкостей и упругих свойств твёрдых тел.

Лекция 7. Моделирование физических процессов. Электродинамика и оптика. Подробно рассматриваются устройство, принцип действия и программное обеспечение простейших приставок к портам ПК для изучения законов электростатики и постоянного тока. Приводятся схемы устройств для демонстрации магнитных явлений, токов в различных средах, оптических явлений. Предлагается схема и программное обеспечение для мониторинга радиоактивного излучения.

Лекция 8. Школьная физическая компьютерная лаборатория. Предлагается полный вариант школьной компьютерной физической лаборатории (ШКФЛ), с помощью которой можно проводить физический компьютерный эксперимент по всему школьному курсу физики. Рассматриваются перспективы модернизации ШКФЛ: подключение к USB-порту ПК, использование параллельных АЦП для более точного измерения физических величин, создание отдельного самостоятельного параллельного порта для ПК, который может быть вставлен в ISA- или PCI-слоты материнской платы ПК.

Итоговая контрольная работа. Прислать описание разработанной слушателем электронной приставки для подключения к ПК нескольких физических приборов по выбранной теме (механике, МКТ, электростатике и т.д.), программное обеспечение на любом доступном слушателю языке программирования и разработку нескольких уроков с применением этой приставки. КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ ПРИСЫЛАЮТСЯ ТОЛЬКО В ЭЛЕКТРОННОМ ВИДЕ.

Лев Васильевич Пигалицын – учитель высшей квалификационной категории, заслуженный учитель РСФСР, шестикратный Соросовский учитель, отличник просвещения СССР и РСФСР – окончил физический факультет Горьковского ГПИ в 1961 г. По распределению поехал «за туманом и за запахом тайги» в Сибирь и 4 года работал учителем всех предметов естественно-математического цикла (алгебра, геометрия, тригонометрия, физика, химия, география, астрономия и черчение) в Загваздинской средней школе Усть-Ишимского района Омской области. С 1965 г. работает в средней школе № 2 г. Дзержинска Нижегородской области учителем физики и астрономии. Ещё во время учёбы в школе серьёзно «заболел» радиоэлектроникой и фотографией. В 9-м классе собрал трёхдиапазонный супергетеродин, а в 10-м – свой первый двенадцатиканальный телевизор. Вся внеклассная работа проводится в рамках КЮФа – клуба юных физиков. Клуб пять лет занимал первые места на городских радиовыставках и выставках детского технического творчества. Сейчас работают секции физики, астрофизики и компьютерной радиоэлектроники. В 1980 г. к 50-летию города с учениками создал школьный телецентр – первое городское кабельное телевидение на базе видеомагнитофонов «Электроника-502» и «Электроника-508». Телецентр экспонировался на ВДНХ СССР и был удостоен бронзовой медали.

В конце 80-х принимал активное участие в работе Творческого союза учителей СССР – съезды в Одессе, Ялте, Анапе. Познакомился с корифеями авторской педагогики – В.Щетининым, Ш.Амонашвили, В.Караковским, А.Тубельским, супругами Никитиными, С.Лысенковой, В.Шаталовым и другими. В 1989 г. создал авторский класс с углублённым изучением физики и вычислительной техники, который успешно функционирует до сих пор. Место информатики в нём занял новый предмет – «Вычислительная техника и моделирование физических процессов на ЭВМ» (см. авторский сайт www.levpi.narod.ru). Сейчас ребята работают на IBM (от ХТ до PentiumIV), языки программирования QB-4,5, TP-7, Delphi. Кроме создания программ для моделирования физических процессов на ЭВМ собирают несложные электронные приставки к компьютеру для ввода в ПК информации от физических приборов. С 1998 г. Лев Васильевич каждое лето работает преподавателем дополнительного образования в летних физматшколах. Естественно, туда всегда ездят и его ученики. Ученики неоднократно побеждали на областных, зональных, российских, всесоюзных и международных олимпиадах по физике, астрономии и информатике.

1990 г.: победитель областного конкурса «Учитель года».

1991 г.: лауреат Всероссийского конкурса «Учитель года-91».

2004 г.: награждён медалью Ордена «За заслуги перед Отечеством II степени». В том же году редакцией журнала «Директор школы» и издательской фирмой «Сентябрь» награждён дипломом победителя конкурса авторских материалов. В 2005 г. на городском конкурсе «Профи-2005» удостоен гран-при и звания «Педагог, зажигающий звёзды».

2006 г.: победитель всероссийского конкурса «Лучшие учителя России» в рамках национального проекта в области образования; дипломант всероссийского конкурса «Учитель – учителю» (ООО «Кирилл и Мефодий») в номинации «Лучший проект использования информационного интегрированного продукта “КМ-школа на уроках”» за активное использование современных образовательных и информационно-коммуникативных технологий в процессе обучения; дипломант всероссийского конкурса «Кубышка медиауроков» (ООО «Кирилл и Мефодий») за активное использование современных образовательных и информационно-коммуникативных технологий в процессе обучения на базе ИИП «КМ-школа» и творческий подход при разработке уроков в среде «КМ-школа»;

2007 г.: лауреат Х российских чтений-конкурса им. С.А.Каплана; победитель конкурса кураторов команд Нижегородского молодёжного инновационного конкурса РОСТ (Россия – Ответственность – Стратегия – Технологии), проходившего под эгидой департамента образования Нижегородской области, фирмы «Intel» и Центра предпринимательства США–Россия.

Не представляет свою жизнь без школы. Совпали по жизни работа и хобби, и выбраться из этого прекрасного рабства вряд ли удастся до конца жизни. В этом, наверное, и заключается учительское счастье, считает Лев Васильевич.

Запись на курс 16.007 по телефону: (499) 249-47-82,

e-mail: edu@1september.ru,

на сайте http://edu.1september.ru