Изучение физических принципов работы аппаратуры в курсе "Технические средства обучения"

Изучение физических принципов работы аппаратуры в курсе "Технические средства обучения"

Изучение физических принципов работы аппаратуры в курсе "Технические средства обучения"

В. К. Мухин, ассистент кафедры общей физики, Ярославский государственный педагогический университет им. К. Д. Ушинского

В силу ряда причин автору данной статьи, физику по образованию, пришлось в течение ряда лет заниматься проведением лабораторных работ по техническим средствам обучения. В процессе занятий по существующим методикам выяснилось, что студенты(даже некоторые физики !) в итоге плохо осваивают навыки технически правильной эксплуатации аппаратуры и не до конца понимают сущность паспортных технических характеристик. Эта статья - своеобразный "взгляд со стороны" на проблему с предложением конкретных рекомендаций по усовершенствованию методики преподавания ТСО.

Следует отметить, что преподаватели ТСО делятся на две группы, назовем их условно "методисты" и "техники". Первые считают, что в основе преподавания ТСО должна лежать методика применения технических средств, а знание техники - дело десятое. "Техники" же полагают, что основа данного предмета -- изучение устройства аппаратуры, ее принципа действия и правил технически грамотной эксплуатации. В "технической" концепции изучение методики применения ТСО есть прерогатива частных методик преподавания, а в курсе ТСО следует рассмотреть лишь самые общие принципы применения. Автор этой статьи является сторонником "технической" концепции.

По всей видимости нельзя научиться эксплуатировать аппаратуру технически грамотно, использовать все ее возможности не представляя, хотя бы в общих чертах, физические процессы, лежащие в основе ее принципов действия. Эта проблема особенно актуальна для студентов нефизических специальностей, которые часто пытаются формально (для зачета!) запомнить технические характеристики изучаемого прибора, не представляя скрывающихся за ними физических процессов. Естественно, что такие "знания" быстро выветриваются, и в последующей практической работе такой "специалист" не в состоянии ни правильно выбрать, ни грамотно эксплуатировать аппаратуру ТСО.

Ниже, на двух примерах, будет изложена предлагаемая методика изучения ТСО, суть которой заключена в следующем:

изучению подлежит не стандартная аппаратура, а специально сконструированная для этой цели;

изучаемая аппаратура должна легко подвергаться трансформации с целью изменения ее параметров;

изменение потребительских качеств при этом оценивается в основном качественно с помощью собственных органов чувств; измерительные приборы применяются только в случае "жестокой" необходимости и только такие, принцип действия которых абсолютно ясен;

возможно применение специальной аппаратуры для имитации изменяющихся внешних условий (см. ниже "активный экран").

Эта методика рассматривается в сравнении с традиционной на примере лабораторных работ по изучению средств статической проекции и изучению аппаратуры магнитной записи и воспроизведения звука.

Изучение средств статической проекции

Традиционное изучение аппаратуры сводится к знакомству с некоторым количеством конкретных аппаратов (обычно 6-10 шт.).Здесь изучаются особенности управления, заносятся в отчет технические параметры. Отметим, что особенностей эксплуатации существует столько, сколько существует аппаратов, и в принципе акцентировать на них внимание вряд ли целесообразно, но при традиционной методике без этого не обойтись. А из технических параметров при такой работе осмысленно воспринимаются, как правило, только такие как масса, габариты, потребляемая мощность. Важные в практическом применении оптические и светотехнические параметры для студентов не физиков остаются тайной за семью печатями.

Предлагаемая методика направлена на раскрытие смысла именно последних, плохо воспринимаемых параметров. Для того, чтобы отвлечься от особенностей конструкции конкретной аппаратуры, данную лабораторную работу следует выполнять с использованием одного единственного проекционного аппарата (диапроектора), допускающего трансформацию конструкции. Естественно, что это должен быть специально сконструированный (на данном этапе, вероятно, самодельный) проекционный аппарат. Его трансформируемость должна заключаться в следующем:

допускаться установка как высоковольтной (220 Вольт),так и низковольтной (24 вольта) проекционной лампы;

сферический отражатель должен иметь съемную конструкцию;

в комплект аппарата должны входить несколько легко заменяемых конденсоров различных конструкций;

теплофильтр должен легко сниматься и устанавливаться обратно;

конструкция аппарата должна допускать установку малоформатных и широкоформатных диапозитивов;

в комплекте должны быть несколько сменных объективов с различными фокусными расстояниями и различной светосилой;

должна быть предусмотрена возможность замера мощности, потребляемой проекционной лампой, и возможность изменения напряжения питания лампы в пределах 20% от номинала.

В результате различных трансформаций диапроектора будет изменяться изображение на экране. Чтобы иметь возможность оценивать эти изменения, используем специальный "активный" экран(термин мой, В.М.), позволяющий реализовать следующие возможности:

по масштабной сетке измерять площадь проецируемого изображения;

измерять встроенным люксметром освещенность в центре экрана;

варьировать общую (фоновую) освещенность экрана от максимальной, соответствующей освещенности от проектора, до минимальной, определяемой уровнем освещенности в лаборатории(