Учебная практика по физике Использование полупроводниковых диодов в домашнем освещении. 11-й класс


Целью разработанной учебной практики является
создание условий для формирования
исследовательских навыков учащихся старших
классов. В ходе данной учебной практики
предполагается работа с электрическими
приборами, конструирование простейших
электрических устройств, сборка и проверка их
работоспособности, выдвижение инженерных
гипотез и их проверка.

Данная учебная практика рассчитана на 2 урока
и проводилась в 11-Б классе в рамках работы
коллектива над методической темой и в условиях
перехода к новому статусу школы.
Данная учебная практика позволяет развивать
исследовательские навыки учащихся, навыки
работы с электрическим оборудованием, умение
обобщать, сравнивать, делать выводы, изобретать,
моделировать электрические устройства,
реализовывать теоретические находки на
практике. Материал данной практики выходит за
рамки стандарта и углубляет знания учащихся по
физике и технологии.



Электронную версию методической разработки,
презентации для проведения учебной практики,
фотографии с урока можно посмотреть на
персональной странице автора в Интернете http://asb-school-24.ru/pedagogi/tolkachev/zip/uch-praktika.rar.

Цель: создание условий для
формирования исследовательских навыков
учащихся.



Задачи:

  • повторить устройство ламп накаливания и
    выявить их основные недостатки;
  • изучить на практике основные возможности
    полупроводниковых диодов;
  • смоделировать возможные схемы использования
    полупроводниковых диодов в домашнем освещении;
  • реализовать на практике смоделированные схемы
    и проверить их работоспособность.

Планируемый результат:

  • усовершенствовано умение обобщать и делать
    выводы;
  • усовершенствовано умение работать с
    электрическими приборами;
  • усовершенствовано умение придумывать и
    моделировать электрические устройства;
  • сформировано умение по практической реализации
    идей и доведения работы до успешного окончания.

Участники учебной практики: учащиеся
11 класса

Оборудование: компьютер,
мультимедийная установка (проецирование на
экран), презентация «Использование
полупроводниковых диодов в домашнем
освещении», лабораторное электрическое
оборудование на монтажном столике (лампы
накаливания, полупроводниковые диоды,
выключатели, соединительные провода), источники
переменного тока

Ход учебной практики:

Учебная практика начинается с объяснения
теоретической основы работы ламп накаливания и
полупроводниковых диодов, проводимого через
выступления учащихся с подготовленными
сообщениями по этим темам (в качестве примера
можно использовать исследовательскую работу
«Использование полупроводниковых диодов в
домашнем освещении», выполненную Абзаловым
Артуром, выпускником 2007 г.) В ходе сообщений
учащиеся устанавливают основную причину
преждевременного перегорания ламп накаливания
(при включении сопротивление спирали лампы мало,
поэтому протекающая в лампе сила тока
значительно превышает номинал, и в спирали
выделяется слишком большое количество тепловой
энергии) (см. приложения 1, презентацию к учебной
практике) и определяют возможный путь устранения
этого недостатка (лампы включается сначала
вполнакала, а после этого уже разогретая лампа
включается в номинальный режим работы)

Рисунок 1. Объяснение причины
перегорания ламп накаливания в момент включения

Учащиеся разбиваются по группам, в которых они
будут работать. Каждая группа получает набор
лабораторного электрического оборудования:
источник тока, выключатели, полупроводниковые
диоды, лампы накаливания, соединительные
провода. Желательно использовать комплекты
электрических приборов на специальных
подставках и монтажный столик, на котором
производится сборка электрической схемы.
После комментария учителя и объяснения
конкретного задания (см. приложения 2, 3, 4,
презентацию к учебной практике), ученики
начинают моделировать электрические схемы и
собирать их, работая коллективно в группе. Работа
выполняется в виде чертежа принципиальной схемы
устройства и самого устройства, собранного на
монтажном столике.

Задание 1

Предложите схему включения, при которой
лампочку можно последовательно включить
вполнакала, а затем в полный накал.

Рисунок 2. Возможный вариант решения
задания 1

Объяснение принципа работы устройства:

  • При замыкании ключа 1 электрический ток
    проходит через диод, и лампа светится вполнакала.
  • При замыкании ключа 2 электрический ток
    проходит только через лампу, и она светится в
    полный накал.

Примечание: Чтобы использовать эту
схему в реальных условиях можно заменить
одноклавишный выключатель комнатной
осветительной лампы на двухклавишный,
дополненный полупроводниковым диодом.

Задание 2

Предложите схему включения, при которой каждую
лампу в двухламповой люстре можно
последовательно включить вполнакала, а затем в
полный накал.

Рисунок 3. Возможный вариант решения
задания 2

Примечание: Чтобы использовать эту
схему в реальных условиях можно заменить
двухклавишный выключатель комнатной
осветительной лампы на трехклавишный,
дополненный полупроводниковыми диодами.

Задание 3

Предложите схему включения, при которой вместо
одной лампочки можно использовать люстру из двух
ламп, причем лампы должны включаться отдельно
друг от друга и можно было обеспечить их свечение
вполнакала и в полный накал.

Рисунок 4. Возможный вариант решения
задания 3

Примечание: Чтобы использовать эту
схему в реальных условиях можно заменить
одноклавишный выключатель комнатной
осветительной лампы на двухклавишный,
дополненный полупроводниковым диодом.

По мере готовности учащиеся консультируются с
учителем о безопасности собранного устройства и
проверяют его работу. Если работа устройства не
отвечает требованиям, поставленным в задании,
учащиеся получают время на доработку.
Если работа устройства отвечает требованиям,
описанным в задании, то учащиеся представляют
свою схему классу и объясняют принцип ее работы.
При подведении итогов реализации каждого
задания учитель предлагает свой вариант
устройства и анализирует достоинства и
недостатки схем, предложенных группами учащихся.
Рефлексивным этапом урока становятся заполнение
анкеты учащихся, содержащей следующие вопросы:

  • Как Вы считаете, полезно ли было сегодняшнее
    занятие?
  • Нужно ли использовать подобные формы работы в
    дальнейшем?
  • Смогли ли Вы узнать что-то новое для себя,
    научиться чему-либо?
  • Появилось ли у Вас желание реализовать свои
    идеи дома?
  • Оцените свою работу на сегодняшнем занятии по
    пятибалльной шкале.

Заключение

Материал, связанный с изучением электрического
тока и его законов традиционно является сложным
для изучения. Во многом это связано с недостатком
проводимых практических работ по изучению
свойств электрического тока и его протекания в
различных приборах. Как результат, появляется
зачастую неоправданная боязнь поражения
электрическим током.
Предлагаемая разработка позволяет расширить
рамки практических работ по изучению свойств
электрического тока, развить понимание его
законов, найти практическое применение знаниям.
Страх перед неведомым можно преодолеть только в
процессе познания. Не копирования чужого знания,
а приобретения своего жизненного опыта.
Самостоятельная работа, обсуждение в группе,
возможность высказать свое мнение и услышать
чужое, реализовать свои собственные идеи и
оценить идеи товарищей, взаимный контроль и
помощь, обеспечение безопасных условий проверки
работоспособности созданных устройств – это
слагаемые успеха на пути совершенствования
навыков работы с электрическими приборами,
преодоления страха перед электрическим током.
По итогам проведения заключительной анкеты 100%
учащихся сочли проведенное занятие нужным и
полезным, 7 учащихся решили попробовать
реализовать наработанные идеи в домашних
условиях.



Фотографии моментов работы на
занятии

Рисунок 5

Рисунок 6




Следующий: