PDF Печать E-mail
Изготовление прибора для определения ускорения свободного падения
Введение

     В настоящее время в школе с новым подъемом возрождаются традиции кружковой деятельности. Моя работа посвящена практической стороне кружковой работы .

     Внеклассная кружковая работа является очень важным компонентом процессов обучения и воспитания и требует тщательно продуманной, правильной с точки зрения методики организации.

     Данные занятия обеспечивают углубленное освоение учебного материала. Немаловажно в процессе кружковой работы расширение кругозора и ознакомление учеников с миром технологических явлений, открытиями ученых, достижениями изобретателей.

     Одной из важнейших задач внеурочной кружковой работы является развитие познавательного интереса у учащихся. Этому способствует применение на классных уроках физики результатов, полученных отдельными учениками в процессе кружковых занятий. В качестве примера можно привести демонстрации моделей и приборов, изготовленных в кружке, доклады учащихся по темам, связанным с изучаемым материалом, применение самодельных приборов при проведении работ.

     Среди членов школьных кружков довольно часто находятся учащиеся со слабым познавательным интересом. Учителю необходимо, учитывая индивидуальные особенности учеников, умело мотивировать интерес кружковцев к теоретической стороне дела. Нужно привить ученикам понимание того, что для решения экспериментальных и практических задач, понимания достижений науки и техники, проектирования и изготовления оригинальных машин и приборов требуются знания, получаемые в школьном курсе.

     Развитие устойчивого и проявленного интереса к предмету у части учеников отлично способствует появлению и развитию познавательного интереса у всех остальных учащихся.

     Для школьников, не имеющих проблем с познавательным интересом, основной задачей кружковой внеурочной работы может стать развитие их творческого потенциала. Встречаясь с необходимостью применения полученных знаний в новых условиях, а также самостоятельного открытия новых законов и закономерностей, изобретая оригинальные приборы и конструкции, ученики получают мощный толчок к развитию их творческих способностей.

     Необходимо отметить, что на уроках физики нет возможности выделять достаточное время для занятий такого рода. А вот на кружковых занятиях основу большинства видов деятельности должны составлять именно занятия творческого типа. При поиске путей развития школьников следует опираться на положения психологии, согласно которым способности не только проявляются, но и формируются в процессе деятельности. В связи с этим необходимо уделять особое внимание организации самостоятельной работы учащихся, имеющей творческий характер.

     Существуют два условия, обязательных для организации творческого процесса учащихся:

     Первое: необходимо обеспечить оптимальное соотношение между объемом имеющейся информации и объемом информации, которую необходимо использовать для решения проблемы. Для того, чтобы интерес или потребность в ее решении не пропали, разница между этими объемами должна быть небольшой.

     Второе: нужно придать эмоциональную окраску процессу усвоения знаний.

Одним из важных нюансов управления деятельностью, особенно творческой, является новизна. Субъективность новизны, как характерный признак творческой личности, дает возможность контролировать творческую деятельность ученика, управлять ей.

     Существует множество направлений внеклассной работы. Среди них имеет особое значение кружок по конструированию простых приборов и моделей. Эта работа дает возможность не только расширить и углубить знания учащихся, но и конкретно продемонстрировать им связь теории с практикой самым естественным образом. В процессе этой работы учащиеся приобретают различные практические умения и навыки, находят целесообразное применение своим силам, знаниям и способностям. Такая работа способствует развитию творческих способностей учащихся, повышает их интерес к науке, приучает к самостоятельной деятельности, вырабатывает уверенность в собственных силах.

     С другой стороны, подобная работа является хорошим примером общественно-полезного труда: удачно сделанные самодельные приборы могут значительно пополнить оборудование школьного кабинета.

     Хорошо известно, что школьные кабинеты постоянно испытывают потребность в различных мелочах. Изготавливать их на месте своими силами можно и нужно.

     Самодельные приборы имеют и другую постоянную ценность: их изготовление, с одной стороны, развивает у учащихся практические умения и навыки, а с другой - свидетельствует о творческой работе самого учителя, о его методическом росте и совершенствовании.

     Некоторые самодельные приборы могут оказаться удачнее промышленных в методическом отношении, более наглядными и простыми в действии, более понятными учащимся. Другие позволяют полнее и последовательнее проводить эксперимент с помощью существующих промышленных приборов, расширяют возможность их использования, что имеет очень важное методическое значение.

     Все вышесказанное обосновывает актуальность данной работы. В условиях работы современной школы претерпевает изменения и сама методика конструирования и изготовления учебного оборудования. Изготовление приборов в различного рода кружках, и функции таких кружков хорошо описаны в методической литературе, а также на страницах научно - популярных журналов «Юный техник», «Техника - молодежи», «Моделист - конструктор», «Радио».

     Цель: разработать элементы методики конструирования и изготовления учебного оборудования для школьных кабинетов на примере разработки и изготовления прибора для определения ускорения свободного падения, а также объяснения методики его применения.

Гипотеза: наличие данного прибора в школьном кабинете физики расширяет возможности совершенствования учебного эксперимента и улучшает постановку научно - исследовательских работ.

Цель и гипотеза определяют задачи исследования:

1. Методическое       обоснование       конструирования       и       изготовления самодельного оборудования для школьного кабинета физики.

2. Разработка элементов методики руководства кружком конструирования и изготовления школьных приборов.

3.   Разработка   элементов   методики   конструирования,   изготовления   и применения   прибора для определения ускорения свободного падения,   предназначенного   для   школьного кабинета физики.

     Объект исследования: научно - исследовательское творчество и изобретательство учащихся.

     Предмет исследования: самодельные приборы для школьного кабинета физики.

     Новизна в следующем:

1.     Разработаны     элементы     методики     руководства     кружком     по конструированию и изготовлению самодельных приборов .

2.     Сконструирован,   изготовлен   и   апробирован   в   условиях   работы школьного кабинета прибор для определения ускорения свободного падения.

Практическое значение работы: результатами работы могут воспользоваться руководители физико-технических кружков и не только в школах, но и в других учебных заведениях.
   

Методическое обоснование конструирования, изготовления и применения самодельного оборудования в учебном процессе.

 

   Изготовление и применение самодельных приборов необходимо в следующих случаях:

     а) если нужный прибор в кабинете физики отсутствует, а требуется продемонстрировать физическое явление. Возможно, далеко не во всех случаях.

     б) если преподаватель находит, что имеющийся в его распоряжении прибор   не   способен   дать   учащимся   достаточно   ясно   воспринять демонстрирующееся   явление   или   является   слишком   сложным   для объяснения своего действия.

     В этих случаях самодельный прибор является плодом самостоятельного творчества преподавателя, воплощает работу его мысли, выражает его стремление к улучшению обстановки и метода преподавания и обнаруживает прогресс в методах школьных занятий. Необходимо признать, что конструирование и изготовление преподавателем самодельных приборов является не только необходимым, но и неизбежным спутником деятельности учителя, как проявление его собственной инициативы и роста квалификации и как неотъемлемая часть его профессиональной работы. В конструировании приборов преподаватель физики для себя лично может обнаружить полезный и приятный отдых от своей многотрудной работы и испытать радость творчества.

    
ЗНАЧЕНИЕ КОНСТРУИРОВАНИЯ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ САМОДЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ УЧАЩИМИСЯ    

     Преподавание физики складывается из классных занятий (уроков) и внеурочных домашних обязательных занятий, а также из внеклассной работы учащихся в форме так называемых кружков. На уроках учащимся нет ни возможности, ни надобности заниматься изготовлением даже самых простых приборов, т.к. они и без того достаточно загружены усвоением учебной программы. Однако такие возможности отчасти открываются на внеурочных занятиях в виде домашних физических опытов учащихся и особенно широко на внеклассных кружковых занятиях.

     Процесс изготовления учащимися самодельных приборов и их применение имеют огромное методическое и педагогическое значение:

а) Современный школьник уже не хочет и не может готовиться к жизни в изоляции     от   окружающего     мира.     Он     желает   реализовать     свои индивидуальные способности в настоящее время и проверяет свои силы -интеллектуальные, физические, духовные. Преподаватель способен помочь человеку обрести уверенность в своих силах, сформировать у него потребность в творческом стиле   жизнедеятельности.   Во   внеурочной   работе   школьники   надеются отыскать   успех,   компенсировать   неудачи   в   учении,   в   общении   со сверстниками  и   взрослыми.   Практические   внеурочные занятия создают условия для индивидуализации юной личности, дают ученикам способы и средства самореализации и самопознания. Успешное выполнение задач в контексте кружковой работы , помимо свойственного трудовым процессам воспитательного воздействия, внушает учащимся веру в свои силы и создает у них чувство законной гордости своей работой, особенно когда они видят применение своих приборов, например, на открытых собраниях кружка или при демонстрации опытов учителем на уроках.

б) Вопрос о подготовке учащихся к практической стороне жизни может, и должен быть решаем не только на уроках, но и в процессе домашних занятий , заключающихся в постановке и проведении учениками некоторых опытов и наблюдений. Очевидно, что при домашних экспериментальных занятиях   изготовление   самодельных   приборов   является   совершенно необходимым и составляет одну из важнейших частей работы такого рода.

в) Изготовление самодельных приборов сопровождается действенным и глубоким ознакомлением с начальными сведениями по физике и технике, т.к. ученики часто пополняют свои знания из научно - популярной и технической литературы, а также регулярно задают преподавателю соответствующие предметные вопросы. Воспроизведение опыта на построенном самими учащимися приборе или приведение в действие самостоятельно изготовленной технической модели отлично способствует повышению интереса к физике и ее техническим приложениям.

г) Часто можно обнаружить в составе любого класса учеников с ярко выраженной склонностью к «мастерству». Под этим определением в данном случае понимаются занятия ремеслом с целью изготовления технических моделей, или каких- либо приборов. Нередко оказывается так, что без влияния с чьей-либо стороны учащийся у себя дома интенсивно занимается подобной работой. Иногда ряд учащихся объединяется для таких занятий и они трудятся у кого-либо дома, создав своеобразный кружок. Характерно то, что таким учащимся приходится регулярно решать чисто конструктивные задачи, что делает их занятия проявлением детского технического творчества.

     Задача преподавателя технологии - непременно поддерживать и направлять по правильному пути подобные устремления учащихся, и, организуя соответствующие внеклассные занятия, развивать техническое творчество и инициативу учеников.

Каждая из деятельностей, входящих в процесс работы кружка, характеризуется следующими параметрами:

а) потребность, вызывающая данную деятельность;

б) мотив - предмет, на который направлена деятельность;

в) цель - то, что достигается в результате деятельности;

г) условия протекания деятельности;

д) действия, из которых как из единиц состоит деятельность;

е) операции, с помощью которых совершаются действия. Сначала работа кружка осуществлялась главным образом по одному параметру, а именно путём задания ученику определённой последовательности действий, которые он должен выполнить. Между тем управление кружковой работой должно осуществляться по всем параметрам.

     Под жесткостью управления работой кружка будем понимать жесткость последовательности действий ученика в процессе работы. Чем детальнее эта последовательность задаётся извне управляющей системой, тем более жестким является управление. Чем более эта последовательность выбирается и определяется по содержанию самими учениками, тем более гибким является управление работой кружка.

     Однако, основным показателем, по которому должно идти изменение характера управления, в зависимости от возраста и развития учащихся, является степень личностного управления работой. Общие цели работы кружка на всех этапах задаются «сверху». Исходя из этих общих целей, происходит порождение целей конкретной деятельности учащихся. Если в генерации общих целей кружковец не может принимать участие, то в постановке частных целей конкретной деятельности, осуществляющей в совокупности с остальными общей цели работы, ученик может и должен принимать самое непосредственное участие

     Действительно, управление процессом работы кружка должно быть направлено не на принуждение учащихся к выполнению управляющих воздействий учителя, а на то, чтобы вызвать у учеников потребность и желание их выполнять. Для этого управление должно опираться на внутренние силы ученика. Следовательно, система управления работой кружка должна быть построена так, чтобы создать атмосферу личной ответственности каждого ученика за свою часть работы, ответственности его за работу всей группы и ответственность коллектива за работу каждого члена группы.

     Основу системы управления кружком целесообразно строить, учитывая модель деятельности ученика. Деятельность учителя должна определяться, исходя из построенной деятельности учащихся.

Описание методики конструирования, изготовления и применения прибора для определения ускорения свободного падения тела.              

 

Назначение прибора и принцип его работы.

Все работы отличаются от традиционных оригинальными техни­ческими решениями, облегчающими Проведение экспериментов и повыша­ющими точность измерений. В частности, для измерения малых про­межутков времени используются электронные секундомеры с автомати­ческим включением и отключением.

Выполнение лабораторной работы с использованием данного прибора, включает предварительную под­готовку» проведение экспериментов и составление отчета о резуль­татах исследований.

При подготовке к выполнению работы необходимо изучить тео­ретическое введение, описание лабораторной установки и методы измерений, соблюдать указанный порядок выполнения экспериментальной и расчетной части работы. При проведении экспериментов необходимо строго выполнять все установленные в лаборатории правила техники безопасности.

Контрольные вопросы, приведенные в конце каждой работы, облегчают, подготовку к защите работы. В конце указаний приведен список литературы, рекомендуемой для самостоятельной подготовки к выполнению лабораторных работ.

Цель работы: Экспериментально определить ускорение при свободном падении тела в поле тяготения Земли.

 

 

 

Приборы и принадлежности

1.Установка для исследования свободного падения (рис. I) с ав­томатической регистрацией времени полета, стальной шарик, линейка.

  Принцип работы прибора



на платформе 1 укреплен электромагнит 3, удерживающий стальной шарик 4. На столе 5 установлены ловушки 6 для шарика, электронный секундомер 7 и тумблер включений 8. Ловушка предназначена для точной фиксации времени пролета шариком расстояния h. В ловушке установ­лены Гибкие контакты на пружинах, которые регулируют зазор между контактами. Секундомер включается тумблером, который одновременно отключает питание электромагнита и дает возможность шарику свободно падать. Высота падения h изменяется путем пере­мещения электромагнита 3 и измеряется линейкой. Для удобства извлечения шарика из ловушки нижняя часть ловушки сделана подвиж­ной. Устройство автоматической регистрации времени полета шарика обеспечивает погрешность измерения времени 0,01 с, т.е. ∆t = 0,01 с.

 

3.2 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ ПРИБОРА

Прибор предназначен для постановки целого ряда практических и исследовательских работ в условиях кружковых занятий.

Прибор состоит: Электромагнит, ловушка для шарика, электронный секундомер, корпус, штатив, кнопка включения.

     В данной работе применено оригинальное устройство штатива. Он изготовлен разборным и может увеличиваться до 1.5-2 метров. Это позволяет более точно проводить измерения времени полёта шарика. Для этих же целей предназначено и устройство ловушки. Она выполнена из четырёх упругих, регулируемых контактов и металло-текстолитовой пластины. Данное устройство позволяет регулировать зазор между контактами до 0.01-0.02 миллиметра. Также обеспечена простота в обслуживании и использовании.

Применяются исключительно диэлектрики (древесина, пластмасса, резина), для обеспечения полной безопасности при проведении работы, для защиты от электрического тока.

     Есть множество вариантов применения прибора в школьном учебном процессе и кружковой работе при постановке демонстраций, практических и исследовательских работ.

Среди них можно выделить следующие:

1. Тестирование     и     настройка     самодельных     приборов, изготовленных кружковцами.

2. Углубленное изучение физических законов, связанных не только с темой КИНЕМАТИКА, ДИНАМИКА, но и МЕХАНИКА, ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.

 

 

Заключение

   При выполнении работы были разработаны элементы методики конструирования и изготовления учебного оборудования ..    

   Апробирование работы заключалось в проверке надежности, убедительности и необходимости прибора определения ускорения свободного падения в условиях школьного кабинета физики.

Сконструирован,   изготовлен   и   апробирован   в   условиях   работы школьного кабинета прибор для определения ускорения свободного падения.

Результатами работы могут воспользоваться руководители физико-технических кружков и не только в школах, но и в других учебных заведениях.

В настоящее время образец прибора находится в Самарском государственном педагогическом университете. В институте математики, физики и информатики

На кафедре общей физики и методики обучения физике


Литература:

1. Бессонов В.В «Кружок радиоэлектроники» . Москва «ПРОСВЕЩЕНИЕ» 1993.

2. Борисов В.Г «Кружок радиотехнического конструирования» .Пособие для руководителей кружков-2-е издание,переработанное и дополненное- М.: Просвещение, 1990г.

3   Брушлинский А.В. «Психология мышления и кибернетика». М.-1970 г.

4. Беляков Н.Д, А.И. Покровская. Кружок «Умелые руки» в школе . Минестерство Просвещения РСФСР-1957г.  

5.   Верховцев О.Г. «Практические советы мастеру - любителю: электротехника, электроника, материалы и их обработка» «Энергоатомиздат» 1987 г

6.   Фридман Л.И. «О концепции управления процессом учения» М. 1987 г.