Главная страница
Контакты

    Басты бет


Физикалық лабораториялық ЖҰмыста компьютерлік бағдарламаны қолдану арқылы білім алушылардың танымдық Қызығушылығын қалыптастыру. Винтайкин И. Б., Винтайкин Б. Е., Тұрмамбеков Т. А., Саидахметов К. М., Атабай Ж.Қ

жүктеу 48.74 Kb.



жүктеу 48.74 Kb.
Дата14.04.2017
өлшемі48.74 Kb.

Физикалық лабораториялық ЖҰмыста компьютерлік бағдарламаны қолдану арқылы білім алушылардың танымдық Қызығушылығын қалыптастыру. Винтайкин И. Б., Винтайкин Б. Е., Тұрмамбеков Т. А., Саидахметов К. М., Атабай Ж.Қ



ФИЗИКАЛЫҚ ЛАБОРАТОРИЯЛЫҚ ЖҰМЫСТА КОМПЬЮТЕРЛІК БАҒДАРЛАМАНЫ ҚОЛДАНУ АРҚЫЛЫ БІЛІМ АЛУШЫЛАРДЫҢ ТАНЫМДЫҚ ҚЫЗЫҒУШЫЛЫҒЫН ҚАЛЫПТАСТЫРУ.

Винтайкин И.Б., Винтайкин Б.Е., Тұрмамбеков Т.А., Саидахметов К.М., Атабай Ж.Қ.

Н.Э.Бауман атындағы ММТУ, М.Әуезов атындағы ОҚМУ

Біз физикалық практикумда электрондық ресурстарды қолдану мысалы ретінде «Жартылай өткізгітердегі Холл эффектісі» лабораториялық жұмысын компьютерлік бағдарлама симуляторын қолдану әдістемесіне тоқталамыз.

Ресурстар (французша ressourse - құрал-жабдық, мүмкіндік), босалқы қорлар - табыс, ақшалай және басқа қаражат, құндылықтар мен олардың көздері.
Физика Физика (көне грекше: φύσις - табиғат) - зат әлемді және оның қозғалысын зерттейтін ғылым. Бұл жөнінде физика күш, энергия, масса, оқтама т.б. сияқты тұжырымдамалармен шұғылданады.

Заманауи физикалық практикумның лабораториялық жұмыстары әдетте түрлі қосылған приборлар мен бірлескен компьютерлерге ие күрделі өлшеу жүйесін береді [1-3].

Прибор - 1) өлшеуге, өндірістік бақылауға, құрал-жабдықтарды қорғауға, машиналар мен қондырғыларды басқаруға, технол. процестерді реттеуге, есептеуге, санауға, есепке алуға арналған құрылғылардың үлкен тобының жалпы атауы.
Оларды жаппай қолдану қымбаттылығы мен құрылғының ауқымды болуы кедергі келтіреді, сонымен қатар, студенттердің көптеген приборларға салғырт қарағандығынан істен шығуы көптеп кездеседі. Жиі істен шығуы жұмысты мерзімінде орындауға және студенттердің оқуы мен практикумы оқу жоспарын орындуына мүмкіндік бермейді.

Компьютерлік бағдарламар-симуляторды құру - өзекті мәселе, оның шешімі күрделі лабораториялық жұмыстарды жалпыға қол жетімді етуге мүмкіндік береді. Оған қоса, университеттегі қаржылық қиындықтарда да маңызды болады, мұндай жұмыстар ашық қашықтан оқытуда да пайдалы болады. Күрделі приборларды симулятормен ауыстыру жұмысты сенімді етеді, құрылғы бұзылатын сәттерді жояды. Симуляторларды күрделі қымбат құрылғыларда студенттердің жұмыс жасауына тренажер ретіне қолдануға болады, оған қоса, студенттік практикумда шынайы құрылғыларды қолдану қауіптілігіне байланысты тыйым салынған кезінде қолданылады (мысалы, рентгендік немесе күшті радиоактивтілікпен байланысыт болғанда).

Мақалада жартылай өткізгіштердегі гальваномагнитті құбылыстар мен Холл эффектісін оқуға арналған физикалық практикумның лабораториялық жұмыстары үшін табысты қолданылу қорытындысы келтірілген.

Мән және құбылыс - дүниедегі объектілер мен процестердің қажетті жақтарын, танымның сатыларын бейнелейтін философиялық категориялар.
Жұмыс түрлі виртуалды эксперименттерді жүргізуге мүмкіндік береді, сонымен қатар, асқын температурада жартылай өткізгіш үлгілерін күйдіріп алудан сақтап, құрылғыны бұзылудан сақтайды.

Симуляятор бағдарламаның сипаттамасы. Компьютерлік бағдарлама – симулятор Си тілінде жазылған. Мұндай бағдарлама максимал қарапайым орналастырылады – өзіндік қазбалайтын архив секілді, яғни өзіндік директория құрауды, қосымша бірнеше файлдардан және орындаушы файлға ие болады. Ол бүкіл экранға (сурет 1) германдық «Phywe» фирма құрған [4,5] лабораториялық құрылғының сапалы суретін алуды қалыптастырады. Суретте қажетті приборлар мен жартылай өткізгішті үлгілерге бекітілген панель көрінеді де электромагнитті саңылауда орналасады. «Phywe» фирмасында даярланған және қолданылған құрылғы кптеген блоктардан құралады: 1) магнит өрісін құрайтын электромагниттік қуаттаушы; 2) электромагнит; 3) жартылай өткізгіштік үлгісіне бекітілген панель; 4) жартылай өткізгіштік үлгісі арқылы ток беретін ток көзі; 5) үлгінің қызу жүйесін қуаттау көзі. 5 шаманы өлшеу приборларын тіркейді: 1) хол датчигі көмегімен магнит өрісінің индукциясы векторы шамасы; 2) үлгі температурасы – термопара, 3) үлгі арқылы ток көзі; 4) үлгіге келтірілген токтан кернеудің түсуі; 5) жартылай өткізгіш үлгісіне холлдық ЭҚК. Бұл компьютерлік бағдарламалар –симуляторының өлшенетін параметрі сурет 1-дегі прибор суретінде көрсетілген.


Сурет 1. Компьютер экранындағы лабораториялық қондырғының интерактивті бейнесі.

Мұғалім, текстілі файлда сандар мәнін өзгерте отырып, қондырғының параметр бөлігін бағдарламада бере алады, мысалы, жартылай өткізгіш тасымалдаушы типі мен концентрациясы, үлгі температурасы, жартылай өткізгіш үлгісінің геометриялық өлшемі.

Кернеу бөлгіш - шығыс кернеуді (кіріс кернеумен салыстырғанда) төмендететін электрлік схема.
Геометрия Геометрия (көне грекше: γεωμετρία; көне грекше: γῆ - жер и көне грекше: μετρέω - «өлшеу») - математиканың кеңістіктік пішіндер (формалар) мен қатынастарды, сондай-ақ, оларға ұқсас басқа да пішіндер мен қатынастарды зерттейтін саласы.

Студент эксперимент жасай отырып, компьютер тышқанымен виртуалды қондырғыны басқара алады, қуаттау блогы приборын виртуалды ручкамен бейнесін жасайды. Жұмыстың берілген версиясында (сурет 1) келесілерді өзгертуге болады: 1) үлгі арқылы берілетін ток кернеуі; 2) жартылай өткізгіш үлгісіне магнит өрісі мен электромагнитті ток қуаттау беретін реостат кедергісі.

Қондырғының көрсеткіші кішкене терезеден бейнеленеді, ол компьютер экранындағы сәйкес прибор суретіне орналасады да, студент есептеп, кестелерін толтырады. Бағдарламада өзі генерациялайтын, файлдағы нәтижені жазу қолға алынған, «Phywe» германдық фирмасы құрған лабораториялық қондырғыларға сай [3]. Бірақ, мұндай тұрғыдан қарастыру оқу процесі үшін пайдасы аз, себебі бағдарлама студент орнына оқу жұмысын түгел өзі орындайды.

Лабораториялық жұмысын орындау сызбасы. Бағдарламаны қарапайым түрде қолдану вируталды эксперименттің нәтижесінде студент екі графиктерді құру үшін қажетті берілгендерді алады:



  1. қондырғының тіркелген басқа параметрлерінде токтан үлгі арқылы Холл ЭҚК тәуелділігі, В магнит өрісінің индукция векторы шамасы;

  2. қондырғының тіркелген басқа параметрлерінде үлгі арқылы Холл ЭҚК тәуелділігі;

Бұл графиктер түзу көлбеу сызықты береді, көлбеу тангенсін студенттер анықтауды.

Өлшенетін Холл ЭҚК UH (сурет 2), І үлгісі арұылы ток, В) магнит өрісі индукциясы шамасы келесі қатынаспен байланысты:



EH =UH/a=j B/(n e)=j B RH=I B/(a b n e)

Сурет 2. Жартылай өткізгіш үлгісіне қатысты B және j векторы бағыты, үлгінің геометриялық өлшемі. 1 және 2 – холл ЭҚК өлшеу үшін контактілерді қосу орны.

Құрылған график бойынша көлбеу бойынша тангенс арқылы студент RH Холл тұрақтысын есептеп алады, кейіннен берілген температурада n тасымал концентрациясын анықтайды.

Студентті үлгінің виртуалды температурасын, қыздырғыш тогын өзгерту жолымен, және де виртуалды терморегулятордың көмегімен басқару мүмкіндігі есебінен жұмыс мүмкіндігін кеңейту жоспарланған.

Қыздырғыш (Нагреватель) - электр тогын, сұйық немесе газ сияқты энергия тасушыны қолданып, металды қыздыруға қолданылатын құрылғы.
Мұндай эксперименттер температуралық тәуелділікті алуға мүмкіндік береді: 1) Холл тұрақтысы; 2) үлгінің омдық кедергісі. Осы тәуелділіктерді өңдей отырып, студент келесі берілгендерді алады: 1) тыйым салынған зонаның ені, 2) түрлі температурадағы тасымалдағыш концентрациясын, 3) түрлі температурадағы магнит кедергісінің коэффициенті.

Бағдарлама - симулятор Х.А.Ясауи атындағы халықаралық қазақ түрік университетінің физика кафедрасында «Физика» мамандығы бойынша болашақ мұғалім бакалаврлар мен магистранттарды оқытуда апробациядан өтті.

Мұғалім Мұғалім немесе оқытушы - болашақ ұрпақтарды қоғамдық өмірге тез әрі жеңіл қосылу үшін және сол қоғамның сол мақсаттарды орындайтын адамдарды қамтамасыз ету қабілетін арттыру үшін тәрбиелеу мен оқыту қажеттілігі себебінен әлемдегі ең кең тараған мамандықтардың бірі.

Бағдарлама – симулятор дәстүрлі жұмыс алдында көптеген артықшылыққа ие. Ол әрбір студентке қондырғы мен үлгінің жеке параметрлерін ұсынады, алдын жұмысты орындаған студенттен көшіріп алуы мүмкін болмайды. Виртуал лабораториялық жұмыстар қайтарымсыз жұмыс істейді. Бағдарлама – симулятор көмегімен жалпы топтық лабораториялық жұмыс жүргізу мүмкін болады, жұмысты орындау барысында барлық топтар мен мұғалімдер компьютер сыныбында синхронды эксперимент орындауы мүмкін. Қарапайым, пайдалы және танымдық компьютерлік ойын болып көрінетін жұмыс студенттер мен оқушыларда қызығушылықты тудырады.

Синхрондау (Синхронизация; synchronization, timing) - 1) процестерді іске қосу сәтінің жүйедегі белгілі бір оқиғалармен үйлесімділігін анықтау, параллель процестер әрекеттерінің уақытша реттілігін жасақтау; 2) теңестіру.
Компьютерлік ойын - ойнауға арналған компьютерлік бағдарлама. Оларға сондай-ақ видеоойындар мен мобильді ойындар да жатады.



Литература

    1. Иверонова В.И. Физический практикум. Электричество и оптика. М.: Наука,1968. 868 с.

2. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников. М.: Мир, 1977. — 678 с.

  1. Винтайкин Б.Е. Физика твердого тела. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. – 360с.

  2. Рекламный проспект фирмы Phywe. www.phywe.com.

  3. Винтайкин Б.Е., Дементьева О.Ю., Бабенко С.П. Эффект Холла в германии. Мет. указания М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2014.- 19 С.


жүктеу 48.74 Kb.