Критерий Стьюдента

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ

Кодовое разделение сигналов

Методы разделения сигналов

Обобщенная структурная схема системы телекоммуникаций

Многоканальная система телекоммуникаций (передачи) – МСП, представляет собой комплекс технических средств, обеспечивающих одновременную и независимую передачу сигналовнескольких (N)каналов с требуемым качеством по одной линии передачи (направляющей среде).

Для построения такой системынеобходимо [1]:

- убедиться, что выполняется условие С_к > NI_c,где С_к – пропускная способность МСП (тракта передачи), I_с – производительность одного источника первичного сигнала;

- произвести дополнительные преобразования первичных сигналов для согласования их параметров с параметрами канала (тракта передачи).

Структурная схема тракта передачи многоканальной системы телекоммуникаций приведена на рисунке (Рис. 1), где введены следующие обозначения:

M_i - канальный модулятор, преобразующий индивидуальныйпервичныйсигнал a_i(t) в канальный сигнал U_i(t), i = 1, 2, ..., N;

УО – устройство объединения канальных сигналов;

УР – устройство разделения канальных сигналов;

Д_i – канальный демодулятор, осуществляющий преобразование канального сигнала в первичный;

ЛС – линия связи (направляющая среда передачи).

Модуляторы М_i и M_j преобразуют первичные сигналы таким образом, чтобы канальные сигналы U_i(t) и U_j(t) существенно отличались друг от друга по какому-то известному заранее(на стороне приема) признаку, например,различалисьположениями неперекрывающихся спектров на оси частот.

Устройство объединения формирует групповой (многоканальный) сигнал из N канальныхсигналов, причем если, т.е. устройство объединения работает по принципу аналогового сумматора, то МСП называется аддитив­ной, в противном случае – комбинационной.

Групповой сигнал, который характеризуется занимаемой полосой частот, граничными частотами и динамическим диапазоном, должен быть согласован с параметрами тракта передачи: частотным диапазоном, полосой пропускания, диапазоном линейности проходной характеристики.

Устройство разделения УР представляет собой набор разделяющих (фильтрующих Ф_i) устройств, каждое из которых осуществляет выделение «своего» канального сигнала из группового сигнала. Если разделяющие устройства являются линейными, то такие МСП относят к классу систем слинейным разделением каналов.

Демодулятор (Д _i)осуществляет преобразование канального сигнала, переданного по каналу связи,в исходный (первичный) сигнал.

Задача выбора и обоснования оптимальности структуры МСП (выбора наилучшей из возможных)достаточно сложна. В настоящее время ее решают методом «синтеза через анализ». При этомвыбирают эвристически (из физических соображений, на основе предшествующего опыта,интуитивно, …), ту или иную структуру построения МСП, затем составляют аналитические модели этой системы, анализируют их и на основе результатов анализа подбирают наилучшие параметры системы. В результате удается оценить предложенный вариант структуры МСП и сравнить его с известными структурами по эффективности. После многих итераций выбраетсянаилучший.

Рис.1. Тракт передачи МСП

Для любого варианта построения МСП ее можно представить в виде обобщенной структурной схемы (Рис. 2), где обозначены:

- КОА – каналообразующая аппаратура (передачи и приема), которая из N индивидуальных сигналов формирует групповой сигнал и осуществляет об­ратное преобразование;

- АС – аппаратура сопряжения(преобразования), которая выполняет прямое преобразование группового сигнала U_гр(t) в линейный U_л(t) на передающей стороне и обратное - на приемной. Сигнал U_л(t) выбирается из удобства передачи его по линии связи конкретного вида;

- ОЛТ – оборудование линейного тракта. Оно состоит из участков линии связи и промежуточных усилителей (регенераторов). Регенерация сигнала используется при цифровой передаче.

Рис. 2. Обобщенная структурная схема МСП

МСП можно классифицировать по следующим признакам:

1.По виду направляющей среды: проводные и беспроводные.

В свою очередь среди них различают:

- проводные по воздушным линиям – воздушные системы передачи (ВСП);

- проводные по кабельным линиям – кабельные системы передачи (КСП);

- проводные по волоконно-оптическим линиям – волоконно-оптические системы передачи (ВОСП);

- беспроводные по радиорелейным линиям передачи – радиорелейные системы передачи (РРСП);

- беспроводные по спутниковым радиолиниям (каналам) – спутниковые системы передачи (ССП);

- беспроводные мобильные системы передачи (GSM, CDMA).

2. По числу источников сообщений (числу каналов N):

- малоканальные – N≤12 (обычно по воздушным линиям связи);

-среднеканальные – N= 12÷60 (обычно КСП по симметричным кабелям или РРСП);

-многоканальные – N> 300 (обычно КСП по коаксиальным кабелям или РРСП, а также ВОСП); г) сверхмногоканальные – N >> 3000 (только ВОСП или КСП по «большим» коаксиальным кабелям, например система К-3600).

Для унификации МСП число источников сообщений (каналов) определяют по числу эквивалентных телефонных сообщений (КТЧ), которые могут быть переданы в МСП.

3.По форме передаваемых сигналов МСП делятся на:

а) аналоговые системы передачи (АСП) – которые используются для передачи аналоговых электрических сигналов. Такиесигналы отличаются тем,что на конечном интервале времени имеют бесконечное множество состояний (Рис. 3а). Примером таких АСП являются системы типа В-12, К-1920 и т.п.;

б) дискретные системы передачи (ДСП) – которые используются для передачи дискретных сигналов. Такие сигналы на конечном интервале времени имеют конечное (дискретное, счетное) число состояний (Рис. 3б);

в) цифровыесистемы передачи (ЦСП) – которые используются для передачи цифровых сигналов. Они дискретны по времени и имеют два разрешенных уровня мгновенных значений - «1» и «0» (Рис. 3в). Примером ЦСП является аппаратура типа ИКМ-30, ИКМ-1920 и т.п.

а

б

в

Рис. 3. Виды сигналов в МСП

Основнымитенденциями развития МСП можно считать следующие:

1) постоянный и неуклонный переход от АСП к ДСП и кЦСП;

2) преимущественное развитие ВОСП, особенно магистральных для организации с большого числа каналов;

3) увеличение количества ССП;

4) повышение надежности, улучшение качественных показателей МСП.

Практически по всем направляющим средам (линиям передачи), проводным и беспроводным, передаются сигналы от нескольких или даже многих источников сообщений, поэтому, как правило, системы связи являютсямногоканальными.

Все методы уплотнения и разделения сигналов (каналов) подразделяются на три вида:

- частотное (по частотам сигналов) уплотнение и разделение каналов (ЧРК);

- временное (по времени следования сигналов) уплотнение и разделение каналов (ВРК);

-кодовое (по форме сигналов) уплотнение и разделениеканалов (КРК).

Для осуществления линейного разделения каналов (сигналов) устройство разделения (УР) в МСП должно реализовывать алгоритм линейного аддитивного группирования и разгруппирования сигналов в виде [1]:

(1)

На практике при i ≠ j сигнал на выходе канала i не равен нулю,если j ≠ 0 так как всегда имеется переходная помеха от соседних каналов.

Линейные устройства разделения могут иметь переменные или постоянные во времени параметры. Линейное устройство (i- е)с постоянными параметрами удобно представлять в виде линейного четырехполюсника с присущим ему набором основных характеристик:

-частотная характеристика передачи К_i(jω);

-переходная характеристика h_i(t);

- импульсная характеристика g_i(f).

Указанные характеристики связаны между собой преобразованием Фурье.

Частотный спектр сигнала на выходе i -гo УР можно получить, перемножив спектр входного сигнала на коэффициент передачи (Рис. 4а):

Временная зависимость U_{вых. i}(t) при подаче группового сигнала на вход i-гo УР выражается в виде

Отсюда следует, что выходной сигнал будет равен канальному, если передаточная характеристика K_i (jω) «накрывает» спектр канального сигнала S_i(jω) так, что S_вых.i(jω) = S_гр(jω)K_i(jω) = S_i(jω). Равенство выполняется тогда и только тогда, когда S_i(jω) не принадлежит S_j(jω) т.е. когда соседние спектры не пересекаются и соответственно

(2)

Это свидетельствует об их ортогональности по координате ω.

Если коэффициент передачи постоянен в пределах спектра частот S_i (jω) и равен нулю за его пределами, то мы получаем идеальное частотно-разделяющее (фильтрующее) устройство с прямоугольной характеристикой затухания (Рис.4б).

Реальные канальные полосовые фильтры (ПФ) довольно далеки отидеальных. На рисунке (Рис.4б)изображена характеристика затухания такого фильтра A_nФi=201gK_i,(jω), при этомспады«хвосты» их частотных характеристик вызывают появление переходных помех от соседних каналов со спектрами S_i-1 и S_i+1.

С точки зрения идеального частотного разделения каналов метод модуляции переносчика в принципе не имеет значения, важно лишь, чтобы не перекрывались спектры канальных сигналов.

(3)

В случае амплитудной модуляции есть возможность получить на выходе канального фильтра (устройства разделения) непосредственно модулирующий (индивидуальный) сигнал, если использовать фильтр с переменным коэффициентом передачи, который изменяется по определенному закону.

Рис.4. Фильтрация канальных сигналов

Установим его исходя из следующих соображений:

-канальный сигнал описывается выражением U_i = a_i(t)× r_i(t), где r_i(t) - сигнал-переносчик, причем период переносчика Т₀ значительно меньше периода модулирующего сигнала а_i,, поэтому a_i (t + T₀) ≈ a_i(t);

(4)

-закон изменения коэффициента передачи фильтра K_i(t) должен быть таким, чтобы выполнялось условие (3).

Здесь, как уже упоминалось, величина а_i(t) на промежутке Т₀ практически постоянна, поэтому ее выносим как константу.

Из (4) следует, что функция передачи i- го фильтра должна быть ортогональна функции j- го переносчика.

Вчастности, если применяется синусоидальный переносчик r_i(t)=Asin (ω_0it), то K_i(t) должен меняться по закону: К_i (t) = К₀cos (ω_0it).

Такой способ разделения называется корреляционным. Он реализуется по схеме, содержащей перемножитель и интегратор (Рис. 5).

В этой схеме на один из входов перемножителя П подается групповой сигнал U_гр из группового тракта, на другой вход- немодулированный сигнал от генераторного оборудования (ГО), совпадающий по частоте и фазе с переносчиком интересующего нас канального сигнала.

Фильтр низкой частоты (ФНЧ) имеет полосу пропускания, которая примерно равна полосе, занимаемой сигналом а_i(t). Он подавляет все составляющие, вне полосы частот сигнала а_i(t), поскольку на выходе перемножителя присутствуют суммарные и разностные частоты от всех составляющих группового сигнала.

На практике полоса ФНЧ берется несколько шире спектрачастот сигнала и имеется переходная область, в которой затухание фильтра изменяет свое значение от минимального до максимального. Это требует размещения канальных сигналов в составе группового с некоторыми частотными промежутками(защитными интервалами).

В ряде случаев интегратор И_i, можно объединить с ФНЧ. Сравнивая схему на рисунке (Рис.5) со схемой на (Рис.1), убеждаемся, что i- й канальный корреляционный приемник заменяет пару канальных блоков -полосовой фильтр и демодулятор.

Рис.5. Корреляционный метод разделения сигналов

Корреляционный способ разделения (приема) сигналов пригоден и для других методов модуляции (разумеется, с частотным разделением каналов). Например, в случае ФМ, когда канальный сигнал описывается выражением U_i(t) = Aсоs(ω_0it + ф_i (t)), перемножение на U_оп(t) = Acos(ω_0it) дает набор компонент U_i(t)r_i(t) = (Aсоs(ф_i(t) +Acos(2ω_0it+ ф_i(t)). Вторая компонента подавляется ФНЧ, а первая представляет собой полезный сигнал.

Однако такой способ приема ФМ не очень эффективен, потому что соsф_i(t) слабо меняется в области малых значений ф_i, и это вызывает значительные нелинейные искажения выходного сигнала.

Для исправления этого недостатка целесообразно изменить фазу вспомогательного сигнала на 90°, т.е. использовать не cos(ω_0it), a sin(ω_0it). Перемножение в этом случае даст на выходе сигнал а'_i(t) = sinф_i(t),который при малых изменениях фазы практически ей пропорционален: а'_i(t) = ф_i(t) = a(t).

Корреляционный прием ЧМ сигналов в отличие от ФМ имеет ту особенность, что на выходе (после ФНЧ) фаза колебаний меняется не пропорционально сигналу a(t). Действительно, выходной сигнал при ЧМ описывается выражением

Для получения неискаженного сигнала на выходе перемножителя необходимо включить дифференцирующую цепь (Рис. 6).

Рис.6. Корреляционный прием ЧМ сигналов

Используя амплитудную модуляцию синусоидальных переносчиков и корреляционный метод разделения, можно в принципе увеличить вдвое число передаваемых сигналов в той же самой полосе частот группового сигнала. Для этого все индивидуальные сигналы разделяются на пары и для каждой пары a'_i(t) и а"_i(t) формируется свой канальный сигнал по закону

(5)

Спектры канальных сигналов отдельных пар не пересекаются, поэтому в принципе разделение пар можно осуществлять обычным образом по схеме (Рис. 5). Однако с учетом разделения сигналов одной пары применяется более сложный вариант по схеме (Рис. 6). При этом канальный приемник П_рвключает в себя два перемножителя П_i1 и П_i2, два интегратора И_i1, И_i2 и фазосдвигающую цепь ф_i,с помощью которой сигнал переносчика r_i(t) разделяется на два квадратурных: r_i1(t) = cosω_0i (t) и r_i2(t) = sinω_0i(t) (6).

(6)

Такой метод передачи двух сигналов в одной полосе частот называется квадратурным. Он применяется, в частности, в вещательных системах цветного телевидения, а также при передаче цифровых сигналов по радиоканалам.

Основной недостаток этого метода приема - необходимость восстановления несущей с точностью до фазы.

Рис.6. Канальный приемник сигналов в квадратурах

В линейных аддитивных МСП с ВРК невозможно использовать линейные устройства разделения с постоянными параметрами (фильтры), поскольку канальные сигналы неразделимы по частоте. Здесь корреляционный прием является единственно возможным методом разделения канальных сигналов.

При использовании простых импульсных переносчиков условие идеального разделения имеет вид

(7)

Есликанальный сигнал получен в виде U_i(t) = а_i(t)×r_i(t), где r_i(t) - простой импульсный переносчик (это справедливо для АИМ), то нетрудно прийти к выражению, аналогичному (4), и выводу, что K_t(t) = r_i(t).

Это значит, что устройство канального разделения должно строиться по схеме идеального ключа, открываемого в соответствующие моменты времени по закону r_i(t) (Рис. 7а).

Для других видов импульсной модуляции это утверждение остается в силе, только время открывания ключа τ_ик должно выбираться с учетом модуляции канальных импульсов (Рис. 7б), где, в частности, U_i(t) и U_j(t) -канальные ШИМ- сигналы. При этом τ _ик≤Т_д/N_к,где T_д - период повторения (длительность цикла) сигналов импульсного переносчика, N_K- число уплотняемых абонентских сигналов.

В зависимости отвида импульсной модуляции, числа каналов и скорости передачи применяются различные способы синхронизации генераторов.

Рис.7. Устройство разделения каналов с ШИМ во времени.

При использовании сложных импульсных переносчиков схема приема (Рис. 7 а) дополняется канальными интеграторами (Рис.8а), при этом канальные ключи открываются сигналами управления К_i(t) = r_i(t), где r_i(t) функция замыкания ключа. Интегратор И, осуществляет интегрирование произведения функций U_гр(t)×r_i(t) на интервале Т₀.

В случае комбинированного (частотно-временного) разделения канальных сигналов применяется последовательное включение корреляционных канальных приемников (Рис. 8 б). С помощью временного коммутатора 1, управляемого импульсным переносчиком К_i(t), осуществляется выделение необходимого «временного окна», а с помощью аналогового перемножителя 2, управляемого синусоидальным переносчиком r_i.(t), и интегратора 3выделяется канальный сигнал в заданном «частотном окне».

Рис.8. Устройство разделения каналов во времени с интеграторами:

а) при использовании простых импульсных переносчиков;

б) при использовании сложных импульсных переносчиков.

Для систем с ВРК проблема синхронной и синфазной работы генераторного оборудования на сторонах передачи и приема, которые формируют набор канальных импульсных переносчиков, является решающей.

При кодовом уплотнении каналов сигналы всех каналов присутствуют в линии связи или эфире одновременно, аналогично тому, как это имеет место при частотном уплотнении каналов, но в отличие от частотного уплотнения каналов при кодовом уплотнении каналов сигнал каждого канала занимает всю полосу частот, отводимую для многоканальной системы.

Если при ЧРК или ВРК каждому каналу отводится соответственно своя полоса частот или свой временной интервал, то при кодовом уплотнении и разделении каналов каждый канал "окрашивается" своим кодовым словом и имеет свою специфическую форму сигнала (в отечественной литературе кодовое разделение каналов часто называется разделением каналов по форме сигнала).

Кодовое уплотнение каналов может быть синхронным или асинхронным. Например, в сотовых наземныхсистемах с кодовым разделением каналов (CDMA) или спутниковых радиосистемах с кодовом разделением каналов (ССКРК) сигналы от базовой станции (узла связи) в сторону терминалов (оконечных устройств)уплотняются синхронно, а сигналы от терминалов в сторону базовой станции в эфире передаются асинхронно.

Рассмотрим синхронное кодовое уплотнение и разделение каналов. Функциональная схема передающей и приемной аппаратуры при КРК показана на рисунке (Рис. 9). Будем считать, что сообщения от каждого канала на передачу представлены в двоичной форме:

Рис. 9.Функциональная схема линии связи с кодовым

уплотнением и разделением каналов

Длительности символов во всех каналах одинаковы и равны, концы и начала групп символов всех каналов синхронизированы.

В качестве опорных сигналов подаваемых на перемножители в передающей и приемной частях многоканальной линии связи (Рис. 9), используются синхронные как на передаче, так и на приеме двоичныеортогональные последовательности. Ансамбль двоичных ортогональных сигналов состоит из п кодовых последовательностей (слов), каждое слово содержит бит, где = 1,2,3,....

В простейшем случае ансамбль двоичных ортогональных сигналов образуется с помощью матрицы Адамара:

,

где М -ансамбль (матрица) кодовых слов предыдущей размерности.

Для получения матрицы- М берутся символы матрицы М и меняются на противоположные.

Строка матрицы Н называется кодовым словом. Кодовое слово состоит из п символов. Из свойств матрицы Адамара следует, что в любом кодовом слове всегда ровно половину составляют символы "1" и половину - символы "0".

Будем считать, что в кодовом слове символу "1" соответствует электрический импульс длительностью τ прямоугольной формы положительной полярности с амплитудой, равной единице, а символу "0" - соответствующий импульс отрицательной полярности. Для п = 8 получим следующие опорные сигналы:

На рисунке (Рис. 10) показаны эпюры напряжений в передающей части схемы уплотнения каналов для канала 1. Длительность символа кодового слова. Это значит, что спектр сигнала на выходе перемножителя в n раз ширеспектра входного сигнала, поступающего на аппаратуру уплотнения каналов. При передаче информационного символа на выход перемножителя поступает кодовое слово, при передаче символа на выход перемножителя поступает инвертированное кодовое слово

.

Рис. 10.Эпюры напряжений в передающей части канала 1

В приемном устройстве в аппаратуре разделения каналов (Рис. 9) в каждом перемножителе производится алгебраическое перемножение напряжения опорного сигнала и многоканального принимаемого сигнала (сигналов всех каналов, присутствующих одновременно). Считаем, что начало и конец опорного кодового слова синхронизированы с началом и концом группы принимаемых информационных символовсдлительностью группы.

При воздействии принимаемого сигнала i-го канала на перемножитель с i -м опорнымсигналом происходит свертка широкополосного сигнала в импульс длительностью (узкополосный),который далее поступает на интегратор с синхронным сбросом, который производится после формирования импульса отсчета (Рис. 9).

Эпюры напряжений в схеме разделения каналов для этого случая показаны на рисунке (Рис. 11).

В теории широкополосных сигналов доказывается, что при перемножении двух разных кодовых слов из ансамбля двоичных ортогональных кодов получается кодовое слово, принадлежащее тому же ансамблю, или инвертированное кодовое слово того же ансамбля. Поэтому при интегрировании результата перемножения (кодового слова на интервале времени, содержащего импульсов положительной полярности и импульсов отрицательной полярности)на выходе интегратора в конце интервала интегрирования,напряжение будет равно нулю (Рис. 12). Интегрирование осуществляется с помощью интегратора с синхронным разрядом (Рис.9).

Рис. 11.Эпюры напряжений при обработке принимаемого

сигнала в канале 1

Таким образом, на выходе i -го коррелятора, функции которого выполняет перемножитель поступающего сигналана опорный сигнал × и интегратор с синхронным разрядом (Рис. 11), появится полезный сигнал только от сигнала i -го канала, если он присутствует на входе. Напряжения на выходе i -го коррелятора от сигналов других каналов будут равны нулю. Это означает, что в схеме (Рис. 9)производится разделение канальных сигналов без взаимных помех.

Рис. 12.Эпюры напряжений в приемной части канала 1

при воздействии принимаемого сигнала канала 6

Математически, сказанное выше,описывается следующим образом. Если для удобства пронормироватьзначения напряжений опорных сигналов, то можно записать

Тогда напряжения на выходах корреляторов в схеме разделения каналов запишется следующим образом:

,

где имеет постоянную амплитуду на интервале времени; - принимаемый сигнал i -го канала. Здесь на интервале времени, может иметь следующие значения:

Синхронное кодовое уплотнение и разделение каналов, так же как и ортогональное частотное уплотнение, и разделение каналов, реализуют идеальную линейную систему уплотнения и разделения каналов.

Отличительной чертой нашей эпохи является увеличение сте­пени опосредованное™ как деятельности с относительно простыми материальными объектами, так и деятельности со сложными инфор­мационными системами. Не является исключением и педагогическая деятельность, предметом которой является такая сложная динами­ческая информационная система как человек. Все возрастающую роль в этой деятельности играют технические средства обучения. Сокращенно - ТСО.

В широком смысле под средствами деятельности понимается все то, что стоит между ее субъектом и желаемым продуктом. Иначе говоря, если тот или иной акт (предмет, явление) ведет к данной цели, он по отношению к ней выступает как средство. В более узком смысле понятие «средство» означает «орудие деятельности». Тех­нические средства обучения являются средствами педагогической деятельности.

К техническим средствам обучения относят совокупность пред­метов и устройств, которые выполняют информационную, управ­ляющую или тренирующую функции.

ТСО - это «орудия» учебной деятельности. Их основные функ­ции - представление информации, управление процессом учения и контроль за его ходом. От других средств обучения (учебно-нагляд­ных пособий, вербальных средств обучения, лабораторного оборудо­вания) они отличаются способом реализации этих функций - между процессом предъявления учебной информации и ее потреблением необходимо дополнительное звено - техническое устройство пре­образования информации.

Но о каких бы ТСО ни шла речь — традиционных или новей­ших - главной, определяющей их функцией является информаци­онная, в соответствии с особенностями, спецификой, принципами и требованиями процесса обучения.

Технические средства обучения применяются в тех случаях, когда:

- органы чувств человека не способны воспринять тот или иной тип сигнала;

- для передачи учебной информации с помощью традиционных способов (речь, ознакомление с натуральными объектами) тре­буется слишком много времени;

- непосредственно наблюдаемые признаки изучаемого объекта или процесса не отражают его сущности, и поэтому требуется исследование недоступных для непосредственного наблюде­ния характеристик изучаемых объектов;

- непосредственное наблюдение объекта или процесса вообще невозможно или затруднено и в других подобных ситуациях.

Иными словами, технические средства обучения, представляю­щие собой совокупность специальных носителей информации и де­кодирующих устройств, способствуют расширению возможностей ученика как приемника информации и учителя как источника ин­формации, передающейся по каналам прямой связи, и приемника информации, передающейся по каналам обратной связи. В воспри­ятии учебной информации участвуют различные органы чувств (ре­цепторы) учащихся: слух, зрение, осязание, обоняние и др. Наиболее активно в обучении задействованы слуховые и зрительные анализато­ры. Соответствующие способы предъявления информации называют; слуховой (аудитивный), зрительный (визуальный), звукозрительный (аудиовизуальный). И соответственно все наиболее распространен­ные ТСО по способу предъявления информации можно разделить на три класса: визуальные, аудитивные и аудиовизуальные ТСО.

В настоящее время в учебно-воспитательном процессе значитель­но возрастает роль современных компьютерных ТСО. Задача состо­ит сейчас в том, чтобы найти наиболее целесообразную, разумную, удобную форму для их применения.

В настоящее время в кабинетах физики общеобразовательных школ используют различные варианты применения технических средств обучения:

- аппаратура в учебном кабинете устанавливается стационарно;

- аппаратура устанавливается на тележках-подставках и пере­двигается из препараторской в класс по необходимости (передвижная система);

- отдельная аппаратура монтируется стационарно в классе, а дру­гая - передвигается из лаборантской в класс (комбинированная система).

Перечисленные варианты имеют свои плюсы и минусы, но все они страдают одним существенным недостатком отсутствия связи с общим центром управления, особенно сильно это ощущается при комплексном использовании средств обучения.

Удовлетворительно оснащённый кабинет физики укомплектован, как правило, следующими техническими средствами обучения: диа­проектором, граф о проектором, эпипроектором, телевизором. В хо­рошо оснащённом кабинете число ТСО увеличивается, появляются дополнительно: аудиомагнитофон, видеомагнитофон, видеокамера. Кроме того, современный кабинет физики пополняется средствами вычислительной техники - компьютерами. Список используемых в настоящее время в кабинетах физики ТСО постоянно пополняется и изменяется, и в связи с этим затраты времени на их использование увеличиваются. В этом случае актуальным стало создание централи­зованной компьютеризированной система технических средств обу­чения - автоматизированного комплекса преподавателя физики (АКП «Физика», Роспатент, свидетельство № 2185). Комплекс предназначен для повышения эффективности процесса обучения на основе приме­нения современных технических средств. Комплекс решает не только технические задачи, но и является средством реализации новых подхо­дов к обучению физике, открывая возможности для построения в ка­бинете физики личностно-ориентированной образовательной среды.

Структура автоматизированного комплекса преподавателя АКП «Физика» сформирована исходя из общих задач, стоящих перед учеб­ным процессом но физике в условиях кабинетной системы обучения и новых принципов организации учебного процесса (демократизация, отказ от авторитарности, педагогика сотрудничества, гуманизация, т. е. формирование в процессе обучения новых отношений учителя и учащихся) и обеспечивает принципиально новые педагогические и методические решения, обладая широким спектром технических возможностей. АКП ориентирован на использование разных мето­дов и форм обучения, поэтому может быть применен в кабинетах физики образовательных учреждений разного типа и профиля, при различных технологиях обучения физике с учетом особенностей практически каждого преподавателя физики.

В основу построения комплекса положен блочный принцип и при необходимости блоки можно доращивать новыми техническими сред­ствами. Структурная схема АКП «Физика» приведена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Структурная схема АКП «Физика»

Блок, состоящий из центрального компьютера 1, мультимедиапроектора 2, проекционного экрана 3 и коммутатора управления сетевыми нагрузками 4, является основным.

Персональный компьютер преподавателя - это центр комплек­са. Его характеристики зависят от степени развития компьютерной
техники и со временем постоянно улучшаются. Информация с цен­
трального компьютера комплекса поступает на мультимедийный про­
ектор, типа Tochiba TLP-X20 (внешний вид представлен на рис. 3.2),
имеющий световой поток 2500 лм, с разрешением XGA
(1024x768 пикселей), контрастностью400: 1,размером по
диагонали экрана от 0,60 м до 6,35 м, при расстояниях до экрана от 1,14 м до 12,0 м, поддерживает работу
с видеостандартами NTSC, PAL, SECAM. Вес проек­тора 5,1 кг, при габаритах 345^Х104^Х281 мм.
Информация отобража­ется на проекционном экра­не рулонного типа, имеющем электропривод с дистанци­онным управлением. Размер экрана 2000x2100 мм. Экран­ное полотно изготовлено из материала со специальным покрытием, имеющим вы­сокий коэффициент отраже­ния, близкий к 1. Большой световой поток и высокий коэффициент

отражения по­зволяют осуществлять просмотр Рис. 3.2. Мультимедийный проектор

видеоинформации без затемнения помещения кабинета физики.

Электроснабжение оборудования, входящего в состав АКП «Фи­зика», осуществляется от электросети (220 В х 50 Гц), через комму­татор управления сетевыми нагрузками. Коммутатор обеспечивает включение/выключение и контроль за работой всего оборудования, входящего в комплекс. Управление может осуществляться как в «руч­ную» с рабочего места преподавателя, так и дистанционно с любого места кабинета физики, через специальный пульт, работающий на ИК-лучах (электромагнитных волнах инфракрасного диапазона). На рис. 3.3 представлен внешний вид коммутатора в комплекте с дистан­ционными (проводным и беспроводным) пультами управления.

Блок традиционного оборудования комплекса включает: графопроектор 5 (внешний вид графопроектор а представ­лен на рис. 3.4); диапроектор 6 (внешний вид представлен на рис. 3.5); видеомаг­нитофон 7; комплект лингафонного обо­рудования 8 с аудиомагнитофоном 8а, головными телефонами на 32 учащихся 86, внешним электронным акустическим усилителем 8в и стереофоническими громкоговорителями 8г мощностью 10 Вт, микрофоном 8д.

Видеомагнитофон необходим для показа учебных видеофильмов и видеофрагментов, диапроектор — слайдов,

Рис. 3.4. Графопроектор

графопроектор - кодотранс-порантов; комплект лин­гафонного оборудования позволяет проводить музы­кальное сопровождение уро­ка или физический диктант, записанные на магнитную пленку, позволяет препода­вателю работать ин дивиду­ально с обучаемым или груп­пой обучаемых.

Аппаратура АКП позво­ляет с аудиомагнитофона через усилитель и колонки провести тест, записанный на плёнку. Это для всего класса. А для работы с отдель­ной группой учащихся используются головные телефоны. Предла­гаются всевозможного рода вопросы, тесты, физические диктанты, записанные на плёнку.

В состав АКП включена аппаратура, предназначенная для музы­кального сопровождения урока. Методика использования музыки на уроках учитывает принцип доступности, учёта возрастных и инди­видуальных особенностей учеников, принцип наглядности и другие принципы целостного педагогического процесса.

Усвоение материала курса физики во многом зависит от хороше­го эмоционального и психологического настроя учащихся во время урока. Одним из методов, позволяющих добиться этого, является использование музыкального сопровождения уроков.

Попытка использования музыки на уроках - дело не новое. Но в большинстве случаев это лишь спонтанное, случайное применение музыкальных фрагментов, что часто не улучшает, а искажает урок. АКП позволяет использовать музыкальное сопровождение на уроках постоянно.

Обычно музыку включают при выполнении учащимися различного рода монотонных механических работ: переписывания лабораторных работ и практикумов, выполнения кратковременных практических за­даний. При этом большое значение имеет подбор музыкальных произ­ведений. Как показывает опыт, лучше использовать пьесы и инструмен­тальные композиции, повышающие эмоциональность этой части урока например, произведения французского композитора Д. Маруани (диск «Волшебный полёт» фирмы «Мелодия» С60 19791 009).

Однако применять музыку можно не только при проведении пере­численных видов работ, но и на уроках такого типа, как урок-лекция,

урок-конференция, урок-беседа, урок контроля и проверки знаний учащихся. В зависимости от типа урока, выбирают стиль музыки и её место в уроке. На лекциях предпочтение следует отдавать чередо­ванию минорных и мажорных тональностей, добиваясь тем самым психологического настроя учащихся в нужную для учителя сторону. Например, излагая интересные факты из жизни ученых-физиков, можно использовать музыку бельгийского гитариста Ф.Гойа (диски С60 14501-02, С60 16895-6, С60 20311 009), темп и стиль которой варьируется в широких пределах. На уроках-конференциях можно включать музыкальные паузы, отделяющие одно сообщение от дру­гого. Музыкальная пауза позволяет повысить «боевой» настрой гото­вящегося к докладу, а остальным учащимся даёт возможность пере­строиться для восприятия сообщения по новой теме. В паузах можно использовать джазовые миниатюры А. Крола (диск С60 20243 007), А. Кузнецова (диски С60 15527-28, С60 11247-8).

Во время контроля и проверки знаний учащихся музыка может служить сигналом для перехода от одного вида деятельности к дру­гому. Учащиеся должны быть знакомы с определённым набором музыкальных фрагментов. Та или иная мелодия служит сигналом к выполнению определённых действий. Например, одна музыкальная фраза означает: «Начинается самостоятельная работа - приготовьте листочки, подпишите их, проведите поля», другая: «Заканчивается контрольная работа, до звонка осталось 3 минуты, сдавайте тетради» и т. д. В качестве фрагментов удобно использовать выдержки из про­изведений советского композитора М. Дунаевского («Мери Поппинс, до свидания» С60 21199 001, «Три мушкетёра» С50 19265-70).

Применение музыки на уроках физики, в известной степени способствует эстетическому развитию школьников, повышению культурного уровня, эрудиции, общению с духовными ценностями, накопленными многими поколениями.

Блок специального оборудования комплекса (рис. 3.1) включает: цифровую видеокамеру 9, компьютерный измерительный блок 10а в комплекте с датчиками 106 - систему для измерения параметров физических величин, микрокомпьютерную систему обучения //, систему затемнения окон с электрическим приводом дистанционного управления 12, множительное устройство для печати и тиражирова­ния методических и контрольных материалов 13, модем - устройство для выхода в телекоммуникационные сети 14.

Через цифровую видеокамеру визуальная информация поступает в центральный компьютер комплекса, снабженный специальной про­граммой по работе с видеоизображениями. Динамическое изображе ние можно остановить, увеличить, для подробного просмотра. При желании изображение можно изменить, дополнить, сократить. Этапы съемки можно, если это нужно, представить рядом последователь­ных статических картинок. Длительный процесс можно «сократить по времени» и т. п. Все эти приемы обогащают и совершенствуют методику обучения физике.

Система измерения параметров физических величин предназна­чена для получения информации о значениях физических параметров входе проведения демонстрационных экспериментов. Информация о значениях физических параметров поступает в центральный компь­ютер, обрабатывается и представляется, по желанию преподавателя, в табличном, графическом или алгебраическом видах. В состав систе­мы входит аналого-цифровой преобразователь и комплект датчиков физико-химических величин. Комплект датчиков включает: датчики измерения кинематических величин (перемещения, скорости, ус­корения, частоты колебаний, угла поворота); датчики измерения динамических величин (силы, массы); датчики измерения термоди­намических величин (температуры, давления); датчики измерения электромагнитных величин (разности электрических потенциалов, силы электрического тока, электрического сопротивления), датчики измерения оптических величин (освешенности, силы света).

Микрокомпьютерная система обучения (МСО) рассчитана на обучение одновременно до 32 учащихся, обслуживаемых одним цен­тральным компьютером, и оканчивается сетью пультов, размещае­мых на ученических столах. Каждый пульт включает в себя:

- кодовый приемник для считывания информации с персональной (закодированной) магнитной карточки ученика;

- разъем для ввода в ЭВМ и дальнейшей обработки результатов индивидуальных физических измерений, выполненных подключаемым к пульту лабораторным оборудованием;

- индикаторы, сигнализирующие о режиме работы и подтверждающие наличие приема информации;

- жидкокристаллические индикаторы, высвечивающие информацию поступающую от центрального компьютера.

С помощью МСО ученики могут обучаться всему тому, чему обычно учатся при помощи книг, лекций, семинаров, лабораторных работ, но с существенной экономией времени. МСО позволяет зна­чительно разнообразить организацию лабораторных работ; ввести индивидуально-групповые экспериментальные исследования физи­ческих явлений с выдачей каждому в табличной или графической форме результатов опытов для дальнейшей их обработки и анализа.

Ориентированные на самостоятельную работу учащихся занятия в МСО сочетаются с традиционными формами учебного процесса, значительно повышая эффективность преподавательского труда. На­ряду с обучением, система позволяет проводить автоматизирован­ную проверку знаний (зачеты, контрольные работы) и тестирование умений учащихся.

Система затемнения служит для достижения абсолютной темноты при проведении демонстрационных и лабораторных экспериментов по геометрической и волновой оптике.

Множительное устройство лазерного типа необходимо для быст­рого тиражирования текстов индивидуальных контрольных заданий, тестов и прочих дидактических раздаточных материалов,подготов-ленных учителем.

Модем служит для обмена информацией с аналогичными ком­плексами, через телекоммуникационную сеть и выхода на зональ­ные и региональные узлы связи образовательной сети, находящиеся в распоряжении старших методистов-физиков, координаторов мето­дической работы по физике в регионе, а также поиска информации в глобальной сети - Интернет.

Существуют варианты АКП «Физика» доукомплектованные спе­циальными автоматизированными станциями погоды и спутниковых изображений Земли (на рис. 3.1 не указаны). Такой вариант АКП был установлен в кабинете физики школы № 1748 г. Москвы в 1993 году. Автоматизированная станция погоды дает возможность вести наблю­дения за погодными явлениями не выходя из школьного кабинета физики (ранее для этих целей служили специально оборудованные комплекты — метеоуголки), что расширяет возможности учебного физического эксперимента. Антенна станции установлена на крыше школы и подает в центральный компьютер комплекса для хранения и обработки информацию о температуре и влажности воздуха, ат­мосферном давлении, солнечной радиации, скорости и направления ветра. Станция представляет собой небольшую антенну, обвешанную датчиками. Техническая суть автоматизации наблюдений за погодой состоит в создании возможности сопоставления временных и про­странственных изменений местных метеорологических параметров. Пространственные наблюдения позволяет выполнять специальная станция спутниковых изображений Земли. Ее антенна устанавлива­ется также, как и антенна станции погоды, на крыше школы. Станция принимает информацию с метеорологических спутников «Метеор» иКОАА.

На рис. 3.6 представлен один из возможных вариантов разме­щения аппаратуры комплекса АКП «Физика» в учебном кабинете общеобразовательной школы.

Автоматизированный комплекс «Физика» имеет сложную систе­му монтажа, связанного со всей коммуникацией кабинета, и поэто­му важно, чтобы монтажные работы выполнялись специалистами и соблюдались все требования техники безопасности. Оборудова­ние располагается в соответствии с требованиями, предъявляемыми к организации школьного кабинета физики, с нормами расстановки оборудования и условиями его работы (согласно ГОСТ 28139-89. «Оборудование школьное. Общие требования безопасности»). Ви­деоаппаратура, вычислительная техника, акустические системы и т. п. устанавливаются с учётом санитарно-гигиенических требо­ваний (согласно СанПиН 2.4.2.576-96. Гигиенические требования к условиям обучения школьников в различных видах современных общеобразовательных учреждений и СанПиН 2.2.2.542-96. Гигиени ческие требования к видеодисплейным терминальным, персональ­ным электронно-вычислительным машинам и организация работы.). Пусковые устройства монтируются так, чтобы обеспечить быстроту и плавность включения и устранить возможность самопроизвольного включения. АКП оборудуется автоматом, позволяющим в нужный момент отключить всё оборудование.

Электропроводка выполняется в соответствии с требованиями «Правил устройства электроустановок», инструкций по проекти­рованию электрооборудования общественных зданий массового строительства ВСН-19-74 и СНиП 111 -33-76 «Правила производства и приёмки работ электротехнических устройств». Провода и кабели, применяемые для электропроводки, должны иметь изоляцию, рас­считанную на напряжение переменного тока не ниже 500 В.

Всё оборудование АКП заземляется. Электронно-вычислительная техника заземляется на отдельный контур. Составляются акты о замере сопротивления контура и величине пульсаций напряжения питания.

Не реже одного раза в 3 месяца необходимо проделать следую­щий комплекс работ:

а) Стереть пыль со всех поверхностей аппаратуры.

б) Внимательно осмотреть всё оборудование с целью выявления механических повреждений и устранить их в случае обнаружения.

в) Проверить затяжку винтов (болтов) электрических соединений и при необходимости провести их подтяжку; подгоревшие контак­ты соединения разъединить, зачистить мелом, наждачной шкуркой, смазать и соединить вновь,

г) Проверить мегаомметром сопротивление изоляции всех единиц электрооборудования.

Автоматизированный комплекс создаёт благоприятные условия для применения экранно-звуковых средств обучения и вычислитель­ной техники, повышает интерес учащихся к изучаемому материалу, увеличивается объём и плотность передаваемой информации, но при этом следует иметь в виду, что значительно повышается и рабочее напряжение учащихся: умственное, слуховое, зрительное, концен­трируется внимание, повышаются эмоционально-психологические нагрузки.

Организуя работу АК с насыщенным использованием техниче­ских средств обучения, следует строго учитывать правила, изложен­ные выше.

Видеоаппаратуру, вычислительную технику, акустические систе­мы и т. п. следует устанавливать с учётом санитарно-гигиенических требований.

Puc. 3.6. Размещение аппаратуры АКП в кабинете физики

Например, телевизор рекомендуется располагать на 10-12 см выше голов сидящих учащихся под углом 10-15°. Это уменьшает отраже­ние экрана. Во время работы ЭВМ лучевая трубка монитора является источником электромагнитного излучения, которое при работе вбли­зи экрана неблагоприятно действует на зрение, вызывает усталость и снижение работоспособности. Поэтому надо работать на расстоя­нии 50 см, соблюдая правильную посадку, не сутулясь, не наклоня­ясь; учащимся, имеющим очки для постоянного ношения, - в очках. Не разрешается демонстрация кино- и диафильмов на просвет через матовый экран.

Перед уроком следует проверить настройку аппаратуры, чтобы исключить такие нежелательные эффекты, как мелькание кадров те­левизора, плохая слышимость звукозаписи, появление фона во время пользования микрофоном и т. п. Всё это неблагоприятно отражается на психике детей и мешает проведению урока.

С этими рекомендациями должны быть знакомы все учителя фи­зики, эксплуатирующие АКП. Заведующий кабинетом физики следит за выполнением этих рекомендаций учителями, ибо от этого зависит сохранение здоровья и устойчивой работоспособности школьников на уроке.

АКП учителя физики призвано обеспечить комплексное исполь­зование технических средств обучения в учебном процессе, повысить коэффициент полезного действия этого процесса, помочь учителю в управлении сложными аппаратами, более рационально использо­вать время урока. АКП даёт возможность разнообразить и улучшить внеурочную работу по физике в кабинете, способствует повышению эффективности учебно-воспитательного процесса.

Рациональная организация урока базируется на требованиях, которые должны выполняться в системе уроков, чтобы повысить коэффициент полезного действия учащихся. Эти требования харак­теризуются следующим: определением дидактических и воспита­тельных целей урока и его значением в системе уроков по теме; определением типа урока и его структуры; связи урока с предыду­щим и последующим уроками; отбором и применением оптимальных методов изучения нового материала; использованием демонстра­ционных и дидактических материалов; применением технических средств обучения; созданием возможности для учащихся получать часть знаний и умений на уроке самостоятельно под руководством учителя; обеспечением разнообразия типов уроков в системе уроков по теме; учётом индивидуальных возможностей учащихся, связи полученных знаний с жизнью и т. д. Далее можно добавить, что урок должен включать элементы творческого поиска, вызывать интерес к учению, воспитывать потребность в знании, быть эмоциональным, позволять по возможности изменять виды деятельности учащихся, оптимально сочетать разнообразные методы обучения. Атмосфера на уроке должна быть доброжелательной и дарить радость активного творческого труда.

Описанная выше система требований к организации урока дей­ствует и при функционировании автоматизированного комплекса преподавателя, но меняются не только условия учебного процесса, но и методика преподавания, значительно обогащаясь.

На первых порах, когда в кабинете физики начинает действо­вать АКП, преподаватели стремятся применять на уроке как можно больше технических средств обучения и вычислительной техники. Но порой не учитывают, что информационная перегрузка утомляет детей, сводит к минимуму коэффициент полезного действия урока.

Усвоение учебного материала определяется методическим умени­ем учителя рационально использовать комплекс средств, входящих в АКГТ. Надо помнить, что ЭВТ и ТСО не должны применяться ради формы. Внешняя увлекательность может даже помешать ученикам усвоить материал. Вот почему учителю необходимо чётко определить дозировку технических средств и их место на каждом этапе урока, чтобы он был насыщен учебно-воспитательным содержанием, способ­ствовал активному восприятию учащимися учебной информации.

Внедрение в учебный процесс видеотехники и использование её в АКП даёт возможность изменить методику проведения многих демонстрационных опытов. Например, через видеокамеру можно демонстрировать опыты с плазмой в электрическом и магнитном полях, броуновское движение, треки элементарных частиц в камере Вильсона и т. п. Видеокамера постепенно вытесняет ФОС (фонарно-оптическую скамью). Используя видеокамеру, можно выводить на большой экран тексты из книг и условия задач. Очень эффективна съёмка видеокамерой для записи на плёнку, фрагментов уроков, ко­торые можно просмотреть с учащимися на дополнительных занятиях. Владельцы АКП могут вести обмен видеозаписями.

Большое количество демонстраций можно проводить, исполь­зуя графопроектор. Например, временные развёртки механических колебаний, опыты по интерференции и дифракции света, опыты на воздушном столе и т. д. С графопроектора на большой экран выводят разнообразную информацию.

Влияет на проведение урока и наличие в АКП вычислительной техники. Центральная машина имеет выход на большой экран, а через интерфейсные устройства она связана с датчиками, фиксирующими параметры физических величин во время демонстраций. Это позво­ляет вести контроль за демонстрационным процессом и наблюдать на экране телевизора графики процессов или значения физических величин. Персональные компьютеры позволяют учащимся вести самостоятельное изучение материалов и контролируют знания уча­щихся. Обучающие и контролирующие программы наиболее полезны в работе с быстро усваивающими материал учащимися.

АКП обеспечивает качественно новый, наиболее эффективный способ обучения. Увеличивается возможность разнообразить виды заданий для учащихся, применять самые различные формы и методы работы. Однако следует подчеркнуть, что главной фигурой на уроке, как и прежде, остаётся учитель физики.

Коротко характеризуя влияние автоматизированного комплек­са преподавателя на специфику урока физики, можно сказать; урок становится более насыщенным, творческим и красивым.

На первый взгляд может показаться, что использование автома­тизированного комплекса преподавателя делает его работу «лёгкой». Создается впечатление, всё очень просто - вставил видеокассету или включил обучающую программу - и дело сделано. Но это абсо­лютно неверно, и те учителя, которые попытаются переложить на АКП хотя бы часть своих педагогических функций, очень быстро разочаруются в нём.

Во-первых, подготовка урока с использованием автоматизирован­ного комплекса более сложна, чем кажется сначала, и требует не толь­ко умения пользоваться этой техникой, но и творчества. Нельзя сле­по копировать предлагаемые АКП разработки уроков даже в том случае, если они являются в прошлом написанными вами. Следует помнить, что урок будет проводиться с новым составом учащихся. Их индивидуальные особенности заложены в АКП. Посмотрите их, готовясь к уроку.

Во-вторых, положительной стороной уроков, проводимых с ис­пользованием АКП, является глубокое индивидуальное обучение. Учитель должен уметь правильно «руководить» своими техниче­скими помощниками. Например, проводя с группой учащихся физи­ческий диктант через головные телефоны, не следует забывать, что в это время часть учеников обучается с помощью ПЭВМ, а осталь­ные, предположим, выполняют кратковременную самостоятельную практическую работу. Учителю тяжело охватить, одновременно все виды деятельности учащихся. Поэтому к проведению уроков активно привлекается лаборант, а также учащиеся из специальной группы

интерфейсные устройства она связана с датчиками, фиксирующими параметры физических величин во время демонстраций. Это позво­ляет вести контроль за демонстрационным процессом и наблюдать на экране телевизора графики процессов или значения физических величин. Персональные компьютеры позволяют учащимся вести самостоятельное изучение материалов и контролируют знания уча­щихся. Обучающие и контролирующие программы наиболее полезны в работе с быстро усваивающими материал учащимися.

АКП обеспечивает качественно новый, наиболее эффективный способ обучения. Увеличивается возможность разнообразить виды заданий для учащихся, применять самые различные формы и методы работы. Однако следует подчеркнуть, что главной фигурой на уроке, как и прежде, остаётся учитель физики.

Коротко характеризуя влияние автоматизированного комплек­са преподавателя на специфику урока физики, можно сказать; урок становится более насыщенным, творческим и красивым.

На первый взгляд может показаться, что использование автома­тизированного комплекса преподавателя делает его работу «лёгкой». Создается впечатление, всё очень просто - вставил видеокассету или включил обучающую программу - и дело сделано. Но это абсо­лютно неверно, и те учителя, которые попытаются переложить на АКП хотя бы часть своих педагогических функций, очень быстро разочаруются в нём.

Во-первых, подготовка урока с использованием автоматизирован­ного комплекса более сложна, чем кажется сначала, и требует не толь­ко умения пользоваться этой техникой, но и творчества. Нельзя сле­по копировать предлагаемые АКП разработки уроков даже в том случае, если они являются в прошлом написанными вами. Следует помнить, что урок будет проводиться с новым составом учащихся. Их индивидуальные особенности заложены в АКП. Посмотрите их, готовясь к уроку.

Во-вторых, положительной стороной уроков, проводимых с ис­пользованием АКП, является глубокое индивидуальное обучение. Учитель должен уметь правильно «руководить» своими техниче­скими помощниками. Например, проводя с группой учащихся физи­ческий диктант через головные телефоны, не следует забывать, что в это время часть учеников обучается с помощью ПЭВМ, а осталь­ные, предположим, выполняют кратковременную самостоятельную практическую работу. Учителю тяжело охватить, одновременно все виды деятельности учащихся. Поэтому к проведению уроков активно привлекается лаборант, а также учащиеся из специальной группы

«помощников лаборанта». В каждом классе таких учеников должно быть не менее двух. В их функции входят: умение быстро сменить плёнку, найти и запустить программу в ПЭВМ, организовать выдачу лабораторных приборов, уметь выполнить видеозапись фрагмента урока и т. п. В-третьих, автоматизированный комплекс преподавателя может применяться на различных типах уроков. Многие из них включают использование видеоматериалов. В этом случае учителю следует вы­полнять следующие методические рекомендации: перед просмотром фильма учитель должен подготовить учащихся (вспомнить с ними учебный материал, изученный ранее и необходимый для глубокого усвоения содержания фильма); во время просмотра фильма учитель делает необходимые замечания своими репликами, направляет вни­мание школьников; если фильм включает паузы, учитель организу­ет в эти моменты работу в классе; после просмотра фильма класс должен две- три минуты отдохнуть, переключившись на другой вид работы; обсуждение полезно начинать с беседы о фильме, о том, что нового увидели в нём учащиеся; если перед фильмом учащимся были заданы вопросы, то после просмотра необходимо провести беседу по ним; к материалу фильма учитель должен обращаться и в дальней­шем, причём полезно напоминать школьникам об эпизодах фильма при изучении близких тем или разделов курса физики. 3.2. ОБОРУДОВАНИЕ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ В номенклатуре учебной техники, предназначенной для осущест­вления учебного процесса по физике в общеобразовательной школе, есть оборудование, которое обеспечивает работу всего учебно-техни­ческого комплекса и может быть использовано как при проведении различных видов учебного эксперимента, так и различных форм ве­дения занятий. Такое учебное оборудование составляет модуль «Обо­рудование общего назначения», который состоит из трех блоков: 1) общее оборудование; 2) измерительные приборы; 3) принадлежности для опытов. Блок «Общее оборудование» обеспечивает, посредством комплек­та электроснабжения (см. п. 2.2 “Специальные системы кабинета”), электропитание рабочих мест учителя и обучаемых (31 точка) пере­менным током напряжением 42 В частотой 50 Гц на рабочие места обучаемых (три линии по 10 точек, ток нагрузки - по 10 А на линии)

Дата добавления: 2014-01-03