«Видео и проекционное оборудование школьного кабинета физики»

Министерсво образования Российской Федерации

Тамбовский Государсвенный Университет

имени Г.Р. Державина

Институт Математики, Физики и Информатики.







Курсовая работа

На тему: «Видео и проекционное оборудование школьного кабинета физики»

















Тамбов 2006.

Содержание.



Введение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 

 .3

1.

Основные характеристики устройств.



   1.1.

Графопроекторы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 .4

   1.2.

Слайд-проекторы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 

 .5

   1.3.

Видеопроекторы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 .5

   1.4.

Жидкокристаллические дисплеи. . . . . . . . . 

 .6

   1.5.

Проекционные экраны. . . . . . . . . . . . . . . .

 .7

   1.6.

Диапозитивы и диафильмы. . . . . . . . . . . . .

 .7

2.

Виды проекций.



   2.1.

Световая проекция . . . . . . . . . . . . . . . . . 

 .9

   2.2

Теневая проекция. . . . . . . . . . . . . . . . . . 

 .9

   2.3

«Стробоскопическое проецирование». . . . . . 

11

   2.4.

Микропроекции. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 

11

3.

Методика применения экранных средств. . . 

13

4.

Повышение эффективности использования видео оборудования. . . . . . . . . . . . . . . . . 

15

5.

Некоторые рекомендации по применению видеотехники . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 

17



Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20



Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 

21



Введение

Как известно, успешное восприятие тех или иных сведений во многом зависит от их наглядности. Конечно, никакая техника не может заменить живое слово преподавателя, от умения и таланта которого прежде всего зависит результат учебного процесса. Тем не менее современные технические средства значительно расширяют возможности преподавателя по изложению, а аудитории по восприятию учебного материала. 

В качестве технических средств для представления иллюстраций обычно применяют графопроекторы и слайд-проекторы. В последнее время в учебном процессе стали активно использовать видеоисточники и особенно компьютеры в сочетании с видеопроекторами или жидкокристаллическими дисплеями. Ниже кратко рассматриваются характеристики этой аппаратуры. А также их применение для изучения школьного курса физики. Эта аппаратура широко применяется для показа небольших по размерам моделей машин, физических приборов. Также проекционная аппататура используется для показа ряда явлений и процессов которые недоступны непосредственному наблюдению аудитории учащихся.

Основные характеристики устройств.

Графопроекторы.

Графопроектор (кодоскоп, оверхед) представляет собой оптическое устройство, предназначенное для проецирования информации со специальной прозрачной пленки. Графопроекторы появились сравнительно недавно, тем не менее сегодня это самые распространённые проекционные аппараты. В основе прибора- специальная короткофокусная линза (так наз. линза Френеля). Информацию на пленку наносят с помощью копировального аппарата (предварительно изготовив оригинал на белой бумаге), лазерным или струйным принтером или вручную фломастером. Плёнка с информацией кладётся на рабочее поле проектора, которое просвечивается от специального источника света. Преимущество графопроектора заключается в простоте подготовки информации и в большой яркости изображения за счет использования прозрачной пленки- нет необходимости затемнять помещение. 

Графопроекторы различаются конструкцией (на просвет или зеркальные), назначением (стационарные или переносные), а главное- мощностью светового потока. Наиболее мощные графопроекторы применяют в больших аудиториях, а также при использовании жидкокристаллических дисплеев. 



Слайд-проекторы.

Эти приборы рассчитаны на использование стандартных слайдов 24х36 мм. Применяются слайд-проекторы с прямоугольными магазинами емкостью 50-100 слайдов и карусельные емкостью 80-140 слайдов. Известны различные модификации слайд-проекторов, отличающиеся набором дополнительных функциональных возможностей. 



Видеопроекторы.

Видеопроектор- это электронно-оптическое устройство, предназначенное для проецирования на удаленный экран информации, поступающей в форме видеосигнала. В качестве источника данных может использоваться видеомагнитофон или видеокамера. Видеопроекторы, дополнительно оснащённые компьютерными входами (что позволяет проецировать данные непосредственно из компьютера), называют мультимедиа проекторами 

Принцип действия видеопроектора следующий: информация от источника видеосигнала подается на встроенный небольшой жидкокристаллический дисплей с высокой разрешающей способностью, выполненный по тонкопленочной технологии, а затем изображение с этого дисплея через оптическую систему проецируется на удаленный экран. В некоторых моделях используются 3 встроенных дисплея с диагональю 3, 3 см, каждый из которых обеспечивает базовый цвет (красный, зелёный, синий). Это усложняет оптическую систему, но обеспечивает более высокое качество изображения. Проекторы различаются разрешающей способностью (от VGA до SXGA) мощностью светового потока, некоторыми дополнительными возможностями. Самые мощные видео и мультимедиа проекторы (со световым потоком 500 ANSI лм и выше) не требуют затемнения помещения. Мультимедиа проекторы оснащаются специальной инфракрасной системой, позволяющей манипулировать мышью на большом экране и тем самым дистанционно управлять работой компьютера. 

Современные видео и мультимедиа проекторы на жидкокристаллических дисплеях- это сложнейшие приборы, воплощающие последние достижения электроники, оптики и вычислительной техники. Появившись на рынке только несколько лет назад, они постоянно совершенствуются, не уступая в темпах развития современным компьютерам. Лёгкие (5-10 кг), исключительно надёжные, простые в использовании приборы чрезвычайно привлекательны для использования в учебном процессе.



Жидкокристаллические дисплеи.

Жидкокристаллический дисплей (ЖКД) представляет собой специальную компьютерную приставку- плоский выносной дисплей, позволяющий проецировать информацию непосредственно из компьютера или видео источника через обычный графопроектор на большой экран. Панель ЖКД кладется на рабочее поле графопроектора, и изображение с панели через оптическую систему графопроектора передается на удаленный экран. По сравнению с видео и мультимедиа проекторами ЖКД отличаются существенно меньшей стоимостью при сходных функциональных возможностях, но требуют частичного затемнения помещения. Система проецирования, состоящая из графопроектора и ЖКД, особенно удобна в случаях, когда необходимо проецировать на экран информацию, подготовленную как на компьютере, так и на прозрачной пленке. 



Проекционные экраны.

Для качественного воспроизведения изображений при проецировании необходимо использовать соответствующие экраны. Классифицировать экраны можно по типу конструкций (напольные, настенные, передвижные, складные) и по качеству покрытия, от чего зависит возможность использования экранов с тем или иным видом проекционного оборудования. 

Напольные экраны устанавливаются на складных подставках и транспортируются в виде тубуса. Настенные экраны обычно имеют рулонную конструкцию и управляются вручную или электроприводом. Диапазон размеров экранов от 125х125 см до 300х300 см и более. 

В настоящее время практически каждая школа располагает разнообразными техническими средствами, в частности диа- и эпипроекторами.

Диапозитивы и диафильмы.

Между диапозитивами и диафильмами много общего. Диафильм, разрезанный на отдельные кадры (слайды), представляет собой основу диапозитива. Но если диапозитивы можно демонстрировать в любой последовательности, которая часто определяется самим ходом учебного процесса, то последовательность демонстрации кадров диафильма является значительно более жесткой. В соответствии с этим диафильмы целесообразнее использовать при изложении материала, требующего определенной логической последовательности, в частности при изложении различных теоретических положений, а также при решении постепенно усложняющихся и тесно между собой связанных задач практического характера. Диапозитивы используются в тех случаях, когда последовательность их применения определяется в ходе работы- например, при решении некоторой задачи обнаружилось незнание учащимися некоторых свойств, которые легко усматриваются с помощью диапроектирования. Тут же извлекается соответствующий диапозитив и демонстрируется. Если намечалось решить несколько тесно связанных между собой задач, но в ходе работы оказалось, что ученики усвоили метод их решения раньше, чем предполагалось, то соответствующие слайды пропускаются. 

С помощью эпископов могут демонстрироваться непрозрачные чертежи, рисунки, записи и т. д. Слабая освещенность в этих проекционных устройствах требует специального затемнения помещения. Для демонстрации диапозитивов и диафильмов имеются такие проекционные устройства, как диапроекторы с мощными источниками освещения, которые можно применять почти без затемнения. В этом смысле применение новых проекционных устройств для демонстрации материалов на прозрачной подложке имеет значительные преимущества, хотя и не заменяет возможностей эпипроекционных устройств. 

Виды проекций.

Световая проекция

Эпипроекция и диапроекция, осуществляемая с помощью различных проекционных аппаратов, относится к световому проецированию. Независимо от их конструкции проекционные аппараты обладают рядом недостатков, ограничивающих их применение. Во-первых, малые размеры светового поля, даваемого конденсорами не позволяют осуществлять световое проецирование физического прибора или целой установки, размеры, которых большего светового поля. Во-вторых, некоторые явления, происходящие в прозрачных для лучей света вешествах (волновые явления на поверхности воды, пары эфира, нагретый воздух), не могут быть наблюдаемы учащимися в аудитории ни непосредственно, ни с помощью светового проецирования. В-третьих, ряд явлений, характерный своими малыми эфектами, плохо поддаётся непосредственному наблюдению аудиторией учащихся. Так, например, плохо видно взаимодействие наэлектризованных маятников, взаимодействие параллельных и антипараллельных токов.

Теневая проекция

Преодолеть многие недостатки световой проекции может теневая проекция. Удобство теневого проецирования состоит в том, что оно не требует специального оборудования. Для его осуществления необходимо иметь источник света, приближающийся по своим характеристикам к точеченому и расположенный в непрозрачном корпусе.

Тенвая проекция бывает вертикальной и горизонтальной.

Для получения вертикальной теневой проекции устанавливают экран и на некотором расстоянии от него осветитель так, чтобы световой поток был перпендикулярен плоскости экрана. Между осветителем и экраном располагают проецируемый прибор или установку(в конусе светового потока), и на экране при этом получается теневая проекция прибора.

Чем дальше от экрана тем больше будет увеличение. Но так как всегда имеют дело не с точечными источниками света, то при приближении обьекта к источнику света появляется размытость границы тени, следовательно, увеличение. Но так как всегда имеют дело не с точечными источниками, то при приближении обьекта к источнику света появляется размытость границы тени, следовательно, ухудшается чёткость изображения. Поэтому в каждом отдельном случае нужно экспериментально найти нужное растояние между проецируемым прибором и экраном, а также подобрать величину диафрагмы осветителя так, чтобы получить нужное увеличение и достаточно резкие границы тени.

Для горизонтальной теневой проекции можно применять специальный стол со стеклянной крышкой. В демонстрацоинном столе есть специальная крышка выдвижная рама, на которую устанавливают неглубокую плоскую ванну со стеклянным дном. Снизу этой ванны устанавливают источник света.

Для горизонтальной теневой проекции небольших обьектов можно использовать специальный деревянный ящик со стеклянной крышкой и внутренним осветителем.

Осветительдля теневой проекции представляет собой трубу прямоугольного сечения, в передней части которой расположена оправа с линзой. Внутри осветителя размещён стержень с патроном и лампой на одном конце и ограничительной втулкой на другом. После юстистировки стержень фиксируется в нужном положении винтом. Стержень с опровой служит для закрепления осветителя в нужном положении и устанавливается в специальном отверстии на корпусе трансформатора или отдельно на штативе. К осветителю прилогаются: 

диафрагмы различных диаметров;

матовое стекло для получения ровного рассеянного света;

светофильтр синего цвета.

«Стробоскопическое проецирование».

Для изучения различных видов движений тел, быстродвижущихся элементарных частиц, различных переодических процессов в физике широко применяется стробоскопический метод. Стробоскопический метод используется в двух видах: стробоскопическая фотография и «стробоскопическое проецирование».

Сущность стробоскопического фотографирования движения какого-либо тела состоит в фотографировании движущегося обьекта в затемнённой аудиторирии через равные малые промежутки времени. Это можно осуществлять двумя способоми: с помощью постоянного свотового потока, перекрываемого обтюратором посаженным на ось электродвогателя, или с помощью источника света, дающего световые вспышки с определенной частотой.

Тот же принцип положен в основу «стробоскопического проецирования». Если в затемнённой аудитории наблюдать на тёмном или белом фоне движение падающих из бюретки капель подкрашенной воды в свете отдельных вспышек, можно видеть как бы застывшие в неподвижном состоянии отдельные капельки.

Анализируя эту картину, можно установить закономерность данного вида движения(его траекторию, расстояния, проходимые за равные промежутки времени, и т.д.).

Для получения вспышек определённой частоты используют стробоскоп. Прибор служит для получения вспышек различной частоты и состоит из генератора импульсов и осветителя.

Микропроекции.

Микропроекции осуществляются на установках, сочетающих свойства микроскопа и проекционной аппаратуры.

В болшинстве случаев при микропроекции используется микроскоп, дающий увеличение более 600x и дополнительное осветительное устройство, собранное на оптической скамье.

В качестве источника света используют кинопроекционную лампу; изображения получают на матовом стекле. При большом освещении обьектив может сильно нагрется и испортиться, во избежание этого на пути светового пучка ставят тепловой фильтр. В простейшем случае таким фильтром может служить плоскопараллельная ванна с водой.

Методика применения экранных средств.

Используя технические средства обучения, крайне важно соблюдать воздушный режим. При затемнении окон шторами повышается температура воздуха и увеличивается его влажность, возрастает концентрация углекислого газа, поэтому необходимо обеспечивать эффективное проветривание помещения перед началом занятий и после его окончания. 

Изменение освещенности на экране, смена изображений, многократное выключение и включение общего освещения, перемежающиеся с объяснением или беседой, вызывает значительное напряжение зрения и связанные с ним неприятные ощущения. Поэтому при просмотре диапозитивов, телепередач важны такие показатели, как расстояние зрителей от экрана, связанное главным образом с видом аппарата; качество изображения, в том числе его яркость и контрастность; условия освещения в групповой комнате или зале. 

Просмотр в полной темноте неблагоприятен, так как при большой разнице яркости в поле зрения между освещенным экраном и темнотой окружающего фона постоянно происходит пере адаптация зрения, что чрезвычайно утомительно для глаз. В связи с этим телепередачи рекомендуется смотреть в незатемненном помещении. В весеннее и летнее время окна следует закрывать легкими шторами, чтобы яркий солнечный свет не снижал контрастность изображения. В вечернее время рекомендуется освещать групповую комнату или зал верхним светом или местным источником света, находящимся вне поля зрения, аудитории. 

Большое значение, как уже отмечалось выше, имеет качество изображения. При мелькании кадров, нечетком, не сфокусированном изображении, частом изменении яркости, особенно при настройке в процессе демонстрации фильма, быстро наступает зрительное утомление. Поэтому все операции по включению и настройке телевизора (проектора) должны быть совершены до начала занятия, за исключением регулирования яркости и контрастности, которые в зависимости от освещенности помещения иногда надо менять. 

Для сохранения высокого уровня внимания и работоспособности особое значение имеет правильная продолжительность просмотра (прослушивания). Занятие необходимо планировать таким образом, чтобы применение технических средств обучения не нарушало его общую продолжительность. Повторное включение проектора на занятии следует производить с интервалами 5-7 минут. Время просмотра диафильмов и диапозитивов не должно превышать 15 мин. Просмотр видеофильмов и телепередач может быть продолжительнее - от 30 до 60 мин. - и в значительной степени определяется их характером. Например, просмотр познавательного фильма, не вызывает большого утомления и может быть длительным. 

Повышение эффективности использования видео оборудования

Эффективность использования технических средств обучения во многом зависит от того, насколько хорошо знают педагоги, какие пособия имеются в школе, чем располагает фоно-, диа-, фильмотеки. 

Прежде чем перейти к комплексному использованию технических средств, преподаватель должен тщательно ознакомиться с имеющимся фондом и по каждому материалу сделать для себя небольшую аннотацию. В ней в предельно лаконичной форме должно найти отражение следующее: краткое содержание; сколько времени займет просмотр (прослушивание); в каком месте следует сделать перерыв, если это необходимо; какая работа должна быть проведена до применения средства. 

При подборе технических средств преподаватель руководствуется следующими положениями: технические средства обучения должны обеспечивать наиболее сложные темы, демонстрировать процессы, которые трудно или невозможно наблюдать в действительности, раскрывать исторически отдаленные общественные явления или ситуации в динамике, а также предметы и явления, которые целесообразно преподносить в экранном или звуковом художественном изображении. 

Использование технических средств значительно сокращает время на подготовку педагогов к занятиям, определенным образом организует учебный процесс. ТСО долго сохраняют свои художественные качества, применение их может быть многократным, а это говорит о том, что методы и приемы их использования будут постоянно совершенствоваться. 

Применение ТСО будет эффективным при условии, что педагог свободно владеет техникой, хорошо подготовлен организационно, умеет заранее четко определить их место в системе занятий и в учебно-воспитательном процессе в целом. Результативность работы зависит и от того, насколько полно он может извлекать из экранно-звуковых средств заложенную в них информацию, развертывать беседу по содержанию, связывать преподносимые сведения с жизнью. Важно также, как он строит переход от своего слова к просмотру, как активизирует слушателей, используя их опыт. Одним из типичных недостатков использования ТСО является неумение педагога правильно построить занятие и точно определить роль и место технических средств. Часто много времени уходит на демонстрацию ненужного, не имеющего отношения к данному занятию материала, например, показывается весь фильм, в то время как можно было бы ограничиться отдельными фрагментами; нередко объяснения педагога дублируют текст диафильма или телепередачи, что приводит к нерациональному расходованию учебного времени. 



Некоторые рекомендации по применению видеотехники.

Видеотехника имеет большие педагогические возможности. Так называемый эффект присутствия особенно способствует повышению мотивации в обучении. Видеопрограммы дают не только определенную сумму знаний, но и вызывают в воображении учеников визуальные, музыкально-слуховые и прочие образы, заставляют интенсивнее мыслить и находить адекватные способы для передачи содержания просмотренного видеоматериала. 

Применение в школьном процессе видеотехники открывает новые возможности в использовании учебного телевидения в школьных условиях. На уроках можно просматривать видеозаписи учебных телепередач, видеофильмов, кинофильмов, производственных процессов, исследований, некоторых явлений микромира и т. п. Как показывает практика, при использовании телевизора для приема учебных телепередач непосредственно с эфира постоянно возникают препятствия организационного характера. 

Основным недостатком является несоответствие времени показа телепередач с расписанием уроков в школе. Кроме этого, могут быть объективные причины (например, болезнь учителя), которые приводят к расхождению в темпе изучения учебного материала со временем трансляции запланированных телепередач. Замкнутая телевизионная система в школе также имеет существенные недостатки. Например, необходимо срочно прервать телепрограмму, так как в классе возникла непредвиденная ситуация. В этом случае моментально прекратить демонстрацию практически невозможно. Предусмотреть все подобные ситуации в реальной школьной жизни также мало вероятно. 

Применение видеодвойки (видеомагнитофон + телевизор) в классе решает вышеназванные проблемы, и деятельность учителя приобретает новое содержание. Учитель может самостоятельно записывать и показывать любую телепрограмму, брать напрокат готовые видеофильмы , а при наличии в школе видеокамеры , самостоятельно создавать учебные видеопрограммы. 

Расположение телевизора в классе. До последнего времени наилучшим местом для телевизора считался угол, образованный стеной, на которой размещена классная доска, и окном. Экран направлялся по диагонали классной комнаты (в противоположную сторону). Как показала практика, такое размещение телевизора нецелесообразно, так как понижается качество восприятия. Чтобы ученики, которые сидят за последними рядами парт, могли хорошо видеть, изображение на экране, телевизор устанавливают на подставку. Проверка эффективности восприятия учениками телевизионного изображения при различном размещении телевизора в классе показала, что лучше всего телевизор размещать посередине класса, возле стола учителя, чтобы фоном для него была классная доска, а не светлая стена. Исключением может быть случай, когда стены оклеены обоями не очень светлых оттенков. Методисты советуют устанавливать телевизор и другие виды видео оборудования  на специальных подставках, которые оперативно можно убрать после использования. Кроме этого, такие подставки на колесах регулируются по высоте, что дает возможность использовать их в I - ХI классах. 

Максимальное расстояние ученика от телевизора должно быть равно 12-кратной ширине его экрана, а минимальное - 3-кратной. С такого расстояния свободно читается шрифт (высота букв на экране должна быть не меньшей, чем 1/30 высоты экрана). Поэтому, как правило, для учебных целей используют телевизоры с размером по диагонали 61-67 см. Во избежание искажения изображения на телевизионном экране, допустимый угол зрения зрителя (если смотреть на отдаленный край экрана) должен составлять 45 градусов. Высота размещения телевизора определяется следующей формулой: Н = е + h, где Н - расстояние от нижнего края экрана до пола; е - расстояние от глаз зрителя до пола; h - расстояние от нижнего края экрана до уровня глаз зрителя. 

Санитарно-гигиенические требования на уроках с использованием видеофильмов и других технических средств обучения (ТСО) Для обеспечения надлежащих условий труда преподавателя и учеников на занятиях с использованием видеофильмов необходимо знать и выполнять требования санитарной гигиены. Задачей санитарной гигиены является соблюдение таких условий обучения, при которых сохраняется постоянным уровень трудоспособности учеников на протяжении продолжительного времени. На уровень трудоспособности учеников во время занятий с использованием видеофильмов влияют следующие факторы: 

• продолжительность просмотра видеофильма; 

• характер предмета и структура урока, на котором используется видеофильм; 

• место урока в расписании занятий; 

• организационные условия. 

Разработанные институтом гигиены и подростков санитарные нормы рекомендуют допустимую продолжительность их использования видео оборудования на уроке . Наблюдение показали, что длительный просмотр диафильмов, видеофильмов, телепередач утомляет школьников и может отрицательно сказаться на их здоровье. Чтобы предотвратить утомляемость и значительные нагрузки учеников на уроках необходимо выполнять следующие требования: 

1. Следить за правильным освещением кабинетов и классов. 

2. Выдерживать оптимальные зоны просмотра (минимальное расстояние зрителей от экрана, углы зрения и тому подобное). 

3. Правильно подбирать и размещать видеоаппаратуру, проекционную и звукотехническую аппаратуру в помещениях. 

Заключение.

Использование видео- и проекционного оборудования в значительной мере упрощают восприятие и понимание учениками различных процессов, явлений, сложных моделей машин и устройство приборов. Ученики могут увидеть те процессы и явления которые никогда не могут быть поставлены как опыт в школе. Например: взрыв атомной бомбы. Но учитель может продемонстрировать видео фильм который прекрасно покажет его. Применение проекционного оборудования может упростит преподавание учителю, но оно не должно полностью устранять его от преподавания. Он должен поддерживать интерес у учеников к изучаемому предмету. Черезмерное перегружение учеников всевозможными демонстрациями, показом фильмов, диафильмов может выработать чувство неприязни и к предмету, и к учителю.

Не надо забывать обучают не технические средства обучения, а учитель и ничто не сможет заменить его талант и умение влюбить учеников в свой предмет.

Литература

Носкова Т. Н. Аудиовизуальные технологии обучения в непрерывном образовании /Рос. гос. пед. ун-т им. А. И. Герцена. - СПб., 1997.-161 с.

Марголис А. А. Практикум по школьному физическому эксперименту./           А. А. Марголис, Н. Е. Парфентьева , Л. А. Иванова   М.: Просвещение, 1977-340 с.



- 21 -