114647 (Фізичні основи роботи комп’ютера)

113

Міністерство освіти і науки України

Донецький національний університет

Фізичний факультет

Кафедра загальної фізики і дидактики фізики

До захисту допустити

Зав. кафедрою ЗФ та ДФ

К.ф.-м. н., доц. В.Ф. Русаков

«___»______________2009 р.

МАГІСТЕРСЬКА РОБОТА

на тему: «ФІЗИЧНІ ОСНОВИ РОБОТИ КОМП’ЮТЕРА »

Студента 5 курсу

кафедри загальної фізики і

дидактики фізики

Р.М. Філіпова

Науковий керівник:

к. пед. н., доц.

І.М. Пустинникова

2009

ЗМІСТ

ВСТУП 5

1 ФОРМИ ПОЗАУРОЧНОЇ РОБОТИ 7

1.1 Мета організації позаурочної роботи 7

1.2 Можливості здійснення міжпредметних зв'язків в позакласній роботі з фізики 9

1.3 Розвиток пізнавальних інтересів учнів 10

1.4 Вечори з фізики 12

1.5 Засоби пропаганди фізики 13

1.6 Роль науково-популярної літератури у формуванні пізнавальних інтересів школярів 14

1.7 Організація факультативних занять 15

1.8 Форми проведення факультативних занять 18

1.9 Семінарські заняття 20

1.10 Гуртки 23

2 ЕЛЕМЕНТИ НАВЧАЛЬНОГО ПОСІБНИКА 25

2.1 Дисплеї 26

2.1.1 Дисплей електронно-променевий 26

2.1.2 Дисплей плоский 27

2.2 Процесори 29

2.2.1 Техпроцес 30

2.2.2 Розмір КЕШа 31

2.2.3 Тактова частота 32

2.2.4 Два ядра і Hyper-Threading 33

2.2.5 NX/XD-BIT. Набори інструкцій 34

2.2.6 Вибір процесора 35

2.3 Флеш-пам’ять 37

2.3.1 Що таке flash-пам'ять? 38

2.3.2 ROM 40

2.3.3 NVRWM: EPROM 41

2.3.4 Організація flash-пам'яті 44

2.3.5 Загальний принцип роботи елемента флеш-пам’яті 44

2.3.6 Багаторівневі елементи (MLC – Multi Level Cell) 48

2.4 Магнітний запис інформації 50

2.4.1 4,4 Мегабайта вагою в тонну 50

2.4.2 Механіка HDD 52

2.4.3 Електроніка HDD 55

2.4.4 Різноманітність видів HDD 56

2.4.5 Гучні імена виробників HDD 58

2.4.6 Перпендикулярні перспективи запису 59

2.4.7 SSD проти HDD 59

2.4.8 Перпендикулярний Hitachi 60

2.5 Прилади, в яких використовується лазер 61

2.5.1 Мирний лазер 61

2.5.2 Як все починалося 62

2.5.3 Історія невидимки 63

2.5.4 Компакт-диск 65

2.5.5 Усередині оптичного привода 67

2.5.6 Вибираємо привод 70

2.5.7 Майбутнє сьогодні 71

2.5.8 Оптичний принцип запису та зчитування інформації 72

2.5.9 CD і DVD-ROM 72

2.5.10 Технологія Blu-Ray – наступник DVD 74

2.5.11 Вік голографії 81

2.5.12 Фізичний принцип роботи лазерного принтера 82

2.5.13 Стисла історія розвитку лазерного принтера 82

2.5.14 Формування зображення 83

2.5.15 Принцип дії 83

2.5.16 Кольоровий друк 86

2.5.17 Основні характеристики лазерних принтерів 87

2.5.18 Фізичні процеси, що відбуваються при роботі копіювального апарату та лазерного принтера 88

2.5.19 Технологія виготовлення фоторецепторів 90

2.5.20 Зарядка 90

2.5.21 Види коротронів 91

2.5.22 Формування зображення 91

2.5.23 Експонування 92

2.5.24 Прояв 93

2.5.25 Перенесення 95

2.5.26 Відділення 96

2.5.27 Закріплення 96

2.5.28 Очищення 97

2.5.29 Фотобарабан 100

2.5.30 Лазер 100

2.5.31 Напівпровідникові лазери 105

3 РЕКОМЕНДАЦІЇ В ЯКИХ КЛАСАХ ТА ПРИ ВИВЧЕНІ ЯКИХ РОЗДІЛІВ ФІЗИКИ МОЖНА ВИКОРИСТОВУВАТИ ПІДІБРАНИЙ МАТЕРІАЛ 106

ВИСНОВКИ 109

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ 110

Додаток А 111

Додаток Б 125

ВСТУП

Одним з факторів мотивації навчання дитини у школі є інтерес. Викладаючи за програмою матеріал з фізики, вчитель повинен пояснювати практичну та пізнавально-розвиваючу сторону цього предмета на уроках, проте він не завжди має на це час. Зараз спостерігається тенденція зменшення годин викладання фізики у школі при зростанні об’єму матеріалу, який учень повинен засвоїти. Вирішенням даної проблеми може стати позаурочна робота з учнями. Саме на позаурочних заняттях можна показати дітям, що така наука як фізика має не тільки теоретичну, а ще й прикладну (практичну) область вивчення. Головна мета вчителя – чітко з’ясувати для себе, що ж саме може викликати у учнів інтерес до фізики, чим їх можна зацікавити.

В епоху всесвітньої комп’ютеризації, персональний комп’ютер є одним з найбільших інтересів сучасних учнів. Зважаючи на це, можна використати на факультативах з фізики науково-популярний матеріал щодо принципу роботи окремих частин цього складного приладу, та пояснити їх роботу за допомогою фізики.

Об’єкт дослідження: позакласні заняття з фізики в школі.

Предмет дослідження: фізичні явища та процеси, які відбуваються при роботі окремих пристроїв комп’ютера.

Мета дослідження: мотивація учнів до вивчення фізики, розширення світогляду учнів з сучасних технологій, електронно-обчислювальної техніки шляхом позакласних занять.

Гіпотеза: з’ясування сутності фізичних явищ, які ми спостерігаємо у сучасних технологіях електронно-обчислювальної техніки, сприяє підвищенню інтересу учнів до фізики.

Для досягнення цієї мети і підтвердження гіпотези в процесі дослідження розв’язувались такі задачі:

1. Був проведений аналіз дидактичної, наукової літератури за методикою проведення позаурочних видів роботи.

2. Підібрано матеріал про сучасні технології, який можна використовувати на позаурочних заняттях з фізики.

3. Розроблені елементи методичного посібника для позаурочних курсів з фізики, який містить цікаві матеріали про сучасні комп’ютерні технології.

Аналіз літератури та бесіди з вчителями показали, що в школах такого матеріалу не дають, за винятком ввідного уроку з інформатики, але цього зовсім не достатньо. Тому цей матеріал можна реалізувати на позаурочних заняттях з фізики. Більш того, цей матеріал є суміжним з окремими темами, з нової шкільної програми, такими як: «Рідкі кристали та їх властивості», «Власна і домішкова провідність напівпровідників», «Застосування напівпровідникових приладів», «Магнітний запис інформації», «Люмінесценція», «Квантові генератори та їх застосування» і тощо.

1 ФОРМИ ПОЗАУРОЧНОЇ РОБОТИ

1.1 Мета організації позаурочної роботи

У системі розвитку підростаючого покоління важлива роль належить різним формам позаурочної роботи.

Резерв позаурочного часу може і повинен бути ефективно використаний для вирішення завдань різнобічного гармонійного розвитку школярів. Основними вимогами до організації позаурочної роботи з школярами є: органічна єдність навчальної і позакласної діяльності, цілеспрямованість, суспільно корисна спрямованість, цікавість всіх позаурочних занять, підвищення ролі самих дітей, органів дитячого самоврядування, взаємодія школи з позашкільними установами, громадськими і державними організаціями, батьками.

Розвиток учнів однієї вікової групи дуже неоднорідний. Не однаковий також інтерес учнів до вивчення фізики. Обмеженість часу і зарегламентованість форм організації навчання не дають можливості врахувати всі індивідуальні особливості учнів. Тому учитель розв'язує всі завдання поза межами школи, класу, уроку. Вся ця робота одержала назву позаурочної або позакласної.

Основною особливістю позаурочної роботи є її дуже слабка зарегламентованість. Вчитель вільний у виборі форм, змісту і методів роботи. Цінним є й те, що він має можливість залучати учнів до активної практичної діяльності. Тому проведення позаурочної роботи дозволяє формувати вміння і навички, творче мислення, здійснювати політехнічне навчання, профорієнтацію учнів, формувати моральні якості. І якщо можливості позаурочної роботи співпадають з завданнями, які стоять перед шкільною фізикою в цілому, то ефективність навчального процесу стає значно вищою.

Позаурочна робота порівняно давня форма організації роботи з учнями. Її корені ховаються в перших роках ХХ століття, а масового розвитку набула лише в середині ХХ століття.

Установилися різні форми позаурочної роботи. Одна з класифікацій здійснюється за мірою охоплення учнів, а саме:

- індивідуальна;

- групова;

- масова.

Усі види позаурочної роботи повинні бути добре організованими і узгодженими. Це можливо при використанні передового досвіду вчителів, результатів наукових досліджень вчених-методистів.

При аналізі навчально-виховних завдань позаурочної роботи з фізики необхідно керуватися принципом єдності цілей урочної і позаурочної роботи з школярами [2].

В процесі навчання фізики в загальноосвітній середній школі учні повинні опанувати глибокими і міцними знаннями основ науки фізики відповідно до сучасних вимог суспільного і науково-технічного прогресу, у учнів повинні бути сформовані прагнення до безперервного вдосконалення своїх знань, вміння самостійно поповнювати їх і застосовувати на практиці. Істотно обмежують ініціативу вчителя і учнів і жорсткі рамки навчального часу, відведеного навчальним планом на вивчення фізики. Проте було б помилкою вважати, що обмеженість навчального часу, відведеного на вивчення фізики, є основною причиною організації різних форм позаурочної роботи. Доучування того, що не встигли вивчити на уроці, ніяк не можна визнати за головне завдання позаурочної роботи з фізики.

Загальною відмінною рисою позаурочних занять з фізики повинна бути ознака добровільного вибору занять учнями за їх інтересами.

Організація різних форм роботи за інтересами дає учням можливість проявити свої індивідуальні схильності, виявити і розвинути здібності, отримати первинні уявлення про особливості трудової діяльності працівників певних професій [2].

Одним з провідних принципів організації позаурочної роботи з фізики є тісний зв'язок з обов'язковими заняттями з фізики. Цей зв'язок має дві сторони. Перша з них – опора у всій позаурочній роботі з фізики на знання і вміння учнів, які були отримані на уроках. Друга сторона – спрямованість всіх форм позаурочної роботи на розвиток інтересу учнів до фізики, на формування у них потреби до поглиблення і розширення знань, на поступове розширення кола учнів, які цікавляться наукою і її практичними застосуваннями.

Для того, щоб позаурочна робота сприяла розвитку пізнавального інтересу до фізики, в її основі повинна бути орієнтація на активну самостійну пізнавальну і практичну діяльність учнів. Тільки здобуті власною працею знання і уміння міцні, тільки вони приносять задоволення і упевненість в своїх силах, стимулюють прагнення до продовження процесу пізнання [2].

1.2 Можливості здійснення міжпредметних зв'язків в позакласній роботі з фізики

Позакласна робота відкриває найбільш сприятливі можливості для здійснення міжпредметних зв'язків, які головним чином стимулюють самоосвіту учнів: їх звернення до додаткової літератури, повторення навчального матеріалу з різних предметів під іншим кутом зору, розширення знань учнів в результаті організованого спілкування. Прикладами конкретних позакласних заходів з яскраво вираженими міжпредметними зв'язками можуть бути комплексні вечори, міжпредметні конференції, виставки профорієнтацій, міжпредметні КВК і ін. Здійснюючись в різноманітних формах позакласної роботи, міжпредметні зв'язки укріплюють предметну систему навчання, розвивають інтерес учнів до самого процесу пізнання [4]. Аналіз досвіду здійснення позакласної роботи школярів на основі міжпредметних зв'язків дозволив виділити ряд педагогічних умов, що забезпечують ефективність в організації такої роботи:

- висунення комплексної проблеми, що дозволяє групувати знання з різних предметів навколо одного об'єкту пізнання;

- включення виховних завдань, питань практичної діяльності учнів в позакласні заходи міжпредметного змісту;

- опора на вже присутні стійкі інтереси школярів і вміння знайти таку спільну роботу для учнів з різними інтересами, яка викликала б потребу у вивченні загальної для них галузі знання;

- закріплення, розширення і поглиблення в позакласній роботі обсягу знань, умінь і навичок, отриманих на уроках, використання науково-популярної літератури з різних предметів, тісний зв'язок навчальної і позакласної роботи [4].

1.3 Розвиток пізнавальних інтересів учнів

Одне з найважливіших завдань позаурочної роботи з фізики – розвиток пізнавального інтересу. Без інтересу учнів до пізнання методично правильно побудований урок з викладом матеріалу на найвищому науковому рівні, із залученням необхідних прикладів з практичного життя не дасть бажаного результату. Як писав видатний радянський педагог В. О. Сухомлинський: «Всі наші задуми, всі пошуки і побудови перетворюються на прах, якщо немає у учня бажання вчитися».

Звичайно, розвиток пізнавального інтересу є завданням не тільки позаурочної роботи. Це завдання вчитель не повинен залишати поза увагою на жодному уроці. Проте позаурочна робота має ряд особливостей, що дозволяють внести істотний вклад до рішення цієї задачі [2].

Особливостями позаурочної роботи з фізики, які підвищують її ефективність, є можливість більшої, ніж на уроці, індивідуалізації роботи з учнями, надання кожному школяру можливості вибору занять за його інтересами, роботи в темпі, відповідному його бажанням і можливостям. Велике значення має і той факт, що ця діяльність не регламентується умовами обов'язкового досягнення якихось заданих результатів і при правильному підході керівника вона обов'язково є успішною для учня. Розвиток пізнавального інтересу до фізики і її практичних застосувань на позаурочній роботі забезпечується широким залученням елементів цікавої науки і техніки, знайомством з новітніми досягненнями науки і сучасного виробництва [2].