ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СПЕЦФИЗПРАКТИКУМА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ У СТУДЕНТОВ СИСТЕМЫ ЗНАНИЙ О ФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВАХ ПЕРЕДАЧИ И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

Авторы
Файлы

Алыкова О.М. Статья в формате PDF 127 KB На современном этапе развития общества в компетенцию учителя физики, входит новое качество - он должен не только иметь представление о физических основах передачи, приема и обработки информации, но и уметь доступно объяснить учащимся физические основы работы устройств которые осуществляют эти процессы. Основным устройством достижения этих целей является персональный компьютер.

Специально проведенный педагогический эксперимент среди учителей, позволил установить, что большинство из них весьма слабо представляют собой этапы преобразования и обработки информации для ее передачи и приема и испытывают трудности в выявлении этих этапов на основе физических знаний. Анкетирование студентов, изучивших курсы общей физики, основы автоматики и вычислительной техники показало, что они затрудняются в объяснении физических принципов работы компьютера в целом и отдельных его блоков, необходимых для преобразования сигнала из аналогового в цифровой, кодирования его, преобразования принятого цифрового сигнала в аналоговый и т.д.

Отсюда следует, что необходимо разработать такую методику обучения студентов физическим основам работы компьютера, в результате которой они приобретут требуемую компетенцию.

Для подготовки учителя физики нами предлагается специальный пpaктикум «Физические основы передачи и обработки информации с применением компьютера», целью которого является выделение действий, необходимых для передачи информации в обобщенном виде и формирование их у студентов в процессе экспериментальной деятельности. Для этого на вводном занятии выявляются действия, лежащие в основе передачи информации с помощью персонального компьютера. Этапы преобразования информации при передаче ее в компьютере (либо из одного пункта в другой) будут очевидными, если сформулировать цель этой деятельности: получить неискаженную информацию, необходимую пользователю, которая имеет требуемые знаковую форму и материальный носитель.

Для этого сигнал, содержащий исходную информацию, должен быть преобразован в сигнал с определенными параметрами, удовлетворяющими требованиям неискажения информации. Другими словами необходим этап «преобразования полученного сигнала в сигнал с требуемыми параметрами».

Так как по каналам связи чаще всего информация передается в цифровой форме, то этому этапу предшествует этап «получения цифрового сигнала, имеющего определенные параметры». Он может быть получен путем преобразования аналогового сигнала в цифровой с параметрами необходимыми для передачи.

Аналоговый сигнал представляет собой переменный электрический ток хаpaктеризующийся частотой, амплитудой, мощностью и т.д., которые пропорциональны звуковому, механическому, световому и другим воздействиям. Поэтому необходим этап, на котором происходит преобразование явлений окружающего нас мира, представляющих собой информацию, в аналоговые сигналы, имеющие определенные параметры. Это возможно, если полезная информация, полученная от какого-либо источника (искусственный спутник Земли, наземные метеостанции, плавающий буй, музыка, речь и т.д.), имеет конкретную знаковую форму и определенный материальный носитель.

Особенностью вводного занятия является то, что студенты под руководством преподавателя самостоятельно выделяют эти этапы на основе понятий «информация», «знаковая форма информации», «материальный носитель информации», «аналоговый электрический сигнал», «цифровой электрический сигнал».

Далее организуется пpaктикум, который последовательно формирует у студентов выделенные действия в процессе выполнения специальной экспериментальной деятельности, представленной восемью лабораторными работами.

Название каждой лабораторной работы соответствует цели экспериментальной деятельности студентов, которой они должны овладеть в результате ее выполнения.

В данном спецкурсе предполагается выполнение следующих лабораторных работ:

1 лабораторная работа	Преобразование передаваемой информации в аналоговый электрический сигнал
2 лабораторная работа	Преобразование аналогового электрического сигнала в цифровую форму.
3 лабораторная работа	Передача цифрового сигнала, содержащего передаваемую информации (на примере передачи информации по лазерному лучу)
4 лабораторная работа	Преобразование цифрового сигнала с помощью основных логических элементов И, ИЛИ, НЕ
5 лабораторная работа	Преобразование цифрового сигнала с помощью комбинационных схем для заданной логической функции
6 лабораторная работа	Преобразование цифрового сигнала с помощью сумматора, мультиплексора и демультиплексора, шифратора и дешифратора
7 лабораторная работа	Преобразование цифрового сигнала в аналоговый электрический сигнал
8 лабораторная работа	Получение информации в определенной знаковой форме, помещенной на каком-либо материальном носителе.

Дадим краткую аннотацию перечисленных лабораторных работ.

Так как современный компьютер является электронной машиной использующей в своей работе электрические сигналы, то возникает необходимость перевести сигнал любой природы в электрический аналоговый сигнал. Реализация этого процесса изучается в ходе выполнения первой лабораторной работы спецкурса на примере преобразования акустического, оптического и теплового (изменение температуры) сигнала. В качестве преобразователей используются микрофон, фотодиод, термопара, терморезистор, а в качестве индикаторов - осциллограф и гальванометры демонстрационные (от вольтметра и амперметра).

На современном уровне развития средств коммуникации информация по каналам связи чаще всего передается в цифровой форме. Для преобразования аналогового (непрерывного) сигнала в цифровой необходимо выполнить три операции: дискретизация, квантование и кодирование. Названные выше процессы изучаются во второй лабораторной работе. Разработанная установка позволяет пронаблюдать, как происходит оцифровка сигнала, выяснить, как влияют на достоверность преобразований информации технические параметры аналого-цифрового преобразователя.

В ходе выполнения третьей лабораторной работы студенты изучают один из современных способов передачи информации - передача информации по оптическому (лазерному) лучу. Модуляция луча осуществляется двумя способами - по модуляции питания лазера и с использованием модулятора, изготовленного на основе монокристаллической пленки феррит-граната.

Четвертая лабораторная работа знакомит студентов со схемотехнической реализацией логических элементов И, ИЛИ, НЕ и с физическими принципами, лежащими в основе их работы.

В ходе выполнения пятой лабораторной работы показывается возможность схемотехнической реализации любой таблицы истинности, т.е. фактически любого комбинационного устройства.

В работе шесть изучаются отдельные функциональные узлы на основе логических элементов, из которых можно собрать любой более сложный блок.

В седьмой лабораторной работе осуществляется преобразование цифрового сигнала в аналоговый, а в восьмой с использованием электромеханических исполнительных устройств осуществляется получение информации в требуемой знаковой форме и на определенном материальном носителе.

Приведенный выше спецфизпpaктикум предлагается проводить со студентами четвертого, пятого курса специальностей 032200 «физика»; 032200.00 «физика с дополнительной специальностью» в рамках дисциплин и курсов по выбору учебного плана, где на данную дисциплину отводится 40 часов.

АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ КЛИНИЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ И СОВРЕМЕННОСТЬ

Статья в формате PDF 105 KB...

09 10 2024 15:52:26

БИОИНДИКАЦИЯ ПОГОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ И ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

Статья в формате PDF 100 KB...

08 10 2024 12:17:35

Уменьшение экологических рисков нефтегазовых сооружений (МНГС) в условиях крайнего севера

Статья в формате PDF 124 KB...

07 10 2024 18:52:41

Глобальный инновационный индекс: относительные показатели рейтинга стран

Приведены закономерности рангового распределения по рейтингу 110 стран, среди них Россия занимала 49-е место. Для анализа были приняты показатели: 1) инновационные затраты/суммарный балл; 2) инновационная эффективность/суммарный балл); 3) инновационная эффективность/инновационные затраты. Сравнение показывает весьма скромную инновационную активность России, но при этом значения всех трех относительных показателей инновационной активности у России положительные или позитивные. Только изобретения имеют мировую новизну и достаточно высокую конкурентоспособность, а полезные модели нужны в основном для внутреннего употрeбления. В итоге в стране образуется так называемый инновационный крест. Динамика изобретений куда значимее, если при этом снизить справедливое в неспокойной экономике колебательное возмущение изобретателей. ...

06 10 2024 5:59:35

ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ И РЕАБИЛИТАЦИОННО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЗДОРОВЬЯ СТУДЕНТОВВ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ ВУЗА

Проведено поэтапное исследование, которое включало в себя оценку индивидуальных резервов соматического здоровья (СЗ) и оценку функционального состояния вегетативной нервной системы на основе исследования вариабельности ритма сердца (ВРС). Уровень СЗ оценивался в баллах. В результате проведенного нами исследования было выявлено, что риск манифестации хронической сосудистой патологии достаточно высок в группе с низкими энергетическими резервами организма (уровнем здоровья «низким» и «ниже среднего»), а таковых у нас оказалось 54,5 % из всех обследованных студентов БелГУ. Следующим этапом исследования была проверка этой версии. При анализе вариабельности сердечного ритма учитывались: показатель общей мощности спектра нейрогумopaльной регуляции сердечного ритма (TP); показатель, отражающий реактивность парасимпатического отдела вегетативной нервной системы при проведении АОП; визуальная оценка степени кардио-респираторной синхронизации на основании данных спектрального анализа ВРС и пневмограммы. У обследуемых с низким уровнем соматического здоровья признаки вегетативной дисфункции различной степени выраженности наблюдались в 92,5 % случаев. В группе с низким уровнем СЗ реактивность парасимпатического отдела ВНС, отражающая адаптационные резервы организма, оказалась так же низкой. Таким образом, наша версия о взаимосвязи уровня соматического здоровья и частотой встречаемости вегетативной дисфункции полностью подтвердилась. Чем ниже уровень соматического здоровья, тем более вероятна манифестации хронической сосудистой патологии. При высоком уровне здоровья риск возникновения хронической соматической патологии минимален. ...

05 10 2024 11:59:46

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ПАТОЛОГИЧЕСКОЙ АНАТОМИИ

Статья в формате PDF 275 KB...

04 10 2024 5:37:25

Формирование первичных биоценозов в вулканокластах после извержения вулканов

Статья в формате PDF 117 KB...

03 10 2024 20:13:21

МОНИТОРИНГ ЗЕМЕЛЬ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ

Статья в формате PDF 110 KB...

02 10 2024 8:20:28

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОСВОЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ БАССЕЙНА РЕКИ УЛУГ-ХЕМ (ТУВА)

Статья в формате PDF 351 KB...

01 10 2024 9:18:19

СОДЕРЖАНИЕ ЦЕРУЛОПЛАЗМИНА В КРОВИ БОЛЬНЫХ САЛЬМОНЕЛЛЕЗОМ

Статья в формате PDF 125 KB...

30 09 2024 4:26:19

АКТИВНОСТЬ КАК НЕОБХОДИМОЕ КАЧЕСТВО КУЛЬТУРНО-ПРОДУКТИВНОЙ ЛИЧНОСТИ

Статья в формате PDF 95 KB...

29 09 2024 13:42:13

Фосфатазная активность гранулоцитов у больных трихомикозами

Статья в формате PDF 112 KB...

28 09 2024 17:50:49

РОЛЬ СЕРЕДСКОГО И ТЕКСТИЛЬНОГО РАБФАКОВ В ПОДГОТОВКЕ СТУДЕНТОВ В ВУЗЫ В 1930 ГОДЫ

Статья в формате PDF 231 KB...

27 09 2024 21:59:59

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ПСИХОЛОГИЧЕСКОЙ ДЕЗАДАПТАЦИИ ПОДРОСТКОВ, БОЛЬНЫХ ТУБЕРКУЛЁЗОМ

Статья в формате PDF 131 KB...

26 09 2024 9:21:22

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВНУТРИУТРОБНОЙ ИНФЕКЦИИ НА СТРОЕНИЕ СРЕДЦА И ЛЕГКИХ ПЛОДОВ ЧЕЛОВЕКА

Статья в формате PDF 113 KB...

25 09 2024 4:13:51

ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ИОНОВ ЙОДА (I-) В КРОВИ ПРИ ИНТЕРВАЛЬНОРИТМИЧЕСКОЙ ГИПОКСИИ

Статья в формате PDF 119 KB...

24 09 2024 9:46:19

РОД КАК ИСКОННОЕ ПОНЯТИЕ РУССКОЙ КУЛЬТУРЫ

Статья в формате PDF 111 KB...

23 09 2024 11:36:34

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ ХЛЕБОПЕКАРНЫХ УЛУЧШИТЕЛЕЙ В СОСТАВЕ МУЧНЫХ КОМПОЗИТНЫХ СМЕСЕЙ

Статья в формате PDF 420 KB...

22 09 2024 20:45:21

ЗАНЯТОСТЬ ЖЕНЩИН ИННОВАЦИОННОГО ТИПА: ТЕОРИЯ, МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ, УПРАВЛЕНИЕ

Статья в формате PDF 279 KB...

21 09 2024 20:12:18

АДАПТАЦИОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЕ ПРИ ДЕЙСТВИИ ФИЗИЧЕСКОГО И ПСИХОЛОГИЧЕСКОГО СТРЕССОРОВ

Статья в формате PDF 141 KB...

20 09 2024 10:23:45

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ КОРОНАРНОЙ ГЕМОДИНАМИКИ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ ПРИРОДНОГО ФЛАВОНОИДА ГЕСПЕРИДИНА

Статья в формате PDF 113 KB...

19 09 2024 10:31:47

ПРОБЛЕМА АУТЕНТИЧНОГО ОЦЕНИВАНИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СТУДЕНТА В УСЛОВИЯХ ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМЫ МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА

Статья в формате PDF 124 KB...

18 09 2024 8:17:59

МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ ПЫЛЕВЫХ ОБЛАКОВ ПРИ ИЗВЕРЖЕНИИ ВУЛКАНОВ

Статья в формате PDF 117 KB...

17 09 2024 20:17:51

РОЛЬ МОНОАМИНЕРГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ЦНС В ФОРМИРОВАНИИ АДАПТИВНЫХ ПЕРЕСТРОЕК В ОРГАНИЗМЕ

Адаптация организма к гипоксии существенно повышает возможности животных сохранять функциональный статус в гипоксических условиях. Исследования метаболизма моноаминов в разных отделах мозга выявили функционально зависимый хаpaктер сдвигов. При этом уровень активности моноаминергических систем может быть фактором, лимитирующим реализацию адаптивных возможностей организма. ...