Научно-методические аспекты изучения модуля жидких кристаллов обучающими на уроках физики при получении среднего общего образования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Научно-методические аспекты изучения модуля жидких кристаллов обучающими на уроках физики при получении среднего общего образования

Уразбахтина Е.Р., Н.Г. Мигранов

В данной статье рассмотрены основные проблемы преподавания физики при получении среднего общего образования. Предложено введение модуля «жидкие кристаллы» учебный план обучающихся старших классов физике. Рассмотрено содержание модуля, последовательность изложения учебного материала, основные формы организации учебных занятий, формы контроля, методические рекомендации.

Ключевые слова: жидкие кристаллы, среднее общее образование, практическое применение жидких кристаллов, нематические, холестерические, смектические жидкие кристаллы.

In this article the basic problems of teaching physics in the preparation of secondary education. Proposed introduction of the module "liquid crystals" curriculum studying high school physics. Considered the content of the module, the sequence of presentation of educational material, the basic forms of training sessions organization, forms of control, guidance.

Keywords: liquid crystals, secondary education, practical application of liquid crystals, nematic, cholesteric, smectic liquid crystals.

В наше время наука стала производительной силой, и поэтому, как правило, повышенный научный интерес к тому или иному явлению или объекту означает, что это явление или объект представляет интерес для материального производства. Интерес к ним, прежде всего, обусловлен возможностями их эффективного применения в ряде отраслей производственной деятельности. Внедрение жидких кристаллов означает экономическую эффективность, простоту, удобство. И поэтому вводить понятие жидких кристаллов необходимо уже в школе.

В программе школьного курса физики как базового, так и профильного уровня не рассматривается данная тема, а ведь именно она играет важную роль в строении мобильных и технических устройств, медицинских оборудованиях, транзисторах и интегральных схемах. Обучающиеся непосредственного пользуются устройствами, работающие при помощи жидкого кристалла, а о понятие, классификации, применении в жизни не имеют представление. Возможность изучить жидкие кристаллы есть возможность у обучающихся, поступающих в технические высшие учебные заведения, а те, кто поступает на другую направленность высшего учебного заведения лишены возможности изучения данного модуля.

Мобильный телефон -неотъемлемая часть жизни современного человека. С мобильным устройствам человек проводит большую часть времени, он знает возможности телефона, его работоспособность. А вот что именно обеспечивает яркость экрана, качество изображения, длительность работы телефона не имеют представления. Поэтому изучение данного модуля представляется интересным для школьников. А если информация станет интересной, то и мотивация изучения поднимется до высокого уровня.

Необходимо ввести понятие жидкого кристалла при рассмотрении раздела: «Молекулярная физика», и темы: агрегатного состояния вещества.

В содержание модуля могут входить такие темы, как: I. История открытия жидких кристаллов.

Жидкие кристаллы их виды.

Физический принцип действия устройств на жидких кристаллах.

Жидкие кристаллы сегодня и перспективы будущего.

Данный модуль наиболее эффективен и необходим при освоении углубленного изучения физики. В то же время структура модуля включает отдельные темы, изучаемой программы, например, «физика твердого тела» «свойства жидкостей».

Содержание модуля и его организационно-методическое обеспечение выстраивается таким образом, чтобы предмет учебной деятельности стимулировал развитие ряда компетентностей и формирования универсальных способностей учащихся. Ожидаемый положительный педагогический эффект модуля связан с успешной самореализацией школьников в учебной деятельности и возможностью обоснованной профессиональной ориентации.

Основные формы организации учебных занятий:

лекция учителя;

самостоятельная работа над реферативной и теоретической частью;

консультация с учителем;

групповая работа по решению проблемы; - защита работы.

Дополнительные формы обучения и учения связаны с работой над творческим проектом; самостоятельной работой с источниками в библиотеке, интернете.

Работа в рамках модуля оценивается комплексно. Во-первых, по форме и содержанию представленных материалов, как в письменном, так и устном варианте. Во-вторых, большая часть учебной деятельности происходит при непосредственном участии учителя, и это позволяет вести мониторинг личностного роста ученика в ходе занятий. В-третьих, групповая работа позволяет ученикам оценить друг друга при коллективно-распределенной деятельности.

Формы контроля должны быть разнообразными, чтобы можно было учесть индивидуальные учебные стили учеников и их способности.

Предлагается следующая последовательность изложения учебного материала: I. Об истории открытия жидких кристаллов [1].

История развития представления о жидких кристаллах

Первые наблюдения жидкокристаллических, или мезоморфных, свойств были проведены в конце прошлого века Рейнитцером [1] и Леманом [2]. жидкий кристалл физика образование

О формах и видах жидких кристаллов [6].

II. Жидкие кристаллы их виды и основные свойства (6 часа).

Нематические жидкие кристаллы

Холестерические жидкие кристаллы

Смектические жидкие кристаллы.

Работы В.К. Фредерикса и В.Н. Цветкова

Явления двулучепреломления - типично кристаллический эффект, состоящий в том, что скорость света в кристалле зависит от ориентации поляризации света.

Оптическая активность жидких кристаллов и их структурные свойства.

Групповая работа «Эффективность технических приложений жидких кристаллов» (по работам И.Г. Чистякова, А.П. Капустина, С.А.

Бразовокого, С.А. Пикина, Л.М. Блинова и других исследователей)[9].

III. Физический принцип действия устройств на ЖК (2 часа).

1.Жидкокристаллические телевизоры.

В микроэлектронике жидкие кристаллы привлекательны тем, что потребляют минимальную энергию, жидко - кристаллические пленки занимают миниатюрный объем.

2. Термография[4].

Дополнительный материал «Перстень настроения».

Секрет перстня настроения связан удивительными оптическими свойствами. Цвет камешка перстня следовал за настроением владельца, пробегая все цвета радуги от красного до фиолетового, в зависимости от изменения температуры кожи человека

IV. О перспективах применениях жидких кристаллов (3 часа)[4].

Пространственно - временные модуляторы света.

Оптический микрофон.

Жидкие кристаллы, уменьшающие трение почти до нуля.

Обсуждение и оценивание проектов, выполненных учащимися.

Примерные темы:

Как сделать стереотелевизор.

Очки для космонавтов.

Фотоаппарат, содержащий жидко - кристаллические устройства.

3. Итоговая конференция, обсуждение основных вопросов курса.

В настоящее время, к сожалению, в курсе физике общеобразовательных школ не рассматривается тема удивительного состояния вещества - жидкий кристалл. Интересующиеся школьники так же не могут найти полезной и понятной информации по данной теме ни в современных книгах, ни в сети интернет. Поэтому, нами был разработан данный модуль. При проведении данного курса следует обратить особое внимание на то, что в нем нет лабораторных практикумов. Это объясняется тем, что само получение жидкого кристалла достаточно трудоемкий процесс, а также требует финансовых затрат. Следует сделать уклон на создание групповых проектов по свойствам и эффектам жидких кристаллов. Этим можно активизировать познавательную деятельность учащихся, а также воспитывать чувства коллективизма. Так же, не мало, важным является просмотр фильма и его обсуждение. Необходимо указать на особенность и уникальность этих веществ и возможности дальнейшего изучения этой темы в их студенческой жизни.

Список литературы

1. Блинов Л. М. Электро- и магнитооптика жидких кристаллов. М.: Наука, 1978. 384 с.

2. де Жен П. Физика жидких кристаллов, Пер. с англ. М.: Мир, 1977. 400 с.

3. Жаркова Г. М., Сонин А. С. Жидкокристаллические композиты. Новосибирск: ВО “Наука”, 1994. 214 с.

4. Каманина Н.В. Жидкие кристаллы -- перспективные материалы оптоэлектроники.

5. Свойства и области применения: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ “ЛЭТИ”, 2004. 84 с.

6. Сонин А. С. Введение в физику жидких кристаллов. М.: Наука, 1983. 320 с.

7. Пикин С.А., Блинов Л.М. Жидкие кристаллы. - М.: Наука, 1982. - 280 с.

8. Пикин С. А. Стационарное течение нематической жидкости во внешнем электрическом поле // ЖЭТФ. 1971. Т. 60, № 3. С. 1185 - 1190.

9. Чандрасекар С. Жидкие кристаллы. Пер. с англ. М.: Мир, 1980. 344 9. Чистяков И.Г. Жидкие кристаллы. - М.: Наука, 1966. - 272 с.

Размещено на Allbest.ru