«Использование датчиков, встроенных в смартфон при проведении лабораторных работ на уроках физики»

Автор: Иванов Владимир Егорович

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Тарханская средняя общеобразовательная школа» Батыревского муниципального округа

Чувашской Республики

Тема: «Использование датчиков, встроенных в смартфон при проведении лабораторных работ на уроках физики»

Выполнил: Иванов Владимир Егорович

-учитель физики МБОУ «Тарханская СОШ»

с.Тарханы 2025 г.

Содержание работы:

1. Введение

2. Использование датчиков, встроенных в смартфон при проведении лабораторных работ на уроках физики

2.1 Датчики и приложения для сбора данных.

2.2 Использования приложения Phyphox для проведения лабораторных работ

2.3 Лабораторная работа «Изучение зависимости освещенности поверхности от расстояния до источника света»

3. Заключение.

4. Библиографический список источников и литературы

1.Введение.

Физика как наука о наиболее общих законах природы, вносит существенный вклад в формирование и развитие единой картины мира у школьников. Она раскрывает роль науки в экономическом и культурном развитии общества и способствует формированию научного мировоззрения. Для решения задач формирования основ научного мировоззрения, развития универсальных учебных действий школьников в процессе изучения физики основное внимание следует уделять методу научного познания. Переход на стандарты второго поколения обуславливает усиление внимания к формированию методологических умений.

Перед школой возникли такие проблемы, как обеспечить высокий уровень общеобразовательной подготовки всех школьников; развить методы и приемы обучения, активизирующие умственную деятельность учеников и способствующие выработке умений вникать в сущность рассматриваемых вопросов; подготовить выпускников школы к труду в сфере материального производства.

Решить эти проблемы не просто. Существенную помощь в решении этих проблем может оказать воспитание у каждого школьника интереса к приобретению научных знаний. Ведь учеба с интересом формирует устойчивое внимание, способствует овладению основными мыслительными операциями, воспитывает волю и сознательную дисциплину, помогает преодолеть трудности, а потеря интереса порождает безделье школьников, их недисциплинированность, что порой оборачивается их педагогической запущенностью.

Для ребенка, в отличие от взрослого, главным стимулом умственных усилий служит не конечная цель овладения знаниями, а сам характер умственного труда с эмоциональными всплесками и интеллектуальными переживаниями. В связи с этим, намечаются следующие пути воспитания интереса школьников к физике: связь преподавания с жизнью, с научно-техническим прогрессом, эмоциональность преподавания, основанная на личном увлечении учителя своим предметом, искреннем проявлении им негодования по отношению к консерватизму или невежеству, удивления неожиданным или непредвиденным явлением, восхищения тем, что доставляет физику эстетическое наслаждение.

Для обеспечения познавательного интереса учащихся к предмету и его развития необходимо также, как показывает опыт, знание возможностей каждого ученика, его успехов в овладении всеми учебными дисциплинами, его — ближних и дальних жизненных перспектив.

На уроках физики необходимо перенести акцент с умения просто воспроизводить информацию на понимание ключевых фактов, понятий, законов, теорий и умение применять их. Для активного использования знаний надо при изложении учебного материала четко выделять главные факты и идеи науки, группируя вокруг них вспомогательные, иллюстративные сведения, попутно разъясняя школьникам, что именно следует в первую очередь усвоить и прочно запомнить, учить их пониманию логических связей между понятиями.

Для развития интереса к учению важно привлечь учащихся к поисковой, исследовательской деятельности. В результате они видят значение для практики знаний, полученных на уроках, учатся делать выводы, систематизировать.

2. Использование датчиков, встроенных в смартфон при проведении лабораторных работ на уроках физики

2.1 Датчики и приложения для сбора данных.

Современный смартфон – сложный прибор, имеющий внушительный набор датчиков. Причем датчики имеют довольно-таки неплохие измерительные характеристики как по абсолютной, так и относительной погрешности. Поэтому в ряде случаев, смартфон можно использовать в качестве измерительного комплекса в составе цифровой лаборатории при соответствующем программном обеспечении. Учитывая распространенность смартфонов, уроки физики можно значительно разнообразить исследовательской деятельностью. Тоже самое относится и к планшетам.

Датчики — это устройства, которые используются в смартфонах для определения различных параметров окружающей среды. Они считывают данные, для которых предназначены, и работают в соответствии с ними. В современных смартфонах есть различные встроенные датчики, которые помогают в работе смартфона. По сути, они улучшают взаимодействие с пользователем.

Датчики Движения.

Датчики движения используются для отслеживания перемещения устройства, например, наклона, встряхивания, вращения или раскачивания. Смартфоны определяют свою ориентацию с помощью акселерометра. Датчики движения, встроенные в акселерометр, могут использоваться для обнаружения землетрясений или в медицинских устройствах.

Датчики окружающей среды .

Датчики окружающей среды используются для измерения температуры, влажности, теплопотерь. По сути, они используются для мониторинга параметров окружающей среды. К ним относятся датчики газа, влажности и т. д.

Датчики положения .

Смартфон Android оснащён двумя датчиками, которые позволяют определять местоположение устройства: датчиком геомагнитного поля и датчиком ускорения.

Датчик Окружающего Света .

Этот датчик регулирует уровень яркости экрана. Он есть почти в каждом смартфоне, от среднего до высокого класса. Если вы включили в смартфоне режим автоматической регулировки яркости, то при выходе на свет яркость экрана автоматически повысится. Когда вы войдёте в тёмное помещение, яркость экрана снизится с помощью этого датчика. В зависимости от интенсивности освещения этот датчик регулирует яркость экрана.

Датчик Приближения.

Они есть почти в каждом смартфоне в верхней части экрана. Инфракрасный свет проходит через этот датчик. Когда какой-либо физический объект вступает в контакт с этим светом, датчик обнаруживает его и реагирует на него. Например, когда вы разговариваете по телефону и прикладываете его к уху, инфракрасный свет обнаруживает физический объект, то есть ваше ухо. При этом подсветка экрана автоматически выключается. Это экономит заряд батареи и предотвращает случайные касания экрана.

Датчик Акселерометра.

Это самый важный датчик, который должен быть в каждом смартфоне. Он помогает телефону определять ориентацию. Например, если вы поворачиваете телефон в альбомный режим, то все значки на экране тоже переходят в альбомный режим, а когда вы захотите, то сможете перевести его в портретный режим благодаря этим датчикам.

Датчик Гироскопа.

Вы, должно быть, слышали об этом. Виртуальная реальность возможна только благодаря этим типам датчиков. Если вы покупаете гарнитуру виртуальной реальности и вставляете в неё свой телефон, то это возможно только благодаря датчикам гироскопа. Даже 360-градусные фотографии и видео и дополненная реальность (AR) возможны только благодаря этим датчикам. Эти датчики помогают телефону очень точно определять, какую ось (углы и направления) он использует в данный момент. По сути, они настраивают содержимое телефона в соответствии с пользователем.

Датчик Барометра.

Эти датчики есть не во всех телефонах, они есть в телефонах высокого класса. Они используются для определения данных о высоте (альтитуде). Например, приложение «Здоровье» в смартфонах также использует эти датчики. При подъёме по лестнице или перемещении с уровня земли на этаж каждая деталь точно определяется датчиком барометра, и данные отправляются в GPS, где они затем обрабатываются. Это также помогает в работе GPS.

Датчик Компаса.

Датчик компаса — это обычное устройство, которое есть в каждом телефоне и помогает определять направление, как обычный компас.

Существуют и другие датчики, которые не так важны для смартфонов, но всё же есть.

Датчик Шагомера.

Он подсчитывает количество пройденных вами шагов. Он доступен только на устройствах высокого класса и некоторых специальных устройствах.

Датчик Холла.

В основном это используется в планшетах по сравнению с телефонами. Если вы купите чехол-книжку для своего планшета, то при открытии этой обложки без нажатия на какую-либо кнопку автоматически включится подсветка экрана и запустится планшет, а при закрытии обложки подсветка выключится.

ИК – Бластер.

Он есть в каждом телефоне XIAOMI, от бюджетных до дорогих. В телефонах других компаний он есть не во всех моделях. Эти датчики используются для управления электронными устройствами. Например, вы можете управлять телевизором, кондиционером или любым другим электронным устройством со своего смартфона, если в вашем телефоне есть ИК-порт.

2.2 Использования приложения Phyphox для проведения лабораторных работ

Phyphox — это приложение для проведения физических экспериментов с помощью телефона. Оно даёт доступ к датчикам устройства напрямую или через подготовленные к проведению эксперименты, которые анализируют данные и позволяют экспортировать необработанные данные вместе с результатами для дальнейшего анализа.

Некоторые возможности приложения:

Выбор готовых к проведению экспериментов. Достаточно нажать «Play», чтобы начать.

Экспорт данных в широком диапазоне форматов.

Удалённый контроль эксперимента через веб-интерфейс с любого ПК в той же сети, что и телефон.

Создание собственных экспериментов на phyphox.org с помощью веб-редактора. Можно выбрать входные данные датчиков, определить этапы анализа и отображения.

Кроме измерения одной величины, phyphox позволяет объединять измерения в последовательности и обрабатывать по определённой методике, то есть проводить заранее разработанные эксперименты. Вот некоторые из них:

● Неупругий удар (измерение интервалов времени

между серией соударений мяча с полом)

● Центростремительное ускорение (измерение угловой

скорости вращения и ускорения при движении

смартфона в “центрифуге”)

● Измерение высоты, скорости и ускорения подъёма

лифта (барометром и акселерометром)

● Смартфон как маятник

● Магнитная рулетка

● Свободное падение

● Качение по наклонной плоскости

● Сонар

● Скорость звука

● Колебания на пружине

Редактор на сайте phyphox.org позволяет создавать собственные эксперименты, выбирая необходимые датчики, устройства вывода, последовательность и частоту их работы, а также методику обработки результатов.

Измеренные датчиками смартфона значения с привязкой ко времени их получения можно экспортировать в виде файла в одном из распространённых форматов (XLS, CSV).

Файл отправляется стандартным для смартфона способом (через электронную почту, мессенджеры, соцсети и т.п.).

2.3 Лабораторная работа «Изучение зависимости освещенности поверхности от расстояния до источника света и угла падения лучей».

Цель работы: установить экспериментально от чего зависит освещенность поверхности.

Оборудование: смартфон с программой phypox c датчиком свет, источник света, линейка.

Краткая теория

Освещенность поверхности можно определить по формуле Е=

, где I – сила света, R – расстояние до поверхности, ά – угол падения.

Порядок выполнения работы

Подключить датчик освещенности к измерительному блоку и проверить его работу

Зафиксировать его показания при различных расстояниях от него до поверхности.

По полученным данным построить график зависимости освещенности от расстояния.

R
E

Не меняя расстояния зафиксировать показания при разных углах наклона поверхности.

По полученным данным построить график зависимости освещенности от угла падения.

ά
E

Используя графики сделать соответствующие выводы.

3.Заключение.

Применение смартфона при изучении физики способствует активному вовлечению обучающихся в урок, повышает мотивацию к получению новых знаний и интерес к изучаемому предмету и исследованиям. Теперь обучающиеся представляют, что смартфон — это лаборатория, которая может быть использована при проведении самостоятельных исследовательских проектов. Эта лаборатория, которая позволяет воспитывать пытливое, грамотное, целеустремленное и креативное поколение. Таким образом, разнообразие использования смартфона в качестве цифрового дополнения на уроках ограничено только фантазией и квалификацией учителя.

Использование phyphox в лабораторном практикуме:

1) повышает интерес к изучаемому предмету;

2) учит навыкам обработки результатов эксперимента и

работе с данными;

3) позволяет сократить время проведения

лабораторных задач;

4)за счёт высокой чувствительности датчиков и

периодичности измерений позволяет обнаруживать

вещи, интересные с позиций эксперимента, в

частности для оценки погрешностей.

Таким образом, использование смартфона как измерительного прибора может упростить первичный опыт работы с физическим экспериментом и открывает новые возможности для создания интересных задач.

3. Библиографический список источников и литературы:

1.Примерная основная образовательная программа образовательного учреждения. Основная школа / [сост. Е. С. Савинов]. — М.: Просвещение, 2011.

2.Шперх А.А. Смартфон как физическая лаборатория [Электронный ресурс] URL: https://school.kloop.kg/2013/07/20/anatolij-shperh-smartfon-kak-fizicheskaya-laboratoriya/ (дата обращения: 16.06.2019)

3.Использование смартфона в процессе обучения физике [Электронный ресурс]. URL: https://adu.by/be/glavnaya-stranitsa/1647-ispolzovanie-smartfonov-v-protsesse-obucheniya-fizike.html/ (дата обращения: 17.11.2019).

4.Со смартфоном на уроке физики [Электронный ресурс]. URL: https://sci-fi.dist67.ru/?p=572/ (дата обращения: 15.11.2019).

5.Филиппова И.Я. Информационные технологии на уроках физики в средней школе. Материалы 8 Международной конференции «Физика в системе современного образования» (ФССО-05), Санкт-Петербург, 2005, с. 623-625.

Время Развития