ICT_Zyuzgin
.pdf
а |
б |
в |
г |
д
Рис. 3.7. Схема представления лекционной демонстрации
161
а |
б |
в |
г |
д |
е
Рис. 3.8. Визуальная поддержка лекционных демонстраций: а- изображение установки для демонстрации электрического разряда, б- схема данной установки, в- изображение явления, г- изображение искусственной молнии; д- натурные наблюдения за молнией, е- электросварка
162
3.2.3.3. Использование микроскопического режима видеоподсистемы МК
Значительно улучшить и расширить парк лекционного демонстрационного эксперимента позволяет использование оптического и цифрового увеличения изображения с помощью видеокамеры или цифрового фотоаппарата. Теперь во время лекционных опытов можно применять небольшие по размеру образцы и лабораторные модели, проецируя их увеличенное изображение в реальном времени (микроскопический режим) на большой экран. Таким образом, можно показывать в реальном времени диффузию окрашенного пигмента в клетках растения (см. рис. 3.9) или хаотическое движение кристаллов камфары в воде (см. рис. 3.10).
Отметим, что для получения качественного цветного видеоизображения в микроскопическом режиме совершенно необходимо обеспечить крепление видеокамеры на штатив и яркое равномерное освещение.
Рис. 3.9. Диффузия окрашенного пигмента (йода) в клетках растения
163
Рис. 3.10. Увеличенное изображение кристаллов камфары в воде, справа - фрагмент бортика чашки Петри
Если качество увеличенного изображения неудовлетворительное или не требуется движущееся изображение, можно воспользоваться цифровым фотоаппаратом для реализации микроскопического режима. Для этого фотоаппарат подключают напрямую к мультимедиа-проектору и делают фотографию в режиме “макросъемка” с использованием оптического зума объектива (см. рис. 3.11, а). После этого включают режим просмотра фотографий, и изображение на дисплее камеры проецируется на экран. При недостаточном увеличении можно, используя регулятор цифрового зума фотоаппарата, укрупнить фрагмент захваченного изображения приведенного на Рис. 3.11, б (при этом фотокамера транслирует на проектор то изображение, которое видно на ее дисплее). Описанные операции не являются длительными или трудоемкими, что позволяет проводить их в режиме реального времени.
164
а
б
Рис 3.11. Получение увеличенного изображения мелких объектов: а- использование режима "макросъемка" цифровой фотокамеры, б- цифровое увеличение выделенного фрагмента
165
3.2.3.4. Использование телескопического режима видеоподсистемы МК
Оптический и цифровой зум фото- и видеокамер можно использовать для получения увеличенного изображения удаленных предметов (телескопический режим). В отличие от натурных экспериментов и наблюдений телескопический режим в демонстрационном эксперименте не так широко употребим, однако его возможности трудно переоценить при демонстрации оптических эффектов, проводимой в масштабах поточной аудитории. Например, дифракцию лазерного пучка на булавке можно увидеть только на удаленном экране, как и визуализацию лазерными лучами фигур Лиссажу на высоком потолке аудитории. Для регистрации таких изображений и проецировании их на большой экран, удобно расположенный перед слушателями, телескопический режим работы комплекта видеокамера - мультимедийный проектор просто незаменим (см. рис 3.12). Как и в случае с микроскопическим режимом, принципиальное значение для качества и цветности изображения имеет использование штатива и обеспечение яркого освещения или высокой яркости транслируемой картины.
Рис. 3.12. Схема опыта, иллюстрирующая использование телескопического режима работы видеоподсистемы МК
166
3.2.3.5. Использование инфракрасного режима видеоподсистемы МК
Как описывалось в пункте 1.2.1.4, современные цифровые видеокамеры обладают ПЗС матрицами, чувствительными в невидимом, инфракрасном диапазоне. Эта функция позволяет использовать видеоподсистему МК для демонстрации эффектов, связанных с тепловым излучением тел и инфракрасной локацией.
3.2.3.5.1. Демонстрация теплового излучения нагретых тел
Если в затемненной лекционной аудитории поместить нагретое относительно окружающих предметов тело и включить “ночной” режим работы видеокамеры, то спроецированное проектором на экран изображение будет в оттенках зеленого цвета (в инфракрасном диапазоне глаз человека нечувствителен и поэтому цветовая градация изображения теряет смысл). Чем интенсивней тепловое излучение предмета, тем более светлым будет его изображение. Поэтому более светлое изображение нагретого тела будет находиться на темно-зеленом, относительно более холодном фоне. На рис. 3.13 для иллюстрации возможностей использования инфракрасной видеорегистрации приведено изображение двухконфорочной электрической плиты, полученное в затемненном помещении (а- в режиме “ночной” съемки, б- в обычном режиме).
а
167
б
Рис. 3.13. Демонстрация теплового излучения нагретых тел: а- инфракрасный режим работы видеокамеры, б- режим работы в видимом диапазоне, левая конфорка нагрета в обоих случаях, временной интервал между снимками 1,5 с
3.2.3.5.1. Демонстрация принципа работы приборов ночного видения
Известно, что значительная часть приборов ночного видения работает в режиме инфракрасной локации. Лекционная демонстрация принципа действия таких приборов может быть проведена по следующей методике. В затемненном помещении видеокамеру мультимедийного комплекса перевести режим в “суперночной” работы (см. пункт 1.2.1.4). При этом включится инфракрасный прожектор камеры, и ПЗС матрица перейдет в инфракрасно-чувствительный диапазон работы.
Спроецированное на экран изображение в оттенках зеленого цвета (см. подпункт 3.2.3.5.1) будет иметь в центре яркую область, визуализирующую луч инфракрасного прожектора. Контуры тел, отражающих излучение прожектора, будут отчетливо видны как ярко-зеленые области изображения. На рис. 3.14 приведено изображение кошки, полученное с использованием инфракрасного прожектора в затемненном помещении. Луч направлен перед кошкой и
168
образует на полу светло-зеленое пятно, визуализирующее область подсвеченную ИК-прожектором.
Рис. 3.14. Захват изображения кошки в затемненном помещении с использованием инфракрасного прожектора видеокамеры
Глава 3.3. ИКТ в практических занятиях
3.3.1. Визуальное сопровождение классических занятий и семинаров
При классическом стиле ведения практических занятий МК может оказать серьезную поддержку преподавателю, проецируя на экран в послайдовом режиме условия задач, контрольные задания, необходимые иллюстрации, схемы, таблицы данных, домашнее задание. Замечено, что эффективное воспитательное и дисциплинирующее воздействие имеет регулярный показ сводной таблицы успеваемости. Кроме этого, МК может оказать дистанционную поддержку курсу практических занятий.
3.3.1. Инновационная методика ведения занятий со старшекурсниками при поддержке МК
Рассмотрим нетрадиционный метод ведения практических занятий, в поддержке которого используется большинство функций мультимедийного
169
комплекса. В качестве примера возьмем занятия по решению задач раздела “Механика и молекулярная физика” курса общей физики. Однако данный подход несложно адаптировать к значительному числу естественно-научных курсов.
Учебный процесс на механико-математическом факультете Пермского госуниверситета спланирован таким образом, что курс общей физики читается студентам 3-го, а на ряде специализаций и 4-го курса. Поэтому на практических занятиях решение стандартных задач механики из курса общей физики не вызывает каких-либо затруднений и интереса у людей, уже освоивших, в частности, теоретическую механику. В то же время учебный план не предусматривает лабораторных занятий, столь необходимых для понимания физических явлений. Поэтому для повышения эффективности освоения курса была разработана и реализована методика, включающая в себя несколько этапов:
•Во время лекции проводится тематический демонстрационный эксперимент на установке, включающей МК, лишенный части измерительного оборудования.
•При проведении лекционной демонстрации студентам предлагается с помощью простейших измерительных приборов (линейка, часы и т.д.) или глазомера оценить величину параметров процесса и лабораторной установки, например, объем сосуда или глубину погружения тела.
•На лекции же обсуждается явление, лежащее в основе наблюдаемого процесса.
•На практическом занятии, проходящем в дискуссионном стиле, воссоздается подробная схема установки, и обсуждаются изменения параметров и закономерности, обуславливающие ход наблюдавшегося процесса.
•Затем ставится задача на количественный расчет (оценку величины значения) одного из определяющих параметров задачи.
170