РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ СТЕНДОВ ПО ФИЗИКЕ НА СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ

УДК 372.853

АННОТАЦИЯ

Разработка и создание новых лабораторных стенов по физике с использованием функциональных возможностей солнечных элементов является одним из новых направлений в современной педагогике. Лабораторные стенды  как средства обучения обеспечивают высокоэффективный учебный процесс. В данной статье приведены разработанные и созданные учебные лабораторные стенды для курса общей физики на солнечных элементах.

ABSTRACT

The development and creation of new laboratory stands in physics using the functionality of solar cells is one of the new directions in modern pedagogy. Laboratory stands as a means of teaching provide a highly effective learning process. This article presents the developed and created educational laboratory stands for the course of general physics on solar cells.

Ключевые слова: физика, педагогика, солнечный элемент, лабораторный стенд, демонстрационный стенд

Keywords: physics, pedagogy, solar cell, laboratory stand, demonstration stand

Формирование знаний человека, характера его мышления закладывается с детства, со школы. Знание - это продукт нашей познавательной деятельности и

формируется из таких важных компонентов как: понимание – когда происходит восприятие объекта, определение его отличительных качеств и способность воспринимать новую информацию; распознавание – связано с осмыслением данных, полученных в связи с другими предметами; воспроизведение – путь активного и самостоятельного воспроизведения ранее рассмотренной и понятой информации; применение – формирование навыков и умений; творческое созидание – это окончательное на этом этапе деятельность, когда учащийся осуществляет творческий подход к решению задач и при возникновении нестандартных ситуации, способен создавать новые разрешения возникших трудностей. С этой точки зрения, лабораторные стенды являются воплощением всех пяти компонентов.

Так же при изучении специальных дисциплин наиболее важным наглядным пособиям следует отнести лабораторное оборудование. По этой причине в настоящее время в мире большое внимание уделяется совершенствованию методики и преподавания практических занятий, лабораторных работ и созданию современных конструкций учебных приборов и лабораторных стендов с применением IT технологий[1, 2].

Разработка и создание современных лабораторных стендов по физике должны обеспечить подготовку высококвалифицированных специалистов, умеющих решать сложные современные задачи и способных применять на практике современные достижения науки и техники в различных областях народного хозяйства.

В последние годы стало ясно, что доступные энергетические ресурсы во всем мире сокращаются. Основной причиной этого является истощение существующих энергетических ресурсов и растущий спрос на энергию. Поэтому перед специалистами в данной области сегодня стоит решение таких глобальных проблем, как устойчивое экономическое развитие, предотвращение глобальных экологических катастроф, изменение климата и глобального потепления, а также обеспечение энергетической безопасности страны [1]. По этой причине ученые всего мира в настоящее время проводят исследования по совершенствованию возобновляемых источников энергии и их широкому использованию во всех сферах.

Разработка и создание современных лабораторных стендов по физике с применением солнечных элементов - один из новых направлений в современной педагогике, так как функциональные возможности солнечных элементов еще недостаточно использованы. Эти устройства представляют большой интерес по следующим причинам: наглядная демонстрация учащимся о возможностях альтернативных источников энергии; не требуют электроэнергии, что особенно важно, когда имеет место перебои с электричеством; возможность проведения нескольких работ, которые отличаются друг от друга; имеют длительный срок службы; одинаково могут использоваться в лабораторных помещениях и открытых местах; не имеют опасных для жизни напряжений [1, 3, 4].

В настоящее время мы разработали ряд учебных лабораторных стендов и работ для курса общей физики использующих функциональные возможности солнечных элементов, имеют очень простую для понимания конструкцию, оптимальные педагогические и экономические показатели, обеспечивают минимальное время для подготовки:

1. Лабораторных стенд "Изучение законов геометрической оптики" [Рис. 1.] содержит несколько различных оптических элементов (полуцилиндр, прямоугольная призма, плоскопараллельная пластина). Источником света является полупроводниковый лазер. Можно изучать законы отражения, преломления, полного внутреннего отражения, преломление в призме, смещение светового луча в плоскопараллельной пластине и другие. В качестве приемника используется солнечный элемент [4].

Рисунок 1. Лабораторных стенд "Изучение законов геометрической оптики"

2. Лабораторный стенд "Определение коэффициента поглощения света в различных материалах" [Рис. 2.] содержит солнечный элемент для преобразования энергии света в электрическую, измерительное устройство для измерения тока и напряжения, набор цветных светофильтров разной толщины. Можно изучить влияния различных спектров света на параметры солнечного элемента, измерить коэффициент поглощения и снять зависимость освещённости от расстояния.

Рисунок 2. Лабораторный стенд "Определение коэффициента поглощения света в различных материалах"

3. Лабораторный стенд "Изучение законов постоянного тока" [Рис. 3] содержит несколько солнечных элементов. Схема позволяет подключать источники солнечной энергии параллельно и последовательно; можно измерить напряжение холостого хода и ток короткого замыкания элементов; проверить законы Ома и Кирхгофа - это осуществляется соединением различных сопротивлений параллельно, последовательно и смешанно. Изучение Вольт амперной характеристики солнечного элемента и диода в отсутствии освещения. Определение коэффициента полезного действия солнечных элементов.[2].

Рисунок 3. Лабораторный стенд "Изучение законов постоянного тока"

4. Демонстрационный стенд "Демонстрация преобразования энергии из одного вида в другой" [Рис. 4] выполнен на основе солнечного элемента, с помощью которого демонстрируется закон сохранения и преобразования солнечной энергии в другие виды энергии (механическую, электрическую и т.д.) [4].

Рисунок 4. Демонстрационный стенд "Демонстрация преобразования энергии из одного вида в другой"

При выполнении лабораторных работ учащиеся приобретают следующее: знание методов измерений и умение работать с измерительными приборами, измерение различных физических величин, умение обрабатывать результаты и определять погрешности измерений.

Разработанные принципиально новые лабораторные работы и лабораторные стенды по физике позволяют раскрыть суть сложных законов физики и физических явлений, суть которых сложно объяснить и наглядно представить с помощью существующих традиционных учебников и учебных пособий; значительно повышают эффективность преподавания и изучения курса физики; активизируют творческое мышление и познавательную активность учащихся; укрепляют навыки практической работы и на практике демонстрируют возможности солнечных элементов, с точки зрения решения экономических и экологических проблем[2].

Список литературы:

1. Абдиев У.Б., Исмоилов Э.О. Умумтаълим мактаблари физика таълимида қуёш фотоэнергетикаси фундаментал тушунчаларини шакиллантириш.// “Замонавий таълим” журнали, 2014, №2 21-24б.
2. Ганиев А.А. ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД НА СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ЗАКОНОВ ОМА И КИРХГОФА // Universum: технические науки: электрон. науч. журн. 2022. 3(96). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/13302 (дата обращения: 02.05.2022).
3. М.К.Бахадирханов, Х.М.Илиев, Ў.Х. Курбанова  “Современные проблемы энергетики, экологии и фото энергетики”// ООО “Extremum press” г. Ташкент. Монография.2016 г. с.250-300.
4. Ў.Х.Қурбанова, А.А.Сатторов, Б.Р.Рахмонов, Х.Ф.Зикриллаев “Нурнинг квази заррачалар-фотонлар оқимидан иборат эканлигини намойиш этувчи ўқув лаборатория қурилмаси”// “Fizika, matematika va informatika” ilmiy-uslubiy jurnali. №3 2019й. 3-12б.
5. O’.H.Qurbonova, A.A.Sattorov “Uzluksiz ta’lim tizimida fizika fanining o’ziga xos jihatlari”// “Xalq ta’limi” jurnali. №4 2019й. 48-53б.