Методическая разработка урока "Светодиоды и их применение"

Методическая разработка урока по теме «Светодиоды и их применение»

Класс: 11

Тип урока: урок изучения нового материала

Технология урока: проектный метод, информационно-коммуникативные технологии

Методы обучения: 1) методы организации учебно-познавательной деятельности; 2) метод проектов

Форма обучения: групповая

Оборудование: компьютеры с необходимым программным обеспечением, управляющие платы, макетные платы, светодиоды, резисторы, провода

Цель: дать представление о светодиодах и применить их на практике

Задачи: 1) образовательные:

- повторить основные понятия по теме «Полупроводники»;

- сформировать у учащихся понятие светодиода;

- углубить знания учащихся о полупроводниковых диодах;

- закрепить знания обучающихся и научить самостоятельно проводить анализ своей деятельности.

2) развивающие:

- развивать эмоций учащихся;

- развивать интерес к учению с помощью современных средств информационно-коммуникационных технологий;

- развивать интеллект

3) воспитательные:

- содействовать воспитанию аккуратности, сосредоточенности, ответственности;

- содействовать воспитанию сознательного отношения к процессу обучения (дисциплинированность, организованность);

- содействовать воспитанию чувства бережного отношения к каждой минуте рабочего времени;

- содействовать воспитанию чувства товарищества, заботы о положении дел в группе и у отдельных товарищей.

№

Время

Деятельность педагога

Деятельность детей

УУД, формирующиеся на данном этапе

1

2 мин

Организационный этап

Приглашаю детей

П: Здравствуйте ребята!.

У меня в руках фрагменты изображений физических элементов, схем, устройств

Предлагаю вам выбрать один из фрагментов, не переворачивая карточку

Сейчас ваша задача – найти друг друга, составить их этих фрагментов соответствующую картинку.

Изображение лампочки занимает первый стол, изображение электрической цепи – второй стол, изображение компьютера – третий стол. Эти изображения будут являться эмблемой ваших групп

Входят в кабинет выбирают карточки-фрагменты, делятся на 3 группы и занимают свои рабочие места.

1) Регулятивные:

- волевая саморегуляция;

2) Личностные:

- смыслообразование (Я должен посмотреть…)

3) Коммуникативные:

- планирование учебного сотрудничества с преподавателем и со сверстниками.

2

3 мин

Постановка цели и задач урока. Мотивация учебной деятельности учащихся

Теперь предлагаю вам посмотреть на доску

Скажите, пожалуйста, что объединяет всё увиденное?

Каким одним словом можно всё это назвать?

Как ваши эмблемы групп могут быть связаны со всем этим?

Но как природа и техника управляет светом?

Для того чтобы во всём этом разобраться, мы с вами создали три рабочие группы, каждой из которых предстоит выполнить мини-проект.

Эмоционально настраиваются

Перед тобой в хаотичном порядке располагаются виды фонарей.

Помоги восстановить эволюцию уличного освещения.

Для этого рядом с видом фонаря поставь номер от

1 до 6. Где 1 обозначает самый старый фонарь, а 6 самый современный

Перед тобой в хаотичном порядке располагаются виды фонарей.

Помоги восстановить эволюцию уличного освещения.

Для этого рядом с видом фонаря поставь номер от

1 до 6. Где 1 обозначает самый старый фонарь, а 6 самый современный

Перед тобой в хаотичном порядке располагаются виды фонарей.

Помоги восстановить эволюцию уличного освещения.

Для этого рядом с видом фонаря поставь номер от

1 до 6. Где 1 обозначает самый старый фонарь, а 6 самый современный

Отвечают на вопросы

Подводят к теме урока

1) Познавательные:

- общеучебные умения структурировать знания, контроль и оценка процесса и результатов деятельности.

2) Логические:

- анализ, сравнение, синтез.

3) Регулятивные:

- контроль и оценка прогнозирования (при анализе учебного действия).

3

3 мин

Актуализация знаний

У меня в руках прибор, который называется…(реостат). С помощью этого прибора можно…(управлять током и напряжением)

А это….(светодиод). Как светодиод может быть связан с реостатом? Оказывается с помощью диодов тоже можно управлять током и напряжением, если собрать некоторую цепь

Давайте вспомним, а что такое диод вообще?

Что лежит в основе работы диодов?

Что такое полупроводник?

Что такое p-n переход?

Что такое дырки?

Устная командная работа.

Размышляют, опираясь на опыт дают ответы, взаимодействуют, развивают умение слушать и слышать ответы и мнения других групп

1) Познавательные:

- общеучебные умения структурировать знания, контроль и оценка процесса и результатов деятельности.

2) Логические:

- анализ, сравнение, синтез.

3) Регулятивные:

- контроль и оценка прогнозирования (при анализе учебного действия).

4

10 мин

Первичное усвоение новых знаний

Итак, тема нашего урока Светодиоды и их применение.

В начале занятия мы увидели,

как могут применяться светодиоды. Но как ими можно управлять?

Для того чтобы во всём этом разобраться, мы с вами создали три рабочие группы, каждой из которых предстоит выполнить мини-проект: 1) Маячок; 2) Маячок с нарастающей яркостью; 3) Светильник, управляемsй по usb

Светодиод – один из разновидностей полупроводникового диода.

Светодиод – полупроводниковый элемент с электронно-дырочным переходом, создающим оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Устройство светодиода (анод, катод, отражатель, кристалл, рассеиватель)

У светодиода две ножки – длинная и короткая, плюс и минус. Это легко запомнить. Если провести через ножки поперечную черту, но длинную пересечет, будет напоминать «+», а короткую нет, «-«

Обозначается светодиод на схемах так…

Излучаемый светодиодом свет лежит в узком диапазоне спектра. Иными словами, его кристалл изначально излучает конкретный цвет (если речь идёт об СД видимого диапазона) — в отличие от лампы, излучающей более широкий спектр, где нужный цвет можно получить лишь применением внешнего светофильтра. Диапазон излучения светодиода во многом зависит от химического состава использованных полупроводников.

Светодиоды бывают разных цветов. Получить нужный оттенок можно несколькими способами.  

Первый – покрытие линзы люминофором. Таким способом можно получить практически любой цвет, но чаще всего эта технология используется для создания белых светодиодов.  

RGB технология. Оттенок получается за счет применения в одном кристалле трех светодиодов красного, зеленого и синего цветов. Меняется интенсивность каждого из них, и получается нужное свечение.  

Применение примесей и различных полупроводников. Подбираются материалы с нужной шириной запрещенной зоны, и из них делается кристалл светодиода.

Любой светодиод имеет p-n-переход. Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в электронно-дырочном переходе. P-n переход создается при соединении двух полупроводников разного типа электропроводности. Материал n-типа легируется электронами, p-типа – дырками.  

При подаче напряжения электроны и дырки в p-n-переходе начинают перемещаться и занимать места. Когда носители заряда подходят к электронно-дырочному переходу, электроны помещаются в материал p-типа. В результате перехода электронов с одного энергетического уровня на другой выделяются фотоны. 

Не всякий p-n переход может излучать свет. Для пропускания света нужно соблюсти два условия: 

ширина запрещенной зоны должна быть близка к энергии кванта света; 

полупроводниковый кристалл должен иметь минимум дефектов

Светодиод не любит высокий ток и напряжение.

Как правило, по току значение составляет порядка 20 мА, а напряжение до 5 В.

Плюсы и минусы светодиодов:

+ Высокая механическая и вибрационная стойкость.

Небольшой разогрев.

Маленькие габаритные размеры, легкий

Долговечность.

Низкое энергопотребление и мощность.

Возможность регулирования интенсивности свечения.

Высокие декоративные качества: разнообразие цветов и оттенков свечения.

Безынерционность: включаются сразу на полную мощность.

Возможность работы при низких температурах.

Низкая цена индикаторных светодиодов.

Безопасность: низкие рабочие значения напряжения и тока

- Высокая цена SMD.

Ухудшения со временем качества кристалла: чем дольше светодиод работает, тем он тусклее.

Повышенные требования к источнику питания.

Недопустимы даже небольшие превышения минимальных и максимальных значений электрических параметров

Чтобы собрать схему со светодиодом удобно использовать макетную плату или как еще её называют breadboard, в переводе «хлебная доска». Именно на таких досках раньше наши отцы и деды собирали схемы.

Эксперимент с доской

Макетную плату будем подключать к компьютеру через специальную управляющую плату.

Рассказ о макетной плате

Эксперимент с макетной платой

Слушают, записывают, задают вопросы

Делают вывод, что светодиоды имеют неоспоримые плюсы надежнее, прочнее, безопаснее ламп накаливания. Но кроме этого есть и минусы, которые требуют решения.

1) Регулятивные:

- целеполагание как постановка учебной задачи,

- планирование,

- прогнозирование.

2) Познавательные:

- умение структурировать знания, постановка и формулировка проблемы, умение осознанно и произвольно строить речевые высказывания.

Общеучебные: Моделирование, выбор наиболее эффективных способов решения задач.

5

10 мин

Первичная проверка понимания

В каждой группе создаем два отдела: отдел сборки и отдел программистов. Задача отдела сборки – ознакомиться с оборудованием, собрать цепь по инструкции, задача программистов – ознакомиться с программой АРДУИНО, она находится на вашем рабочем столе, ознакомиться с кодом программы.

Начать работу мы должны с правил, которые помогут сделать наше занятие безопасным и продуктивным.

Соблюдай технику безопасности

Буди внимателен

Выполняй указания педагога

Соблюдай чистоту на рабочем месте

Возник вопрос – спроси!

Вспоминают правила безопасного поведения на занятии. Выполняют проекты

1) Коммуникативные:

Планирование учебного сотрудничества

2) Познавательные:

- поиск и выделение необходимой информации

- смысловое чтение

- построение логической цепи рассуждения

6

4 мин

Первичное закрепление

Сейчас каждая группа представит свой проект

Защищают проекты:

Маячок

Маячок с нарастающей яркостью

1) Регулятивные:

- контроль и коррекция в форме сравнения способа действия и его результата с заданным эталоном.

2) Познавательные:

-умение осознанно и произвольно строить высказывания

7

1 мин

Информация о домашнем задании, инструктаж по его выполнению

1) Познавательные:

- умение структурировать знания

- оценка процессов и результатов деятельности

2) Регулятивные:

- волевая саморегуляция

- осознание того, что уже усвоено и что ещё подлежит усвоению

8

2 мин

Рефлексия

Метод пяти пальцев

Мизинец – мышлени (какие знания, опыт я сегодня получил?)

Безымянный – близость цели (чего достиг на уроке?)

Средний – состояние духа, настроения (каково мое эмоциональное состояние?)

Указательный – услуга, помощь (чем я сегодня помог, чему поспособствовал?)

Болшой – бодрость, здоровье (каким было моё физическое состояние?)

1) Коммуникативные:

- умение выражать свои мысли

- оценивание качества своей и общей учебной деятельности