Влияние частоты и интенсивности излучения цифровых средств обучения на условие безопасности образовательного процесса Авторы: Лобанова Евгения Вадимовна, Горбунова Поли на Максимовна г. Челябинск, МОУ лицей 102, класс 8 Научные руководители: Дрибинская Елена Анатольевна, к.п.н., учитель физики высшей категории МОУ лицея 102, г. Челябинск Баркан Ольга Юрьевна, учитель биологии высшей категории МОУ лицея 102, г. Челябинск РЕГИОНАЛЬНАЯ ШКОЛЬНАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «СТАРТ В НАУКУ – 2010»

В нашем лицее открылась и работает комплексная лаборатория экологии- биологии: научно-исследовательская площадка, где ученики могут осуществлять естественнонаучные эксперименты на цифровом оборудовании, интегрированном в единую систему. Сегодня процесс обучения в образовательных учреждениях происходит в ИКТ- насыщенной среде. Цифровая техника, безусловно, делает процесс обучения более наглядным, содержательным и интересным и успешно применяется при изучении практически всех учебных дисциплин.

Цель работы: исследуя зависимость фотометрических величин от расстояния от источника излучения до объекта, сформулировать некоторые рекомендации по размещению и использованию данной техники с целью создания безопасных условий работы в лаборатории с максимально возможной степенью комфорта, без стрессов и утомлений. Задачи : изучить строение и работу органов зрения человека; познакомиться с основными понятиями физической оптики, фотометрическими величинами и физическими законами освещенности; экспериментально доказать справедливость законов освещенности на примере изменения степени освещенности экранов цифровой техники от расстояния до датчика освещенности естественнонаучной лаборатории «NOVA – 5000»; сформулировать общие рекомендации и правила эксплуатации цифровой техники в эколого-биологической лаборатории.

Строение и работа зрительного анализатора человека Глаз – орган зрения, воспринимающий световые раздражения; является частью зрительного анализатора, который включает также зрительный нерв и зрительные центры, расположенные в затылочной зоне коры головного мозга. С помощью цилиарной мышцы хрусталик меняет свою форму. Это способность хрусталика называется аккомодацией. Она позволяет отчетливо видеть предметы, расположенные на различном расстоянии.

Основные фотометрические величины К количественным показателям освещения относятся: световой поток – часть лучистого потока, оцениваемая по зрительным ощущениям, воспринимаемая человеком как свет; характеризует мощность светового излучения, измеряется в люменах (лм); сила света – пространственная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока, исходящего от источника и равномерно распространяющегося внутри элементарного телесного угла, к величине этого угла; измеряется в канделах (кд); освещенность –поверхностная плотность светового потока; определяется как отношение светового потока, равномерно падающего на освещаемую поверхность, к ее площади, измеряется в люксах (лк); яркость блескость – повышенная яркость

Для качественной оценки условий зрительной работы используют: Фон – это поверхность, на которой происходит различение объекта. Фон характеризуется способностью поверхности отражать падающий на нее световой поток. Контраст объекта с фоном – степень различения объекта и фона Коэффициент пульсации освещенности –это критерий глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока. Показатель ослепленности – критерий оценки слепящего действия, создаваемого осветительной установкой. Видимость характеризует способность глаза воспринимать объект. Она зависит от освещенности, размера объекта, его яркости, контраста объекта с фоном, длительности экспозиции.

Экспериментальная часть Оборудование: миникомпьютер «Нова – 5000», цифровой датчик освещенности, программа Multilab, ноутбук, интерактивная панель, монитора персонального компьютера, интерактивная сенсорная доска, телевизионная плазменная панели, лабораторный штатив.

Экспериментальная часть Ход работы: на лабораторном штативе закрепляем датчик освещенности, соединенный с миникомпьютером посредством USB-кабеля, синхронизируем миникомпьютер «NOVA » с ноутбуком, предварительно установив на него программу Multilab. настраиваем параметры измерений: количество замеров в секунду – 25, время каждого эксперимента – 20 секунд, чувствительность датчика – 600 лк. проводим эксперименты по измерению степени освещенности на расстоянии 165 мм, 350 мм, и 650 мм от цифровых источников излучения, полученные данные экспортируем в XL и оформляем в виде графиков и таблиц.

Фрагмент таблицы (всего 99 листов) Сравнение интенсивности излучения экрана ноутбука, сенсорного экрана миникомпьютера «NOVA – 5000», сенсорной интерактивной панели, монитора персонального компьютера, интерактивной сенсорной доски и телевизионной плазменной панели на расстоянии 165 мм: Время (сек) (лк) Освещенн ость-600 I/O-1(лк) 022,2737,21434,284170,247331,556599,526 0,0429,15637,06733,991170,979330,97599,819 0,0829,44936,77434,137170,833331,995599,819 0,1229,15636,92133,991170,833333,314599,672 0,1629,15637,21433,991170,833328,626599,819 0,228,42337,06733,991170,979331,702599,819 0,2427,54437,06733,991170,979333,314599,819

Сравнение степени освещенности объекта на расстоянии 165 мм, 350 мм, и 650 мм от излучающего экрана ноутбука, сенсорного экрана миникомпьютера «NOVA – 5000», интерактивной панели, монитора персонального компьютера, интерактивной сенсорной доски и телевизионной плазменной панели Экран ноутбука – красный цвет Сенсорный экран миникомпьютера «Нова – 5000» - синий цвет Сенсорная интерактивная панель – малиновый цвет Монитор ПК – фиолетовый цвет Интерактивная сенсорная доска – зеленый цвет Телевизионная плазменная панель – темнозеленый цвет Результаты:

Самая высокая амплитуда колебаний световой волны у экрана ноутбука (20 лк при расстоянии 350 мм, 10 лк при расстоянии 165 мм, 3,5 лк при расстоянии 650 мм), что подтверждается наименьшей степенью комфортности при длительной работе с данным видом цифровой техники;

При сравнении степени освещенности объекта на расстоянии 165 мм, 350 мм, 650 мм от источника цифрового излучения мы получили следующие результаты изменения степени освещенности датчика (объекта): 165 мм350 мм650 мм телевизионная плазменная панель интерактивная сенсорная доска монитор персонального компьютера сенсорный экран миникомпьютера «NOVA – 5000». экран ноутбука интерактивная панель сенсорный экран миникомпьютера «NOVA – 5000». интерактивная панель экран ноутбукаинтерактивная панельсенсорный экран миникомпьютера «NOVA – 5000».

Выводы: Глаз является сложной оптической системой. Он способен отличать электромагнитные волны оптического диапазона разной частоты, т. е. отличать свет. Мы экспериментально подтвердили справедливость физических законов освещенности: освещенность напрямую зависит от светового потока, который оценивается по световому ощущению; освещенность обратно пропорциональна расстоянию до объекта (в данном случае до датчика освещенности). На основе полученный данных смогли сформулировать некоторые общие рекомендации по размещению и эксплуатации цифровой техники в учебных помещениях (лабораториях, классах и др.)

Рекомендации по расположению цифровой техники в эколого- биологической лаборатории: Интерактивная сенсорная доска и телевизионная плазменная панель могут располагаться в доступном для зрения всех обучающихся месте и использоваться при фронтальной работе в классе. В эколого-биологической лаборатории площадью 100 м2 лучше на центральной стене расположить интерактивную сенсорную доску, а на боковой стене разместить телевизионную плазменную панель. Если учебный кабинет менее м2, то целесообразно вместо мультимедийного экрана использовать телевизионную плазменную панель. Интерактивную панель удобно расположить на рабочем столе учителя, если в классе вместо интерактивной доски имеется мультимедийный экран, т. к. показатели освещенности от него на удобном для работы расстоянии и степень комфортности с ним не соответствуют норме.

Меню видеотренинга: Выбор цвета; Полный тренинг; Частотный тренинг; Контраст – тренинг; Паттерн; Тест – контроль.