31.01.2012

Самостоятельная работа студентов при изучении проводимости полупроводников в лабораторном практикуме

Изучение физических свойств полупроводников является одной из важнейших тем при освоении курса «Электричество и магнетизм». Это нужно учитывать при подготовке специалистов в области физики. Известно, что студенты лучше усваивают теоретический материал по разделам, охваченным физическим экспериментом. При постановке лабораторных работ основной задачей является организация самостоятельной работы студентов в ходе эксперимента.

Авторами Федосенко Е.А., Федосенко Н.Н. разработана лабораторная работа «Изучение стационарной фотопроводимости полупроводников», которая выполняется в лабораторном практикуме по курсу «Электричество и магнетизм». Целью работы является изучение фоторезистивного эффекта, исследование зависимости фотопроводимости от длины волны света, определение параметров полупроводников: скорости рекомбинации носителей и диффузной длины (расстояние, проходимое до рекомбинации) неосновных носителей заряда.

Для проведения эксперимента студенты должны собрать следующую схему: одна из поверхностей полупроводникового образца, имеющего форму прямоугольной пластины, освещается модулированным светом. Световой поток, пройдя через оптическую систему и монохроматор, создает напряжение на резисторе, включенном последовательно с образцом. Это напряжение усиливается и измеряется электронным вольтметром переменного тока.

Изменяя длины волн падающего излучения, студенты экспериментально определяют спектральную зависимость фотопроводимости. Затем, анализируя полученные данные и изучив теоретический материал по данному вопросу, рассчитывают диффузную длину и скорость поверхностной рекомбинации носителей.

Таким образом, студенты учатся самостоятельно проводить измерения параметров полупроводниковых материалов, обрабатывать результаты измерений, анализировать полученные данные и, используя научную и учебную литературу, определять неизвестные параметры.

Анализ логической структуры учебного материала

В условиях реформирования структуры и содержания курса физики возрастает актуальность проблем разработки объективных методов структурно-логического анализа учебного материала.

Метод структурно-логических схем позволяет объективно оценить дидактическую роль отдельных элементов, доступность, последовательность, степень полноты и избыточности изложения.

Логическая структура учебного материала может быть представлена графом, вершинами которого являются ее элементы (понятия, суждения), а ребрами - отношения между этими элементами (связи, законы, определения понятий). Такое представление дает наглядную картину понятий и причинно-логических связей изучаемого предмета.

Для облегчения процесса построения графов, а также структурно-логического анализа материала предназначена программа «Анализатор логической структуры». В основе работы программы лежит представление графов матрицами, состоящих из нулей (нет связей) и единиц: 1 (данный элемент есть причина) и –1 (данный элемент есть следствие).

Применение графов помогает спланировать преподавание предмета, выбрать оптимальные методы, разработать эффективные тесты, провести анализ учебных текстов, классификацию и анализ задач и типичных ошибок учащихся. Так, о доступности изложения можно судить по количеству замкнутых контуров (циклов) графа, о последовательности введения понятий - по частоте ссыпок на них (для чего матрица сортируется в порядке убывания сумм строк).

На данном этапе разработки «Анализатора» исходная информация для построение графов задается в виде текстовых файлов. Повышению удобства работы и наглядности будет способствовать создание графического интерфейса, обеспечивающего построение графов непосредственно при анализе текста.

Макась С.Б., Казовский М.Г. (Материалы республиканской научно-практической конференции. - Мн., 1996. - С. 118-119.)