Тема 10. ІННОВАЦІЇ

матеріал 32

202. Фотоніка. Частина 2.

Матеріал

Для вчителя

Для учня

Завантажити матеріал (PDF)

Урок №202. Фотоніка. Частина 2.

Очікувані результати навчання:

планує, здійснює пошук, опрацьовує, порівнює, аналізує, оцінює самостійно або у співпраці з іншими надійність джерел і достовірність інформації для розв’язання життєвої/навчальної проблеми [12 ПРО 2.1.1]
ідентифікує, формулює та аналізує самостійно або у співпраці з іншими життєву/навчальну проблему [12 ПРО 4.2.1]
пропонує варіанти організації роботи групи: розподілення обов’язків, налагодження комунікації для розв’язання навчальної/життєвої проблеми [12 ПРО 4.4.1]
добирає самостійно або у співпраці з іншими форми подання інформації і її перетворення [12 ПРО 2.2.1]

Мета уроку:

Ознайомитись з принципами роботи деяких фотонних пристроїв та їх сучасними застосуваннями.
Розвинути вміння працювати з інформаційними джерелами, аналізувати наукові факти та узагальнювати дані.
Формувати навички створення візуальних матеріалів (презентацій або плакатів) для пояснення технічних процесів.

Цілі сталого розвитку:

Які цілі сталого розвитку опрацьовуємо на уроці:

ЦСР 9. Інновації та інфраструктура
ЦСР 17. Співпраця заради досягнення цілей

Ключові слова: фотон, фотоніка, датчик, сканер, оптичне волокно, лазер.

План уроку:

Постановка завдання;
Поради учителя щодо групової роботи;
Презентація робіт учнівськими групами;
Рефлексія.

Очікувані результати для учнівства:

Я створюю інформаційний продукт (презентацію або плакат-схему), який описує будову та принцип роботи одного із фотонних пристроїв;
Я аналізую і опановую інформацію, пов’язану з фотонними пристроями та сферами їх застосування;
Я працюю у команді, генерую цікаві ідеї та обговорюю подачу матеріалу.

Дружня порада вчителю

Тримайтеся, це лише на 45 хвилин!
Очікувані результати для вчителя:
Такі самі, як в учнів!
Тривалість: до 2 хвилин

1. Мотивація

Дружня порада вчителю

Тривалість: до 2 хв.
Поділіть учнів на групи, які будуть виконувати наступні проєкти:
Група № 1, “Як працює сканер для відбитків пальців?”.
Група № 2, “Фотоніка у космосі. Телескопи нового покоління”.
Група № 3, “Як працює пульсоксиметр?”.
Група № 4, “Як працює лазерний принтер?”.
Група № 5, “Як фотонні технології допомагають автомобілям бачити?”.

Поділіться на групи (по 4-5 учнів).
Кожна група має виконати один із запропонованих проєктів:

Група № 1, “Як працює сканер для відбитків пальців?”.
Група № 2, “Фотоніка у космосі. Телескопи нового покоління”.
Група № 3, “Як працює пульсоксиметр?”.
Група № 4, “Як працює лазерний принтер?”.
Група № 5, “Як фотонні технології допомагають автомобілям бачити?”.

Підготовка до презентації:

Дружня порада вчителю

Тривалість: до 15 хв.
Діяльність учителя:

Пояснити важливість хорошої підготовки до виступу;

Наголосити, що впевнена презентація дозволяє краще донести зміст роботи та зацікавити слухачів.

Залучення класу:
Попросіть слухачів уважно слухати й записувати питання для кожної групи.
Контролюйте діяльність учнівських груп, консультуйте їх, давайте поради!

Поради групі № 1, “Як працює сканер для відбитків пальців?”
Що дослідити та представити:

Основні типи сканерів (оптичні, ємнісні, ультразвукові) та принципи їх роботи.
Роль фотоніки в оптичних сканерах (світлові промені, відбиття, формування зображення).
Приклади застосування у смартфонах, банківських системах, безпеці.
Переваги та недоліки різних технологій.

Поради групі № 2, “Фотоніка у космосі. Телескопи нового покоління”
Що дослідити та представити:

Як працюють сучасні космічні телескопи (Hubble, James Webb).
Використання фотоніки: дзеркала, фотодетектори, сенсори.
Які діапазони світла вивчають (інфрачервоний, ультрафіолетовий).
Чим телескопи нового покоління відрізняються від старих (чутливість, технології).

Поради групі № 3, “Як працює пульсоксиметр?”
Що дослідити та представити:

Принцип роботи: як фотони допомагають вимірювати рівень кисню у крові.
Використання червоного та інфрачервоного світла для визначення насиченості гемоглобіну.
Приклади застосування (медицина, спорт).
Наскільки точні ці пристрої і які є обмеження.

Поради групі № 4, “Як працює лазерний принтер?”
Що дослідити та представити:

Яку роль відіграє лазер і фотоніка в процесі друку.
Як формується зображення на фоточутливому барабані за допомогою лазера.
Основні етапи друку: зарядка барабана, експонування, нанесення тонера, перенесення на папір.
Чим лазерні принтери кращі за струменеві.

Поради групі № 5, “Як фотонні технології допомагають автомобілям бачити?”
Що дослідити та представити:

Технологія LiDAR (Light Detection and Ranging): як лазери вимірюють відстань до об’єктів.
Як працюють камери та інші оптичні сенсори в автопілотах.
Використання ІЧ-променів у нічному баченні.
Приклади з Tesla, Waymo, інших автопілотованих систем.

Ключові поради для ефективної презентації:

Впевнена комунікація:
- Говоріть повільно, чітко та голосно;
- Уникайте читання тексту – розповідайте своїми словами;
- Використовуйте постер або презентацію як «візуальну карту», щоб не загубитися.
Робота з аудиторією: дивіться на слухачів, а не на стіну чи підлогу;
Тайм-менеджмент:
- Плануйте виступ на 4-5 хвилин;
- Зосереджуйтеся на головному, уникайте зайвих деталей.

4. Презентація постерів:

Дружня порада вчителю

Тривалість: до 25 хв.
Діяльність учителя:

Використовуйте таймер для фіксації часу (4 хвилини надається групі на презентацію, ще 1 хвилину на “фідбек”).

Залучайте учнів до активного обговорення проєктів;

Оцінка робіт:
Під час презентацій проєктів робіть короткі нотатки про кожну групу, використовуйте чек-лист:

Цікава та змістовна подача матеріалу.

Чітка структура презентації;

Дотримання часу;

Регламент для кожної групи:
4 хвилини на виступ, 1 хвилину на обговорення презентації.

Порядок виступів: Визначте порядок виступу груп – випадковим чином, жеребкуванням або по домовленості та готовності.

Рефлексія:

Дружня порада вчителю

Тривалість: до 2 хв.
Похваліть учнів за виконану роботу, дайте кілька порад для покращення виступів у майбутньому.

Обговоріть усім класом:

Що Вам найбільше запам’яталося під час презентації ваших напрацювань?
Які цікаві факти Ви для себе відкрили під час групової роботи?
Що б Ви додали у Ваш виступ або навпаки – прибрали?

У вільний від відпочинку час:

“How a Laser Works”

Відео

“Biomedical Optics & Medical Imaging: Applying photonics to develop new medical treatments”

Відео

“NVIDIA’s New Photonic Technology Explained”

Відео

Завантажити матеріал (PDF)

Урок №202. Фотоніка. Частина 2.

Очікувані результати навчання:

Мета уроку:

Ознайомитись з принципами роботи деяких фотонних пристроїв та їх сучасними застосуваннями.
Розвинути вміння працювати з інформаційними джерелами, аналізувати наукові факти та узагальнювати дані.
Формувати навички створення візуальних матеріалів (презентацій або плакатів) для пояснення технічних процесів.

Цілі сталого розвитку:

Які цілі сталого розвитку опрацьовуємо на уроці:

ЦСР 9. Інновації та інфраструктура
ЦСР 17. Співпраця заради досягнення цілей

Ключові слова: фотон, фотоніка, датчик, сканер, оптичне волокно, лазер.

План уроку:

Постановка завдання;
Поради учителя щодо групової роботи;
Презентація робіт учнівськими групами;
Рефлексія.

Очікувані результати для учнівства:

Я створюю інформаційний продукт (презентацію або плакат-схему), який описує будову та принцип роботи одного із фотонних пристроїв;
Я аналізую і опановую інформацію, пов’язану з фотонними пристроями та сферами їх застосування;
Я працюю у команді, генерую цікаві ідеї та обговорюю подачу матеріалу.

1. Мотивація

Поділіться на групи (по 4-5 учнів).
Кожна група має виконати один із запропонованих проєктів:

Група № 1, “Як працює сканер для відбитків пальців?”.
Група № 2, “Фотоніка у космосі. Телескопи нового покоління”.
Група № 3, “Як працює пульсоксиметр?”.
Група № 4, “Як працює лазерний принтер?”.
Група № 5, “Як фотонні технології допомагають автомобілям бачити?”.

Підготовка до презентації:

Поради групі № 1, “Як працює сканер для відбитків пальців?”
Що дослідити та представити:

Основні типи сканерів (оптичні, ємнісні, ультразвукові) та принципи їх роботи.
Роль фотоніки в оптичних сканерах (світлові промені, відбиття, формування зображення).
Приклади застосування у смартфонах, банківських системах, безпеці.
Переваги та недоліки різних технологій.

Поради групі № 2, “Фотоніка у космосі. Телескопи нового покоління”
Що дослідити та представити:

Як працюють сучасні космічні телескопи (Hubble, James Webb).
Використання фотоніки: дзеркала, фотодетектори, сенсори.
Які діапазони світла вивчають (інфрачервоний, ультрафіолетовий).
Чим телескопи нового покоління відрізняються від старих (чутливість, технології).

Поради групі № 3, “Як працює пульсоксиметр?”
Що дослідити та представити:

Принцип роботи: як фотони допомагають вимірювати рівень кисню у крові.
Використання червоного та інфрачервоного світла для визначення насиченості гемоглобіну.
Приклади застосування (медицина, спорт).
Наскільки точні ці пристрої і які є обмеження.

Поради групі № 4, “Як працює лазерний принтер?”
Що дослідити та представити:

Яку роль відіграє лазер і фотоніка в процесі друку.
Як формується зображення на фоточутливому барабані за допомогою лазера.
Основні етапи друку: зарядка барабана, експонування, нанесення тонера, перенесення на папір.
Чим лазерні принтери кращі за струменеві.

Поради групі № 5, “Як фотонні технології допомагають автомобілям бачити?”
Що дослідити та представити:

Технологія LiDAR (Light Detection and Ranging): як лазери вимірюють відстань до об’єктів.
Як працюють камери та інші оптичні сенсори в автопілотах.
Використання ІЧ-променів у нічному баченні.
Приклади з Tesla, Waymo, інших автопілотованих систем.

Ключові поради для ефективної презентації:

Впевнена комунікація:
- Говоріть повільно, чітко та голосно;
- Уникайте читання тексту – розповідайте своїми словами;
- Використовуйте постер або презентацію як «візуальну карту», щоб не загубитися.
Робота з аудиторією: дивіться на слухачів, а не на стіну чи підлогу;
Тайм-менеджмент:
- Плануйте виступ на 4-5 хвилин;
- Зосереджуйтеся на головному, уникайте зайвих деталей.