Влияние частоты и интенсивности излучения цифровых средств обучения на условие безопасности образовательного

РЕГИОНАЛЬНАЯ ШКОЛЬНАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ
КОНФЕРЕНЦИЯ
«СТАРТ В НАУКУ – 2010»
Влияние частоты и интенсивности излучения
цифровых средств обучения
на условие безопасности образовательного
процесса
Авторы:
Лобанова Евгения Вадимовна,
Горбунова Полина 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
Сегодня процесс обучения в образовательных учреждениях происходит в ИКТнасыщенной среде. Цифровая техника, безусловно, делает процесс обучения
более наглядным, содержательным и интересным и успешно применяется
при изучении практически всех учебных дисциплин.
В нашем лицее открылась и работает комплексная лаборатория экологиибиологии: научно-исследовательская площадка, где ученики могут
осуществлять естественнонаучные эксперименты на цифровом оборудовании,
интегрированном в единую систему.
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 - 5000» 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)
22,27
Освещенн
ость-600
I/O-1(лк)
37,214
Освещенн
ость-600
I/O-1(лк)
34,284
Освещенн
ость-600
I/O-1(лк)
170,247
Освещенн
ость-600
I/O-1(лк)
331,556
Освещенн
ость-600
I/O-1(лк)
599,526
0
0,04
29,156
37,067
33,991
170,979
330,97
599,819
0,08
29,449
36,774
34,137
170,833
331,995
599,819
0,12
29,156
36,921
33,991
170,833
333,314
599,672
0,16
29,156
37,214
33,991
170,833
328,626
599,819
0,2
28,423
37,067
33,991
170,979
331,702
599,819
0,24
27,544
37,067
33,991
170,979
333,314
599,819
Результаты:
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
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
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;
50
40
30
20
10
0
Излучение интерактивной
сенсорной панели
Освещенно
сть-600
расстояние
165 мм I/O1(лк);
20,951
Время(сек),
19.96
Освещенно
сть-600
расстояние
650 м I/O1(лк);
8,058
40
35
30
Время(сек)
25
20
Освещенность600 I/O-1(лк)
15
Освещенность600 I/O-1(лк)
Освещенность600 I/O-1(лк)
10
5
0
1
37
73
109
145
181
217
253
289
325
361
397
433
469
степень освещенности
60
Излучение экрана
ноутбука
степень освещености
70
Освещенно
сть-600
расстояние
350 мм I/O1(лк);
66,516
1
22
43
64
85
106
127
148
169
190
211
232
253
274
295
316
337
358
379
400
421
442
463
484
80
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 мм
350 мм
650 мм
телевизионная
плазменная панель
интерактивная
сенсорная доска
монитор персонального
компьютера
сенсорный экран
миникомпьютера «NOVA
– 5000».
интерактивная панель
телевизионная
плазменная панель
интерактивная
сенсорная доска
монитор персонального
компьютера
экран ноутбука
телевизионная
плазменная панель
интерактивная
сенсорная доска
монитор персонального
компьютера
экран ноутбука
экран ноутбука
сенсорный экран
интерактивная панель
миникомпьютера «NOVA
– 5000».
интерактивная панель
сенсорный 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 экологобиологической 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 40-45 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.