КОНСТРУКТОР КЕЙС-УРОКУ З ФІЗИКИ 9 клас НУШ

КОНСТРУКТОР КЕЙС-УРОКУ З ФІЗИКИ

Вовк Світлана Михайлівна

Заклад освіти Запорізька гімназія № 50 Запорізької міської рада Запорізької області

Блок 1. Паспорт кейсу

Тема програми: Електричний струм у напівпровідниках.

Електронно-дірковий перехід.  Напівпровідникові пристрої.

Клас:  9 клас  

Термін: 2 уроки

Ключове питання кейсу (Проблема): Чому перші комп'ютери та телевізори були розміром із шаф, постійно перегрівалися і вимагали стільки ж електрики, як цілий будинок? Яка «магія» дозволила сховати всі ці гігантські пристрої всередину вашого тонкого смартфона?

Фізичний зміст (Які закони/поняття вивчаються):

Електричний струм у напівпровідниках: порівняння властивостей з провідниками та діелектриками.

Механізм провідності напівпровідників: власна та домішкова провідність.

Електронно -дірковий перехід: пряме та зворотнє підключення.

Напівпровідникові пристрої: принципи дії найпростіших напівпровідникових і електровакуумних пристроїв.

Міжпредметні зв'язки (STEM): Фізика + Інформатика+ Історія+ Технології+Медіаграмотість

Блок 2. Візуальний та текстовий тригер.

Назва кейсу : “ Секретні матеріали p-n  переходу: як напівпровідники підкорили наші гаджети.”

Опис ситуації (Текст для учнів):

«Уявіть, що ви — команда інженерів-детективів, яким до рук потрапив таємничий "архів" із технікою минулого. Там лежить важкий дідусів телевізор із кінескопом, який довго "гріється" перед увімкненням, споживаючи купу енергії. Поруч ви кладете свій тонкий смартфон із яскравим екраном та вбудованою камерою, яка здатна бачити в темряві. Телефон працює  від крихітної батареї.

Ваше завдання — розплутати цю технологічну справу. Вам доведеться зануритися в наукові відео, технічні паспорти, статті, відсіяти рекламні фейки від фізичних фактів та з'ясувати: яка таємниця прихована в p-n переході? Чому скляні вакуумні лампи програли війну непоказним шматочкам кремнію, і як напівпровідники змогли повністю підкорити світ наших гаджетів?»

Візуальний супровід:

Блок 3. Структура дослідження (завдання для робочих груп)

     Картка групи №1:

Роль: STEM- історики

Завдання:  Знайти в мережі Інтернет та проаналізувати медіа-матеріали про  українську  Малу  Електронну Лічильну Машину (МЕЛМ)

Запитання для пошуку:  З'ясувати:

•        скільки вакуумних ламп там було? яку площу вони займали та скільки енергії споживали?
•        чому перші комп'ютери називали «кімнатами, які гріють», і яке фізичне явище  було причиною цього?
•        чому звичайну вакуумну лампу було неможливо запхати в кишеню і зробити з неї мобільний телефон?
•        знайдіть приклади того, як медіа 1950-х років описували майбутнє обчислювальної техніки. Чи справдилися їхні прогнози?

Картка групи №2:

Роль: Нанотехнологи

Завдання: З'ясувати, як влаштовані напівпровідники, у чому секрет їхньої провідності та як змусити шматок кремнію яскраво світитися різними кольорами з мінімальними витратами енергії.

Запитання для пошуку:

•        Чим відрізняється власна провідність напівпровідників від домішкової? Що таке дірки та вільні електрони (p- та n-типи)?
•        Що відбувається на межі зіткнення двох різних напівпровідників (p-n перехід) за прямого та зворотного підключення?
•        Який фізичний принцип лежить в основі роботи світлодіода?
•        Чому він виділяє світло, але майже не гріється порівняно з лампою розжарювання?

Картка групи №3:  

Роль: Детективи.

 Завдання: Провести «технологічне розслідування» та з'ясувати фізичні й конструктивні причини, через які крихітні напівпровідникові транзистори повністю витіснили крихкі й масивні вакуумні лампи, зробивши можливим створення сучасних смартфонів.

Запитання для пошуку:

•        Проаналізувати поширений у мережі міф  "Світлодіодні лампи випромінюють радіацію, яка руйнує зір"
•        Порівняйте розміри та матеріали: чому скляну лампу було фізично неможливо зменшити до мікроскопічних розмірів і сховати в кишеню, а напівпровідник — можна?
•        Що відбувалося з ламповими комп'ютерами, коли в них перегорала хоча б одна лампа? Чому напівпровідникові пристрої набагато надійніші та довговічніші у використанні?
•        Сформулюйте 3 головні причини, чому кремній здобув абсолютну перемогу над вакуумним склом. Як це відкриття дозволило «стиснути» гігантські ЕОМ розміром із кімнату до тонкого смартфона у вашій долоні?

Блок 4. Очікуваний продукт та рефлексія

Що учні мають презентувати в кінці уроку?

Кожна група готує та представляє свій складник загального «Слідчого “Досьє технологічної еволюції”»:

Група 1  STEM-історики : Історичний медіа-екскурс у вигляді виставки  ( можна у вигляді віртуального)   таймлайн - розвитку ЕОМ із критичним розбором прогнозів минулого.

Група 2   Нанотехнологи: відео  для  TikTok тривалістю до 1 хвилин, де простою мовою пояснюється фізика p-n переходу для однолітків.

Група 3 Детективи: Порівняльна інфографіка або ментальна карта “Еволюція від лампи до смартфона” де представлені висновки  та аналіз характеристик сучасних процесорів.

Обов'язкова умова для кожної групи — у своєму фінальному звіті зробити блок «Джерела, яким ми довіряємо», де вказати посилання на сайти, відео чи статті, які вони використали

Формат захисту: Спікери груп виступають  до 5 хвилин із  експрес-захистом  своїх результатів. Після цього проводиться фінальна дискусія-колаж: учні з'єднують свої звіти  на онлайн дошці в єдину схему:

“Еволюція електроніки: від вакуумної лампи до сучасних гаджетів”

Критерії  оцінювання:  Група результатів 2

 Група :  STEM-історики

Група 2: Нанотехнологи

Група 3: Детективи