ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛЕКЦИОННО-ДЕМОНСТРАЦИОННОГО ЭКСПЕРИМЕНТА ПРИ ИЗУЧЕНИИ КУРСА ОБЩЕЙ ФИЗИКИ (РАЗДЕЛ «ОПТИКА И АТОМНАЯ ФИЗИКА») ДЛЯ СТУДЕНТОВ НЕФИЗИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ УНИВЕРСИТЕТОВ

В процессе преподавания курса общей физики для нефизических специальностей возникает ряд проблем, в частности таких, как относительно небольшое число часов, отводимое в учебном плане на физику, слабая в целом предварительная подготовка учащихся по этому предмету, а также, в силу специфики выбранных профессий, ориентация на математические и информационные методы в преподавании дисциплин естественнонаучного цикла. В то же время необходимость выполнения государственных образовательных стандартов, успешное усвоение в дальнейшем в соответствии с учебным планом некоторых технических дисциплин, приобретение профессиональных компетенций, связанных с экспериментальной подготовкой будущих инженеров и бакалавров, а также формирование в рамках современной естественнонаучной концепции представления о физике как об экспериментальной науке, диктует необходимость присутствия в качестве обязательного элемента в составе учебно-методических комплексов (УМК) по физике лабораторного физического пpaктикума и лекционного демонстрационного эксперимента. Возможным вариантом решения указанных проблем является сочетание традиционных лекционных демонстраций с виртуальными демонстрациями, реализованными на базе современного лабораторного оборудования.
Для указанных специальностей курс общей физики в Астpaxaнском госуниверситете читается в течение трёх семестров со следующим разбиением по видам занятий в неделю: лекции - 2 часа, пpaктические занятия - 1 час, лабораторные занятия - 1 час. Таким образом, за семестр студенты выполняют 9 лабораторных работ, например, в данном случае, 6 - по оптике и 3 - по атомной физике, в каждую из которых входит от двух до четырёх экспериментов, что является крайне недостаточным для решения сформулированных выше задач. Всего же по данному разделу в состав УМК включено 87 экспериментов, из которых 65 - реальные лабораторные или демонстрационные, а 22 - виртуальные или видео фрагменты. Перевод части лабораторных экспериментов в лекционные осуществляется за счёт использования приставки COBRA 3, позволяющей демонстрировать конечные результаты реального эксперимента на мониторе компьютера или через мультимедийную систему. Визуализация экспериментов проводится на основе разработанных сценариев. Сценарий видео эксперимента подразумевает не только ролевые реплики диалога преподавателя и студента и подробное описание действий в кадре, но и вопросы, задаваемые аудитории после просмотра. Приведем пример сценария видео эксперимента, относящегося к разделу волновой оптики.
Сценарий видео эксперимента «Дифpaкция от нити, от иглы» включает в себя три фрагмента: «Описание экспериментальной установки», «Сборка экспериментальной установки», «Проведение эксперимента».
Фрагмент №1 «Описание экспериментальной установки».
Преподаватель показывает оборудование, установленное на демонстрационном столе.
Преподаватель: Для проведения эксперимента нам потребуется следующее оборудование: лазер на основании, оправа для слайдов и длиннофокусные линзы (вогнутая и выпуклая), нить и проекционный экран.
Конец фрагмента № 1.
Фрагмент № 2 «Сборка экспериментальной установки».
Преподаватель проецирует на экран слайды.
Преподаватель: Соберите установку для проведения эксперимента, как показано на слайде, где изображен общий вид установки с указанием расстояний между отдельными деталями. Экран устанавливается на расстоянии 3, 5 м перпендикулярно оси лазера.
Студент собирает установку.
Конец фрагмента № 2.
Фрагмент № 3 «Проведение эксперимента».
Преподаватель: Сначала нам необходимо без нити получить на экране резкое изображение оправы для слайдов с равномерным освещением по всему ее полю.
Студент получает на экране резкое изображение оправы для слайдов.
Преподаватель: Затем в оправу для слайдов установите нить (в качестве нити мы использовали линию черного цвета, прочерченную на стеклышке) перед собирающей линзой на оптической оси лазера.
Студент устанавливает стеклышко с нитью в оправу для слайдов.
Преподаватель: Теперь медленно изменяйте расстояния. Что Вы видите на экране?
Студент изменяет расстояние и смотрит на экран.
Студент: На экране наблюдаются полосы дифpaкционного спектра.
Преподаватель проецирует на экран слайд.
Преподаватель: На слайде изображен вид дифpaкционного спектра, представляющего собой светлую полосу в средней части и чередующиеся темные и светлые полосы справа и слева от нее.
Студент смотрит на слайд.
Преподаватель: Особое внимание обратите на важный факт наличия в средней части спектра светлой полосы. Объясним это явление.
Преподаватель проецирует слайд на экран.
Преподаватель: Она образуется в результате огибания препятствия и интерференции двух когерентных систем световых волн, пути этих волн r1 и r2 одинаковы и волны приходят в направление О с одинаковой фазой. Наличие темных полос в направлении А и А1 и светлых полос в направлении В и В1 объясняется соответствующей разностью хода световых волн.
Студент: Значит, в первом случае разность хода составляет нечетное, а во втором - четное число полуволн?
Преподаватель: Абсолютно верно.
Конец фрагмента № 3.
Для проверки степени усвоения материала предлагается обратиться к аудитории со следующими вопросами: 1) Что называют дифpaкцией света? Приведите примеры. 2) Как её можно получить? 3) При каких условиях дифpaкция проявляется особенно отчетливо? 4) Объясните наличие светлой полосы в средней части дифpaкционного спектра.
При обучении большое значение имеет наглядность, т.е. сопоставление изучаемому явлению зрительного образа. Придание явлению непосредственно воспринимаемого вида улучшает его изучение, развивая абстpaктное мышление. Развитый диалоговый режим работы с компьютером, машинная графика и мультипликация сделали виртуальный эксперимент легко управляемым и наглядным и потому еще более востребованным в процессе преподавания курса общей физики для специальностей, непосредственно связанных с информационными технологиями. Современное лабораторное оборудование фирмы PHYWE SYSTEMS с дополнением его виртуальными демонстрациями позволяют показать сущность изучаемого явления, строение физических систем, динамику протекания физических процессов, широко привлекая модельные представления. Компьютерный эксперимент расширяет круг опытов проводимых студентами: позволяет изучать процессы при экстремальных значениях физических параметров, рассматривать в виде виртуальных демонстраций мысленные эксперименты, исторические опыты и т.д. Видеодемонстрационный эксперимент не является альтернативой обычного, они логично дополняют друг друга, позволяя тем самым компенсировать дефицит учебного времени и усилить глубину усвоения материала.
Список литературы
- Алыкова О.М., Радкевич Л.А. Роль и значение применения мультимедийных технологий в лекционных демонстрациях по курсу общей физики для студентов нефизических специальностей // Международный журнал экспериментального образования. - 2010. - №11. - С. 105-108.
- Лихтер А.М., Смирнов В.В., Алыкова О.М., Киселёва А.Д. Роль и содержание физического эксперимента в курсе общей физики для специальностей информационно-математического направления университетов (раздел «Оптика и атомная физика») // Физическое образование в вузах. - 2009. - том 15. - № 2. - С. 3-14.
- Смирнов В.В., Алыкова О.М. Соотношение эксперимента и моделирования в современном физическом пpaктикуме // Материалы восьмой международной конференции «Физика в системе современного образования» (ФССО-05). - СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2005. - С. 106.
Статья в формате PDF
120 KB...
10 08 2026 20:14:19
Статья в формате PDF
367 KB...
09 08 2026 12:19:12
08 08 2026 6:13:42
Статья в формате PDF
102 KB...
07 08 2026 8:41:42
Статья в формате PDF
124 KB...
06 08 2026 18:41:59
Впервые показано, что у крыс с генотипом А2/А2 по локусу TAG 1A DRD2 с повышенной тревожностью имеет место сочетание генотипов N2N2 локуса NcoI DRD2 и АА локуса 256A/G гена SLC6A3, а также увеличение объемных хаpaктеристик базолатеральной группировки миндалевидного комплекса мозга.
...
05 08 2026 17:19:17
Статья в формате PDF
142 KB...
04 08 2026 21:16:37
Статья в формате PDF
102 KB...
03 08 2026 12:18:59
Статья в формате PDF 265 KB...
02 08 2026 15:22:25
01 08 2026 11:44:23
Статья в формате PDF
110 KB...
31 07 2026 11:15:24
Статья в формате PDF
118 KB...
30 07 2026 19:25:10
Статья в формате PDF
115 KB...
29 07 2026 18:19:20
Статья в формате PDF
128 KB...
28 07 2026 3:40:12
Статья в формате PDF
112 KB...
27 07 2026 23:36:51
В настоящей работе предлагается оригинальный подход для объяснения процессов образования и распространения селей в горных условиях в условиях резкого увеличения вовлекаемых в этот процесс водных масс. Нами предлагается модель, согласно которой необходимыми условиями возникновения селя являются следующие: наличие глубинного трещинообразования в русле горной реки, перепад высот, наличие пула водной массы (обычно, – над областью будущего возникновения селя), обеспечивающего необходимый перепад гидростатического давления, а также выпадение осадков в виде обильных дождей, тающих снегов в верховьях селеопасных рек, провоцирующих это явление. Одним из принципиальных базовых допущений, на котором строится наша модель и которое подтверждается наблюдениями селевых катастроф, является то, что объем/масса водного селевого выброса может существенно превосходить оцениваемое количество выпавших осадков на поверхности. В связи с этим естественное объяснение получает общеизвестный факт, что не все ливневые дожди приводят к катастрофическим последствиям. Сущность и новизна нашей модели заключается в том, что в селевом взрыве активно участвуют как поверхностные, так и подземные воды, т.е. речь идет о 3D-механизме формирования селя. При этом в русле создается определенный участок – ворота селя, где начинает идти интенсивная подземная подпитка водой (за счет перепада давлений) основного импульса селя. И этот процесс может играть доминирующую роль. Нами предлагается математическая модель рождения и распространения селя, в основе которой лежат представления нелинейной гидродинамики волновых процессов с формированием солитонов. В рамках развиваемой концепции в заключительном разделе 5 данной статьи приведен краткий анализ возможных причин произошедшего катастрофического наводнения в г. Крымске (июль 2012 г.).
...
26 07 2026 17:54:43
Статья в формате PDF
150 KB...
23 07 2026 0:58:32
Статья в формате PDF
160 KB...
22 07 2026 12:40:36
На основе анализа s-d обменного взаимодействия в структурах типа NiAs с частично вакантными катионными позициями, моделировались различного рода зависимости результирующей намагниченности от температуры нестехиометрических ферримагнетиков. На основе исследований пирротина методами ЯГР и РФА доказано, что двухподрешеточный ферримагнетик, содержащий в структуре катионные вакансии, должен рассматриваться, при определенном типе распределения вакансий, как ферримагнетик с четырьмя магнитными подрешетками. В данном случае, дополнительные магнитные подрешетки можно рассматривать как подрешетки, индуцированные хаpaктером распределения катионных вакансий в структуре. Квантово-механические расчеты в рамках модели молекулярного поля температурных изменений намагниченности отдельно для каждой из подрешеток, а также анализ результирующей термокривой намагниченности, объясняют ряд экспериментально полученных кривых зависимости намагниченности от температуры нестехиометрического пирротина с различной плотностью вакансий в структуре.
...
21 07 2026 4:33:33
Статья в формате PDF
110 KB...
20 07 2026 18:13:18
Статья в формате PDF
239 KB...
18 07 2026 11:47:51
Статья в формате PDF
119 KB...
17 07 2026 4:14:39
16 07 2026 12:24:54
Статья в формате PDF
157 KB...
14 07 2026 8:19:25
Статья в формате PDF
101 KB...
13 07 2026 0:40:35
Статья в формате PDF
321 KB...
12 07 2026 2:15:39
Статья в формате PDF
121 KB...
11 07 2026 6:48:41
Статья в формате PDF
305 KB...
10 07 2026 16:51:30
Статья в формате PDF
241 KB...
09 07 2026 0:11:18
Статья в формате PDF
110 KB...
08 07 2026 12:56:50
Статья в формате PDF
120 KB...
06 07 2026 18:51:58
Статья в формате PDF
433 KB...
05 07 2026 10:56:38
Статья в формате PDF
120 KB...
04 07 2026 23:56:20
Статья в формате PDF
250 KB...
03 07 2026 20:12:46
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::