Том 10, номер 3, 2004 ISSN 1609 - 3143

Физическое образование в вузах


Издательский Дом Московского Физического общества
Номер 3, 2004

Редколлегия журнала "Физическое образование в вузах"

Главный редактор

Крохин Олег Николаевич - академик, Московский инженерно-физический институт (государственный университет), Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва, Россия.

Заместители Главного редактора

Гладун Анатолий Деомидович - Московский физико-технический институт (государственный университет), Долгопрудный Московской области, Россия.
Николаев Владимир Иванович - Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Центр переподготовки научно-педагогических кадров МГУ, Москва, Россия.
Суханов Александр Дмитриевич - Российский университет дружбы народов, Российский научный центр физического образования, Москва, Россия.
Шапочкин Михаил Борисович - Московский энергетический институт (технический университет), Московское физическое общество, Москва, Россия.

Редакционная коллегия

Кудрявцев Николай Николаевич - Московский физико-технический институт (государственный университет), Долгопрудный Московской области, Россия.
Колесников Юрий Леонидович - Санкт-Петербургский государственный институт точной механики и оптики (технический университет), Санкт-Петербург, Россия.
Лебедев Юрий Анатольевич - Объединённое физическое общество РФ, Москва, Россия.
Песоцкий Юрий Сергеевич - Российское научно-производственное объединение "Росучприбор", Москва, Россия.
Рудой Юрий Григорьевич - Российский университет дружбы народов, Москва, Россия.
Светозаров Владимир Владимирович - НТЦ "ВЛАДИС", Московский инженерно-физический институт (государственный университет), Москва, Россия.
Спирин Геннадий Георгиевич - Московский авиационный институт (технический университет), Москва, Россия.
Трухин Владимир Ильич - Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия.
Чернышев Виктор Викторович - Военный авиационный технический университет, (Военно-воздушная инженерная академия им. Н.Е. Жуковского), Москва, Россия.

Ответственный секретарь

Калачев Николай Валентинович - Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Московское физическое общество, Москва, Россия.

Техническая редакция

Березин Павел Дмитриевич - Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва, Россия.
Черткова Ирина Николаевна - Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва, Россия.
╘ Издательский дом МФО, 2004 г.


Физическое образование в вузах
Т. 10, N 3, 2004
Содержание

3 Введение
А.Д. Суханов
5 О.Н. Крохин о VIII Конференции СФП
6 Современный подход к моделированию в курсе теоретической физики в педагогических университетах
С.В. Борисёнок
19 О месте и роли термодинамики в современном курсе физики
О.Н. Голубева, Ю.Г. Рудой, А.Д. Суханов
33 Потенциал, который открыл Ф.Э. Нейман
Е.Ф. Кондратьев, Н.В. Устинов
45 Информационно-образовательная среда как средство повышения эффективности обучения физике в вузе
А.И. Назаров, С.Д. Ханин
61 Изучение свойств теплового излучения в медицинских вузах
А.В. Коржуев, Е.В. Шевченко, А.Н. Малов
68 Лабораторная работа "Определение длины волны и частоты СВЧ генератора с помощью системы Лехера"
В.В. Ларионов, Г.В. Гаранин
73 Особенности электронных курсов при дистанционном обучении инженерным специальностям
С.П. Медведев, Р.М. Печерская
85 Новая роль компьютерных практикумов
В.А. Стародубцев
94 Повышение профессиональной направленности обучения физике в педагогических вузах
Н.И. Анисимова
103 Возможности развития методологической культуры учащихся на уроках физики
C.В. Бубликов, С.П. Молеваник
112 Компетентностный подход в информационном пространстве системы непрерывного физического образования
М.П. Голубовская, А.И. Ходанович
122 Повышение качества физического образования √ важнейшая задача модернизации современной школы
Н.В. Шиян
135 Аннотации

Physics in Higher Education
T. 10, N 3, 2004
The contents


3 Introduction
A.D. Sukhanov
5 About VIII-th International Conference "Modern Physics Practice"
O.N. Krokhin
6 Modern Approach to Physical Modeling in the Course of the Theoretical Physics for Pedagogical University
S.V. Borisenok
19 On the Place and Role of Thermodynamics in Modern Course of Physics
O.N. Golubeva, Yu. G Rudoy, A.D. Sukhanov
33 The Potential Discovered by F.A. Neuman
E.F. Kondratiev, N.V. Ustinov
45 The Educational Environment as Means of Improving a Physics Learning Efficiency in High School
A.I. Nazarov, S.D. Khanin
61 Thermal Radiation Properties Studying in Medical Institutes
A.V. Korjuev, E.V. Shevchenko, A.N. Malov
68 The Laboratory Work on the Definition of the Wave Length and the Generator UHF by Means of Lecher Wires
V.V. Larionov, G.V. Garanin
73 The Peculiarities of Electronic Courses by the Distant Learning of the Engineer Specialities
S.P. Medvedev, R.M. Pecherskaya
85 The Novel Goal for the Computer √ Based Practices and Simulations
V.A. Starodubtsev
94 The Enhancement of Professional Training in Teaching Physics in Pedagogical Universities
N.I. Anisimova
103 Lessons of Physics Students▒ Methodological Culture Development Possibilities
S.V. Bublikov, S.P. Molevanik
112 The Competency Approach in the Informational Space of the System of Continuous Physics Education
M.P. Golubovskaya, A.I. Khodanovich
122 Improvement in the Quality of Physics Education is the Main Objective of Contemporary School
N.V. Shiyan
135 Abstracts

Введение
Навстречу VIII-й Международной конференции
"Физика в системе современного образования" (ФССО-05)
В данном выпуске журнала завершается (с некоторой задержкой) публикация основных материалов предшествующей VII-й конференции ФССО-03, состоявшейся в г. Санкт-Петербурге в октябре 2003 года.
Конференции данной серии в течение почти 15 лет являются важнейшими структурными элементами системы физического образования в России, объединяющими преподавателей физики и учёных-методистов всех уровней обучения и всех форм образовательных учреждений. Организационное начало этой серии было положено в декабре 1990 г. по совместной инициативе Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена (ректор √ академик РАО Г.А. Бордовский) и научно-методического совета по физике (председатель √ академик А.А. Логунов). За эти годы состоялось семь конференций (май 1991 г., пос. Репино; октябрь 1993 г., г. Сочи; июнь 1995 г., г. Петрозаводск; сентябрь 1997 г., г. Волгоград; июнь 1999 г., г. Санкт-Петербург; май 2001 г., г. Ярославль; октябрь 2003 г., г. Санкт-Петербург).
Постепенно круг участников конференции расширился, и они приобрели международную известность. Лучшие доклады участников, начиная с 1995 года, принято публиковать в одном из очередных номеров журнала "Физическое образование в вузах". Более того, само издание журнала было организовано Московским физическим обществом и Физическим институтом им. П.Н. Лебедева РАН по совместной инициативе участников конференции ФССО-93 и СФП-93.
Проведение очередной VIII-й конференции ФССО-05 намечено на 29 мая √ 03 июня 2005 года в г. Санкт-Петербурге на базе РГПУ им. А.И. Герцена. Эта конференция пройдет в знаменательный год, объявленный ЮНЕСКО "Годом физики" в честь 100-летия выдающихся открытий А. Эйнштейна. Помимо ЮНЕСКО и РГПУ им. А.И. Герцена в организации конференции участвуют Министерство образования и науки Российской Федерации, Научно-методический совет по физике, МГУ им. М.В. Ломоносова, МФТИ (ГУ) и Администрация города Санкт-Петербурга. Предполагается, что конференция ФССО-05 будет представлять собой настоящий фестиваль физики и физического образования. В частности, первый день конференции будет целиком посвящен научным докладам по крупным проблемам современной физики, в той или иной мере связанным с научным наследием А. Эйнштейна.
В последующие дни будут заслушаны пленарные доклады по насущным проблемам физического образования. Дальнейшая работа пройдет в рамках организованных на конференции секций:
1. Физика в системе профессионального физического образования.
2. Физика в системе инженерного образования.
3. Физика в системе естественнонаучного образования.
4. Подготовка педагогических кадров по физике.
5. Физика в системе общего среднего образования.
6. Информационно-коммуникационные технологии в преподавании физики.
7. Подготовка кадров высшей квалификации для физического образования.
8. Физика в современной естественнонаучной картине мира.
Кроме того, в рамках конференции ФССО-05 пройдут круглые столы "Состояние книгоиздания по физике для школ и вузов" и "Болонский процесс и физическое образование в России" и будут организованы выставки учебного оборудования по физике, а также изданий новых книг по физике. Состоится презентация журнала "Физическое образование в вузах" в связи с 10-летием его создания.
Подготовительная работа по организации конференции ФССО-05 осуществляется Международным программным комитетом (председатель √ академик О.И. Крохин, зам. председателя √ профессор А.Д. Суханов) и Оргкомитетом (председатель √ академик РАО Г.А. Бордовский, зам. председателя √ профессора А.Д. Гладун, Ю.А. Гороховатский, А.М. Салецкий).
Адрес оргкомитета: 191186, г. Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, 48, РГПУ им. А.И. Герцена, кафедра общей и экспериментальной физики (КОЭФ), ФССО-05, проф. Ю.А. Гороховатскому. Тел. (812) 315-53-86, факс (812) 312-40-53. E-mail: psme@herzen.spb.ru 
Первое информационное письмо о проведении конференции ФССО-05, содержащее всю необходимую информацию, разослано 15 сентября 2004 года.
Организаторы конференции и редколлегия журнала надеется на то, что преподаватели физики и научные работники, а также все заинтересованные читатели нашего журнала окажут всемерную поддержку в организации конференции ФССО-05 и примут в ней активное участие.
Г.А. Бордовский
Ю.А. Гороховатский
О.Н. Крохин
А.Д. Суханов

Интервью с академиком О.Н. Крохиным, сопредседателем Программного комитета
VIII Международной конференции "Современный физический практикум"

Олег Николаевич, какими Вам видятся тенденции развития современного физического практикума?
√ Физический практикум в вузах ориентирован, прежде всего, на изучение физических основ окружающего нас мира. Поэтому он должен отличаться определенной стабильностью. Безусловно, современная техника позволяет значительно повысить точность измерений, организовать компьютерную обработку их результатов. Современное оборудование (например, нано- и пикосекундная техника) позволяет студентам в физпрактикуме проводить немыслимые ранее измерения √ скажем, измерения скорости света, который за одну пикосекунду проходит расстояние всего 0.3 мм!
√ Как Вы считаете, сильно ли отстает Россия в уровне оснащения учебных физических лабораторий от физических лабораторий европейских университетов?
√ Я бы не назвал отставание катастрофическим. Наши ведущие технические вузы √ такие, как МГТУ, МАИ и другие √ оснащены в целом в соответствии с европейскими стандартами. Более того, в плане "идеологии" практикума мы ни в чем европейцам не проигрываем. Вопрос, сколько средств выделяется на закупку оборудования нашим вузам. Ведь в среднем одна современная физическая установка обходится вузу в 15-20 тысяч долларов. Вот и считайте сами. Так что учебное оборудование мы делать-то делаем, но не все можем приобретать.
Заменят ли компьютерные модели натурные лабораторные работы?
√ Компьютерные практикумы √ хорошее подспорье в изучении физики. Но не более того. Студент должен своими руками все изучаемое "пощупать", пропустить через себя, "прочувствовать". В оптике, например, ему необходимо своими руками установить щель монохроматора, включить спектральный источник и т.д. Без этого изучение материала будет просто абстрактным. Поэтому так много дают студентам лабораторные практикумы в университетах Самары, Санкт-Петербурга, Москвы.
На открытие конференции по современному физическому практикуму я прибыл с Черенковских чтений, проводимых по случаю столетия выдающегося российского ученого-физика. Любопытно, что свое открытие, удостоенное впоследствии Нобелевской премии, П. Черенков сделал, будучи аспирантом, работая на сделанной им установке. Кстати, в то время теоретики не предсказывали явления, получившего в дальнейшем имя "эффект Вавилова√Черенкова". Вот какова роль передового для своего времени лабораторного оборудования для развития науки.
Я хотел бы пожелать нашим студентам, будущим Лебедевым, Черенковым и Вавиловым получить возможность постигать тайны физических законов на современном оборудовании, в разработке которого принимает участие уже сложившаяся в России индустрия учебной лабораторной техники.

Современный подход к моделированию в курсе теоретической физики в педагогических университетах
С. В. Борисёнок
Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена
191186 Санкт-Петербург, наб. р. Мойки 48, e-mail: sebori@mail.ru 
К методическим основам любого курса теоретической физики относится обучение моделированию. В статье обсуждается так называемый семиотический подход к моделированию в курсе теоретической физики педагогического университета. В случае теоретической физики подобный подход означает приложение особого "семейства" языков для формализации физической модели. К таковым языкам относятся: "естественные" профессиональные языки (русский, английский), математический аппарат, специальные языки компьютерного моделирования. На их основе конструируется подходящий "метаязык" моделирования, учитывающий особенности обучения в педагогическом вузе.

О месте и роли термодинамики в современном курсе физики
О.Н. Голубева, Ю.Г. Рудой, А.Д. Суханов
Российский университет дружбы народов, 117198, Москва, Россия
E-mail: ogol@oldi.ru
Дан краткий анализ положения и роли, которые характеризуют термодинамику как неотъемлемую часть современного курса физики в высшей школе. Особое внимание обращено на наличие в этой области физики широкого круга актуальных проблем. Эти проблемы связаны главным образом с учетом макроскопических флуктуаций, обусловленных статистической природой понятия теплового контакта и существенных даже в состоянии теплового равновесия. Обсуждаются методологические преимущества геометрического изложения курса статистической термодинамики как наиболее универсального, математически компактного и физически адекватного.

Потенциал, который открыл Ф.Э. Нейман
Е.Ф. Кондратьев, Н.В. Устинов
Калининградский государственный университет
236041, г. Калининград, ул. А. Невского, д. 14
n_ustinov@mail.ru
Kondrat@email.albertina.ru

Удивительно, что векторному и скалярному потенциалам, много и успешно применявшимся для описания электромагнитных явлений до того, как теория Максвелла получила признание, было присвоено клеймо нефизичности в классической физике. Бывшее несправедливым уже в позапрошлом веке, оно всё ещё сохранилось до настоящего времени. Роль потенциалов в теории относительности, отказ от силового описания взаимодействий в квантовой теории, в единой теории электромагнитных, слабых и сильных взаимодействий заставляют по-новому взглянуть на предпочтения, сложившиеся в преподавании классической физики.

Информационно-образовательная среда как средство повышения эффективности обучения физике в вузе
А.И. Назаров,
Петрозаводский государственный университет
185640, Петрозаводск, пр. Ленина, 33
Nazarov@petrsu.ru
С.Д. Ханин,
Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена
191186, С.-Петербург, наб. реки Мойки, 48
khanin-rgpu@yandex.ru

Изложена методология создания информационно-образовательной среды по курсу "Механика", основанная на возможностях информационно-коммуникативных технологий. Проведен анализ эффективности использования этой среды для обучения физике студентов регионального вуза.

Изучение свойств теплового излучения в медицинских вузах
А.В. Коржуев, Е.В. Шевченко, А.Н. Малов*
Иркутский государственный медицинский университет
* Иркутский государственный технический университет
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова,3

Обсуждается методика изучения электромагнитного теплового излучения, адаптированная к условиям медицинского вуза.


Лабораторная работа "Определение длины волны и частоты СВЧ генератора с помощью системы Лехера"
В.В. Ларионов, Г.В. Гаранин
Томский политехнический институт
634004, г. Томск, пр. Ленина, 30
E-mail: larionov@galore.tomsk.ru

Описаны конструктивные особенности лабораторной работы для изучения электромагнитных волн двухпроводной линии Лехера: опыт применения в лабораторном практикуме технических университетов. Приведены полные технические параметры установки, что позволяет воспроизвести ее в экспериментальных мастерских вузов.


Особенности электронных курсов при дистанционном обучении инженерным специальностям
С.П. Медведев, Р.М. Печерская
Пензенский государственный университет,
Россия, 440017, Пенза, Красная, 40,
Е-mail: micro@diamond.stup.ac.ru

Сформулированы требования и построены примеры организации электронных курсов по физическим основам полупроводниковых приборов.


Новая роль компьютерных практикумов
В.А. Стародубцев
Томский политехнический университет
Россия, 634004, Томск, пр. Ленина, 30
E-mail: sva@ido.tpu.edu.ru 

Рассматривается вопрос о единстве двух главных целей лабораторно-практических занятий с использованием математических моделей и виртуальных приборов: выявления физического смысла исследуемых процессов, эффектов или явлений и формирования методологической компетентности в естественнонаучной области. Предлагается введение элементов традиционного практического занятия в процесс выполнения лабораторных работ для практического применения самостоятельно открываемых закономерностей.


Повышение профессиональной направленности обучения физике в педагогических вузах
Н.И. Анисимова
Российский государственный педагогический университет
им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург, 191186, наб. реки Мойки, 48
E-mail: N_Anisim@mail.ru

Обсуждаются проблемы качества физического образования на современном этапе и повышения профессиональной направленности обучения физике. Рассмотрены возможности совершенствования и пути модернизации физического практикума и лабораторного физического практикума по методике и технике школьного эксперимента.


Возможности развития методологической культуры учащихся на уроках физики
C.В. Бубликов, С.П. Молеваник
РГПУ им. А. И. Герцена. Санкт-Петербург
bublikov@mail.ru

Даны обобщенные характеристики методологической культуры, которые возможно сформировать у учащихся на уроках физики. Показан подход к интенсивному развитию методологической культуры на примере задач-оценок.


Компетентностный подход в информационном пространстве системы непрерывного физического образования
М.П. Голубовская
Средняя школа N 181, г. Санкт-Петербург
А.И. Ходанович
РГПУ им. А.И. Герцена, г. Санкт-Петербург

Обсуждаются проблемы внедрения компетентностного подхода как одного из базовых элементов современных информационных технологий на основе преподавания курса физики в средней и высшей школе. Рассматриваются опытные данные, полученные на основе вариативного изучения физики.


Повышение качества физического образования √ важнейшая задача модернизации современной школы
Н.В. Шиян
Мурманский государственный педагогический университет
nv-Shiyane@mail.ru

Сегодня обществом востребованы специалисты с профессионально-ориентированным физическим образованием. Высокое качество физического образования - залог успешности школьников в будущем. Основными слагаемыми качества физического образования являются: фундаментальность знаний, интеллектуальное развитие учащихся, высококвалифицированные преподаватели, техническая оснащенность учебного процесса. В статье рассмотрены причины необходимости модернизации физического образования и способы повышения его качества.

 

Modern Approach to Physical Modeling in the Course of the Theoretical Physics for Pedagogical University
S.V. Borisenok
A. I. Herzen State Pedagogical University of Russia
191186 St. Petersburg, the Moika River Emb. 48, e-mail: sebori@mail.ru

Modeling process is the methodic foundation for any course of theoretical physics. Here we present so-called semiotic approach to the modeling process in the course of theoretical physics for pedagogical university. In the case of theoretical physics this approach means application of the "family" of special languages to formalize a physical model. These languages are: the "natural" verbal languages (Russian, English) in their professional form, mathematics, and the internal languages of computer modeling. We discuss how to construct an appropriate "meta-language" of modeling for the purposes of the education at pedagogical university.

On the Place and Role of Thermodynamics in Modern Course of Physics
O.N. Golubeva, Yu. G Rudoy, A.D. Sukhanov
People's Friendship University of Russia
117198 Moscow, Russia, ul. Miklukho-Maklaya, 6
ogol@oldi.ru

The brief review of the place and role of thermodynamics in the modern course of physics in high-school education is given. It is shown that there are many possibilities for much more effective use of this field of physics in scientific and methodological purposes. The problems of thermodynamics as non-classical field of physics and some ways their solution are discussed.

The Potential Discovered by F.A. Neuman
E.F. Kondratiev, N.V. Ustinov
Kaliningrad State University
ul. A. Nevskogo, 14 236041, Kaliningrad, Russia

It is strange, that the vector and scalar potentials, which were actively and successfully used for the description of electromagnetic phenomena (before the Maxwell theory was recognized) were claimed as "unphysical". This was unjustified even in 19-th century, but survived until now. The role of potentials in the relativity theory, the refuse of the force description in quantum theory and the unified dynamical theory of fundamental interactions makes it necessary to reformulate the wrong traditions, which were formed in the teaching of classical physics.

The Educational Environment as Means of Improving Physics Learning Efficiency in High School
A.I. Nazarov, C.D. Hanin
Herzen State Pedagogical University of Russia
191186, Saint-Petersburg, Moika emb., 48

The methodology of creation the educational environment at the "Mechanics" course based on opportunities of computer and communication technologies is stated. The analysis of this environment efficiency for physics training to regional high school students is lead.

Thermal Radiation Properties Studying in Medial Institutes
A.V. Korjuev, E.V. Shevchenko, A.N. Malov
Irkutsk State Medical University
Irkutsk State Technical University
Methods of electromagnetic thermal radiation studying, adapted to the medical institutes, are considered.

The Laboratory Work on the Definition of the Wave Length and the Generator UHF by Means of Lecher Wires
V.V. Larionov, G.V. Garanin
Tomsk Politechnical Institute
prosp. Lenina 30, 634004 Tomsk, Russia

The paper is dealt with the peculiar features of the improved laboratory work on the investigation of electric waves of Lecher line. The complete engineering data of the equipment are given that allows reproducing it within the university experimental workshops.

The Peculiarities of Electronic Courses by the Distant Learning of the Engineer Specialties
S.P. Medvedev, R.M. Pecherskaya
Penza State University
Krasnaya 40, 440017 Penza, Russia
The demands are formulated and the examples are constructed to the organization of the electronic courses on the physical grounds of the semiconductor devices.

The Novel Goal for the Computer Based Practices and Simulations
V.A. Starodubtsev
Tomsk Polytechnical University
Lenin str., 30. Tomsk, 634034, Russia
E-mail: sva@ido.tpu.edu.ru

The unity of two main goals √ investigation of the physical sense for computer-aided simulations and natural science methodology application to these studies √ is discussed. The usual form of laboratory works is completed by some practical problems and exercises.

The Enhancement of Professional Training in Teaching Physics in Pedagogical Universities
N.I. Anisimova
Herzen State Pedagogical University of Russia
Moika emb., 48, 191186, Saint-Petersburg, Russia
E-mail: N_Anisim@mail.ru

Quality of physics education and problems of professional training in physics education have been studied in the paper. Different ways of modernization and improvement of laboratory activities in physics and methods of physics education are under discussion with the view of education efficiency enhancement.

Lessons of Physics Students - Methodological Culture Development Possibilities
S.V. Bublikov, S.P. Molevanik
Herzen State Pedagogical University of Russia
Moika emb., 48, 191186, Saint-Petersburg, Russia

General methodological culture characteristics that might be possible to form the students▒ awareness of are given. The approach to intensive methodological culture development based on evaluating problems is given.

The Competency Approach in the Informational Space of the System of Continuous Physical Education
M.P. Golubovskaya, A.I. Chodanovich
The ordinary school N181
St.-Petersburg
Herzen State Pedagogical University of Russia
Moika emb., 48, 191186, Saint-Petersburg, Russia

The problems of introducing of the competency approach as one of the basic elements of modern IT on the experience of the teaching physics course in the ordinary and high school is discussed. Some experimental data, obtained during the varieties study of physics, are also considered.

Improvement in the Quality of Physics Education is the Main Objective of Contemporary School
Shiyan N.V.
Murmansk State Pedagogical University
Nowadays there is a great demand for specialists with professional education in physics. High quality of education in physics is the basis of pupils' future success. The effectiveness of physics education depends on development of pupils' mental abilities, thoroughness of their knowledge, highly-qualified teachers and technical support of educational process. The present article deals with reasons for modernizing education in physics and ways of improving its quality.