Том 21, номер
1, 2015 ISSN 1609 - 3143
Физическое образование
в вузах
Издательский Дом Московского Физического общества
Совет журнала
Крохин Олег Николаевич – проф., академик РАН, ФИАН, НИЯУ МИФИ, главный редактор
Гладун Анатолий Деомидович – проф., МФТИ (ГУ), заместитель главного редактора
Калашников Николай Павлович – проф., НИЯУ МИФИ, заместитель главного редактора
Николаев Владимир Иванович – проф., МГУ им. М.В. Ломоносова, заместитель главного редактора
Шапочкин Михаил Борисович – проф., Московское физическое общество, заместитель главного редактора
Колесников Юрий Леонидович – проф., НИУ СПбИТМО (г. Санкт-Петербург)
Кудрявцев Николай Николаевич – проф., МФТИ (ГУ)
Стриханов Михаил Николаевич – проф., НИЯУ МИФИ,
Сысоев Николай Николаевич – проф., МГУ им. М.В. Ломоносова
Хохлов Дмитрий Ремович – проф., МГУ им. М.В. Ломоносова, член-корреспондент РАН
Редакционная коллегия
Голубева Ольга Наумовна – проф., РУДН
Гороховатский Юрий Андреевич – проф., РГПУ им. А.И. Герцена (г. Санкт-Петербург)
Завестовская Ирина Николаевна – проф., ФИАН, НИЯУ МИФИ,
Лебедев Владимир Сергеевич – проф., ФИАН, МФТИ (ГУ)
Морозов Андрей Николаевич – проф., НИУ МГТУ им. Н.Э. Баумана
Песоцкий Юрий Сергеевич – проф., ассоциация «МАРПУТ»
Пурышева Наталия Сергеевна – проф., ООО «Русучприбор»
Салецкий Александр Михайлович – проф., МГУ им. М.В. Ломоносова
Спирин Геннадий Георгиевич – проф., МАИ
Стефанова Галина Павловна – проф., АГУ (г. Астрахань)
Рудой Юрий Григорьевич – проф., РУДН
Ответственный секретарь
Калачев Николай Валентинович – проф., Финуниверситет, НИЯУ МИФИ, ФИАН
Техническая редакция
Березин Павел Дмитриевич – руководитель РИИС ФИАН
Алексеева Татьяна Валерьевна – инженер РИИС ФИАН
Алексеева Татьяна Викторовна – редактор РИИС ФИАН
Издательский дом МФО
© 2015
Физическое образование в вузах
Т. 21, N 1, 2015
Содержание
5 Поздравляем юбиляров
7 Журналу «Физическое образование в вузах» 20 лет
О.Н. Крохин, Н.В. Калачев
12 Проблемы физического образования и пути их решения в свете материалов XIII-й конференции «Современный физический практикум»
О.Н. Крохин, М.Б. Шапочкин, Н.В. Калачев
25
Краткий очерк эволюции термодинамики и связанные с этим вопросы преподавания этой дисциплины в курсах общей и теоретической физики
Ю.Г. Рудой
42
Способ изучения раздела «Сильно вырожденные идеальные газы» студентами инженерно-физических специальностей. Ферми-газ
В.М. Гольдман, В.И. Новоселов
54 Из опыта адаптации студентов младших курсов в образовательную среду технического
университета на примере изучения курса физики
А.В. Макиенко
62 О решении одной задачи на тему «контактная разность потенциалов»
Л.М. Цурикова, В.И. Цуриков
68 Изучение движения материальной точки в центральном поле с использованием
лабораторных работ, моделирующих физические процессы на компьютере
О.Г. Ревинская, Н.С. Кравченко
81
Новые возможности установки для исследования фазовых переходов первого рода
(жидкость–пар)
А.Р. Филипп, И.И. Жолнеревич
87
Влияние спектра излучения на характеристические кривые солнечной батареи
С.Л. Тимченко, О.Ю. Дементьева, Н.А. Задорожный
98 Дифракция микрочастиц на щелях: от электронов до биологических молекул
Е.В. Смирнов
112
Учебно-лабораторные разработки в условиях минимума лабораторного оборудования (II)
В.В. Матюхин, Ж.Ф. Иваницкая
120 Использование продукта StatSoft Statistica для верификации и идентификации параметров моделей в лабораторном практикуме по физике
В.В. Чистяков
133 Возможности компьютеризированных установок фирмы «Научные развлечения» для вузовского практикума
С.В. Хоменко, Н.К. Ханнанов, О.А. Поваляев
149 Некролог
Physics in Higher Education
V. 21, № 1, 2015
The contents
5 Heartily Congratulations to Our Jubilee’s Men (A.D. Gladun)
7 «Physics in Higher Education» 20 years
О.N. Кrokhin, N.V. Kalachev
12
Problems of Physical Education and Ways of Their Decision in the Light of Materials XIII-th Conference «Modern Physical Practical Work»
О.N. Кrokhin, М.B. Shapochkin, N.V. Кalachev
25
Brief Description of Evolution of Thermodynamics and Related Questions of the Teaching of this Discipline in the Courses of General and Theoretical Physics
Yu.G. Rudoy
42 The Method of Study of the Topic «Highly Degenerate Ideal Gases» by the Students of Engineering and Physical Specialties. Fermi-Gas
V.M. Goldman, V.I. Novoselov
54
From the Experience of First Year Students Adaptation in the Educational Environment in a Technical University on the Example of Physics Course Study
A.V. Makienko
62
On the Solution of a Problem on the «Contact Potential Difference»
L.M. Tsurikova, V.I. Tsurikov
68
Study of the Material Point Motion in the Central Field Using the Laboratory Works Simulated Physical Processes on Computer
O.G. Revinskaya, N.S. Kravchenko
81
New Hardware Capabilities of the Laboratory Facility for Study of First-Order Phase Transition (Liquid–Gas)
A.R. Filipp, I.I. Jolnerevich
87
The Influence on Radiation Spectrum Characteristic Curves of the Solar Battery
S.L. Timchenko, O.J. Dementieva, N.A. Zadorozhnyi
98
Diffraction of Particles on the Slits: from Electrons to Biological Molecules
E.V. Smirnov
112
Develop Training Laboratory Work in the Conditions a Minimum of Laboratory Equipment (II)
V.V. Matyukhin, G.F. Ivanitskaya
120
On Usage of the StatSoft Statistica Product for Verification and Identification of the Parameters of Physical Models Built at Laboratory Practice
V.V. Chistyakov
133
The Possibilities of Different Units Equipped with Sensors for High School Practical Works on Physics from «Scientific Entertainment» Company
S.V. Khomenko, N.K. Khannanov, O.A. Povalyaev
149 Obituary
PHYSICS
IN HIGHER EDUCATION
FoundersoftheJournal:
Ministry of Education and Science of Russian Federation Moscow Physical Society
International Association of Developers and Manufactures of Educational Technology
The four-monthly journal ISSN 1609-3143
The journal is registered at the State Committee of the Russian Federation on the Press. Certificate of registration of the mass media no. 019360 dated November 2, 1999.
Journal Council
Oleg N. Krokhin – Prof., D. Sci., Academician of the Russian Academy of Sciences, P.N. Lebedev Physical Institute of RAS, National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute), (Editor-in-Chief)
Anatoliy D. Gladun — Prof., D. Sci., Moscow Institute of Physics and Technology (State University), (Deputy Editor-in-Chief)
Nikolay P. Kalashnikov – Prof., D. Sci., National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute), (Deputy Editor-in-Chief)
Vladimir I. Nikolayev – Prof., D. Sci., Lomonosov Moscow State University, (Deputy Editor-in- Chief)
Mikhail B. Shapochkin – Prof., D. Sci., Chairman of the Board of Moscow Physical Society, (Deputy Editor-in-Chief)
Yuriy L. Kolesnikov — Prof., D. Sci., St. Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics & Optics
Nikolay N. Kudryavtsev — Prof., D. Sci., Moscow Institute of Physics and Technology (State University), Corresponding Member of Russian Academy of Sciences.
Mikhail N. Strikhanov — Prof., D. Sci., National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)
Nikolay N. Sysoev— Prof., D. Sci., Lomonosov Moscow State University
Dmitry R. Khokhlov — Prof., D. Sci., Lomonosov Moscow State University. Corresponding
Member of Russian Academy of Sciences.
Editorial Board
Olga N. Golubeva — Prof., D. Sci., Russian People’s Friendship University
Yuriy A. Gorohovatskiy — Prof., D. Sci., Herzen State Pedagogical University of Russia, St. Petersburg
Irina N. Zavestovskaya — Prof., D. Sci., P.N. Lebedev Physical Institute of RAS, National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)
Vladimir S. Lebedev— Prof., D. Sci., P.N. Lebedev Physical Institute of RAS, Moscow Institute of Physics and Technology (State University)
Andrey N. Morozov — Prof., D. Sci., National Research Bauman Technical University
Yuriy S. Pesotskiy — Prof., D. Sci., Association «MARPUT»
Natalia S. Purysheva – Prof., D. Sci., Moscow Pedagogical State University Alexander M. Saleckiy – Prof., D. Sci., Lomonosov Moscow State University Gennadiy G. Spirin — Prof., D. Sci., Moscow Aviation Institute (National Research University) Galina P. Stefanova —Prof., D. Sci., Astrakhan State University
Yuriy G. Rudoy — Prof., D. Sci., Russian People’s Friendship University
Executive Secretary
Nikolay V. Kalachev — Prof., D. Sci., Financial University under the Government of the Russian Federation, P.N. Lebedev Physical Institute of RAS, National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)
Technical Edition
Pavel D. Berezin — technical editing, Publishing Service P.N. Lebedev Physical Institute of RAS
Tatyana Val. Alekseeva— engineer Publishing Service P.N. Lebedev Physical Institute of RAS
Tatyana Vik. Alekseeva — editor Publishing Service P.N. Lebedev Physical Institute of RAS
Phone: +7 (499) 132-66-51
E-mail: kalachev@sci.lebedev.ru Internet: http://pinhe.lebedev.ru/
Физическое образование в вузах
УЧРЕДИТЕЛИ ЖУРНАЛА: МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКОЕ ФИЗИЧЕСКОЕ ОБЩЕСТВО
МЕЖДУНАРОДНАЯ АССОЦИАЦИЯ РАЗРАБОТЧИКОВ И ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ УЧЕБНОЙ ТЕХНИКИ
Журнал зарегистрирован в Государственном комитете Российской Федерации по печати.
Свидетельство о регистрации средства массовой информации № 019360 от 2 ноября 1999 г.
119991, Москва В-333, Телефоны: (499)132-66-51
Ленинский пр. 53, Факс: (499)132-66-51 Издательский дом МФО (499)132-64-11 Татьяна Валерьевна
E-mail: kalachev@sci.lebedev.ru
Уважаемые коллеги!
Издательский дом Московского Физического общества продолжает подписку на журнал «Физическое образование в вузах». Учредителями журнала являются Министерство образования и науки РФ, Московское Физическое общество и МАРПУТ. Редколлегию журналасоставиливидныеученые-специалистывобластифизическогообразованияРоссии иМинобороныРФ.Нашжурналдвуязычный(принимаютсястатьинарусскомианглийском языках) и распространяется в странах СНГ.
Главный редактор журнала - академик Российской академии наук, профессор
НИЯУ МИФИ, научный руководитель Высшей школы им. Н.Г. Басова НИЯУ МИФИ О.Н. Крохин.
Данный журнал является единственным, охватывающим все актуальные вопросы преподавания физики в вузе, и, как мы надеемся, он станет главным средством общения кафедр физики вузов стран СНГ.
Web страница журнала в сети Интернет: http://pinhe.lebedev.ru.
Основные разделы журнала
- Концептуальные и методические вопросы преподавания общего курса физики в вузе, техникуме, колледже.
- Вопросы преподавания курса общей физики в технических университетах.
- Современный лабораторный практикум по физике.
- Демонстрационный лекционный эксперимент.
- Информационные технологии в физическом образовании.
- Вопросы преподавания общего курса физики в педвузах и специальных средних учебных заведениях.
- Текущая практика маломасштабного физического эксперимента.
- Связь общего курса физики с другими дисциплинами.
- Интеграция Высшей школы и Российской Академии наук.
Журнал издается объемом около 21 печатного листа, ежеквартально, тиражом около 500 экз.
Просим Вас присылать в адрес нашей редакции статьи, относящиеся к тематике нашего журнала (желательно на базе опыта вашего вуза). Размер статьи не должен превышать 15 стр. (включая рисунки и литературу). Для публикации необходимо выслать в адрес редакции 2 экз. статьи в твердой копии. Необходимо приложить также дискету с электронной версией статьи, набранной в WINWORD. (Параметры набора статьи: шрифт - Тimes New Roman Cyr., размер 10; отступы - верхний - 2,2 см; нижний - 7 см; левый - 3 см; правый - 4,5 см; интервал - полуторный). Рисунки представлять в отдельном файле в формате TIFF, JPG, BMP, PCX. Разрешение полутоновых рисунков (фотографий) должно быть не менее 150 точек на дюйм (dpi), черно-белых (графиков и схем) – не менее 300 точек на дюйм. Необходимо указать место работы и полностью ФИО всех авторов, почтовый и электронный адреса, телефоны для связи, а также название статьи на английском языке. Статьи должны сопровождаться УДК, аннотацией и ключевыми словами на русском и английском языках. Для ускорения публикации желательно выслать ее по электронной почте в адрес редакции.
Хотелось бы обратить Ваше внимание на то, что авторам, кафедры которых подпишутся на наш журнал, будет даваться преимущество при публикации статей, информационных сообщений об издаваемых Вами книгах и методических пособиях, а также Ваших сообщений рекламного характера.
Мы готовы опубликовать Ваши рекламные материалы, заказные статьи, коммерческие проекты. Информацию о расценках на эти услуги и условиях подписки можно получить в редакции.
Подписавшись на журнал, Ваша кафедра окажет содействие развитию физического образования в России, поможет общению преподавателей физики России и стран СНГ.
Журнал внесен в “Каталог. Газеты и журналы. 2-е полугодие 2015 года. Агентство
«Роспечать». Индекс 71371.
УСЛОВИЯ ПОДПИСКИ
Стоимость подписки на год c 1 января 2015 г. – 2500 рублей (включая НДС).
БанковскиереквизитыООО«ИздательскийдомМФО»:
р/с № 40702810038280100249 в Московском банке, Сбербанка России ОАО,
г. Москва, к/с № 30101810400000000225, БИК 044525225, ИНН № 7736045853, КПП 773601001.
В платежке указать назначение платежа «За подписку на журнал» и точный адрес для рассылки.
Глубокоуважаемые коллеги!
Редакция журнала подготовила компакт-диск, на котором можно найти все статьи, выпущенные в журналах с 1995 по 2014 гг.
Стоимость диска с пересылкой составляет 1500 руб. Заявки на изготовление и пересылку диска просим присылать по электронной почте в адрес редакции: kalachev@sci.lebedev.ru или по телефону: (499) 132-6651 Николай Валентинович или Татьяна Викторовна.
Выпускающий редактор Михаил Борисович Шапочкин.
21 января 2015 года исполнилось 80 лет Анатолию Деомидовичу Гладуну
Заместитель Главного редактора журнала «Физическое образование в вузах». Главный редактор образовательного журнала для старшеклассников и учителей «Потенциал». Член Президиума НМC по физике Минобрнауки, один из соучредителей общественного движения «Физика и образование».
Научный руководитель Учебно-методического центра кафедры общей физики и Учебно-научной лаборатории «Нанооптика и фемтосекундная электроника» Московского физико- технического института, профессор, доктор физико- математических наук. Заслуженный работник высшей школы РФ, кавалер Ордена Дружбы (2012 г.).
От имени всех читателей нашего журнала редколлегия поздравляет Анатолия Деомидовича со славным юбилеем. Это имя давно и хорошо известно в кругу физиков-исследователей и преподавателей высшей школы. А.Д.Гладун воплощает в себе лучшие черты современного профессора– ученого и педагога. Мы и все его коллеги ценим Анатолия Деомидовича как высочайший авторитет в области физики и физического образования. Его мнение столь весомо, что он считается признанным арбитром при решении дискуссионных и деликатных вопросов.
Закончив МФТИ в 1959 г., АД с увлечением занялся наукой, поступил в аспирантуру МФТИ и после её окончания защитил в 1962 г. кандидатскую диссертацию. Тогда же ректор МФТИ Олег Михайлович Белоцерковский (возродивший для повышения значимости физики в МФТИ Государственный экзамен по физике) привлёк его в alma mater в качестве заместителя заведующего кафедры общей физики, которую тогда возглавлял Сергей Петрович Капица. В 1971 году АД стал уже доктором физ.-мат. наук. В какой-то момент он стал работать в оборонной науке и промышленности и судьба его круто изменилась. Потом был Московский государственный технологический университет (Станкин), служению в котором он отдал почти 20 лет, в качестве заведующего кафедрой общей физики. При участии Гладуна А.Д. в 1992-1994 гг. родилась новая учебная программа по этой дисциплине для втузов, в которой был отражён современный взгляд на статус и содержание физики.
В 1998 г. по личному приглашению ректора МФТИ Николая Николаевича Кудрявцева он был снова «призван» на Физтех, куда он вернулся, чтобы стать заведующим крупнейшей и важнейшей кафедрой этого технического университета (1998-2010), на которой он и работает до сих пор. В итоге вот уже почти 50 лет он занят преподавательской работой. Однако, по его собственным словам, когда он только поступал учиться, он и не думал, что будет преподавать физику: «Я поступал туда, чтобы заниматься наукой, если бы хотел преподавать — пошел бы, наверное, на физфак ... Моим крестным отцом в физике был Габриель Семёнович Горелик, затем Исаак Маркович Халатников, следом был Феликс Рувимович Гантмахер, вслед за тем Лев Давидович Ландау, потом Евгений Михайлович Лифшиц». Все эти виднейшие представители советской физической школы были не только выдающимися учеными, но к тому же ещё и прекрасными педагогами, воспитателями новой научной смены. Видимо, их влияние пробудило в А.Д. склонность к работе с молодёжью, к ощущению необходимости поделиться знаниями, задумываться над тем, как это лучше делать. Его выстраданная позиция по этому направлению неоднократно звучала на страницах журнала «Физическое образование в вузах», с трибуны многих конференций, школ для преподавателей, в залах заседаний высоких чиновников. Со временем он пришёл к пониманию того, что работу со школьниками надо начинать как можно раньше – прежде, чем они поступят в вуз. Так возник учебно-познавательный журнал для старшеклассников и учителей «Потенциал», в каждом номере которого есть его замечательная колонка редактора, сейчас всё это издано вместе отдельной книгой.
Его работоспособность поражает – он на работе с утра до позднего вечера, в ущерб собственному здоровью, не считаясь с возрастом. Но он тратит себя самозабвенно с одной целью - растить современных, квалифицированных физиков, мыслящих широко и дерзко. Он говорит: «видеть человека, мыслящего ясно, физически – удовольствие».
Общением с этим замечательным многогранным человеком, а тем более, дружбой с ним, можно гордиться. Его добросердечие и отзывчивость притягивают к нему людей, а огромное чувство юмора и талант великолепного рассказчика украшают не только дружеские, но и официальные встречи. Возраст и состояние здоровья – не помеха его начинаниям.
Дорогой Анатолий Деомидович! В год Вашего славного юбилея мы желаем Вам многие годы оставаться неутомимым тружеником на ниве физического образования и науки. семейного благополучия, радости от учеников и внуков, удачи в делах. Пусть и дальше возраст и состояние здоровья не будут помехой во всех Ваших начинаниях.
Берегите себя, Вы нам очень нужны!
Редколлегия
Итоги работы редколлегии журнала «Физическое образование в вузах» за прошедшие 20 лет
Журнал «Физическое образование в вузах» (ФОВ) был учрежден Московским физическим обществом и выпускается с марта 1995 года. Его первоначальное название «Журнал Московского физического общества (серия Б)». Наибольший вклад в издание первых номеров журнала внесли Главный редактор журнала академик О.Н. Крохин, заместитель главного редактора журнала, председатель правления МФО профессор В.А. Грибков, заместитель главного редактора журнала, заместитель председателя правления МФО профессор М.Б. Шапочкин и ответственный секретарь журнала, член правления МФО, профессор Н.В. Калачев. Таким образом, была реализована идея издания регулярного журнала, на страницах которого физики-педагоги могли бы обмениваться опытом преподавания. Эта идея активно обсуждался физической и педагогической общественностью на различных форумах, начиная с 1989 г.
Работа редколлегии журнала сразу была поддержана физической общественностью, Физическим факультетом МГУ в лице декана В.И. Трухина, деканом Спецфака МИФИ в лице профессора Ю.А. Быковского и МФТИ в лице ректора Н.Н. Кудрявцева и Научно-методическим советом по физике Госкомвуза России (председатель – академик А.А. Логунов).
В скором времени к числу Учредителей добавились Министерство образования РФ и РНПО «Росучприбор» (преемником которого в настоящее время является Международная ассоциация разработчиков и производителей учебной техники (МАРПУТ). В 1999 году журнал был зарегистрирован в Госкомитете РФ по печати.
Издание физического журнала, отражающего на своих страницах методические проблемы преподавания физики в вузах, нашло полное понимание и поддержку физиками и педагогами-физиками. Работа редколлегии нашла отражение в обсуждениях и решениях конференций «Современный физический практикум (СФП)» (руководители – профессора М.Б. Шапочкин и Н.В. Калачев), «Физика в системе современного образования (ФССО)» (руководитель — академик РАО Г.А. Бордовский, заместители руководителя профессора Ю.А. Гороховацкий, А.Д. Гладун и А.Д. Суханов). Издания журнала активно поддерживалась на заседаниях ежегодной Международной школы-семинара "Физика в системе высшего и среднего образования" (руководитель профессор Г.Г. Спирин).
В настоящее время в редколлегию журнала входят видные физики из 12 ведущих вузов России. Редколлегию возглавляет академик РАН Олег Николаевич Крохин, заместителями главного редактора являются профессора Анатолий Деомидович Гладун, Николай Павлович Калашников, Владимир Иванович Николаев и Михаил Борисович Шапочкин, ответственный секретарь Николай Валентинович Калачев.
За это время число наших подписчиков возросло с 20 до 250, у журнала появилась страничка в Интернете (http://pinhe.lebedev.ru), журнал стал распространяться на Всероссийских и международных конференциях и, к настоящему времени, действительно стал средством общения преподавателей и сотрудников кафедр физики вузов России и стран СНГ. Журнал распространяется через Агентство «Роспечать» (подписной индекс 71371) и Объединенный каталог «Книга-почтой», на него можно подписаться в любом почтовом отделении России и стран СНГ, а также в редакции. Журнал издается объемом до 12 печатных листов ежеквартально, тиражом до 500 экз.
В 2002 году ВАК, рассматривая журнал ФОВ как достойное место публикаций материалов кандидатских и докторских диссертаций по специальности 13.00.02 «Теория и методика обучения физике» и по всему спектру физических специальностей, включил журнал в список журналов, обязательных для публикации материалов диссертаций.
Редколлегию журнала составили видные физики, ученые-специалисты в области физического образования и педагоги-методисты ведущих университетов России. Журнал является двуязычным (принимаются статьи на русском и английском языках) и распространяется в РФ и странах СНГ.
Главный редактор журнала – академик Российской академии наук О.Н. Крохин является профессором НИЯУ МИФИ и научным руководителем Высшей школы физиков НИЯУ МИФИ. О.Н. Крохин возглавляет Межрегиональное общественное движение России «Физика и образование» и является членом Совета по образованию РАН.
Основные разделы журнала
- Концептуальные и методические вопросы преподавания общего курса физики в вузе, техникуме, колледже.
- Вопросы преподавания курса общей физики в технических университетах.
- Современный лабораторный практикум по физике.
- Демонстрационный лекционный эксперимент.
- Методика аудио-, видео- и компьютерного обучения.
- Вопросы преподавания общего курса физики в педвузах и специальных средних учебных заведениях.
- Текущая практика маломасштабного физического эксперимента.
- Связь общего курса физики с другими дисциплинами.
- Интеграция Высшей школы и Российской Академии наук.
Перед редколлегией журнала были поставлены и реализуются следующие задачи:
- повышение уровня образования в области физики в России и странах СНГ,
- научно-методического обеспечение преподавания общего курса физики в вузе, техникуме, колледже,
- освещение опыта интеграции Высшей школы и Российской академии наук,
- обмен опытом ведущих вузов страны в области лабораторного оборудования и демонстрационного лекционного эксперимента,
- показ возможностей аудио-, видео- и компьютерного обучения в области физики,
- отражение связей общего курса физики с другими дисциплинами,
- информирование научно-педагогической физической общественности о проводимых научно-методических конференциях и ознакомления с трудами прошедших конференций.
Редколлегия регулярно (4-6 раз в году) проводит заседания, на которых обсуждаются текущие вопросы, оглашаются и утверждаются рецензии на присланные статьи, обсуждаются темы и содержание очередных номеров, назначаются выпускающие их редакторы.
Журнал является печатным органом научно-методического Совета (НМС) по физике Министерства образования и науки РФ, возглавляемого лауреатом Нобелевской премии, академиком Ж.И. Алферовым. На страницах журнала регулярно публикуются материалы НМС по физике, его рекомендации вузам и организациям, ответственным за физическое образование в РФ.
Журнал регулярно освещает работу Межрегионального Общественного движения «Физика и образование» (председатель – академик О.Н. Крохин). Это Общественное движение опирается на ведущие технические университеты МАИ (НИУ), МФТИ (ГУ), МГТУ им. Н.Э. Баумана и другие, объединяет практически все технические вузы России и проводит значительную работу по развитию физического образования. Следует отметить, что другие периодические издания в области физики не ориентированы на статьи подобного содержания, а потому сегодня журнал ФОВ, по существу, является единственной общероссийской трибуной этого направления, в том числе и для авторов диссертационных работ по общим проблемам физики и научным основам общего физического образования.
В числе авторов журнала ФОВ были академики РАН Н.Г. Басов, В.А. Садовничий, О.Н. Крохин, академик РАО Г.А. Бордовский, член-корреспондент РАН Л.А. Грибов, большинство заведующих кафедрами физики ведущих университетов России и ряд зарубежных ученых. Они представляли разные ветви высшего физического образования (классические, технические, педагогические университеты) и разные регионы РФ и стран СНГ. Журнал ФОВ является местом публикаций типовых программ по физике Минобрнауки РФ и многих авторских программ элективных курсов, а также Государственных образовательных стандартов в части, касающейся физики.
За прошедшие двадцать лет журнал ФОВ значительно и существенно изменился. Качественно изменился его авторский актив и читательская аудитория, форма подачи материала и оформление журнала кардинально улучшились. Можно сказать, что журнал заполнил важную и дотоле пустующую нишу в научной и образовательной периодике по физике в России и странах СНГ. Сохраняя неизменной в целом главную направленность редакционной политики, в будущем редколлегия предполагает ее совершенствовать в направлениях:
- Повышения роли общего физического образования как самостоятельного уровня образования и физиков-профессионалов, и не физиков;
- Признания общего физического образования в качестве самостоятельной отрасли физических наук (своеобразной прикладной физики);
- Увеличения доли обобщающих заказных статей или текстов лекций обзорного характера по современным достижениям и концептуальным проблемам физики в целом;
- Более широкого освещения концептуальных проблем общего физического образования;
- Организации более активного диалога с читателями;
- Публикации новостей по общей физике и общему физическому образованию из сети Интернет.
В 2014 году усилия редколлегии и Совета журнала ФОВ были нацелены на проведение мероприятий по включению журнала в базы данных Scopus и Web of Science. При активной поддержке (в том числе и материальной) ректора НИЯУ МИФИ профессора М.Н. Стриханова был подготовлен сайт журнала на английском языке, разосланы приглашения зарубежным ученым, которые являются ведущими специалистами в области физического образования, с просьбой войти в состав международного Совета журнала. Редакция журнала соблюдает международную редакторскую конвенцию и использует четкую процедуру рецензирования публикаций, необходимые для реализации данных мероприятий.
В 2015 году планируется подписание договора учредителей журнала по включению НИЯУ МИФИ в состав учредителей. Планируется размещение на домене НИЯУ МИФИ англоязычного сайта журнала. Также планируется существенное расширение возможностей сайта, предусматривающее:
- наличие кабинета для авторов с возможностью онлайн-подачи статей и их редактирования;
- кабинет редактора, обеспечивающий возможность онлайн-редактирования информации о выпусках и статьях журнала;
- кабинет автора, позволяющий on-line регистрацию и отсылку статей в редакцию.
За прошедшие 20 лет было выпущено 78 номеров журнала, общим объемом 12 870 стр., в которых 3 362 автора опубликовали 1 539 статей. На страницах журнала регулярно освещаются решения прошедших 13-и конференций «Современный физический практикум», 13-и конференций «Физика в системе современного образования», 6-и конференций молодых физиков России и других международных и всероссийских конференций. Доклады, признанные по решению программных комитетов этих конференций лучшими, также публикуются в нашем журнале.
Аннотации всех статей имеются в открытом доступе на сайте журнала, полные тексты всех статей можно приобрести на СД диске или купить в электронной библиотеке на Интернет ресурсе: http://elibrary.ru/title_about.asp?id=9220.
Названия статей, ФИО авторов, аннотации, ключевые слова и список литературы переводятся на английский язык и имеются в открытом доступе на сайте журнала http://pinhe.lebedev.ru.
В рейтинге Science Index, ведущимся на сайте электронной библиотеки (elibrary.ru), за 2013 год наш журнал занимает 59 место среди изданий по физике, и 1 342 место среди всех журналов (более 6 900), заявленных на сайте электронной библиотеки (elibrary.ru). При этом двухлетний импакт-фактор РИНЦ за 2013 год составил 0,287, а пятилетний – 0,217.
Вступая в третье десятилетие своего существования, редколлегия и Совет журнала хотели бы пожелать всем нашим авторам и читателям творческих успехов и выразить надежду на то, что благодаря нашим совместным усилиям, усилиям физиков, ученых и педагогов России и наших зарубежных коллег, журнал «Физическое образование в вузах» будет заполняться интересными и актуальными материалами. Редколлегия и Совет журнала ждут оригинальных статей от ученых-физиков и преподавателей как по методикам преподавания в условиях реформы образования, так и по новым достижениям науки, дающих свежий взгляд на фундаментальные вопросы естествознания.
Система образования и науки в России, включая общее физическое образование, переживает сейчас не лучшие времена. Только совместными усилиями преподавателей, научных работников и всех граждан России можно преодолеть этот кризис. Следует надеяться, что на этом пути роль журнала ФОВ как профессиональной общественной трибуны будет неуклонно возрастать.
От имени редколлегии
О.Н. Крохин – академик, главный редактор журнала,
Н.В. Калачев – профессор, ответственный секретарь журнала
Проблемы физического образования и пути их решения
в свете материалов XIII-й конференции «Современный физический практикум»
23–25 сентября 2014 года в Новосибирске на базе НГУ, НГТУ, НГПУ состоялась XIII-я Международная конференция «Современный физический практикум». Конференция проводилась в соответствии с планом мероприятий Министерства образования и науки Российской Федерации, Научно-методического совета по физике РФ и Московского физического общества при поддержке Российской академии наук, Сибирского отделения РАН, Новосибирского государственного университета, Новосибирского государственного технического университета, Новосибирского государственного педагогического университета и Журнала «Физическое образование в вузах».
На конференцию были приглашены ученые, преподаватели и специалисты высших, средних специальных и средних учебных заведений стран СНГ, компании- производители учебного и учебно-лабораторного оборудования, фирмы, оказывающие услуги в сфере образования, учебные и учебно-научные центры переподготовки и повышения квалификации кадров. География представленных университетов и докладчиков была широкая – от Европы до Забайкалья: Москва, Санкт-Петербург, Новосибирск, Рязань, Пермь, Томск, Саратов, Братск, Барнаул, Чита, Иркутск и Петрозаводск. Были представлены классические и технические университеты.
На конференции работали четыре секции:
I. Новые образовательные технологии открытого образования и довузовской подготовки
Сопредседатели:ПУРЫШЕВА Наталия Сергеевна, д.п.н., профессор. СИНЕНКО Василий Яковлевич, член-корреспондент РАО, д.п.н., профессор, ОВЧИННИКОВ Юрий Эдуардович, д.ф.-м.н., профессор,
Секретарь БАРАНОВ Александр Викторович, к.ф.-м.н., доцент.
II. Концептуально-методические и практические вопросы лекционного и лабораторного физического эксперимента в вузах
Сопредседатели: ГОРОХОВАТСКИЙ Юрий Андреевич, д.ф.-м.н., профессор, ПОГОСОВ Артур Григорьевич, д.ф.-м.н., профессор,
ДУБРОВСКИЙ Владислав Георгиевич, д.ф.-м.н., профессор,
Секретарь МЕДВЕДКО Константин Анатольевич.
III. Инновации в лабораторном физическом эксперименте в вузах
Сопредседатели: МОРОЗОВ Андрей Николаевич, д.ф.-м.н., профессор, ПАЛЬЧИКОВ Евгений Иванович д.т.н. профессор, РОГОВ Иван Иванович, к.т.н., доцент,
СекретарьСЕЛЕЗНЕВА Лия Евгеньевна.
IV. Современный лабораторный практикум как основа технологического предпринимательства
Сопредседатели: ПЕСОЦКИЙ Юрий Сергеевич, д.п.н., профессор ЦЕЛЕБРОВСКИЙ Юрий Викторович, д.т.н., профессор, НЕЙМАН Владимир Юрьевич, д.т.н., профессор,
Секретарь ШЕВЧЕНКО Алексей Анатольевич.
Программный комитет конференции возглавляли академик Багаев Сергей Николаевич и академик Крохин Олег Николаевич. Информация о составе программного и организационного комитетов представлена сайте конференции http://mpw.moomfo.ru. Соруководители секций каждый в своем рабочем кабинете сайта конференции имели возможность реализовать свое мнение, отбирая из общего числа присланных докладов – пленарные доклады (длительностью 20 минут), устные доклады (длительностью 15 минут) и краткие сообщения (длительностью 5 минут).
На сайте конференции зарегистрировались и прислали тезисы докладов 136 участников из 28 городов России, Белоруссии, Казахстана, Украины и Латвии. К сожалению, не все смогли приехать в Новосибирск. Однако следует отметить высокий уровень всех мероприятий, который задавали институты Сибирского отделения РАН. В рамках конференции традиционно функционировала выставка физического оборудования. В ней принимали участие: ЗАО «Научное оборудование» (Новосибирск), ООО «Научные развлечения» (Москва), «3B Scientific» (СПб) и ООО «Опытные приборы» (Новосибирск).
Открытие конференции, пленарное заседание и заседание IV секции проходило в Доме ученых Сибирского отделения РАН. Открыл пленарное заседание сопредседатель программного комитета конференции академик РАН Олег Николаевич Крохин. Он приветствовал участников конференции, отметив, что конференция проводится с 1991 года. «Мы рады, что на сей раз, она проводится в Новосибирске с участием Сибирского отделения Российской академии наук. Хотелось бы поблагодарить членов локального оргкомитета за ту огромную подготовительную работу, которую они провели. Надеюсь, что работа конференции будут плодотворной». В заключение приветствия он зачитал приглашение руководства Балтийского федерального университета им. Иммануила Канта провести очередную конференцию в 2016 году в городе Калининград.
С приветствием к участникам конференции обратился академик РАН Сергей Николаевич Багаев. Он высоко оценил роль физического практикума и физического эксперимента, как неотъемлемых частей «настоящего физического образования». «Мы смотрим на это дело так: современный физический практикум должен приближаться по своей оснащенности к современному научному эксперименту. В этом смысле в Новосибирском научном центре накоплен огромный положительный опыт. Начиная с 3 курса все студенты-физики проходят практику в институтах СО РАН на самых современных экспериментальных установках, в том числе, участвуя в их разработке и создании». С.Н. Багаев пожелал участникам конференции успешной и плодотворной работы.
С приветствием конференции обратился ректор Новосибирского государственного университета, д.ф.-м.н. Михаил Петрович Федорук. Он отметил, что НГУ уделяем огромное внимание развитию лабораторного физического практикума.
«Совсем недавно прошла модернизация материальной базы всех практикумов. Сейчас вы можете встретить там самые современные измерительные приборы, научно- измерительные комплексы и уникальные научные установки. Лабораторный физический практикум играет определяющую роль в профессиональной ориентации студента-физика НГУ. Например, я после прохождения лабораторного практикума однозначно понял, что должен быть теоретиком». Он пожелал участника конференции успешной работы.
На первом пленарном заседании заслушали доклады: Григорьева М.С., Завестовская И.Н., Крохин О.Н., Стриханов М.Н. «Организация сетевых форм обучения в институте магистратуры НИЯУ МИФИ», Ерофеева Г.В. «Университетское образование и открытое образование», Золкин А.С. «Цели и задачи современного физического практикума. Опыт работы на практикуме Физического факультета НГУ», Дубнищева Т.Я. «Физический эксперимент как приоритетное направление высшего образования в Сибири», Орликов Л.Н. «Опыт применения технологии смешанного обучения и многоуровневого лабораторного практикума», Ларинов В.В. «Лабораторная установка как основа проектного обучения физике и технологического предпринимательства».
В фойе Дома ученых работала выставка фирм, производящих учебное оборудование по физике.
В первый день проведения конференции в Доме ученых работала IV секция:
«Современный лабораторный практикум как основа технологического предпринимательства». Обсуждалась связь обучения физике и техническим наукам с воспитанием у студентов навыков технологического предпринимательства. Настоящая секция впервые сформирована на конференции, посвященной современному физическому практикуму. Программный комитет для обсуждения на заседании секции отобрал 11 докладов из всех, представленных на конференцию. Идея, заложенная в названии секции, докладчиками и слушателями обсуждалась с двух точек зрения.
Первую точку зрения представляли доклады, показывающие возможность развития у студентов технологических навыков в процессе выполнения ими лаборатор- ных работ в физическом практикуме. Такие навыки закладывают основы инженерного мышления и способствуют формированию специалиста, способного создавать новую технику, как материальную основу предпринимательства. Немаловажное значение здесь имеет работа студента с реальными промышленными образцами, которые являются элементами лабораторной работы как в качестве комплектующих при сборке студентами испытательных схем, так и в качестве объектов исследования.
Вторую точку зрения представляли доклады, посвященные лабораторным установкам и комплексам, которые сами являются объектом предпринимательства. Участие студентов в изготовлении установок также формирует инженерные навыки, а возможность получения дохода от продажи знакомит с основами предпринимательства. На пленарном заседании и на секции были заслушаны доклады: Ларионов В.В., Лисичко Е.В., Максимова Н.Г. (Томский политехнический университет) «Лабораторная установка как основа проектного обучения физике и технического предприни- мательства», Баран Е.Д., Борисов А.А., Кизяков К.О. (Новосибирский государственный технический университет) «Учебные лаборатории на основе архитектуры клиент- сервер», Макуха В.К., Микерин В.А. (Новосибирский государственный технический университет) «Аппаратное обеспечение кластерного подхода в организации учебного процесса в сфере высшего профессионального образования», Целебровский Ю.В. (Новосибирский государственный технический университет) «Многофункциональный стенд «Силовая резисторная установка», Шапочкин М.Б. (Московское физическое общество) «Техническое предпринимательство как инструмент реализации докторских и кандидатских диссертаций», Морозов А.В., Погорельский А.М., Шевченко А.А., Курдюмов Д.С. (Новосибирский государственный технический университет)
«Лабораторный практикум в техническом вузе».
Важнейшим итогом работы настоящей секции явилось появление нового положения о возможности формирования у студентов в физическом практикуме наряду с глубокими физическими знаниями креативного мышления, навыков и методик, способствующих успешной технической реализации новых разработок и их коммер- ческой реализации. В технических вузах это можно, а может быть даже необходимо, начинать уже на первых курсах, в лабораториях физического практикума. При этом, безусловно, требуется существенная переработка методик и аппаратуры для осуществления поставленной задачи. Представленные на секции доклады указывают для этого следующие пути:
- При выполнении учебно-практической работы каждый студент должен становиться творцом результата, максимально развивая при этом свои сенсомоторные и интеллектуальные возможности.
- Уровень физического эксперимента и анализа его результатов должен достигать уровня исследовательских лабораторий. При этом сам объект исследований должен быть объектом № 1, а автоматизация эксперимента и обработки результатов выступать как необходимое современное приложение.
- В качестве объектов исследования целесообразно использовать, в первую очередь, инновационные разработки, имеющие перспективы широкого внедрения в практику.
- Обучение физике с одновременным развитием навыков предпринимательства должно способствовать привлечению учащихся в вузы, аспирантуру и докторантуру. Примером успешного результата обучения могут быть устройства и лабораторные комплексы, созданные авторами докладов и обсуждаемые на заседании секции.
Секция I «Новые образовательные технологии открытого образования и довузовской подготовки» работала во второй день в НПГУ. Представленные доклады можно разделить на три группы:
- Общие организационные проблемы открытого образования и довузовской подготовки.
- Разработка образовательных методик и технологий для системы открытого образования и довузовской подготовки.
- Организация деятельности обучающихся в системе открытого образования и довузовской подготовки.
По первой группе докладов. С интересом были заслушаны пленарные доклады:
«Университетское образование и открытое образование» (Ерофеева Г.В., Склярова Е.А. (НИТПУ, г. Томск)), «Подготовка учителя к формированию исследовательских умений школьников» (Зеличенко В.М., Бычкова А.С., Румбешта Е.А. (ТГПУ, г. Томск)), а также краткий устный доклад «Система непрерывного естественнонаучного образования как опора в решении проблемы профессиональной ориентации обучаемых» (Гавриленкова И.В. (МГПУ)).
По второй группе докладов. В данной группе заслушано 7 докладов, посвященных разработкам образовательных методик и технологий. Об использовании лекционно- семинарской системы в школьном образовании было сообщено в докладе «Псевдоевро- пейская система обучения физике в школе – один из способов проведения полноценного лабораторного эксперимента» (Райкова Т.Г., Юрьев А.В. (МАОУ Гимназия № 3, г. Саратов)). Использованию мультимедийных технологий были посвящены доклады
«Интерактивные модели в курсе физики» (Сарина М.П., Топовский А.В. (НГТУ, г. Новосибирск)), «Интерактивные лабораторные работы по статистической физике» (Тюшев А.Н., Дикусар Л.Д., Дикусар С.Ю. (СГГА, г. Новосибирск)), «Мультимедийное учебное пособие «Физика абитуриенту» (Грищенко В.В., Пятаева И.Н., Бакулова Н.В. (НГТУ, г. Новосибирск)), «Векторные диаграммы и графики дифракции Фраунгофера на щели и на решетке» (Тюшев А.Н. (СГГА, г. Новосибирск)), «Разработка и создание специализированных лабораторных работ для подготовки старшеклассников к участию в экспериментальных турах физических олимпиад» (Черников Ю.А., Тихонов П.С., Якута А.А. (ГБОУ Центр образования № 1329 г. Москва, МГУ)). Использованию измерительных комплексов в лабораторном практикуме был посвящен доклад
«Цифровой измерительный комплекс CASIO и использование его в учебном процессе школы и вуза» (Овчинников Ю.Э., Семенов А.В. (НГПУ, г. Новосибирск)).
По третьей группе докладов. В данной группе были заслушаны три доклада, посвященные организации дополнительной деятельности обучающихся в системе открытого образования и довузовской подготовки. Организации проектной деятельности школьников посвящены доклады «Научный метод познания и компьютерное моделирование физических процессов в дополнительном школьном образовании» (Баранов А.В. (НГТУ, г. Новосибирск)) и «Организация процесса обучения проектной деятельности учащихся общеобразовательных учреждений в рамках спецкурса «Физический эксперимент»» (Петров Н.Ю., Березин Н.Ю. (НГТУ, г. Новосибирск)). Организации дополнительной деятельности студентов, связанной с популяризацией физики, посвящен доклад «Театр физического эксперимента» (Березин Н.Ю., Петров Н.Ю. (НГТУ, г. Новосибирск)).
Все доклады вызвали большой интерес аудитории, сопровождались вопросами и обсуждениями. Обсуждение докладов и дискуссия о новых образовательных технологиях и состоянии современного школьного физического образования привели к следующим выводам:
По данным Международной программы по оценке образовательных достижений учащихся (Program for International Student Assessment — PISA) средний уровень российских школьников старших классов в области естественных наук в последние годы существенных изменений не претерпел (по рейтингу PISA Россия пока стоит в конце списка из первых четырех десятков стран).
И прежде всего эти результаты касаются физики!
Такое состояние дел вызывает большую озабоченность педагогического сообщества. В ближайшие годы предстоит кардинально изменять ситуацию. В этой связи обращают на себя внимание весьма существенные моменты, касающиеся сегодняшнего опыта обучения физике в школе, внедрения дополнительного образования и существующих технологий.
- Чтобы поднять средний уровень образования выпускников школ, необходимо постоянно внимательно анализировать «Новые образовательные технологии» и использовать передовые современные методики и технологии обучения. Вопрос «Как учить современного школьника-абитуриента вуза?» является ключевым для решения проблемы образования физике!
- Необходимо шире внедрять имеющийся позитивный опыт сотрудничества университетов и школ по организации общего образовательного пространства с согласованием методик обучения сообразно с парадигмой «непрерывного образования».
- Требуется сочетать традиционные формы обучения с современными информационно-коммуникационными технологиями, используя внутреннюю мотивацию школьников, обусловленную их интересом к соответствующей деятельности. Мультимедийные и цифровые технологии должны занять достойное место в обучении.
- Необходимо использовать познавательный интерес учащихся, вовлекая их в дополнительную учебную деятельность по постановке и проведению демонстрационных экспериментов, моделированию физических процессов, освоению компьютера как средства сопровождения реального эксперимента.
- В последние годы общеобразовательные учреждения в рамках различных национальных программ получили большое количество различного оборудования для проведения занятий по физике, однако это оборудование зачастую должным образом не используется. Институтам повышения квалификации и педагогическим университетам следует организовать проверку использования нового оборудования и при необходимости организовать соответствующую переподготовку учителей, например, с использованием возможностей интернета.
Cекция II «Концептуально-методические и практические вопросы лекционного и лабораторного физического эксперимента в вузах» работала во второй день в НГУ. Прежде всего, отметим две относительно большие группы докладов, относящихся к классическим и техническим университетам:
- Лекционный, лабораторный и физический эксперимент в классических университетах.
- Лекционный, лабораторный и физический эксперимент в технических и педагогических университетах.
К указанным двум основным группам докладов примыкает относительно небольшая группа докладов нетехнических университетов:
- Лекционный, лабораторный и физический эксперимент в нетехнических и непедагогических университетах.
По первой группе докладов. Произвели благоприятное впечатление пленарные доклады: Золкина А.С. (НГУ) «Цели и задачи современного физического практикума. Опыт работы на практикумах физического факультета НГУ»; Мешков О.И.
«Практикум по атомной физике НГУ»; Князев Б.А., Черкасский В.С. (НГУ)
«Комплексный подход к изучению Фурье-оптики в физическом практикуме: лабораторная работа, обучающий фильм, открытая программа обработки данных». Интересным и содержательным было устное выступление в пленарной группе докладов доц. Михайличенко Ю.П. (ТГУ) – о постановке лекционных демонстраций в ТГУ. Интересным было сообщение доц. Дубова Д.Ю. (НГУ) о новой лабораторной работе
«Определение спина протона по эмиссионному спектру молекулярного водорода». Доклады первой группы, в соответствии со статусом классических университетов, отличались высоким научно-методическим уровнем. Это и понятно: кому, как не представителям классических университетов, задавать тон в физическом образовании России. К сожалению, в данной группе в конференции приняли участие лишь физики НГУ и ТГУ.
По второй группе докладов. В данной группе, наиболее широко представленной различными техническими и педагогическими университетами России, расположенными за Уралом, было заслушано двенадцать сообщений. Основную долю устных сообщений настоящей секции составили сообщения представителей технических университетов, в меньшей степени педагогических университетов. Эти сообщения касались нескольких направлений: постановке комплексов новых лабораторных работ (доц. Корнеев В.С., СибГА, Новосибирск); постановке отдельных оригинальных лабораторных работ (проф. Дубровский В.Г., НГТУ, Новосибирск; доц. Погожих С.А., НГПУ, Новосибирск; доц. Шмидт А.А., ТУСУР, Томск); комплексов виртуальных лабораторных работ и комплексов работ по визуализации и моделированию физических явлений (доц. Ревинская О.Г., ТПУ, Томск). Заметным образом были представлены сообщения таких технических университетов, как НГТУ, ТПУ, ТУСУР, педагогических университетов НГПУ (Новосибирск) и КрГПУ (Красноярск), а также академии СиБГА (Новосибирск). Обсуждались также вопросы: постановки интерактивных лекционных демонстраций и опыт использования компьютерных технологий в лабораторном физическом эксперименте (доц. И.И. Суханов, инженер-электроник В.А. Мельниченко, НГТУ, Новосибирск), опыт применения технологии смешанного обучения в многоуровневом лабораторном практикуме (доц. Орликов Л.Н., Шандаров С.М., ТУСУР, Томск). Прозвучали интересные сообщения представителей технических университетов Иркутска (аспирант Рогалев А.В. – о междисциплинарном практикуме по физике для студентов учреждений СПО железнодорожного транспорта) и Братска (проф. Ким Д. Б. – о физическом практикуме в системе бакалавриата, Братск). Интересное сообщение сделала Чопорова Ю.Ю., аспирантка из Красноярского педагогического университета, о раннем приобщении студентов к научной работе с помощью «Экспериментального факультативного курса в центре коллективного пользования». Среди представленных докладов было отмечено и интересное сообщение инж. Хоменко С.В., представителя фирмы-разработчика физического оборудования фирмы ООО «Научные развлечения».
Параллельно работе секции работала выставка лабораторного оборудования, где были представлены разработки нескольких фирм: ООО «Научные развлечения», 3B- Scientific, компаний АКИП, K&H MFG.CO.LTD.
От третьей группы университетов, было сделано всего два сообщения. Из них в числе пленарных, был сделан интересный доклад проф. Дубнищевой Т.Я. «Физический эксперимент, как приоритетное направление высшего образования в Сибири», Новосибирский государственный университет экономики и управления (НГУЭиУ). В докладе, носившем исторический характер, было прослежено становление физического образования в Сибири на примере Томского государственного университета, был проанализирован начальный этап, с конца 19 и начала 20 века. Уже в те далекие времена, в России уделялось очень большое внимание физическому образованию. Прозвучало также сообщение Макаровой Д.С. о роли правильных методик измерения физических величин, в том числе ив контексте университетов экономического профиля, таких как НГУЭиУ, Новосибирск.
К нашему, очень большому сожалению, малочисленные представители университетов европейской части России в работе нашей секции, кроме профессора М.Б. Шапочкина (Москва), не участвовали. Многие из заявленных сообщений не состоялись из-за отсутствия докладчиков.
В ходе обсуждений докладов ив кулуарах были затронуты наболевшие проблемы физического образования технических университетов в России: резкое уменьшение числа часов, отводимых на физику, отсутствие во ФГОСах-3 и проектах новых ФГОСов (направлений обучения студентов технических университетов) четкого регламентирования процесса образования физике. Положение с фундаментальным образованием, особенно по общему курсу физики в технических университетах России весьма тревожное. Уровень этого образования падает, реальных рычагов воздействия со стороны УМО по физике России, на уровень ФГОСов по направлениям технических специальностей, в части физики, не наблюдается.
Все-таки, представители точных физико-математических наук должны определять уровень фундаментального образования по физике и математике в технических университетах России. Необходим жесткий контроль за регламентированием и исполнением этого образования в создающихся новых ФГОСах направлений технических специальностей. Если этого не делать, то ФГОСы технических специальностей, в части фундаментальных наук, будут деградировать, что и наблюдается, приобретая расплывчатый, весьма общий и все более гуманитарный характер, о чем свидетельствует увеличивающееся число общекультурных компетенций на фоне одной, максимум, двух компетенций по физике и математике. Если мы хотим иметь новые технологии – необходимо решительно менять существующее положение вещей в пользу фундаментальных наук, их реального, а не на словах, усиления в подготовке будущих инженеров; все это хорошо понимали в СССР, когда создавались атомная энергетика и атомное оружие, нормально и успешно развивались авиационная, ракетная и радиоэлектронная промышленность.
Необходимы юридически контролируемые механизмы воздействия на формирование структуры и содержания новых ФГОСов по направлениям технических специальностей технических университетов России, в особенности, по фундаментальным наукам – физике и математике. Пускать дело на самотек – означает потакать самодурству и отсутствию компетентности в этом вопросе (важном вопросе о роли физики и математики, как фундаментальных наук, в системе инженерного образования) всех, кто участвует в формировании новых ФГОСов и их последующей реализации в вузах.
На это хотелось бы обратить внимание представителей Министерства науки и образования РФ, Академии наук РФ, УМО по физике России, а также всех представителей физико-математических наук в России: учителей школ, преподавателей вузов и научных работников исследовательских институтов.
Cекция III «Инновации в лабораторном физическом эксперименте в вузах» работала во второй день в НГТУ. На заседании всем докладчикам, даже с кратким сообщением, была дана возможность сделать полное сообщение (регламент 15 мин) и не ограничивать вопросы по докладам. В результате получилось весьма содержательное общение всех участников секции по новым веяниям и по наболевшим вопросам лабораторных практикумов в разных вузах. Так как некоторые участники уезжали и не могли присутствовать на пленарных докладах третьего дня конференции, по просьбе и по решению всех участников, после всех докладчиков, без нарушения общего временного регламента секции, был заслушан пленарный доклад о применении экспериментальных задач – физических демонстраций в НГУ. Секция проходила в актовом зале НГТУ.
Основная разница между практикумами классических и технических университетов заключалась в разных методологических подходах.
В технических университетах работы носят более выраженный фронтальный характер, поэтому, при ограниченной площади и большом потоке студентов возникает необходимость сделать установки компактными, либо объединить в одной установке нескольких лабораторных работ. Как показали представленные доклады, такой«симбиоз» нескольких работ можно сделать без ущерба качеству, применяя современную приборную базу. В настоящее время ЖК-панели, готовые блоки цифровой электроники являются доступными, как и заказ печатных плат любой сложности. Такие лабораторные установки, например, были сделаны в Забайкальском университете
В классических университетах преобладают индивидуальные работы с установками, которые занимают много места. Тематика работ затрагивает довольно сложные явления. Например, применение скоростной цифровой фотокамеры с экспозицией меньшей одной миллионной секунды (как это сделано в НГУ) позволяет видеть нестационарную интерференционную или спекл-картину от разных, не связанных с собой лазерных источников, что ранее на практике просто не представлялось возможным. Применение рентгеновских дифрактометров в лабораторных работах стало возможным благодаря компактным источникам рентгеновского излучения, применения нового поколения газовых координатно-чувствительных детекторов и специального программного обеспечения.
Большое значение приобретают методические аспекты при обучении в лабораторных практикумах, которые увеличивают мотивацию студентов и их готовность к выполнению работ. Одним из способов является привлечение студентов к изготовлению лабораторных модулей (Чита, Забайкальский университет), привлечение студентов к конфигурированию измерительных систем на компьютерах в среде LabVIEW с дальнейшим использованием полученных программ в измерительном практикуме (НГУ). Интересен опыт МГУ с допуском к лабораторной работе только после просмотра учебного фильма и сдачей краткого зачета преподавателю. Все перечисленные методы позволяют студенту более качественно выполнить лабораторную работу, получить больше опыта и увеличить свой уровень компетенции. После работы секции все посетили выставку лабораторного оборудования, разработанного в НГТУ, размещенную в выставочном центре НГТУ, и лабораторные практикумы НГТУ. В заключение участники посмотрели выступление театра физического эксперимента, показанное студентами 2-го курса НГТУ.
В ходе дискуссии после докладов, обсуждении в перерывах и в финальном заключительном обсуждении было обращено внимание на ряд проблем в развитии современных инновационных практикумов. В первую очередь это финансовые барьеры. Купить такие приборы как скоростную современную камеру, рентгеновский дифрактометр, ЭОП последнего поколения или спектрофотометр не по силам бюджету многих университетов. Обычно, в лучших случаях речь идет о точечных инновационных преобразованиях в уже существующих практикумах.
Еще одна проблема связана с падением общего уровня школьного образования в области физики и техники. Физика является предметом «по выбору» и многие школьники не имеют мотивации к её изучению. Изучение техники в технических профильных классах зачастую превращается в компьютерную техническую графику, что без знания основ деталей машин и основ материаловедения (хотя бы детской версии этих дисциплин) превращается в бесцельное рисование неизвестных линий и коробочек. Таким образом, абитуриента необходимо дополнительно адаптировать к обучению после его поступления в вуз. Особенно, если в практикуме стоят современные приборы и изучаются сложные явления.
Участники конференции во второй день посетили учебные лаборатории университетов, в которых проходили заседании секций.
В последний, третий день работы конференции участники конференции посетили научные лаборатории «Института физики полупроводников СО РАН», Института автоматики и электрометрии СО РАН» и «Института лазерной физики СО РАН». Произвело впечатление: высокий уровень технического оснащения научных лабораторий, актуальность решаемых научных задач, связь институтов с НГУ и, как следствие, большое количество молодых научных сотрудников. Они не только решают научные задачи, но и успешно их коммерчески реализуют в «Технопарке СО РАН». Академик Крохин О.Н. в Институте лазерной физики СО РАН выступил с докладом
«Что такое фотон». Лекция собрала большое количество слушателей.
Заключительное пленарное заседание проходило в НГУ в аудитории имени А.М. Будкера. Были заслушаны доклады: Мешков О.И. «Практикум по атомной физике НГУ», Князева Б.А. «Комплексный подход у изучения основ Фурье-спектроскопии в физическом практикуме», Пальчикова Е.И. «Использование экспериментальных задач в преподавании физики».
К сожалению, представители университетов Белоруссии, Украины и некоторых университетов европейской части России не смогли присутствовать в работе конференции. По-видимому, сказалась удаленность Новосибирска и дороговизна билетов. Тем не менее, все участники отметили, что расширение территориального ареала конференция оказало большоевлияниенасогласованиемненийиформучебнойработывСибириивевропейской части России. Обмен опытом был крайне полезным для всех участников.
В качестве предложений на будущие конференции, видимо, стоит кроме пленарных докладов сделать приглашенные доклады в секциях (с некоторыми преференциями для докладчиков), чтобы повысить мотивацию к приезду из отдаленных районов. Также стоит выдавать сертификаты о сделанных на конференции докладах с указанием статуса доклада – во многих организациях это поможет участникам в отчетности по ПРНД.
Тезисы всех докладов опубликованы в сборнике трудов конференции. Программа конференции есть в свободном доступе на сайте конференции.
РЕШЕНИЕ
ХIII международной учебно-методической конференции
«Современный физический практикум»
С целью поднятия среднего уровня образования выпускников школ, необходимо постоянно совершенствовать «Новые образовательные технологии», сочетающие традиционные формами обучения с современными информационно-коммуникационными технологиями, используя внутреннюю мотивацию школьников к мультимедийным и цифровым технологиям.
Необходимы юридически контролируемые механизмы воздействия на формирование структуры и содержания новых ФГОСов по направлениям технических специальностей технических университетов России, в особенности, по фундаментальным наукам – физике и математике. Пускать дело на самотек – означает потакать отсутствию компетентности в вопросе о роли физики и математики, как фундаментальных наук, в системе инженерного образования.
Ставить вопрос перед руководством вузов о финансировании развития современных инновационных практикумов. Приобретение приборов последнего поколения не по силам бюджету многих университетов. Обычно, в лучших случаях речь идет о точечных преобразованиях в уже существующих практикумах.
Не допустить снижения роли эмпирического компонента дисциплины «Физика» в государственных образовательных стандартах.
Внедрять обучение физике с одновременным развитием навыков предпринимательства, что должно способствовать привлечению учащихся в вузы, аспирантуру и докторантуру.
Считать актуальным направлением совершенствования лабораторного физического практикума, диверсификацию его содержательного и технического компонента с учетом различий в формах учебного процесса.
Рекомендовать провести следующую XIV конференцию «Современный физический практикум» в 2016 году в Калининграде. На этой конференции заслушать информацию Ученого секретаря конференции о ходе реализации настоящих рекомендаций.
По поручению руководителей секций, Программного и организационного комитетов: Сопредседатели Программного комитета
академик О.Н. Крохин, проф. М.Б. Шапочкин
Ученый секретарь конференции проф. Н.В. Калачев
УДК 536. 378
Краткий очерк эволюции термодинамики и связанные с этим вопросы преподавания этой дисциплины
в курсах общей и теоретической физики
Юрий Григорьевич Рудой
ФГАОУ ВПО «Российский университет дружбы народов»
117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6; e-mail: rudikar@mail.ru
В статье предложена краткая периодизация эволюции важной части физической науки – термодинамики, история которой началась со знаменитой работы С. Карно (1824 год) и к настоящему времени насчитывает почти 200 лет. Предложенная периодизация является, конечно, достаточно условной и состоит, на взгляд автора, из восьми – десяти этапов постоянно сокращающейся длительности – от 35–45 лет в первое столетие развития термодинамики до 25 – 10 лет во второе столетие. Основная цель построения подобной периодизации состояла том, чтобы сопоставить этапы эволюции и развития термодинамики как науки с ее отражением в преподавании физики в вузах – как на уровне общей, так и теоретической физики. Показано, что основное содержание многих современных учебников охватывает лишь часть указанных этапов и нуждается в определенной модернизации – например, даже в столь традиционном вопросе как эффективность тепловой машины для инженерных специальностей вузов.
Ключевыеслова: термодинамика, цикл Карно, тепловая машина, открытый физический объект, синергетика.
УДК 536(378)
Способ изучения раздела «Сильно вырожденные идеальные газы» студентами инженерно-физических специальностей. Ферми-газ
Владимир Моисеевич Гольдман, Виктор Иванович Новоселов
Филиал «Тобольский индустриальный институт» ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный нефтегазовый университет»
626158, Тобольск, зона ВУЗов, 5; e-mail: goldmanvm@yandex.ru, vivnovoselov@yandex.ru
Предлагается способ рассмотрения термодинамических свойств сильно вырожденных идеальных квантовых газов (на примере ферми-газа), при изучении физики в вузах инженерно-физического профиля.
Ключевыеслова: ферми-газ, распределение Ферми-Дирака, вырождение, уровень Ферми, уравнения состояния.
УДК 378.662.147-057.875:53
Из опыта адаптации студентов младших курсов
в образовательную среду технического университета на примере изучения курса физики
Антонина Васильевна Макиенко
Национальный исследовательский Томский политехнический университет 634050 г. Томск, пр. Ленина, 30; e-mail: ant.mak@tpu.ru
В статье рассматриваются особенности и практические рекомендации по организации адаптации студентов младших курсов в образовательную среду на основе опыта преподавания курса физики в техническом университете.
Ключевыеслова:физика, опыт, адаптация, самостоятельная работа.
УДК 537.21
О решении одной задачи на тему «контактная разность потенциалов»
Лилия Михайловна Цурикова, Владимир Иванович Цуриков
Костромская государственная сельскохозяйственная академия
156530, Кострома, Караваево, Учебный городок, КГСХА, 34; e-mail: tsurikov@inbox.ru
Статья посвящена решению задачи о нахождении поля вблизи контакта двух различных проводников. Предложенное решение, основанное на методе конформных отображений, отличается от того, которое предлагают авторы курса теоретической физики Л. Ландау и Е. Лифшиц. Оно проще, является точным и не требует догадки относительно вида решения.
Ключевыеслова:проводник, электрическое поле, напряженность, разность потенциалов,
конформные отображения.
УДК 531.35; 53.072; 001.891.57; 372.853
Изучение движения материальной точки в центральном поле с использованием лабораторных работ, моделирующих физические процессы на компьютере
Ольга Геннадьевна Ревинская, Надежда Степановна Кравченко
Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ),
Россия, 634034, г. Томск, пр. Ленина, 30; e-mail: ogr@tpu.ru
Центральное взаимодействие является одновременно одним из базовых вопросов курса общей физики и одним из самых трудных для изучения. Поэтому поиск новых подходов к изучению этого вопроса продолжает вызывать интерес у преподавателей. В данной работе рассмотрено развитие методики преподавания вопросов центрального взаимодействия с использованием современных возможностей моделирования физических процессов на компьютере.
Ключевые слова: методика преподавания физики в вузе, движение материальной точки в центральном поле, физическая модель, компьютерные инструменты в образовании.
УДК 536(378)
Новые возможности установки для исследования фазовых переходов первого рода (жидкость–пар)
Андрей Романович Филипп, Иван Иосифович Жолнеревич
Белорусский государственный университет, Минск; e-mail: krr22@nm.ru
В статье описаны новые возможности установки для исследования фазовых переходов первого рода (жидкость–пар). Описаны методики измерения процентного состава раствора этилового спирта в воде, вычисления молярной теплоты парообразования жидкостей и экспериментальной проверки уравнения Клапейрона–Клаузиуса, а также методика измерения теплоемкости жидкостей.
Ключевыеслова:фазовый переход, уравнение Клапейрона–Клаузиуса, теплоемкость жидкости, лаборатория молекулярной физики.
УДК 621.383.51
Влияние спектра излучения на характеристические кривые солнечной батареи
Светлана Леонидовна Тимченко, Ольга Юрьевна Дементьева, Николай Антонович Задорожный
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1; e-mail: svtimchenko@yandex.ru
В работе исследовалось влияние спектра имитаторов солнечного излучения на характеристические кривые солнечной батареи (СБ). Экспериментально определен спектральный состав источников излучения. Используя спектральные кривые излучателей, проведен оценочный расчет количества фотонов в характерных спектральных диапазонах излучателей. Рассчитаны коэффициент полезного действия СБ и коэффициент формы (коэффициент заполнения вольтамперной характеристики). Обнаружено, что на электрические характеристики СБ влияет спектральный состав источников света. КПД солнечной батареи при использовании в качестве источников излучения лампы накаливания в среднем составил – 3,51%, галогеновой лампы – 3,0%, энергосберегающей лампы – 5,8%, светодиодной лампы – 8,76%.
Ключевыеслова:солнечный элемент, излучение, спектр, интенсивность, сопротивление, мощность.
УДК 530.145.6
Дифракция микрочастиц на щелях: от электронов до биологических молекул
Евгений Васильевич Смирнов
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
105005, Москва, 2-я Бауманская, 5; e-mail: seva09@rambler.ru
В данной работе приведен обзор результатов экспериментальных исследований по дифракции микрочастиц на двух щелях и на дифракционных решетках. Эти опыты имеют принципиальное значение для квантовой механики, их осуществление оказалось возможным благодаря развитию технологий в создании дифракционных решеток, и в первую очередь, нанотехнологий. С помощью нанорешеток удается наблюдать дифракционную картину не только для электронов, но и для атомов, а также для очень крупных молекул, массы которых могут достигать десяти тысяч атомных единиц массы. Отмечается высокая точность измерений, проводимых в подобных дифракционных экспериментах. Подчеркнута настоятельная необходимость изучения этих экспериментальных результатов в курсе общей физики технических университетов и вузов.
Ключевыеслова:экспериментальные основания квантовой физики, волны де Бройля, дифракционные решетки, нанотехнологии.
УДК 536.24.083
Учебно-лабораторные разработки в условиях минимума лабораторного оборудования (II)
Валерий Всеволодович Матюхин, Жанна Фёдоровна Иваницкая
Камчатский государственный технический университет
683003, Петропавловск-Камчатский, ул. Ключевская, 35; e-mail: streletc4@yandex.ru
Представлена учебная лабораторная работа по курсу молекулярной физики и термодинамики, позволяющая на простейшем оборудовании экспериментально определить коэффициент теплоотдачи, энергию излучения и теплоёмкость системы. Это становится возможным в результате более глубокой математической обработки экспериментальных данных – температурной зависимости системы от времени. Приведены экспериментальные графики температурной зависимости и практические вычисления.
Ключевыеслова: уравнение теплового баланса, аппроксимация степенным рядом, метод наименьших квадратов, теплоёмкость, коэффициент теплопередачи, коэффициент
излучения, излучательная способность.
УДК 53.072+371.124:53
Использование продукта StatSoft Statistica для верификации и идентификации параметров моделей в лабораторном практикуме по физике
Виктор Владимирович Чистяков
Балтийский государственный технический университет «Военмех» им. Д.Ф. Устинова Россия, СПб, 190005, ул.1!я Красноармейская, д. 1; e!mail: chistiakov_v_v@rambler.ru
На ключевых примерах от механики до физической оптики представлена методика обработки результатов учебных физических экспериментов при помощи опций линейной и нелинейной регрессии продукта Statistica. Использование его экономит временной ресурс лабораторной работы и качественно изменяет ее планирование, а также процесс обработки и осмысления полученных результатов. У студентов младших курсов при экспериментальном изучении физических законов формируются умения мыслить и действовать, руководствуясь понятиями математического моделирования. Одновременно формируется и развивается критическое мышление, умение уверенно, с помощью цифр аргументировать выводы и заключения, ясно и убедительно их представлять с использованием всего арсенала средств, что немаловажно для развития компетенции презентации и самопрезентации.
Ключевыеслова: физическая модель, обработка данных, StatSoft Statistica, линейная/нелинейная регрессия, проверка гипотез, оценка параметров, критическое мышление.
УДК 53.07+372.853
Возможности компьютеризированных установок фирмы
«Научные развлечения» для вузовского практикума
Сергей Васильевич Хоменко, Наиль Кутдусович Ханнанов, Олег Александрович Поваляев
Фирма «Научные развлечения», г. Москва; e-mail: olegpovalyaev@gmail.com
В работе обсуждаются методические преимущества, возникающие при использовании в лабораторных установках цифровых датчиков физических величин и компьютерной обработки, получаемых от них данных, при проведении традиционных работ физического практикума в рамках курса общей физики в вузе. Приведены примеры установок, в которых повышается точность результатов, удобство проведения работы, объем информации о процессе, получаемой за фиксированное время и т. п.
Ключевыеслова: преподавание физики, физический эксперимент, компьютер.
НЕКРОЛОГ
17 марта не стало Владимира Ивановича Николаева, профессора физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова. На физическом факультете Московского университета нет сотрудников и студентов, которые бы его не знали. Владимир Иванович являлся одним из ведущих лекторов физического факультета. Его лекции отличались глубокой продуманностью, строгой логикой и ясностью изложения, широким охватом материала. Прекрасно прочитанные, содержащие отточенные определения и формулировки физических законов, лекции В.И. Николаева легко конспектируются и служат надежным базисом при изучении соответствующих разделов физики, поэтому они пользовались у студентов большой популярностью. Владимир Иванович Николаев родился 29 марта 1936 г. в г. Чебоксары. Вся трудовая деятельность В.И. Николаева связана с Московским университетом. Окончив физический факультет и аспирантуру, Владимир Иванович с 1963 г. работал на кафедре общей физики, став в 1981 г. профессором. Он читал семестровые курсы лекций для студентов 1 и 2 курсов по разделам «Механика», «Молекулярная физика» и «Электричество и магнетизм», а также спецкурсы «Физика магнитных явлений», «Мессбауэровская спектроскопия магнитоупорядоченных систем», «Прикладная мессбауэровская спектроскопия», «Релаксационные явления в эффекте Мессбауэра».
Профессор В.И. Николаев являлся замечательным методистом. Своим богатым преподавательским опытом он щедро делился с другими. Более 10 лет Владимир Иванович руководил семинаром по методике преподавания физики для молодых преподавателей. Многим сотрудникам кафедры общей физики эти семинары помогли освоить основы педагогического мастерства. С 1991 г. В.И. Николаев являлся директором Центра переподготовки научно педагогических кадров МГУ, где вел большую организационную работу.
За свою многолетнюю плодотворную работу В.И. Николаев в 2000 г. был удостоен звания «Заслуженный профессор Московского университета». С 2002 г. он являлся членом Президиума Научно методического Совета по физике Минобразования РФ. Он уделял также много внимания распространению физических знаний и методических разработок в вопросах преподавания, являясь заместителем главного редактора журнала «Физическое образование в вузах» и членом редколлегии РЖ «Физика».
Наряду с преподавательской деятельностью В.И. Николаев успешно занимался научной работой. В 1979 г. он стал доктором физико-математических наук. К области его научных интересов относятся: физика магнитных явлений, физика твердого тела, мессбауэровская спектроскопия, физические свойства систем наночастиц. Им был получен ряд приоритетных научных результатов. В 1961 г. он осуществил (в Институте атомной энергии) первые в СССР опыты по эффекту Мессбауэра с изотопом 57Fe, а также показал, что вероятность эффекта Мессбауэра зависит от магнитного состояния вещества. Им была выявлена особая роль ангармонизма колебаний атомов в тепловых свойствах наночастиц и предсказано существование нового фазового перехода –
«парамагнетизм – индуцированный суперпарамагнетизм», введено представление о фазовых переходах более «мягких», чем фазовые переходы второго рода. В.И. Николаев подготовил 24 кандидата и двух докторов наук. Им опубликовано более 250 научных и научно методических работ.
Много лет Владимир Иванович активно участвовал в работе общества «Знание». С лекциями он объехал всю нашу страну. Он являлся первым заместителем председателя Правления организации общества «Знание» МГУ.
Редколлегия журнала «Физическое образование в вузах» скорбит в связи с кончиной Владимира Ивановича Николаева и выражает глубокие соболезнования его
родным и близким.
Brief Description of Evolution of Thermodynamics and Related
Questions of the Teaching of this Discipline in the Courses of General and Theoretical Physics
Yu.G. Rudoy
People’s Friendship University of Russia; e-mail: rudikar@mail.ru
Received March 15, 2015 PACS 05.70 – a, 05.70. Ce, 05.70. Fh, 05.70. Ln
In this article is suggested the brief description of the history and evolution of the thermodynamics as the important part of the physical science as a whole; this history started at 1824 by the eminent work of S. Carnot and at present time it is nearly 200 years old. This description is inevitably approximate (and even rather subjective) and consists of 8–10 stages of various (and constantly reducing) durations: from 35-45 years in the first century of thermodynamics’ evolution up to 25-10 in the second century. The main purpose of such a historical description consists in the attempt of comparing of the stages of the evolution and development of the thermodynamics as a science and, on the other hand, of its reflection in the teaching of this discipline on the both levels – of the general as well as theoretical physics. It is shown that the main content of most modern textbooks encloses only part of these stages and thus needs definite modernization; as a one but very representative example may serve the traditional problem as the heat engine efficiency which is rather valuable for the engineering high-school students.
Keywords: thermodynamics, Carnot cycle, heat engine, open physical objects, synergetics.
References
- PrigogineI.R.From being to becoming. Time and Complexity in Physical Sciences. – San Francisco, W.H. Freeman. – 1980. – 327 p.
- PetrovV.N.,BrankovJ.Modern problems of thermodynamics. – Moscow, Mir, 1986. – 312 p. [in Russian].
- KadomtsevB.B.Dynamics and information. – Moscow, “Soviet Physics – Uspekhi”, 1997. – 400 p. [in Russian].
- Lavenda B.H. Statistical Physics. A Probabilistic Approach. – New York, J. Wiley&Sons, 1992. – 432 p.
- KlimontovichYu.A.Introduction into the Physics of Open Systems. – Moscow, Yanus-K, 2002. – 284 p. [in Russian].
- PrigogineI.R., KondepudiD.Modern Thermodynamics. From Heat Engines to Dissipative Structures. NY, J. Wiley&Sons, 1999. – 461 p.
- BreuerH.P., PetruccioneF.The Theory of Open Quantum Systems. – Oxford, Oxford University Press, 2002. – 824 p.
- ScharzA.A.Entropy as a measure of the chaoticity of the thermodynamic systems // Physics in Higher Education. 1999. V. 5. № 2. P. 73-83. [in Russian].
- MoskovskiyS.B.The program and the structure of the learning process on the discipline “Statistical Physics and Thermodynamics” // Physics in Higher Education. 1999. V. 5. № 3. P. 166-171. [in Russian].
- RudoyYu.G.,SukhanovA.D.// Energy, entropy and temperature in the statistical-mechanical models of the macroscopic physical objects. Vestnik PFUR, series FENE. 2002. V.7. №1-2. P. 52-64. [in Russian].
- GolubevaO.N.,RudoyYu.G.,SukhanovA.D.// On the place and role of the thermodynamics in the modern course of physics. Physics in Higher Education. 2004. V. 10. № 3. P. 19-32. [in Russian].
- ShapochkinM.B.// Gibbs’ distribution function in the course of general physics. Physics in Higher Education. 2006. V. 12. № 1. P.3. [in Russian].
- RudoyYu.G.,KeitaI.// Thermodynamic equations of state for the ideal classic gas and their generalization by means of “effective parameters”. I. Relativistic generalization. // Physics in Higher Education. 2007. V. 13. № 1. P. 22-36. [in Russian].
- RudoyYu.G.,KeitaI.// Thermodynamic equations of state for the ideal classic gas and their generalization by means of “effective parameters”. II. Relativistic generalization. // Physics in Higher Education. 2007. V. 13. № 3. P. 41-56. [in Russian].
- RudoyYu.G.Efficiency of the thermal machine activity in the regimes of heat engine, heat pump and cooler // Physics in Higher Education. 2011. V. 17. № 4. P. 126-133. [in Russian].
- GoldmanV.M.,NovosyolovV.I. // The structure and content of the main concepts of the discipline “Statistical Thermodynamics” from the point of view of modern achievements in physics and physical education // Physics in Higher Education. 2012. V. 18. № 1. P. 12-21 [in Russian].
- Gelfer Ya.M.The History and Methodology of the Thermodynamics and Statistical Physics. – Moscow, Higher School Publ.House, V. 1, 1969. – 475 p., V. 2, 1973. – 280 p. [in Russian].
- SukhanovA.D.,RudoyYu.G.One of Gibbs’ ideas that has gone unnoticed (comment of chapter IX of his classic book) // Physics – Uspekhi. 2006. V. 49. № 5. P. 531-535.
- NovikovI.I.Effective efficiency of atomic energetic installation // Journal of Nuclear Energy II. 1958. V. 7. P.125-128.
- СurzonF.L.,AhlbornB.//Efficiency of a Carnot engine at maximum power output. Amer. Journal of Physics. 1975. V. 43. P. 22-24.
- MironovaV.A.,AmelkinS.A.,TsirlinA.M.Mathematical Methods of Thermodynamics at finite time. Moscow, Khimiya, 2000. – 384 p. [in Russian].
- LoskutovA.Yu.,MikhailovA.S.Introduction into Synergetics. – Moscow, Nauka, 1990. – 271 p. [in Russian].
- Malinetskiy G.G. Mathematical Grounds of Synergetics. Chaos, Structures and Computer Simulation. – Moscow, URSS, 2005. – 315 p. [in Russian].
- OlemskoyA.I.Synergetics of Complex Systems. Phenomenology and Statistical Theory. – Moscow, URSS, 2009. – 384 p. [in Russian].
- Valiev K.A., Kokin A.A.Quantum Computers. Hopes and Reality. 2-nd ed. – Moscow – Izhevsk, ICI-RCD, 2002. – 320 p. [in Russian].
- Brillouin L. Science and Information Theory. – New York, Academic Press Inc., 1956. – 392 p.
- PoplavskiyR.P.Thermodynamics of Information Processes. – Moscow, Nauka, 1981. – 255 p. [in Russian].
- StratonovichR.L.Information Theory. – Moscow, Soviet Radio, 1975. – 344 p. [in Russian].
- MityugovV.V.Physical Grounds of Information Theory. – Moscow, Soviet Radio, 1976. – 256 p. [in Russian].
- MainzerC.The Complex Thinking. Matter, Mind and Mankind. The New Synthesis. – Berlin, Springer, 2008. – 564 p.
- KonyukhovV.K.,ProkhorovA.M.// The Second Law of Thermodynamics and Quantum Generators with Thermal Agitation. Soviet Physics – Uspekhi, 1976. V. 119, № 3. P. 541-550. [in Russian].
- PitaevskiiL.P.Bose – Einstein condensates in a laser field // Physics – Uspekhi. 2006. V. 49, № 4. P. 345-364.
- MenskyM.B.Quantum Measurements and Decoherence. Models and Phenomenology. – Kluwer Acad. Publ., 2000. – 228 p.
- GrossD.H.E.Microcanonical Thermodynamics. Phase Transitions in “Small” Systems. – World Scientific, Singapore, 2001. – 301 p.
- SeifertU.// Stochastic thermodynamics, fluctuation theorems and molecular machines. Rep. Prog. Phys. 2012. V. 75. 126001. P.1-58.
The Method of Study of the Topic «Highly Degenerate Ideal Gases»
by the Students of Engineering and Physical Specialties. Fermi-Gas
V. M. Goldman, V. I. Novoselov
The Branch «Tobolsk Industrial University» Federal State University
«TyumenStateOil-and-GasUniversity»626158, Tobolsk, Campus District, 5; Tobolsk, Russia;
E-mail:goldmanvm@yandex.ru,vivnovoselov@yandex.ru
Received December 12, 2014 PACS 05.70.Ce
The authors offer a method of studying thermodynamic characteristics of highly degenerate ideal quantum gases (on the example of Fermi-gas), in the course of studying physics in Technical Institutions of Higher Education of engineering and physical profile.
Keywords: Fermi-gas, Fermi-Dirac statistics, degeneracy, Fermi level, state equation.
References
- GoldmanV.M.,NovoselovV.I.The structure and contents of the basic notions of the subject «Statistical Thermodynamics» from the point of view of the achievements of contemporary physics and physical education // Physical Education in the Institutions of Higher Education. 2012. V. 18, № 1. P. 12-20 [in Russian].
- GoldmanV.M.,NovoselovV.I.Ideal gases in physical theories // The materials of scientific-practical conference «Physical education: problems and prospects». Part 2. Moscow: The Publishing house of MPSU, 2014. P.107-111 [in Russian].
- LandauL.D.,LifshitzYe.M.Theoretical physics. Vol. 5. Part I. Moscow: Nauka, 1976, P. 583 [in Russian].
From the Experience of First Year Students Adaptation
in the Educational Environment in a Technical University on the Example of Physics Course Study
A.V. Makienko
Tomsk Polytechnic University
634055, Tomsk, Lenin Str. 30; e-mail: ant.mak@tpu.ru
Received January 14, 2015 PACS 01.40.gb
The article discusses features and practical recommendations on the organization of first year student adaptation in an educational environment based on the experience of teaching physics course at a technical university.
Keywords:Physics, experience, adaptation, self-study.
References [in Russian]
- SolovievA.University entrant – student: problems of adaptation/ A. Soloviev, E. Makarenko// Higher education in Russia. – 2007. – P. 54–56.
- ChernykhA.V.Checking of basic knowledge of first year students in Physics and ways to improve efficient of learning / A.V. Chernykh // Physics in Higher Education. – 2013. – Vol. 19, № 2. – P. 3–15.
- MakienkoA.V. On the experience of the organization of independent work of students in the study of physics // Improvement of the content and technology of the educational process: book of abstracts of the Scientific Methodical Conference. – Tomsk: TPU, 2010. – P. 50–51.
- Makienko A.V. Special theory of relativity (STR) // Workbook for practical lessons on the course «General Physics». – Tomsk: TPU, 2011. – 24 p.
- MakienkoA.V.ChernyavskyB.G.Laboratory practicum «g-radiation corpuscular properties» // Physics in Higher Education, 2006. – Vol. 12, № 3. – P. 105–108.
- Saveliev I.V. Course of general physics: In 5 books: a manual for technical universities. – Moscow: Ltd. Publishing House «Astrel», 2004.
- IrodovI.E.Problems in General Physics: tutorial. – St. Petersburg.: Publishing house «Lan», 2009.
- ChertovA.G.,VorobyovА.А.Book of problems in physics: a manual for technical universities. – Moscow: Publishing house of Physics and Mathematics literature, 2007.
On the Solution of a Problem on the «Contact Potential Difference»
L.M. Tsurikova, V.I. Tsurikov
Kostroma State Agricultural Academy; e-mail: tsurikov@inbox.ru
Received November 27, 2014 PACS: 41.20.Cv
This Paper is devoted to solving the problem of finding a field near the contact of two different conductors. The proposed solution based on the method of conformal mapping is different from the one proposed by L. Landau and E. Lifshitz, the authors of a course of theoretical physics. It is easier, is accurate and does not require any kind of speculation regarding the decision.
Keywords:conductor, the electric field intensity, potential difference, conformal mappings.
References [in Russian]
- LandauL.D.,LifshitzE.M.Electrodynamics of continuous media. M.: Nauka. 1982. 620 p.
- SidorovYu.V.,FedoryukM.V.,ShabuninM.I.Lectures on the theory of functions of a complex variable. M.: Nauka. 1982. 488 p.
- RadyginV.M.,GolubevaO.V.Application of functions of a complex variable in the problems of physics and engineering. M.: Higher School. 1983. 160 p.
Study of the Material Point Motion in the Central Field
using the Laboratory Works Simulated Physical Processes on Computer
Olga G. Revinskaya, Nadegda S. Kravchenko
National research Tomsk Polytechnic University, Russia, 634034, Tomsk, av. Lenin, 30; e-mail: ogr@tpu.ru
Received December, 12, 2010 PACS: 01.55.+b; 01.50.Qb; 07.05.Tp; 01.50.H-
Central interaction is both one of the basic questions of general physics and one of the most difficult to learn. Therefore the search for new approaches to the study of this question continues to be of interest among teachers. In this paper we consider the development of methods of central interaction questions teaching with the use of modern capabilities of simulation of physical processes on the computer
Keywords:methods of teaching physics in high school, movement of material point in a central field, the physical model, computer tools in education.
References
- AstakhovA.V.Physics course. T. 1. M.: Nauka, 1977, 384 pp. [in Russian].
- BondarevB.V.,KalashnikovN.P.,SpirinG.G.General physics course. In 3 books. Book 1. Mechanics. M .: Higher. shk., 2003, 352 pp. [in russian].
- KittelC.,Knight,W.,RudermanM.Mechanics. M.: Nauka, 1971, 480 pp. [in Russian].
- KravchenkoN.S.,RevinskayaO.G.,StarodubtsevV.A.Complex computer simulation laboratory work in physics: principles for the development and application experience in the educational process // Physical education in high schools. 2006, T. 12, № 2, P. 85-95 [in Russian].
- RevinskayaO.G.,KravchenkoN.S.Studying of distribution of Maxwell by means of computer model and in natural experiment // Open Education, 2014, № 1, P. 12-18 [in Russian].
- RevinskayaO.G.,KravchenkoN.S.The technique of jet movement dynamics studying in the course of the general physics with use of computer models // Innovations in Education, 2011, № 3, P. 116- 127 [in Russian].
- RevinskayaO.G.,KravchenkoN.S.Methods of experimental study of damped oscillations of a spring pendulum on an inclined plane // Scientific and technical journal of information technologies, mechanics and optics, 2013, № 5 (87), P. 165-170 [in Russian].
- RevinskayaO.G.,KravchenkoN.S.Visualization of physical problems of theoretical models on the computer // Proceedings of the XIII International educational conference “Modern Physics practicum” (Novosibirsk, 23-25 September 2014) M.: Publishing. House MFI, 2014, P. 113-115 [in Russian].
- RevinskayaO.G.,StarodubtsevV.A.An empirical study of theoretical models in physical education // Open Education, 2006, № 5, P. 12-21 [in Russian].
- SivukhinD.V.The general course of physics. T. 1. Mechanics. M.: FIZMATLIT; Publ. MIPT, 2005, 560 pp. [in Russian].
- Talyzina N.F. Managing the process of learning (psychological basis). M.: MSU, 1984, 345 pp. [in Russian].
New Hardware Capabilities of the Laboratory Facility for Study of First-Order Phase Transition (Liquid–Gas)
A.R. Filipp, I.I. Jolnerevich
Belarusian State University,
4 Nezavisimosti Avenue, 220030, Minsk, Republic of Belarus; e-mail: krr22@nm.ru
Received December, 13, 2011 PACS 65.20.-w
The article describes the new hardware efficiency of the laboratory facilities for studying first-order phase transition (liquid–gas). This enables to calculate the percentage of ethanol solution, the molar heat of phase transition liquid-vapor and to check Clapeyron–Clausius equation, to measure liquid‘s heat capacity.
Keywords:phase transition, Clapeyron–Clausius equation, liquid’s heat capacity, molecular physics laboratory.
References
- Jolnerevich I.I.,Filipp A.R.New Molecular Physics Laboratory on General Physics Course/ Physics in Higher Education – 2005, Vol. 11, Nо 1, p. 36. [In Russian].
- Jolnerevich I.I.,Filipp A.R.,Moskalev A.I.Laboratory equipment for study of phase transitions in liquids /Bulletin of BSU. – Minsk, Belarusian State University, 2007, ser. 1, № 3, p. 56. [In Russian].
- Irodov I.E.Problems in general physics. – M.: Binom, 2010, 421 pp. [In Russian].
The Influence on Radiation Spectrum Characteristic Curves of the Solar Battery
S.L. Timchenko, O.J. Dementieva, N.A. Zadorozhnyi
Moscow State Technical University named N.E. Bauman
2-nd Baumanskaya str., Moscow, 105005, Russia
E-mail: svtimchenko@yandex.ru
Received February 25, 2015 PACS 88.40.jj
The influence of the spectrum of solar radiation simulators on the characteristic curve of solar cell was investigated. The spectrum of the radiation sources was determined experimentally. Estimating of the photons number in the characteristic spectral ranges of radiators was carried out due to the use of spectral curves of radiators. The efficiency of the solar cell and form factor (duty ratio voltage-current characteristic) were calculated. It was found that the electrical characteristics of the solar battery affects spectrum of the light sources. In general, it was found that the efficiency of the solar cell when used as radiation sources incandescent bulbs on average – 3,51%, halogen lamps – 3,0%, energy-saving lamps – 5,8%, LED lamp – 8,76%.
Keywords: solar cell, the radiation spectrum, intensity, resistance, capacity.
References
- V.M. Andreev, V.A. Griliches, V.D. Rumiantzev. A photoelectric conversion of concentrated solar radiation. – L.: Science, 1989. – 310 p. [in Russian].
- V.P.Afanasiev.Thin%film solar cells based on silicon. – Spb. – 2011. – 168 p. [in Russian].
- TESS Expert PHYWE, Laboratory Experiments Physics School University, PHYWE Sistem Gmb & Co – 2012.
Diffraction of Particles on the Slits: from Electrons to Biological Molecules
E.V. Smirnov
Bauman Moscow State Technical University
105005, Moscow, 2th Baumanskaya, 5; e-mail: seva09@rambler.ru
Received November 30, 2014 PACS 03.75
This paper presents an overview of the results of experimental studies on the diffraction of particles from the two slits and diffraction gratings. These experiments are of fundamental importance for quantum mechanics; their implementation was possible due to the development of technologies in the creation of diffraction gratings, first and foremost, nanotechnology. Using nanogratings it is possible to observe the diffraction picture not only for electrons but also for atoms and for very large molecules, the mass of which can be of the order of several thousand a.u.m. There remains the possibility of implementing high-precision physical measurements performed in a similar diffraction experiments. The urgent need to study these experimental results in the course of General physics of the technical universities and universities is noted.
Keywords:experimental foundations of quantum physics, de Broglie wave, diffraction gratings, nanotechnology.
References
- C.Davisson,L.H.Germer.Diffraction of electrons by a crystal of nickel. // Phys. Rev, v. 30, n. 6, 1927, p. 705-740.
- G.P.Thomson.Experiments on the diffraction of cathode rays. // Proc. Roy. Soc. A, v. 117,1928, p. 600-609.
- P.S. Tartakovskii. Wave views on the nature of matter and experience. // Advances in Physical Sciences (Physics-Uspekhi), v. 8, n. 3, 1928, p. 338-360 [In Russian].
- H.HalbanJr,P.Preiswerk.Preuve experimentale de la diffraction des neutrons. // Comptes Rendus Acad. Sci. Paris, v. 203, 1936, p. 73-75.
- Estermann,O.Stern.Beugung von Molekularstrahlen. // Z. Phys., v. 61, 1930, p. 95-125.
- A.D.Cronin,J.Schmiedmayer,D.E.Pritchard.Optics and interferometry with atoms and molecules. // Rev.Mod.Phys, v. 81, n. 3, 2009, p. 1051-1129.
- C. Jo.. nsson. Elektroneninterferenzen an mehreren kunstlich hergestellten Feinspalten. // Zeitschrift fur Physik, v. 161, 1961, p. 454-474.
- C. Jo..nsson, D. Brandt, S. Hirschi. Electron diffraction at multiple slits. // Am. J. Phys., v. 42, 1974, p. 4-11.
- P.G.Merli,G.F.Missiroli,G.Pozzi.On the statistical aspect of electron interference phenomena. // Am. J. Phys., v. 44, 1976, p. 306–307.
- Zeilinger, R. Ga..hler, C.G. Shull, W. Treimer, W. Mampe. Single- and double-slit diffraction of neutrons. // Rev. Mod. Phys., v. 60, 1988, p. 1067–1073.
- Tonomura, T. Endo, T. Matsuda, T. Kawasaki, H. Ezava. Demonstration of singleelectron buildup of an interference pattern. // Am. J. Phys. 1989, v. 57, p. 117-120.
- L.K.Martinson,E.V.Smirnov.Quantum physics. – 4-th issue. – Moscow: Publishing House of Moscow State Technical University, 2012. – 528 pp. [In Russian].
- L.M.Biberman,N.G.Sushkin,V.A.Fabrikant.Diffraction of electrons flying one by one. // Reports of the Academy of Sciences of USSR, v. 66, n. 2, 1949, p. 185-186. [In Russian].
- W. Schollkopf, J. P. Toennies. The nondestructive detection of the helium dimer and trimer. // J. Chem. Phys., v. 104(3), 1996, p. 1155-1158.
- M.Arndt,O.Nairz,J.Voss/Andreae,C.Keller,G.vanderZouw,A.Zeilinger.Wave-particle duality of C60molecules. // Nature, v. 401, 1999, p. 680–682.
- O.Nairz,M.Arndt,A.Zeilinger.Quantum interference experiments with large molecules. // Am. J. Phys., v. 71, n. 4, 2003, p. 319-325.
- L.Hackermuller,S.Uttenthaler,K.Hornberger,E.Reiger,B.Brezger,A.Zeilinger,M.Arndt.Wavenature of biomolecules and fluorofullerenes //Phys. Rev. Lett, v. 91(9), 2003, 090408.
- S.Gerlich,L.Hackermuller,K.Hornberger,A.Stibor,H.Ulbricht,M.Gring,F.Goldfarb,T.Savas,M.Muri,M.Mayor,M.Arndt.A Kapitza-Dirac-Talbot-Lau Interferometer for highly polarizable molecules. // Nature Physics, v. 3, 2007, p. 711-715.
- S.Eibenberger,S.Gerlich,M.Arndt,M.Mayor,J.Tuxen.Matter–wave interference of particles selected from a molecular library with masses exceeding 10 000 amu. // Phys. Chem. Chem. Phys., v. 15, 2013, p. 14696-14700.
- E.V.Smirnov,B.G.Skuybin,L.K.Martinson.Talbot effect I. Diffraction on one-dimensional gratings.// Physics in Higher Education, v. 20, n. 2, 2014, p. 109-121 [In Russian].
- T.Juffmann,A.Milic,M.Mullneritsch,P.Asenbaum,A.Tsukernik,J.Tuxen,M.Mayor,O.Cheshnovsky, M.Arndt.Real-time single-molecule imaging of quantum interference. // Nature Nanotechnology, v. 7, 2012, p. 297-300.
Develop Training Laboratory Work in the Conditions a Minimum of Laboratory Equipment (II)
V.V. Matyukhin, G.F. Ivanitckaya
Kamchatka State Technical University Petropavlovsk-Kamchatka, Klyuchevckaya st., 35;
e-mail: streletc4@yandex.ru,ivani-zhanna@yandex.ru
Received November 09, 2014 PACS 44.40.+a, 44.05.+e
Presented a training laboratory work at the rate of molecular physics and thermodynamics, which allows the simplest equipment experimentally determines the coefficient of heat transfer, radiation energy and heat capacity of the system. This becomes possible due to deeper mathematical treatment of experimental data - the temperature dependence on time. Presents experimental graphics temperature dependence and practical calculations.
Keywords:heat balance equation, heat transfer coefficient, heat capacity, approximation of a power series, emissivity’s, emissivity, least square method.
References [in Russian]
- MatyukhinV.Develop training laboratory work in the conditions a minimum of laboratory equipment // Physics in Higher Education. 2002, Vol. 3, № 8, p. 42-49.
- KrokhinO.,OchkinV.,ZavestovskayaI.Scientific Research Center “Fundamental Optics and Spectroscopy” // Physics in Higher Education. 1999, v. 5, № 1.
- SavelyevIv.Course of General Physics, Vol. I and III. Moscow, “Nauka”, 1986.
- KuhlingH.Handbook of Physics. Moscow, “Mir”, 1982.
On Usage of the StatSoft Statistica Product for Verification and Identification of the Parameters of Physical Models Built at Laboratory Practice
Chistyakov V.V.
Baltic State Technical University «Voenmekh» named after D.F. Ustinov, Russia, 150095, Sanct-Peterburg, 1-st Krasnoarmeyskaya str., 1;
E-mail: chistiakov_v_v@rambler.ru
Received February 11, 2015 PACS 01.50.Lc, 02.50.Fz
The methodic and experience are presented how to process the measurement results received at physical practicum with the use of StatSoft Statistica program. It is demonstrating that the program with its possibilities of linear and nonlinear regression along with descriptive analysis and rich graphic possibilities may successfully implement for the verification of well! known physical laws and alternative to them formulas. The advantage of such usage is demonstrating for labs in Mechanics, Molecular Physics and Optics.
Keywords: physical model, data processing, StatSoft Statistica, linear/nonlinear regression, proving of hypothesis, parameter evaluation, critical thinking.
References
- Models and physics concepts: Mechanics. Laboratory workshop. Processing of measurement results. M.: MFTI, 2011, 42 pp. [in Russian].
- Yu.B.Kotov,T.A.Semenova.Improper Use the Gaussian Distribution Model for Random Error Assessment during Experiment with Small Volume Samples/JOURNAL of the MOSCOW PHYSICAL SOCIETY Series “B” “Physics in Higher Education”. V. 20, iss. 3, 2014, pp. 13!19 [in Russian].
- V.V.Glazkov,A.S.Kondratyev,A.V.Lyaptsev.Mathematical Modeling at Physics Studying/ JOURNAL of the MOSCOW PHYSICAL SOCIETY Series “B” “Physics in Higher Education”. V. 13, iss. 4, 2007, pp. 38-!52 [in Russian].
- I.I.Eliseeva.Econometrical Practicum.—Moscow: Finansy i Statistika (Finance&Statistics), 2006.— 190 pp. [in Russian].
- A.N. Zaydel. Oshibki izmereniya fizicheskih velichin: Uchebnoe posobie, 2nd iss., SPb.— Lan’, 2005. — 112 s. [in Russian].
- Hill Ph., Murray W., Wright M. Practical optimization. — Pergamon press, NY, 1981. — 429 p.
The Possibilities of Different Units Equipped with Sensors for High School Practical Works on Physics from
«Scientific Entertainment» Company
S.V. Khomenko, N.K. Khannanov, O.A. Povalyaev
Open Company “Scientific Entertainments”, Moscow; e-mail: olegpovalyaev@gmail.com
Received February 11, 2015 PACS 05.88.jj
The methodological advantage of sensor equipped units for high school physical experiments are discussed. The discussed experiments are traditional for high school practical course on physics. Computer usage in such experimental devices allows students to improve the accuracy of measurements, convenience of work, the amount of information obtained per unit of time etc.
Keywords: PC in physics teaching, sensors use in physics teaching at high school.
References
- N.K. Khannanov, S.V. Khomenko, M.M. Sazonov, O.A. Povalyaev, Webcam Use to Increase the Clarity of the Experiments on Physics, Physics in Higher Education, 2011, V. 17, N 1, p. 59-67.
- N.K.Khannanov,D.M.Zhilin,S.V.Khomenko,A.Yu.Tsutskih,M.M.Sazonov,O.A.Povalyaev, Problems of Creation of the School Computerized Practical Work on the Physicist and Possible Ways of Their Decision, Physics in Higher Education, 2009, V. 15, N 1, p. 100-113.
- The investigation of linked pendulums vibrations, Electronic resource http://www.sgu.ru/node/302/uchebnaya/rabota/obshchiy/fizicheskiy/praktikum, date accessed 25.11.14.
- B.W.Karelin,N.R.Kustova,The Determination of the Adiabatic Exponent by Method of Clement– Dezorma, Physics in Higher Education, 2012, V. 18, N 2, p. 93-98.
- Cp /Cv Determination by Clement–Dezorm’s Method, Electronic resource http://cito/web.yspu.org/ link1/lab/lab_mol6/lab_mol6.html , date accessed 25.11.14.
- A.V.Makienko,B.G.Chernyavski,Determination of the Speed of Sound by the Phase Difference Method in a Laboratory Practicum, Physics in Higher Education, 2012, V. 18, N 4, p. 103-106.
- V.A.Panenko,The speed of sound in air determination by an electronic oscilloscope using, electronic resource http://window.edu.ru/resource/753/29753 , date accessed 25.11.14.
- The electric field investigation, electronic resource http://window.edu.ru/resource/288/46288, date accessed 25.11.14.
- http://www.enspectr.com/ru
|