Том 9, номер 4, 2003 ISSN 1609 - 3143


Физическое образование в вузах


Издательский Дом Московского Физического общества

Редколлегия журнала "Физическое образование в вузах"

Главный редактор

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

Заместители Главного редактора

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

Редакционная коллегия

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

Ответственный секретарь

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

Техническая редакция

Березин Павел Дмитриевич - Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва, Россия.
Черткова Ирина Николаевна - Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва, Россия.
╘ Издательский дом МФО, 2003 г.


Физическое образование в вузах
Т. 9, N 4, 2003
Содержание

3 Введение
А.Д. Гладун
5 Фундаментальная физика - краеугольный камень будущих социально-естественно-научных университетов
А.Д. Гладун, И.Г. Шомполов, В.Б. Трушин
14 Информационно-образовательная среда как средство повышения эффективности обучения физике в вузе
А.И. Назаров, С.Д. Ханин
30 Фундаментальная наука в медицинском образовании
В.К. Кумыков
40 Блеск чистого разума
В.И. Гнатюк, Ю.Н. Скачков
43 Инновационные технологии преподавания физики в системе профессиональной подготовки инженеров
А.В. Шильников, Н.М. Галиярова, Е.Г. Надолинская, В.А. Федорихин,
Н.Е. Чеботарева, Л.И. Черкасова, Л.А. Васильева, В.Н. Нестеров,
А.И. Бурханов, Л.В. Жога
57 Энергетические соотношения в задачах о колебаниях
В.Н. Кологривов
62 Маятник для исследования нелинейных колебаний
В.П. Корявов
69 "Обратные" технические задачи в курсе физики
Е.Г. Надолинская
73 Об одной форме закона Кулона
М.А. Нечаев
80 Компьютер как физический объект
П.А. Прудковский
88 Радужные голограммы
В.П. Рябухо
100 Лабораторная работа по изучению электрических явлений в контактах
В.Е. Иванов
106 Компьютерная модель лабораторной работы "Опыты Резерфорда"
В.А. Куликов, А.С. Парахин
116 Использование компьютерных технологий в ходе лабораторного практикума при изучении распределения молекул идеального газа по скоростям
В.Ю. Никифоров
129 Новая программа курса "Дидактика физики"
А.В. Смирнов
136 Лечение кровеносных сосудов лазерным светом (лазерная ангиопластика)
В.Г. Аверин, Г.С. Баронов, Ф.Е. Чукреев.
140 Эвристические тесты достижений
М.Д. Семёнов
144 Аннотации

Physics in Higher Education
T. 9, N 4, 2003
The contents


3 Introduction
A.D. Gladun
5 The Fundamental Physics is a Foundation-Stone of Future Social-Nature-Scientific Universities
A.D. Gladun, I.G. Shompolov, V.B. Trushin
14 The Eduсational Environment as Means of Improving a Physics Learning Efficiency in High School
A.I. Nazarov, S.D. Khanin
30 Fundamental Science in Medical Education
V.K. Kumykov
40 Shine of Pure Reason
V.I. Gnatyuk, Yu.N. Skachkov
43 Innovation Technologies of Teaching Physics in System of Engineers Occupational Training
A.V. Shil'nikov, N.M. Galyarova, E.G. Nadolinskya, V.A. Fedorihin,
N.E. Chebotareva, L.I. Chercasova, L.A. Vasileva, V.N. Nesterov,
A.I. Burchanov, L.V. Zhoga
57 Energy Correlations in a Problems of Oscillations
V.N. Kologrivov
62 Pendulum for Investigation Non-Linear Oscillations
V.P. Korjavov
69 "Reciprocal" Technical Problems in the Course of Physics
E.G. Nadolinskaya
73 About One Form of the Coulomb Law
M.A. Nechaev
80 The Computer as Physical Object
P.A. Prudkovskiy
88 Rainbow Holograms
V.P. Ryabukho
100 The Laboratory Work of the Study of Electrical Phenomena in the Contacts
V.E. Ivanov
106 The Computer Model of Laboratory Work "The Rutherford's Experiments"
V.A. Kulikov, A.S. Parakhin
116 Use Computer Technology in the Course of Laboratory Practical Work at Study of the Sharing the Molecules of the Ideal Gas on Velocity
V. Yu. Nikiforov
129 The New Program of a Course "Didactics of Physics"
A.V. Smirnov
136 Treatment Blood Vessels by Laser Light (Angioplasty Technology)
V.G. Averin, G.S. Baronov, F.Ye. Chukreev
140 Heuristic Tests of Achievements
M.D. Semenov
144 Abstracts

Введение
Уважаемый читатель!
Очередной номер нашего журнала, как всегда, посвящен широкому спектру вопросов физического образования.
В первом разделе "Концептуальные и методологические вопросы преподавания общего курса физики в вузе, техникуме, колледже" представлены четыре статьи.
В статье А.Д. Гладуна, И.Г. Шомполова, В.Б. Трушина обсуждается вопрос о значении физико-математического образования для подготовки бакалавров и магистров по актуальным направлениям. Утверждается, что будущее элитного образования √ в сочетании Computer Science, английского языка и социологии на прочном физико-математическом фундаменте.
В статье А.И. Назарова и С.Д. Ханина изложена методология создания информационно-образовательной среды по курсу "Механика".
Автор статьи "О некоторых негативных тенденциях в медицинском образовании" В.К. Куликов отмечает, что причины отставания отечественной медицины не сводятся только к низкой оплате труда медицинских работников. Они кроются в значительной степени в низком уровне фундаментальной естественнонаучной подготовке медиков.
В заметке В.И. Гнатюка и Ю.Н. Скачкова "Блеск чистого разума" обращается внимание научно-педагогической общественности на то, что в связи с приближающейся датой √ 750 - летием Кёнигсберга вышла в свет книга В.С. Богомолова "Густав Роберт Кирхгоф", которая может быть полезной для преподавателей и студентов.
В работе А.И. Шильникова с коллегами обсуждается опыт кафедры физики Волгоградской архитектурно-строительной академии по разработке и использованию новых информационных технологий в сочетании с традиционной методикой преподавания.
Статья В.Н. Кологривова посвящена энергетическому подходу при решении задач физики колебаний. Такой подход часто упрощает решение задач.
В статье Е.Г. Надолинской описан интересный опыт чтения лекций по физике, при котором уделяется большое внимание физическому содержанию технических задач, возникающих в будущей профессиональной деятельности студентов.
В статье М.А. Нечаева указана одна из возможных форм закона Кулона, удобная при решении некоторых задач.
Третий раздел "Современный лабораторный практикум по физике" содержит три статьи.
В статье М.А. Прудковского современный персональный компьютер рассматривается как физический объект. Анализируются причины, ограничивающие их возможности.
В статье В.П. Рябухо обсуждаются методические вопросы записи и восстановления изображений с использованием метода и схем радужной голографии.
В статье В.Е. Иванова предложен новый подход, позволяющий изучать явление Пельтье без использования традиционных калориметрических методов.
Две работы посвящены использованию компьютеров в лабораторном практикуме.
В статье А.С. Парахина и В.А. Куликова описана компьютерная модель лабораторной работы, позволяющая провести виртуально эксперимент по проверке формул для Резерфордовского рассеяния.
В статье В.Ю. Никифорова рассматривается компьютерная модель лабораторной работы для виртуального эксперимента по изучению распределения молекул идеального газа по скоростям.
Статья А.В. Смирнова относится к восьмому разделу "Вопросы преподавания курса общей физики в педвузах и средних специальных учебных заведениях". В ней комментируется новая программа курса "Дидактика физики". Курс читается как лекционная часть дисциплины "Теория и методика обучения физике".
Для педагогов работа В.Г. Аверина, Г.С. Баронова и Ф.Е. Чукреева "Лечение кровеносных сосудов лазерным светом" носит информационный характер. Она показывает важность физики в реальной жизни.
Номер завершается статьей М.Д. Семёнова "Эвристические тесты достижений" в которой рассматриваются педагогические основы и методика построения критериально-ориентированных тестов достижений эвристического уровня.
Мы надеемся, что каждая статья данного номера найдет своего адресата.


Ответственный редактор
профессор МФТИ (ТУ) А.Д. Гладун

 

Фундаментальная физика - краеугольный камень будущих социально-естественно-научных университетов
А.Д. Гладун, И.Г. Шомполов, В.Б. Трушин
Московский физико-технический институт (государственный университет)

Обсуждается вопрос о значении физико-математического образования для подготовки бакалавров и магистров по актуальным направлениям.


Информационно-образовательная среда как средство повышения эффективности обучения физике в вузе
А.И. Назаров,
Петрозаводский государственный университет,
185640 г.Петрозаводск, пр. Ленина, 33, кафедра общей физики,
nazarov@petrsu.ru
С.Д. Ханин
Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена,
191186 г. С.-Петербург, наб. реки Мойки, 48, 1, кафедра физической электроники, khanin-rgpu@yandex.ru

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


Фундаментальная наука в медицинском образовании
В.К. Кумыков
Кабардино-Балкарский госуниверситет, 360000 Нальчик, ул. Чернышевского, 173, кафедра общей физики

Автор анализирует причины отставания российской науки в области медицины.
 

Блеск чистого разума
В.И. Гнатюк, Ю.Н. Скачков
Калининградский военный институт ФПС РФ

В статье рецензируется научно-историческая монография, посвященная одному из малоисследованных вопросов в области мировой науки - жизни и деятельности немецкого физика Густава Роберта Кирхгофа.


Инновационные технологии преподавания физики в системе профессиональной подготовки инженеров
А.В. Шильников, Н.М. Галиярова, Е.Г. Надолинская, В.А. Федорихин, Н.Е. Чеботарева, Л.И. Черкасова, Л.А. Васильева,
В.Н. Нестеров, А.И. Бурханов, Л.В. Жога
Волгоградская государственная архитектурно-строительная академия

В работе обсуждается опыт разработки и использования новых информационных технологий в сочетании с традиционными методами обучения. Эксперимент проводится в течение нескольких лет преподавателями кафедры физики. Сочетание инновационных и традиционных методов обучения способствует мотивации изучения физики студентами и повышает успеваемость.


Энергетические соотношения в задачах о колебаниях
В.Н. Кологривов
Московский физико-технический институт (Государственный университет)
141700, Долгопрудный, Московская область, Институтский пер., 9

Обсуждается использование закона изменения энергии в задачах механики на колебания систем с одной степенью свободы.


Маятник для исследования нелинейных колебаний
В.П. Корявов
Московский физико-технический институт
141700, Долгопрудный, Московской обл., Институтский пер. 9

Предложен маятник, который позволяет в лабораторных условиях, когда измерение периода колебаний не может быть проведено с большой точностью, исследовать нарушение изохронности колебаний при увеличении их амплитуды.


"Обратные" технические задачи в курсе физики
Е.Г. Надолинская
Волгоградская архитектурно-строительная академия

Описана методика решения на лекциях по физике "обратных" технических задач, позволяющая акцентировать внимание студентов на практической значимости фундаментальных физических законов для создания передовых технологий и современной техники. Подобные задачи интересны для включения их в задания студенческих олимпиад по физике.


Об одной форме закона Кулона
М.А. Нечаев

В статье рассматривается применение одной формулы для нахождения полей равномерно заряженных фигур: отрезка, полосы и прямоугольника. Геометрически доказано свойство равномерно поляризованного тела произвольной формы. Рассматривается применение этого свойства для нахождения некоторых полей равномерно поляризованных тел: прямой призмы, правильной призмы, кругового прямого цилиндра и прямоугольного параллелепипеда.


Компьютер как физический объект
П.А. Прудковский
МГУ им. М.В. Ломоносова, физический факультет, Москва, Россия, 119992
e-mail pasha@qopt.phys.msu.su

В статье рассматриваются физические основы функционирования некоторых компонентов современных персональных компьютеров, а также анализируются технологические и фундаментальные причины, ограничивающие их возможности. В основу статьи заложена лекция, прочитанная студентам младших курсов в рамках семинариума кафедры квантовой электроники физического факультета МГУ.


Радужные голограммы
В.П. Рябухо
Саратовский государственный университет,
Институт проблем точной механики и управления РАН
410026, Саратов, Московская 155
E-mail: rvp@sgu.ru

В современном курсе волновой оптики физические принципы голографии рассматриваются, как правило, на основе схем записи голограмм в попутных (схема Лейта и Упатниекса) и во встречных (схема Денисюка) объектном и опорном пучках света. В представленной работе обсуждаются методические вопросы записи и восстановления изображений с использованием метода и схем радужной голографии, имеющей в настоящее время наиболее широкое практическое распространение, благодаря возможности восстановления изображений в белом свете обычных источников и технологически простому способу тиражирования таких голограмм.


Лабораторная работа по изучению электрических явлений в контактах
В.Е. Иванов
Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина,
кафедра теоретической и экспериментальной физики

Приводится описание лабораторной работы, посвященной изучению термоэлектрических явлений в курсе общего физического практикума. Предложен новый подход, позволяющий изучать явление Пельтье, не используя традиционные калориметрические методы. Изложены основные физические принципы постановки экспериментов, представлены результаты и методы их обработки.
Компьютерная модель лабораторной работы


"Опыты Резерфорда"
В.А. Куликов, А.С. Парахин
Курганский государственный университет
E-mail: Paskgn@yandex.ru

Описана созданная авторами компьютерная модель лабораторной работы "Опыты Резерфорда", позволяющая изучить явление рассеяние a-частиц ядрами атомов элементов, провести виртуальный эксперимент по проверке формул Резерфорда и оценке заряда и размеров ядер атомов рассеивающего материала.


Использование компьютерных технологий в ходе лабораторного практикума при изучении распределения молекул идеального газа по скоростям

В.Ю. Никифоров
г. Егорьевск, Егорьевский технологический институт МГТУ "Станкин"

Данная работа посвящена методике изучения отдельных тем раздела физики "Термодинамика и молекулярная физика", в частности тем: "Молекулярно-кинетическая теория строения вещества", "Элементы квантовой статистической физики", в курсе физики технического вуза (Егорьевский технологический институт (филиал) МГТУ "Станкин") в лабораторном практикуме с использованием компьютера. В статье приведено описание лабораторной работы "Изучение распределения молекул идеального газа по скоростям" с использованием компьютерной программы ООО "Физикон" "Физика на вашем PС".


Новая программа курса "Дидактика физики"
А.В. Смирнов
Московский педагогический государственный университет

Настоящая программа апробирована на физическом факультете Московского педагогического государственного университета. Курс читается как лекционная часть дисциплины ГОС ВПО "Теория и методика обучения физике".


Лечение кровеносных сосудов лазерным светом
(лазерная ангиопластика)

В.Г. Аверин, Г.С. Баронов, Ф.Е. Чукреев
Московский физико-технический институт
141700, г. Долгопрудный Московской обл., Институтский пер., д. 9

Предлагается технология лазерной ангиопластики, отличающаяся тем, что в качестве источника лазерного излучения используется импульсно-периодический азотный N2-лазер (длина волны ~337 нм, при энергии импульса ~5 мДж и частоте повторения ~100 Гц). Этот лазер обладает экологической чистотой (рабочая газовая смесь азота и гелия) и большим ресурсом работы (~107 импульсов).


Эвристические тесты достижений
М.Д. Семёнов
Снежинская государственная физико-техническая академия
456776, г. Снежинск Челябинской обл., ул. Комсомольская, 8
E-mail: pnn@sfti.snz.ru

Рассматриваются педагогические основы и методика построения критериально-ориентированных тестов достижений эвристического уровня.


Abstracts


The Fundamental Physics is a Foundation-Stone of Future Social-Nature-Scientific Universities
A.D. Gladun, I.G. Shompolov, V.B. Trushin
Moscow Institute of Physics and Technology (State University)

The importance question of the physics-mathematical education for bachelors and masters training in actual directions is discussed.


The Educational Environment as Means of Improving Physics Learning Efficiency in High School
A.I. Nazarov
Petrozavodsk State University
S.D. Khanin
Russian State Pedagogical University

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


Fundamental Science in Medical Education
V.K. Kumykov
Kabardino-Balkar State University

The author analyzes the reasons of backlog of the Russian science in the field of medicine.

Shine of Pure Reason
V.I. Gnatyuk, Yu.N. Skachkov
The Kaliningrad Military Institute Russian Federation

In paper the scientific - historical monograph, devoted to one of unknown questions is reviewed in the field of a world science - life and activity German physics - Gustav Robert Kirchhof.

Innovation Technologies of Teaching Physics in System of Engineers Occupational Training
A.V. Shil'nikov, N.M. Galyarova, E.G. Nadolinskya, V.A. Fedorihin,
N.E. Chebotareva, L.I. Chercasova, L.A. Vasileva, V.N. Nesterov,
A.I. Burchanov, L.V. Zhoga
The Volgograd Academy of Architecture & Civil Engineerin
E-mail: postmaster@vgasa.ru

Here is discussed the experience of development and use of new information technologies in combining with traditional methods of teaching. The experiment has been provided till several years in Volgograd State Architectural-Building Academy at Physics department. Combining of innovation and traditional methods of teaching promotes motivation for studying physics and increases students▓ performance.


Energy Correlations in a Problems of Oscillations
V.N. Kologrivov
Moscow Institute of Physics Technology (State University)

Use the change energy law in a problem of mechanical oscillations systems with one-degree freedom is being discussed.


Pendulum for Investigation Non-Linear Oscillations
V.P. Korjavov
Moscow Institute of Physics Technology (State University)

The pendulum is suggested for investigation non-linear oscillations in the laboratory of General Physics MIPT.


"Reciprocal" Technical Problems in the Course of Physics
E.G. Nadolinskaya
The Volgograd Academy of Architecture & Civil Engineering
E-mail: postmaster@vgasa.ru

The technique of solving reciprocal technical at lectures of physics is described, enabling to focus attention of students on the practical importance of fundamental physical laws for creation of high technologies and modem engineering. Similar problems are to be included in the assignments.


About One Form of the Coulomb Law
M.A. Nechaev
Krasnoyarsk State University

In article the application of one formula for determination of the fields of uniformly charged figures: a segment, band and rectangle is considered. The property of uniformly polarized body of arbitrary shape is geometrically proved. The application of this property for determination of the some fields of uniformly polarized bodies: a direct prism, regular prism, circular direct cylinder and rectangular parallelepiped is considered.

The Computer as Physical Object
P.A. Prudkovskiy
M.V. Lomonosov Moscow State University, physical faculty, Moscow, Russia, 119992, e-mail: pasha@qopt.phys.msu.su

In paper the physical bases of functioning of some components of modern personal computers are considered, and also the technological and fundamental reasons limiting them of an opportunity are analyzed. In a basis of paper the lecture read to the students of younger rates in frameworks seminaries of faculty of quantum electronics of physical faculty of MSU is incorporated.


Rainbow Holograms
V.P. Ryabukho
Saratov State University

In modern wave optics the physical principles of holography are considered, as a rule, on the basis of the set up of recording of the holograms in convergent (Leith and Upatnieks set-up) and in counter propagating (Denisyuk set-up) object and referent beams of light. In the present paper the methodical subject of record and reconstruction of the images with use of a method and set-up of rainbow holography, having now widest practical distribution, due to an opportunity of restoration of the images in white light of usual sources and technologically simple way of duplicating of such holograms are discussed.


The Laboratory Work of the Study of Electrical Phenomena in the Contacts
V.E. Ivanov
G.R. Dergavin Tambov State University

There is a description of the laboratory work, devoted to the study of the thermoelectrical phenomena in the course of general physical practice. The new approach, allowing to study Peletie's phenomenon without using the traditional calorimetric methods is offered. The basic physical principles of formulation of the experiments are stated, the results and the methods of their treatment are presented.

The Computer Model of Laboratory Work
"The Rutherford's Experiments"

V.A. Kulikov, A.S. Parakhin
Kurgan State University

The computer model of laboratory work " The Rutherford's experiments ", built by the writers, permitting to learn a dissipation phenomenon of ?-particles by atoms of elements, to execute virtual experiment on check of the Rutherford's formulas and estimation both of a charge and sizes of a dissipation material atoms nucleuses is described.


Use Computer Technology in the Course of Laboratory Practical Work at Study of the Sharing the Molecules of the Ideal Gas on Velocity
V. Yu. Nikiforov
Egorievskiy Technological Institute MGTU "Stankin", Egorievsk

Given work is dedicated to methods of the study separate that section physicists "Thermodynamics and molecular physics", in particular that: "Molecular-kinetic theory of the construction material", "Elements quantum statistical physicists", in course physicists technical HIGH SCHOOL (Egorievskiy technological institute (the branch) MGTU "Stankin") in laboratory practical work with use the computer. In article is brought description of the laboratory functioning "Study of the sharing the molecules of the ideal gas on velocity" with use the computer program OOO "Fizikon" "Physics on your PC".


The New Program of a Course "Didactics of Physics"
A.V. Smirnov
The Moscow Pedagogical State University

In this paper the work above the new contents and improvement of new purposes of discipline "The theory and technique of training to physics" is described. Is shown, that the strengthening of an general theoretical orientation of discipline is promoted by a deep statement of theoretical bases of formation of physical education. The new program of a Course Didactics of physics is submitted which is read at the Moscow pedagogical state university as a lecture part of discipline "The theory and technique of training to physics". The program is focused on preparation of the teachers - physicists owning as the theory of formation of the contents of physical education, and technology of training to physics, and includes two basic parts: first is devoted to the general theory of physical education, second - theoretical questions of technology of training to physics.


Treatment Blood Vessels by Laser Light
(Angioplasty Technology)
V.G. Averin, G.S. Baronov, F.Ye. Chukreev
Moscow Institute of Physics and Technology (State University)

The authors propose a laser angioplasty technology that differs in that pulse-periodic nitric N2-laser (wavelength 337 nm, pulse energy 5 mJ, repetition frequency 100 Hz) is used as a source of laser radiation. This laser has an environmental purity (a working nitrogen-helium mixture) and a vast resource (107 pulses).
 

Heuristic Tests of Achievements
M.D. Semenov

Snezhinsk State Physical Technical Academy
The article concerns the pedagogical and methodical bases of the criterion-orientated tests of heuristic level.