Экспериментальные основы преподавания вопросов самоорганизации в курсах физики и концепциях современного естествознания

• Автор: Аржаник, Алексей Ремович
• Шифр специальности: 13.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 129 с. : ил

Оглавление
Введение
Глава 1. ПРОБЛЕМЫ ПОСТАНОВКИ ДЕМОНСТРАЦИОННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО КУРСАМ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ И КОНЦЕПЦИЯМ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Глава 2. САМООРГАНИЗАЦИЯ В ГИДРОДИНАМИКЕ

2.1. Термоконвекция.

2.1.1. Демонстрация ячеек Бенара

2.1.2. Лабораторная работа тИсследование условий возникновения конвективных неустойчивостей в жидкости
2.1.2.1. Измерение плотности, коэффициентов объемного расширения, кинематической вязкости, теплопроводности и теплоемкости жидкости. .

2.1.2.2. Изучение термоконвекции в горизонтальном слое задача РэлеяБенара.

2.1.2.3. Изучение термоконвекции в горизонтальном слое жидкости при постоянном потоке.

2.1.2.4. Изучение конвективных течений в ячейке ХелеШоу.

2.2. Гидродинамическая неустойчивость между двумя вращающимися коаксиальными цилиндрами.
2.2.1 Демонстрация вихрей Тэйлора.
2.2.2. Лабораторная работа изучение гидродинамической неустойчивости между коаксиальными вращающимися цилиндрами
Глава 3. ДЕМОНСТРАЦИЯ УСТОЙЧИВОСТИ в МЕХАНИЧЕСКИХ АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ
3.1. Маятник Фроуда.
3.2. Маятник Капицы
Заключение.
Литература


При этом следует отметить важное обстоятельство, что хорошо поставленная демонстрация повышает интерес слушателей, действует не только на их умственную, но также и на эмоциональную сторону, на их воображение». Лекционные демонстрации воспитывают у студентов умение наблюдать за физическим процессом, умение отделить главное от второстепенного, приучают студентов работать в обстановке, близкой к их будущей практической деятельности. Сочетание теоретического объяснения материала с демонстрацией опытов на лекциях по естественнонаучным курсам (физики, химии, биологии) является традиционной формой преподавания, однако практически наблюдается заметное отставание демонстрационного эксперимента, которое объясняется многими причинами. В первую очередь это вызвано объективным процессом некоторого неизбежного отставания образования от науки, которое, конечно, желательно свести к минимуму. Постоянное совершенствование лекционного курса, впитывающего в себя последние достижения науки, сказывается, прежде всего, на теоретическом материале - в лекциях преподавателей или учебниках. Перенос же экспериментальных установок из исследовательских лабораторий в учебную лабораторию в настоящее время часто просто невозможен, а постановка новой демонстрации с современной сложной аппаратурой является делом непростым и требует все большего труда и знаний. Развитие видео-, компьютерной техники и сети 1тегпе1 в какой-то мере помогают разрешить эти проблемы. Интернету, видеодемонстрации; в Воронежском государственном педагогическом университете, где чтение курса концепций современного естествознания сопровождается компьютерными демонстрациями. КСЕ совместно используется как натурный, так и компьютерный демонстрационные эксперименты. Таким образом, с использованием Интернета появляется возможность оперативного получения данных о последних достижениях науки, компьютерные демонстрации дают возможность моделировать некоторые процессы, которые невозможно продемонстрировать в аудитории. Но все же ни Интернет, ни компьютерные демонстрации, несмотря на их огромные возможности, не смогут полностью заменить обычный натурный эксперимент. Постановка демонстрационных экспериментов является делом непростым в двух отношениях: требуется значительная исследовательская и методическая работа и солидное материально-техническое обеспечение. Деятельность по постановке таких экспериментов должна составлять значительную часть научно-методической работы, проводимой в вузе. При постановке новой лекционной демонстрации следует учитывать большую совокупность методических требований. П. Л. И далее следует высказывание: «. Я думаю, что мы как ученые можем сказать: теория - это хорошая вещь, но правильный эксперимент остается навсегда». Л добротность опыта следует определять по его максимальному выражению су ги явления. В настоящее время признанными лидерами в этой области являются Росучприбор, МИФИ, МФТИ. Среди важнейших достижений физики двадцатого века, повлиявших на формирование современного естественнонаучного мировоззрения, в настоящее время особый интерес вызывает синергетика. В изучаемых синергетикой системах, режимах и состояниях физик, биолог, химик и математик видят свой материал, и каждый из них, применяя методы своей науки, обогащает общий запас идей и методов синергетики. Идеи самоорганизации обладают большой ценностью для учащихся, так как они формируют мировоззренческие представления учащихся, картину мира, определяют стиль мышления. Такие фундаментальные идеи самоорганизации, как творческая роль хаоса в процессе эволюции сложноорганизованных систем (без хаоса нет и порядка), индетерминизм, необратимость времени, конструктивная роль случайности, многовариантность эволюции, взаимодействие и развитие наук разной природы на современном этапе должны стать элементами нового мировидения еще в школе. Однако, сложность научного материала и недоступность пониманию среднего школьника или студента, создали определенную проблему в области методики преподавания вопросов самоорганизации.