Педагогические науки/ 5. Современные методы преподавания

Турсынбаева Динара Ахметовна, Ерженбек Булбул

Казахский Национальный Университет имени Абая, Казахстан

Нынешнее состояние формирования понятий квантовой физики в средней школе

Учебная программа «Физика» составлена в соответствии с Государственным общеобязательным стандартом среднего образования (начального, основного среднего, общего среднего образования), утвержденным Постановлением Правительства Республики Казахстан от23 августа 2012г. №1080[3].

Гуманитарное значение физики как составной части общего образования состоит в том, что она вооружает школьниканаучными методами познания, позволяющими получать объективные знания об окружающем мире.

Содержание образования по предмету «Физика» для 10-11 классов общественно-гуманитарного направления отобрано на основе таких принципов, как фундаментальность, системность, целостность, культуросообразность, доступность, преемственность.

Основы квантовой теорий изучаются в 11 классе на гуманитарном направлений в разделе «Современная физика», на изучение которой дается 14 часов из них:

Основы квантовой теории света (3 часа):Развитие представлений о природе света. Корпускулярная и волновая теории света. Понятие о квантовой теории. Фотоэлектрический эффект. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Объяснение законов фотоэффекта на основе квантовой теории света. Фотон и его характеристики. Давление света. Диалектическое единство волновых и корпускулярных свойств электромагнитного излучения.

Атом и атомное ядро (4 часа):Открытие электрона. Открытия Рентгена и Беккереля. Радиоактивные элементы. Опыты Резерфорда по выявлению природы радиоактивных излучений. Закон радиоактивного распада. Модель атома по Дж. Томсону. Опыты Резерфорда по выявлению строения атома. Планетарная модель атома. Превращение ядер. Спектры атомов. Спектральный анализ. Постулаты Бора. Атом водорода по Бору. Физическая основа действия лазера. Гипотеза де Бройля. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Открытие Нейтрона. Протонно-нейтронная модель ядра. Ядерные силы. Ядерные реакции. Энергия связи. Ядерные реакции деления и синтеза. Перспективы атомной энергии. Проблемы термоядерного синтеза. [2]

Методологические основы. В содержание курса включается система методологических знаний, которые могут формироваться либо в процессе изучения учебного материала; либо после изучения соответствующих разделов курса на обобщающих занятиях. Знания о методах познания учащиеся получают во введении к курсу, в ходе изучения материала и при обобщении знаний.

Знания о процессе познания формируются путем включения историко-научного и историко-биографического материала, что особенно характерно для данной программы гуманитарного направления, в которой при рассмотрении всех частных теорий предусматривается знакомство с биографиями и трудами ученых, внесших основной вклад в их развитие [2].

Изучение строения атома начинают обычно с опыта Резерфорда и планетарной модели атома. Целесообразно школьников ознакомить прежде с явлением радиоактивности, с историей его открытия, с видами радиоактивных излучений. Механизм радиоактивного распада и его законы целесообразно изучать позже, после ознакомления со строением и свойствами ядра.

Далее изучение опыта Резерфорда целесообразно начать с демонстрации кинофрагмента «Опыт Резерфорда» из кинофильма «Атом и атомное ядро», на основе просмотра которого учащиеся усвоят общую идею опыта. Затем рассматривают схему опыта Резерфорда более детально (с помощью диапозитива, диафильма или плаката), предлагают школьникам зарисовать ее в тетради [1].

Рассказать, что комптоновский эффект заключается в изменении частоты излучения при рассеянии рентгеновских лучей «легкими» веществами (графит, парафин и др.). Особенность этих веществ - относительно слабая связь внешних электронов в атоме с ядрами. Это явление было обнаружено в 1923 г. и подробно исследовано американским физиком А. Комптоном, который установил, что разность частот (длин волн) первичного (падающего) и рассеянного излучения зависит только от угла рассеяния.

Изучение темы «физика атомного ядра» целесообразно начать с ознакомления учащихся с составом и свойствами ядра атома. Это позволит изучаемые явления (радиоактивность, ядерные реакции и т. д.) не только описать, но и объяснить.В начале изложения нового материала напоминают школьникам о явлении радиоактивности (свидетельствующем о сложном строении ядра и нарушившем представление о неизменности атомов) и об открытии в 1910 г. английским ученым Ф. Содди изотопов, наведшем на мысль, что ядро построено из частиц, атомная масса которых равна единице, т. е. из протонов. При этом учитель должен учесть, что с понятиями «изотопы», «атомная масса» учащиеся знакомы из курса химии. В ходе рассказа вводят понятие «массовое число» и напоминают принцип устройства масс-спектрографа, с которым они знакомились в IX классе. Можно упомянуть, что β- радиоактивность наталкивала на мысль, что в состав ядра входят электроны. Однако эта модель оказалась несостоятельной. [1]

Далее сообщают, что в 1932 г. Д. Чедвик открыл новую элементарную частицу - нейтрон, незначительно отличающуюся от протона по массе и не имеющую заряда, что позволило советскому физику Д.Д.Иваненко и независимо от него В. Гейзенбергу предложить протонно-нейтронную модель ядра, общепринятую сегодня. Итак, с современной точки зрения ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Число протонов в ядре того или иного атома определяется порядковым номером Z элемента в периодической системе Менделеева, а число нейтронов равно разности между массовым числом А и числом протонов Z.

При изучении понятий корпускулярно-волнового дуализма важно объяснение физического смысла волн де Бройля приводит к необходимости ознакомить учащихся хотя бы в самых общих чертах с особенностями квантовой механики, ее успехами и обсудить место этой теории среди других наук о движении. Важно при этом раскрыть своеобразие законов, действующих в микромире, их коренное отличие от законов классической физики.

Литература:

1. С.Туякбаева, Ш.Насокова, Б.Кронгарт, В.Кон, В.Загайнова«Физика и астрономия» 11 класс, Алматы: «Мектеп», 2013.

2. Теория и методика обучения физики в школе. Частные вопросы. / Под ред. Каменецкого С.Е. – М.: АСАDEMA, 2000;

3. Учебная программа для 10-11 классов общественно-гуманитарного направления уровня общего среднего образования – Астана, 2013 г.