Формирование представлений и понятий физики конденсированного состояния вещества в задачах общего курса физики

Ханин, Дмитрий Самуилович

Темы диссертаций по педагогике » Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)

автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Формирование представлений и понятий физики конденсированного состояния вещества в задачах общего курса физики

Автореферат

Автор научной работы: Ханин, Дмитрий Самуилович
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Санкт-Петербург
Год защиты: 2005
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Формирование представлений и понятий физики конденсированного состояния вещества в задачах общего курса физики"

На правах рукописи УДК 531

ХАНИН Дмитрий Самуилович

ФОРМИРОВАНИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ И ПОНЯТИЙ ФИЗИКИ КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА В ЗАДАЧАХ ОБЩЕГО КУРСА ФИЗИКИ

Специальность 13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (физика, уровень профессионального образования)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Санкт-Петербург 2005

Работа выполнена на кафедре методики обучения физике государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Российского государственного педагогического университета имени А.И.Герцена

Научный руководитель:

академик РАО, доктор физико-математических наук, профессор Геннадий Алексеевич Бордовский

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор

Евгений Борисович Шадрин;

доктор педагогических наук, профессор

Аркадий Евсеевич Марон

Ведущая организация:

Санкт-Петербургский государственный университет

Защита состоится

«^И»

2005 года в 1С часов на 212.199.21 по присуждению Российском государственном

заседании Диссертационного совета учёной степени доктора наук в педагогическом университете им. А.И.Герцена по адресу: 191186, Санкт-Петербург, наб.р. Мойки, 48, корп.З, ауд. 20.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке РГПУ им.А.И.Герцена

Автореферат разослан « и

2005 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета канд. физ.-мат. наук, доцент ¡/ Н.И.Анисимова

¿ром г

219 5 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Вопросы физики конденсированного состояния вещества традиционно занимают в общем курсе физики весьма скромное место. В части классической физики они ограничиваются изложением кратких сведений о строении и свойствах твёрдых тел, часто здесь, по понятным причинам, без адекватной современным представлениям интерпретации, а в основах квантовой физики - элементами электронной теории твердых тел, где находится место анализу, причём далеко неполному, лишь отдельных свойств конденсированных веществ. В результате, как свидетельствуют результаты аттестации студентов, понятия и представления физики конденсированного состояния вещества принадлежат к числу наименее осваиваемых в общем курсе физики.

В содержательном аспекте общего курса физики такое положение дел находится в явном противоречии с лидирующей, по объёму исследований и практической значимости результатов, ролью физики конденсированного состояния вещества во всём комплексе современных физических наук. Важным представляется и тот фаюг, что упускаются возможности, которыми обладает физика конденсированного состояния в плане интеграции физических знаний, в силу использования ею широкого круга фундаментальных и базисных модельных представлений, относящихся к различным разделам общего курса физики.

Не менее существенными являются и упускаемые возможности в процессуальном аспекте общего курса физики. Будучи непрерывно развивающейся в плане модельных представлений, широко и эффективно использующей математические модели и возможности их реализации средствами компьютерного моделирования и вычислительного эксперимента, позволяющей предметно осмыслить ценность и цену идеализации в анализе реальных процессов, границы применимости теории и роль парадоксов в её развитии, допускающей возможность постановки ряда ключевых экспериментов в условиях вузовской лаборатории, имеющей принципиально важные для развития техногенной цивилизации практические применения, физика конденсированного состояния вещества может представлять собой хорошую основу для развития у студентов исследовательских умений, формирования у них методологической компетентности.

^ РОС. национальная библиотека |

СПе

1 1 ■ ¡им -3

ли будут эффективными, если не будут вовлекать студента в процесс самостоятельного поиска новых знаний, овладения его методами.

Интересные возможности формирования понятий и представлений физики конденсированного состояния вещества предоставляет заданный подход. Это предопределяется рядом взаимосвязанных обстоятельств, к основным из которых относятся активный характер деятельности учащихся; неформальное, сущностное освоение знаний; востребованность принципиально важных для познавательной деятельности компонентов физического понимания: способности объяснения, описания и прогнозирования физических явлений в конденсированных средах на основе модельных представлений об их строении и протекающих процессах. Требуя использования различных, адекватных содержанию задач методов, процесс их решения может стать, таким образом, важным компонентом методологии исследовательско ориентированного физического образования.

В методике обучения физике имеются отдельные примеры удачного использования решения задач как средства формирования физических понятий и представлений, относящихся к различным разделам общего курса физики. Вместе с тем, целесообразность и реалистичность задачного подхода в рассматриваемом аспекте в общем плане нуждаются в обосновании, а его системное использование для формирования понятий и представлений физики конденсированного состояния вещества - в методическом обеспечении.

Объектом исследования является процесс обучения студентов факультетов физики вузов.

Предметом исследования является содержание и формы обучения основам физики конденсированного состояния вещества в общем курсе физики.

Цель исследования - разработка методических основ формирования понятий и представлений физики конденсированного состояния вещества в задачах общего курса физики.

Гипотеза исследования - формирование понятий и представлений физики конденсированного состояния вещества в общем курсе физики станет более эффективным, если будет осуществляться в процессе решения задач непрерывно, системно, в соответствии с уровнем теоретических знаний и познавательных возможностей студентов.

Исходя из цели и гипотезы исследования, были поставлены следующие задачи:

1. Определить роль и место основ физики конденсированного состояния вещества в общем курсе физики.

2. Проанализировать состояние теории и практики обучения физике конденсированного состояния вещества в общем курсе физики.

3. Проанализировать возможности заданного подхода к формированию физических понятий и представлений.

4. Разработать методические подходы к формированию понятий и представлений физики конденсированного состояния вещества в задачах общего курса физики.

5. Разработать варианты задач, ориентированных на формирование понятий и представлений физики конденсированного состояния вещества в общем курсе физики.

6. Проверить эффективность заданного подхода к формированию понятий и представлений физики конденсированного вещества в общем курсе физики.

Теоретико-методологические основы исследования:

- труды классиков физической науки по ей методологическим аспектам (М.Борн, Н.Бор, В.Гейзенберг, П.Дирак, П.Л.Капица, Л.Д.Ландау, Р.Фейнман, А.Эйнштейн и др.);

- философские, психологические и педагогические концепции познавательной деятельности (Л.С.Выготский, В.В.Давыдов, А.Н.Леонтьев, Ю.Н.Кулюткин, Я.А.Пономарёв, В.Г.Разумовский, С.Л. .Рубинштейн, А.П.Тряпицына, Г.И.Щукина и др.);

- достижения и тенденции развития теории и методики обучения физике (Г.А.Бордовский, В.А.Извозчиков, С.Е.Каменецкий, В.В.Лапгев, А.С.Кондратьев, И.Я.Ланина, Н.С.Пурышева, А.В.Усова, Т.Н.Шамало и др.);

- методические подходы к обучению решению задач (А.А.Быков, С.В.Бубликов, А.С.Ковдратьев, С.М.Козел, В.А.Орлов и др.)

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:

- теоретический анализ проблемы на основе достижений современной физики конденсированного состояния вещества, результатов психолого-педагогических и методических исследований;

- анализ содержания физики конденсированного состояния вещества в вузовских учебных программах по общему курсу физики, учебниках и учебных пособиях и опыта её преподавания в вузах;

- проведение педагогического эксперимента с целью определения эффективности заданного подхода к формированию представлений и понятий физики конденсированного состояния вещества в общем курсе физики.

Научная новизна работы заключается в следующем.

В отличие от традиционного подхода к обучению основам физики конденсированного состояния вещества в общем курсе физики, когда

они преподаются как оформленный объём авторитетной информации, развитая в настоящей работе методика предполагает формирование ряда её ключевых понятий и представлений в процессе решения задач.

В отличие от принятого в преподавании общего курса физики фрагментарного характера изложения отдельных вопросов физики конденсированного состояния вещества, в работе развивается системный, основанный на решении циклов задач, подход к изучению её основ на всём протяжении курса.

Показано, что использование заданного подхода позволяет существенно расширить и углубить в общем курсе физики представления о свойствах конденсированных веществ, включая такие принципиально важные, как представления о различиях металлического и неметаллического состояний, фазовых переходах между ними, структурной чувствительности свойств.

Развит методический подход к формированию в задачах общего курса физики понятий о методах экспериментального исследования конденсированных веществ, что способствует активизации физических знаний и, в совокупности с использованием и построением в процессе решения задач необходимых модельных представлений - усилению методологической ориентации содержания учебного курса.

Раскрыты возможности заданного подхода в пропедевтике введения на заключительном этапе изучения общего курса физики основополагающих понятий и представлений электронной теории конденсированного состояния вещества. Показано, что предлагаемая пропедевтика может рассматриваться не только как средство облегчения освоения студентами новых, часто весьма сложных для них представлений, но и будучи основанной на развивающейся на протяжении курса системе задач, и в более широком плане - как средство интеграции приобретаемых в общем курсе физики знаний.

Раскрыты возможности эффективного использования задачного подхода для развития в общем курсе физики представлений о реальных процессах в технических и природных конденсированных системах, что способствует актуализации физических знаний и формированию ценностного отношения к ним.

Теоретическая значимость работы заключается в следующем: — обосновании дидактической ценности освоения учащимися основ физики конденсированного состояния вещества в общем курсе физики в его содержательном и процессуальном аспектах;

- обосновании целесообразности и реалистичности задачного подхода в системном формировании физических понятий и представлений;

- определении принципов проектирования циклов задач, ориентированных на формирование физических понятий и представлений.

Практическое значение работы состоит в том, что результаты исследования в части предлагаемых циклов задач доведены до уровня конкретных методических разработок и рекомендаций по обучению основам физики конденсированного состояния вещества в общем курсе физики в вузах.

В содержание общего курса физики вводятся новые для него практико-ориентированные задачи, относящиеся к физике технических и природных систем.

Развиваемая в работе методика формирования понятий и представлений физики конденсированного состояния вещества в логике задачного подхода использована при составлении и реализации учебных программ по общему курсу физики на факультетах физики ряда классических, технических и педагогических университетов.

Достоверность и обоснованность результатов и выводов исследования обеспечиваются:

- опорой на современные достижения физики конденсированного состояния вещества, психолого-педагогических и методических исследований по инновационной деятельности в системе физического образования;

- использованием различных методов, адекватных поставленным задачам;

- рациональным выбором критериев оценки эффективности разработанной методики формирования представлений и понятий физики конденсированного состояния вещества в логике задачного подхода;

- широтой апробации разработанной методики на факультетах физики вузов;

- положительными результатами проведённого педагогического эксперимента.

Апробация результатов исследования

Санкт-Петербург, 2003); Международных конференциях "Физика диэлектриков" (Диэлекгрики-2000,2004; Санкт-Петербург, 2000, 2004 гг.); Всероссийской научной конференции "Физика полупроводников и полуметаллов" (ФПП-2002; Санкт-Петербург, 2002); Международных конференциях "Герценовские чтения" (Санкт-Петербург, 2000,2002 гг.).

Результаты диссертационного исследования докладывались на семинарах кафедры методики обучения физике РГПУ им. А.И.Герцена и факультета физики Университета Северной Айовы (США).

На защиту выносятся следующие положения:

1. Необходимость приведения содержания общего курса физики в соответствие с представительством и практической значимостью различных областей знаний в современной науке и усиления его методологической направленности делает целесообразным, а развиваемый заданный подход - возможным системное формирование основных понятий и представлений физики конденсированного состояния вещества на протяжении всего изучения курса.

2. Понятия о свойствах и экспериментальных методах исследования конденсированных веществ могут осваиваться студентами в общем курсе физики на основе циклов задач, решение которых позволяет освоить необходимые для сущностного и разностороннего понимания формируемых понятий физические представления.

3. Процесс формирования понятий и представлений электронной теории конденсированного состояния вещества может строиться в общем курсе физики на основе развивающейся, с повышением уровня теоретических знаний и познавательных возможностей студентов, системы задач: от родственных задач классической механики и электродинамики, решение которых даёт наглядный аналог требуемого результата, до задач квантовой физики, находящихся в русле самой теории.

4. Расширению представлений о практическом значении физических знаний и соответственно усилению ценностного отношения к ним может способствовать решение в общем курсе физики ряда прикладных задач физики конденсированных технических и природных систем, осуществляемое на основе феноменологического подхода доступными студентам количественными и качественными методами.

Структура и объём диссертации. Общий объём работы составляет 154 страницы. Она включает в себя введение, три главы, заключение, библиографию из 163 наименований и содержит 31 рисунок и 10 таблиц. 8

ОСНОВНЫЕ ИДЕИ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационного исследования, определяются его цель, задачи, объект, предмет, гипотеза и методы, раскрываются научная новизна и практическая значимость полученных результатов, формулируются выносимые на защиту положения.

В первой главе "Психолого-педагогический анализ проблемы" раскрываются дидактическое значение изучения основ физики конденсированного состояния вещества в общем курсе физики, состояние теории и практики её преподавания; доказываются целесообразность и реалистичность задачного подхода к формированию необходимых понятий и представлений.

На основе анализа содержания и методологии физики конденсированного состояния вещества как науки показано, что изучение её основ как принципиально важной составляющей общего курса физики усиливает его мировоззренческое значение, исследовательскую ориентацию, способствует интеграции и активизации знаний, развитию физического понимания. Опираясь на основные фундаментальные модели физики и охватывая обширный и непрерывно расширяющийся круг объектов, физика конденсированного состояния вещества сама является непрерывным источником модельных представлений, эффективно используемых для объяснения, описания и прогнозирования свойств твёрдых тел, для создания новых материалов с заданными свойствами, когда, говоря словами Лео Есаки, "вместо Богом созданных кристаллов, мы сами создаём "Кристаллы, сделанные человеком"". Содержание данной области знания может изучаться в форме полномасштабных учебных исследований, что отвечает концепции физического образования как учебной модели науки.

Вместе с тем в практике преподавания обучение элементам физики конденсированного состояния вещества в общем курсе физики осуществляется, как правило, по остаточному принципу. Это связано, главным образом, с квантовым характером электронной теории твёрдого тела, что позволяет полноценно изучать её только в заключении курса. Имеющиеся интересные методические разработки в этой области, относящиеся к школьному и общему вузовскому физическому образованию, широкого применения до настоящего времени не получили. Это приводит к неудовлетворительному усвоению учащимися курса физики в этой части.

В настоящей работе развивается задачный подход к формированию понятий и представлений физики конденсированного Ьостояния вещества в общем курсе физики. Аргументация в пользу его целесообразности наряду с отмеченными в разделе "актуальность" активностью

и осознанностью действий учащихся строится на общности методов научного и учебного познания, содержания и последовательности мыслительной деятельности в процессе решения задач и овладения физическими понятиями и представлениями. С привлечением конкретного предметного материала (истории формирования в науке представлений о строении реального кристалла и понятия о его дефектах) показано, что формирование понятий и представлений в науке представляет собой решение нестандартной задачи, осуществляемое в несколько характерных этапов: эвристический, познавательный, прагматический, обобщающий.

Процесс овладения физическими понятиями включает в себя аналогичные решению задач мыслительные действия: определение соответствующего круга объектов, выделение его существенных признаков, установление связей осваиваемого понятия с другими понятиями, его конкретизация, выработка умения оперировать понятием.

Важно отметить, что решение задач как средства формирования новых знаний эффективно в развитии ряда принципиально важных для познавательной деятельности в целом особенностей мышления, в том числе:

- целенаправленности;

- конструктивности, проявляющейся в планировании содержания и организации деятельности;

- последовательности в выполнении запланированных действий;

- завершённости, состоящей в результативности действия.

Особенно важное значение имеет вырабатываемая в процессе

решения задач ассоциативная связь представлений, когда, говоря словами Л.С.Выготского "одно представление вызывает другое, которое связано с ним по смежности или времени".

Вторая глава "Методика формирования понятий и представлений физики конденсированного стояния вещества в задачах общего курса физики" включает в себя принципы проектирования задач как средства формирования новых знаний; варианты задач применительно к определённым элементам понятийного аппарата, рекомендации по их решению.

В основу разработанной методики положен системный подход к проектированию и реализации учебного процесса. В первую очередь это относится к выбору ключевых в содержании и методологии физики конденсированного состояния элементов её понятийного аппарата и формы их освоения в логике задачного подхода. В качестве ключевых элементов выделены следующие:

- понятия о свойствах конденсированных веществ;

- понятия о методах экспериментального исследования конденсированных веществ;

- понятия и представления электронной теории конденсированного состояния вещества;

- представления о практическом использовании физики конденсированного состояния вещества.

Будучи взаимосвязанными, эти элементы в своей совокупности отражают выразительно проявляющуюся в физике конденсированного состояния вещества, дидактически важную триаду "эксперимент -теория - практика".

В методологическом плане решение задач с необходимостью предполагает построение физической и математической моделей явлений, взвешенное сочетание качественного и количественного подходов, формулирование вытекающих из модели следствий, допускающих экспериментальную проверку, оценку роли не учитываемых в модели факторов (величин) и определение границ её применимости. Тем самым в решении задач цикла оказывается востребованным и развивается физическое понимание на всех его уровнях: объяснения, описания и прогнозирования физических явлений.

Каждому из указанных классов и представлений отвечает адекватная его содержанию форма освоения. Разработанный подход к формированию понятий о свойствах конденсированных веществ реализуется в форме решения циклов задач - сочетания задач, каждая из которых предоставляет возможность акцентировать внимание на каком-то определённом аспекте изучаемого свойства, отвечающем ему физическом представлении.

Содержание задач цикла в целом призвано обеспечивать:

- усвоение определения понятия свойства конденсированного вещества на макро- и микроуровне;

- формирование представлений о внешних и внутренних (присущих самому веществу) факторов, влияющих на свойство;

- получение представлений об ответственных за формирование свойства физических процессах;

- освоение представлений о свойстве как качественном и количественном признаке различных состояний конденсированного вещества;

- формирование представлений о влиянии на свойство особенностей строения вещества.

На основе предлагаемого подхода развита методика формирования представлений об электропроводности твёрдых тел. Первые две задачи цикла здесь направлены на осмысление определения электропроводности. Содержание первой задачи состоит в получении

вольт-амперной характеристики инжекционного тока в безловушечном

изоляторе. В ходе её решения необходимо раздельно найти зависимости определяющих проводимость микроскопических параметров -концентрации и подвижности носителей заряда - от приложенного напряжения. Отличие последней от характерной для свободных электронов в вакууме непосредственно связано с наличием рассеяния носителей заряда в твёрдом теле. Одновременно приходим к представлению о токах, ограниченных пространственным зарядом в твёрдом теле, как о нелинейном электрическом явлении. Вторая задача заостряет внимание на тензорном характере проводимости кристаллов, анизотропных в отношении электропроводности. Задание состоит в определении проводимости кристалла в заданном направлении при известных значениях компонентов тензора проводимости.

Цель следующих задач цикла - физическое понимание качественного различия металлического и неметаллического состояний конденсированного вещества. Предлагается провести сравнительный анализ температурных зависимостей концентрации, подвижности носителей заряда и проводимости металлов и неметаллов и, вслед за этим, прогнозировать зависимости сопротивления и температурного коэффициента сопротивления металлодиэлекгрической системы от концентрации проводящей фазы. В последнем задании проявляется переход "металл - диэлектрик" (эффект протекания).

Несколько задач цикла посвящены взаимосвязи структуры и электропроводности твёрдых тел. В этом аспекте даются задания по прогнозированию электронных свойств различных аллотропных кристаллических модификаций углерода, включая фуллериты; анализу ионного транспорта в сильных электрических полях, приводящего к формированию анодных оксидных плёнок на поверхности металла, где получаемые закономерности кинетики роста определяются дефектной структурой реального твёрдого тела; установлению влияния концентрации электрически активных примесей на электронные свойства полупроводников, проявляемого в концентрационном переходе из неметаллического в металлическое состояние; прогнозированию изменения электронной и ионной проводимости вещества при его структурном разупорядочении.

Циклы задач являются структурной основой к формированию понятия о методах экспериментального исследования конденсированных веществ. Развиваемая методика предполагает здесь решение циклов задач двух типов.

Циклы задач первого типа объединяют в себе задачи, направленные на раскрытие физических принципов различных методов, ориентированных на достижение определённой цели исследования конденсированных веществ.

Циклы задач второго типа включают в себя задачи, раскрывающие различные возможности какого-либо одного метода, или комплекса методов, объединённых общностью воздействующего на вещество фактора.

В качестве примера цикла задач первого типа рассмотрен цикл задач, ориентированный на формирование понятия о физических принципах спектроскопических методов анализа элементного состава конденсированных веществ: ионной и электронной спектроскопии. Цикл открывает задача, посвящённая принципу действия сферического энергоанализатора (конденсатора), служащего для регистрации спектра рассеянных частиц в известной схеме эксперимента Резерфорда. Далее, на основе законов сохранения энергии и сохранения импульса, в процессе решения задачи доказывается, что отношение энергии отражённых ионов к энергии зондирующего пучка ионов зависит только от отношения атомных масс ионов зондирующего пучка и атомов мишени и угла рассеяния. Этот результат указывает на возможность использования энергетического спектра рассеянных ионов при заданном угле рассеяния для определения элементного состава вещества.

В части электронной спектроскопии прежде всего определяются излучательные и безызлучательные электронные переходы, возникающие при образовании под воздействием облучения твёрдого тела быстрыми электронами вакансий во внутренней оболочке и отвечающие характеристическому рентгеновскому излучению и эмиссии Оже-электронов соответственно. Далее, на основе известных из общего курса физики закономерностей, выявляется информативность получаемых спектров для определения элементного состава вещества.

В качестве примера цикла второго типа рассмотрен комплекс вопросов, направленных на раскрытие возможностей использования в структурных спектроскопических исследованиях твёрдых тел рентгеновского излучения. К числу рассматриваемых на уровне физических принципов методов здесь относятся рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, Оже-спектроскопия, метод протяжённой тонкой структуры рентгеновского спектра поглощения.

Важно отметить, что будучи сформулированными в форме задач и примеров, физические основы методов исследования твёрдого тела могут существенно обогатить общий курс физики, придав ряду вопросов, кажущихся интересными лишь в историческом и академическом планах, ясное актуальное значение.

В основу системного формирования понятий электронной теории конденсированного вещества в общем курсе физики в логике заданного подхода положена доступность, непрерывность, последовательное углубление в соответствии с повышением уровня теоретических знаний и познавательных возможностей студентов.

Так, предлагается осуществлять пропедевтику понятия о зонном строении энергетического спектра электронов в твёрдом теле на основе решения следующей серии задач: определения частот колебаний связанных маятников в разделе "Механика", резонансных частот системы связанных колебательных контуров, энергии взаимодействия (связи) осциллирующих диполей в разделе "Электродинамика", энергии ковалентной молекулярной связи на простейшем примере молекулярного иона водорода в разделе "Молекулярная физика". Решение всех этих задач, на уровне наглядных аналогий в задачах классической физики и формального соответствия в задачах квантовой физики, приводит к выводу о том, что взаимодействие между колебательными системами ведёт к расщеплению энергетического уровня (собственной частоты) на соответствующее числу осцилляторов количество уровней. Этот вывод может быть обобщён на образование зонного энергетического спектра электронов в твёрдых телах.

Другим примером пропедевтики на основе использования наглядных аналогий является формирование представлений о переносе заряда, предшествующее их адекватному квантовой теории твёрдого тела освоению. Так, при решении в разделе "Механика" задач о движении тела по периодической гофрированной поверхности и в идеальной жидкости предлагается "спрятать" внутренние силы посредством введения эффективной массы. В решении задачи о распространении волны в системе связанных осцилляторов, используя асимптотический метод, показывается что в отсутствие неоднород-ностей рассеяния не происходит, а введение структурной неоднородности, приводит к рассеянию волн. Это может рассматриваться как пропедевтика изучения теоремы Блоха о движении электрона в периодическом поле кристалла, изучаемой в квантовой физике.

В заключение главы обсуждаются возможности использования заданного подхода к анализу физических явлений в твёрдотельных технических и природных системах. Показывается, что решение ряда таких задач может быть осуществлено на основе феноменологического подхода, не предполагающего каких-либо допущений относительно механизмов физических процессов, определяющих изучаемое, явление.

К числу рассматриваемых здесь задач относятся определение на основе принципа симметрии проводимости двухфазной случайно 14

неоднородной системы, нелинейных вольт-амперных характеристик слоистой структуры металл - полупроводник(диэлекгрик) - металл в условиях разогрева протекающим током; прогноз толщины ледяного покрова арктических морей. Важно отметить, что получаемые в определенном модельном приближении результаты допускают экспериментальную проверку.

В третьей главе "Экспериментальная проверка эффективности задачного подхода к формированию понятий и представлений физики конденсированного состояния вещества в общем курсе физики" представлены результаты педагогического эксперимента, проводимого в РГПУ имени А.И.Герцена, СПбГУ, СПбГПУ, Петрозаводском государственном университете, Псковском педагогическом университете, Вологодском педагогическом университете.

На поисковом и констатирующем этапах эксперимента доказаны целесообразность и реалистичность задачного подхода к формированию в общем курсе физики ключевых в содержании и методологии физики конденсированного состояния вещества элементов её понятийного аппарата.

На формирующем этапе эксперимента определялись уровни усвоения студентами программы обучения, степень их самостоятельности при выполнении учебных и учебно-исследовательских заданий и динамика развития познавательных возможностей при следующем за общим курсом физики изучении спецкурсов и научной деятельности. Для количественной оценки указанных показателей использовались коэффициент усвоения и определяемый в динамике коэффициент активных действий. Достоверность получаемых результатов подтверждалась посредством применения метода проверки статистических гипотез.

Как показали полученные результаты, использование предлагаемой методики позволяет существенно повысить относительное количество студентов, осваивающих учебный материал на продуктивном и творческом уровнях и проявляющих высокий уровень самостоятельности при выполнении заданий, а также закладывает основу для существенно более высокого, чем при использовании традиционной методики обучения, темпа роста познавательных возможностей.

Таким образом, результаты педагогического эксперимента подтверждают гипотезу исследования и свидетельствуют о том, что формирование понятий и представлений физики конденсированного состояния вещества в задачах и примерах общего курса физики педагогически целесообразно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты и общие выводы работы состоят в следующем:

1. Раскрыты дидактическое значение изучения основ физики конденсированного состояния вещества в содержательном и процессуальном аспектах общего курса физики и имеющийся здесь потенциал его развития сообразно с логикой и методологией современной науки и физического образования.

2. Обоснованы целесообразность и возможность системного формирования понятий и представлений физики конденсированного состояния вещества на основе заданного подхода, осуществляемого на протяжении всего общего курса физики. Выделен ряд ключевых элементов физики конденсированного состояния вещества, которые могут быть освоены в логике задачного подхода.

3. Предложен методический подход к формированию понятий о свойствах конденсированных веществ, основанный на решении циклов задач и дающий возможность сформировать разносторонние представления о них. На основе этого подхода развита методика изучения электропроводности твёрдых тел, использование которой способствует освоению в общем курсе физики таких основополагающих в изучаемой области представлений, как различия металлического и неметаллического состояний конденсированных веществ, фазовые переходы между ними, влияние структурного разупорядочения твёрдых тел на их электрические свойства.

4. Показано, что эффективным средством формирования в общем курсе физики понятий о методах экспериментального исследования твёрдых тел может являться решение циклов задач двух типов: направленных на осмысление физических принципов различных методов исследований применительно к решению определённой проблемы (первый тип) и возможностей определённого метода (класса методов) к решению различных проблем физики конденсированного состояния вещества (второй тип). Разработаны варианты циклов задач обоих типов, ориентированные на осмысление физических принципов, лежащих в основе современных методов структурных исследований конденсированных веществ.

(задачи классической механики и электродинамики), а затем и действительного содержания (задачи квантовой механики). На основе заимствованного из учебной и научной литературы опыта и собственных разработок, составлены серии задач, ориентированные на формирование ряда основополагающих понятий и представлений электронной теории конденсированного состояния вещества.

6. Раскрыты возможности заданного подхода применительно к формированию в общем курсе физики понятий и представлений о физике реальных процессов в технических и природных системах. Показано, что ряд таких задач может решаться на основе феноменологического подхода, не предполагающего каких-либо допущений относительно механизмов физических процессов, определяющих изучаемое явление, доступными для учащихся количественными и качественными методами.

7. В результате педагогического эксперимента доказана эффективность задачного подхода к формированию понятий и представлений физики конденсированного состояния вещества, проявляющаяся в повышении обученности и обучаемости студентов как в рамках самого общего курса физики, так и следующих за ним спецкурсов.

Основное содержание и результаты исследования отражены в следующих публикациях диссертанта.

1. Гудкович З.М., Ханин Д.С. Физическое моделирование и прогностическая функция теории в решении задач молекулярной физики и термодинамики. - Тезисы докладов 5-ой Международной конференции "Физика в системе современного образования" (ФССО-99). - СПб., 1999, т.1. - С.113-114. - 0,125/0,08 пл.

2. Ханин Д.С., Ходанович А.И. О некоторых возможностях формирования понятий квантовой теории твёрдого тела при решении задач механики /В Сборнике научных статей "Методика обучения физике". - СПб.: Изд. РГПУ им. А.И.Герцена, 2000. -С.205-208.-0,25/0,15 п.л.

3. Ханин Д.С., Ходанович А.И. Асимптотический метод в формировании представлений физики конденсированного состояния. - Материалы Международной научной конференции "Герценовские чтения". В Сборнике научных статей "Теория и практика обучения физике". - СПб.: Изд. РГПУ им. А.И.Герцена, 2000. - С.204-206. - 0,19/0,12 пл.

4. Ханин Д.С. Анализ свойств диэлектриков в общем курсе физики. -Тезисы докладов Международной научной конференции "Физика диэлектриков" (Диэлектрики-2000). - СПб.: Изд. РГПУ им. А.И.Герцена, 2000, т.2. - С.208-209. - 0,125 п.л.

5. Ханин Д.С., Ходанович А.И. Знакомство с ангармоническими эффектами в твердых телах при изучении общего курса физики /В Сборнике научных статей "Физика в школе и вузе". - СПб.: Изд. РГПУ им. АЛГерцена, 2001. - С.202-204. - 0,19/0,12 пл.

6. Ханин Д.С. Физические основы методов анализа конденсированных веществ в задачах общего курса физики. - Материалы 6-ой Международной научной конференции "Физика в системе современного образования" (ФССО-01). - Ярославль, 2001, т.1. -С.53-55.-0,19п.л.

7. Ханин Д.С. Задачи физических методов структурного анализа конденсированных веществ в общем курсе физики. - Материалы Международной научной конференции "Герценовские чтения". В Сборнике научных статей "Современные проблемы обучения физике в школе и вузе". - СПб.: Изд. РГПУ им. А.И.Герцена, 2002. - С.273-276. -0,25 пл.

8. Ханин Д.С. Электропроводность конденсированных веществ в задачах общего курса физики. - Материалы Всероссийской научной конференции "Физика полупроводников и полуметаллов" (ФПП-2002). - СПб.: Изд. РГПУ им. А.И.Герцена, 2002. - С.249-250. -0,125 пл.

9. Бордовский Г.А., Ханин Д.С. Формирование основных понятий и представлений физики конденсированного состояния вещества в задачах и примерах общего курса физики. - Материалы 7-ой Международной конференции "Физика в системе современного образования" (ФССО-ОЗ). - СПб, 2003, т.1. - С.37-39. - 0,19/0,12 пл.

10. Ханин Д.С. Нелинейные кинетические свойства диэлектриков в задачах общего курса физики. - Материалы X Международной конференции "Физика диэлектриков" (Диэлектрики-2004). - СПб, 2004.-С.451-453.-0,19 пл.

11. Ханин Д.С. Основы физики конденсированного состояния в общем курсе физики. - Материалы 8-ой Международной конференции "Физика в системе современного образования" (ФССО-05). - СПб, 2005 (май). - С.132-133. - 0,125 пл.

Личный вклад автора. Работы 4, 6, 7, 8, 10, И выполнены и написаны лично автором. Научный руководитель Г.А. Бордовский осуществлял в работе 9 постановку задачи и анализ результатов. В работе 1 З.М. Гудкович участвовал в постановке задачи и предоставил фактические данные, необходимые для проверки её решения. В работах 2,3,5 А.И. Ходанович участвовал в разработке методики решения задач. Выполнение работ, написанных в соавторстве, принадлежит автору. 18

Подписано в печать 16.11.2005 Формат 60x841/16

Бумага офсетная Объем 1,125 уч. изд. л. Тираж 100 экз.

Заказ /О/

Отпечатано в типографии ГНУ ИОВ РАО 191180, Санкт-Петербург, наб. р. Фонтанки, 78

Р 2 6 2 9 О

РНБ Русский фонд

2006А 28205

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Ханин, Дмитрий Самуилович, 2005 год

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ.

1.1. Дидактическое значение обучения физике конденсированного состояния вещества в общем курсе физики.

1.2. Физика конденсированного состояния в общем курсе физики. Теория и практика обучения.

1.3. Задачиый подход к формированию физических понятий и представлений.

Глава 2. МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ ПОНЯТИЙ

И ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ФИЗИКИ КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА В ЗАДАЧАХ ОБЩЕГО КУРСА ФИЗИКИ.

2.1. Формирование понятий о свойствах конденсированных веществ.

2.2. Формирование понятий о современных методах исследования конденсированных веществ.

2.3. Формирование понятий и представлений электронной теории твёрдого тела при решении задач общего курса физики.

2.4. Формирование понятий и представлений физики реальных процессов в технических и природных, системах в задачах общего курса физики.

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАДАЧНОГО ПОДХОДА К ФОРМИРОВАНИЮ ПОНЯТИЙ И ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ФИЗИКИ КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА В ОБЩЕМ КУРСЕ ФИЗИКИ.

3.1. Организация и проведение педагогического эксперимента.

3.2. Состояние проблемы в практике физического образования в вузах. Констатирующий этап эксперимента.

3.3. Формирующий эксперимент.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Формирование представлений и понятий физики конденсированного состояния вещества в задачах общего курса физики"

Актуальность темы. Вопросы физики конденсированного состояния вещества традиционно занимают в общем курсе физики весьма скромное место. В части классической физики они ограничиваются изложением кратких сведений о строении и свойствах твёрдых тел, часто здесь, по понятным причинам, без адекватной современным представлениям интерпретации, а в основах квантовой физики - элементами электронной теории твёрдых тел, где находится место анализу, причём далеко неполному, лишь отдельных свойств конденсированных веществ. В результате, как свидетельствуют результаты аттестации студентов, понятия и представления физики конденсированного состояния вещества принадлежат к числу наименее осваиваемых в общем курсе физики.

В содержательном аспекте общего курса физики такое положение дел находится в явном противоречии с лидирующей, по объёму исследований и практической значимости результатов, ролью физики конденсированного состояния вещества во всём комплексе современных физических наук. Важным представляется и тот факт, что упускаются возможности, которыми обладает физика конденсированного состояния в плане интеграции физических знаний, в силу использования ею широкого круга фундаментальных и базисных модельных представлений, относящихся к различным разделам общего курса физики.

Тривиальные подходы к решению столь сложной проблемы, такие, как например, увеличение объёма изучаемого материала за счёт увеличения количества часов, даже будь они реализуемы (что маловероятно в современных условиях физического образования), едва ли будут эффективными, если не будут вовлекать студента в процесс самостоятельного поиска новых знаний, овладения его методами.

В методике обучения физике имеются отдельные примеры удачного использования решения задач как средства формирования физических понятий и представлений, относящихся к различным разделам общего курса физики. Вместе с тем, целесообразность и реалистичность заданного подхода в рассматриваемом аспекте в общем плане нуждаются в обосновании, а его системное использование для формирования понятий и представлений физики конденсированного состояния вещества - в методическом обеспечении.

Объектом исследования является процесс обучения студентов факультетов физики вузов.

Исходя из цели и гипотезы исследования, были поставлены следующие задачи:

1. Определить роль и место основ физики конденсированного состояния вещества в общем курсе физики.

3. Проанализировать возможности задачного подхода к формированию физических понятий и представлений.

Теоретико-методологические основы исследования:

- труды классиков физической науки по её методологическим аспектам (М.Борн, Н.Бор, В.Гейзенберг, П.Дирак, П.Л.Капица, Л.Д.Ландау, Р.Фейнман, А.Эйнштейн и др.);

- философские, психологические и педагогические концепции познавательной деятельности (Л.С.Выготский, В.В.Давыдов, А.Н.Леонтьев, Ю.Н.Кулюткин, Я.А.Пономарёв, В.Г.Разумовский, С.Л.Рубинштейн, А.П.Тряпицына, Г.И.Щукина и др.);

- достижения и тенденции развития теории и методики обучения физике (Г.А.Бордовский, В.А.Извозчиков, С.Е.Каменецкий, В.В.Лаптев, А.С.Кондратьев, И.Я.Ланина, Н.С.Пурышева, А.В.Усова, Т.Н.Шамало и др.);

- методические подходы к обучению решению задач (А.А.Быков, С.В.Бубликов, А.С.Кондратьев, С.М.Козел, В.А.Орлов и др.).

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:

- проведение педагогического эксперимента с целью определения эффективности задачного подхода к формированию представлений и понятий физики конденсированного состояния вещества в общем курсе физики.

Научная новизна работы заключается в следующем.

В отличие от традиционного подхода к обучению основам физики конденсированного состояния вещества в общем курсе физики, когда они преподаются как оформленный ограниченный объём авторитетной информации, развитая в настоящей работе методика предполагает формирование ряда её ключевых понятий и представлений в процессе решения задач.

Показано, что использование задачного подхода позволяет существенно расширить и углубить в общем курсе физики представления о свойствах конденсированных веществ, включая такие принципиально важные, как представления о различиях металлического и неметаллического состояний, фазовых переходах между ними, структурной чувствительности свойств.

Раскрыты возможности задачного подхода в пропедевтике введения на заключительном этапе изучения общего курса физики основополагающих понятий и представлений электронной теории конденсированного состояния вещества. Показано, что предлагаемая пропедевтика может рассматриваться не только как средство облегчения освоения студентами новых, часто весьма сложных для них представлений, но и будучи основанной на развивающейся на протяжении курса системе задач, и в более широком плане - как средство интеграции приобретаемых в общем курсе физики знаний.

Раскрыты возможности эффективного использования заданного подхода для развития в общем курсе физики представлений о реальных процессах в технических и природных конденсированных системах, что способствует актуализации физических знаний и формированию ценностного отношения к ним.

Теоретическая значимость работы заключается в следующем:

- обосновании дидактической ценности освоения учащимися основ физики конденсированного состояния вещества в общем курсе физики в его содержательном и процессуальном аспектах;

Достоверность и обоснованность результатов и выводов исследования обеспечиваются:

- использованием различных методов, адекватных поставленным задачам;

- широтой апробации разработанной методики на факультетах физики вузов;

- положительными результатами проведённого педагогического эксперимента.

Апробация результатов исследования

Основные положения и результаты работы докладывались на: Международных конференциях "Физика в системе современного образования" (ФССО-99, 01, 03; Санкт-Петербург, 1999; Ярославль, 2001; Санкт-Петербург, 2003); Международных конференциях "Физика диэлектриков" (Диэлектрики-2000, 2004; Санкт-Петербург, 2000, 2004 гг.); Всероссийской научной конференции "Физика полупроводников и полуметаллов" (ФПП-2002; Санкт-Петербург, 2002); Международных конференциях "Герценовские чтения" (Санкт-Петербург, 2000, 2002 гг.).

На защиту выносятся следующие положения:

Основные положения диссертационного исследования отражены в следующих публикациях:

2. Ханин Д.С., Ходанович А.И. О некоторых возможностях формирования понятий квантовой теории твёрдого тела при решении задач механики /В

Сборнике научных статей "Методика обучения физике". - СПб.: Изд. РГПУ им. А.И.Герцена, 2000. - С.205-208. - 0,25/0,15 п.л.

5. Ханин Д.С., Ходанович А.И. Знакомство с ангармоническими эффектами в твёрдых телах при изучении общего курса физики /В Сборнике научных статей "Физика в школе и вузе". - СПб.: Изд. РГПУ им. А.И.Герцена, 2001. -0202-204.-0,19/0,12 пл.

8. Ханин Д.С. Электропроводность конденсированных веществ в задачах общего курса физики. - Материалы Всероссийской научной конференции "Физика полупроводников и полуметаллов" (Ф1II1-2002). - СПб.: Изд. РГПУ им. А.И.Герцена, 2002. - С.249-250. - 0,125 п.л.

9. Бордовский Г.А., Ханин Д.С. Формирование основных понятий и представлений физики конденсированного состояния вещества в задачах. и примерах общего курса физики. - Материалы 7-ой Международной конференции "Физика в системе современного образования" (ФССО-ОЗ). - СПб, 2003, т.1. — С.37-39. - 0,19/0,12 п.л.

Личный вклад автора. Работы 4, 6, 7, 8, 10, 11 выполнены и написаны лично автором. Научный руководитель Г.А. Бордовский осуществлял в работе 9 постановку задачи и анализ результатов. В работе 1 З.М. Гудкович участвовал в постановке задачи и предоставил фактические данные, необходимые для проверки её решения. В работах 2, 3, 5 А.И. Ходанович участвовал в разработке методики решения задач. Выполнение работ, написанных в соавторстве, принадлежит автору.

Заключение диссертации научная статья по теме "Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)"

Основные результаты исследования состоят в следующем.

2. Обоснованы целесообразность и возможность системного формирования понятий и представлений физики конденсированного состояния вещества на основе задачного подхода, осуществляемого на протяжении всего общего курса физики. Выделен ряд ключевых элементов физики конденсированного состояния вещества, которые могут быть освоены в логике задачного подхода.

5. Показана возможность включения в процесс формирования ряда важных понятий и представлений электронной теории твёрдого тела в общем курсе физики решения ряда задач классической и квантовой физики, образующих определённую последовательность и подводящих к требуемому результату, сначала на уровне наглядных аналогий (задачи классической механики и электродинамики), а затем и действительного содержания (задачи квантовой механики). На основе заимствованного из учебной и научной литературы опыта и собственных разработок, составлены серии задач, ориентированные на формирование ряда основополагающих понятий и представлений электронной теории конденсированного состояния вещества.

6. Раскрыты возможности задачного подхода применительно к формированию в общем курсе физики понятий и представлений о физике реальных процессов в технических и природных системах. Показано, что ряд таких задач может решаться на основе феноменологического подхода, не предполагающего каких-либо допущений относительно механизмов физических процессов, определяющих изучаемое явление, доступными для учащихся количественными и качественными методами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Ханин, Дмитрий Самуилович, Санкт-Петербург

1. Айвазян С.А., Мхиторян И.С. Прикладная статистика и основы эконометрии-М.: ЮНИТИ, 1998, 1022 с.

2. Алфёров Ж.И. Двойные гетероструктуры: концепции и применения в физике, электронике и технологии//УФК, 2002, т. 172, №9, с.1068-1095.

3. Андерсон Ф. Локальные моменты и локализованные состояния. //УФН, т.127, №1, 1979, с. 19-20.

4. Антифеева Е.Л. Развитие умений физического моделирования при изучении электронной теории конденсированного состояния на факультетах физики вузов: Автореф. дисс. . канд. педагог, наук. СПб., 2002.

5. Антонов Л.И., Больных И.К., Дурасова Ю.А., Лукашёва Е.В., Миронова Г.А., Скачков Г.Д. Магнитное состояние ферромагнетиков. М.: Физический факультет МГУ, 2000, Препринт №1/2000, 55 с.

6. Антонов Л.И., Больных И.К., Дурасова Ю.А., Лукашёва Е.В., Миронова Г.А., Скачков Г.Д. Технические свойства ферромагнетиков //Тезисы докладов Съезда физиков-преподавателей "Физическое образование в XXI веке". -М.: Физический факультет МГУ, 2000, с. 131.

7. Антонов Л.И., Больных И.К., Лукашёва Е.В., Миронова Г.А., Скачков Д.Г. Электростатика диэлектриков в курсе общей физики. 4.1. Электрический дипольный момент. М., Физический факультет МГУ, 2001, Препринт №1/2001,41 с.

8. Антонов Л.И., Больных И.К., Лукашёва Е.В., Миронова Г.А., Скачков Д.Г. Электростатика диэлектриков в курсе общей физики. 4.III. Макроскопическое поле поляризованного диэлектрика. М., Физический факультет МГУ, 2001, Препринт №3/2001, 49 с.

9. П.Антонов Л.И., Больных И.К., Лукашёва Е.В., Миронова Г. А., Скачков Д.Г. Электростатика диэлектриков в курсе общей физики. 4.IV. Энергия и силы в электростатике диэлектриков. М., Физический факультет МГУ, 2001, Препринт №4/2001,28 с.

10. Антонов Л.И., Миронова Г.А., Лукашёва Е.В. О физическом смысле векторов магнитного поля в присутствии магнетиков // Труды Международной научной конференции "Физика в системе современного образования". СПб., 2003, т.1 с.24-26.

11. И.Антонов Л.И., Миронова Г.А., Лукашёва Е.В., Малов Г.М. Элементы зонной теории твёрдых тел в курсе общей физики //Тезисы докладов Съезда физиков-преподавателей "Физическое образование в XXI веке". -М., Физический факультет МГУ, 2000, с.78.

12. Н.Антонов Л.И., Миронова Г. А., Лукашёва Е.В., Малова Т.И. Ферромагнитный резонанс //Тезисы докладов Международной научной конференции "Физика в системе современного образования". СПб., 1999, т.1, с.43-44.

13. Антонов Л.И., Миронова Г.А., Лукашёва Е.В., Селиверстов A.B. Энергии и силы в магнитостатике магнетиков // Тезисы докладов Международной научной конференции "Физика в системе современного образования". -СПб., 1999, т.1, с.42-43.

14. Антонов Л.И., Миронова Г.А., Лукашёва Е.В., Чистякова Н.И. Элементы физической химии в курсе физики конденсированного состояния вещества //Труды Международной научной конференции "Физика в системе современного образования". СПб., 2003, т.1, с.19.

15. Аппель И.Л., Гудкович З.М. Численное моделирование и прогнозирование ледовой обстановки. Л.: ГМИ, 1989, 270 с.

16. Афанасьев В.П. Электронная и ионная спектроскопия твёрдых тел // Соросовский образовательный журнал, 1999, №2, с. 110-116.

17. Ашкрофт М., Мермеен Н. Физика твёрдого тела: В 2-х томах. М.: Мир, 1977.

18. Балл Г.А. Теория учебных задач. Психолого-педагогический аспект. М.: Педагогика, 1990, 184 с.

19. Батырёв В.А. Рентгеноспектральный электроннозондовый микроанализ. -М.: Металлургия, 1982.

20. Берклеевский курс физики. В 5-ти томах. М.: Наука, 1971-1972.

21. Бирке Л.С. Рентгеновский микроанализ с помощью электронного зонда. -М.: Металлургия, 1966.

22. Бордовский Г.А., Гороховатский Ю.А., Ханин С.Д. Элементы физики твёрдого тела: Учебное пособие по курсу общей физики. СПб.: Изд-во. РГПУ им. А.И.Герцена, 1997, 188 с.

23. Бордовский Г.А., Извозчиков В.А. Естественно-неупорядоченный полупроводниковый кристалл. ~ СПб.: Образование, 1997.

24. Буров В.А. Методика изучения полупроводников в школе. М.: Просвещение, 1965.

25. Бутиков Е.И., Кондратьев А.С., Уздин В.М. Физика. Т.З. Строение и свойства вещества. М. - СПб.: Физматлит. Невский Диалект. Лаборатория Базовых Знаний, 2000.

26. Вахольский Б.М. Факультативные занятия в средней школе по курсу "Физические основы электроники": Автореф. дисс. . канд.педагог. наук. -Л., 1969.

27. Ведринский P.B. EXAFS-спектроскопия новый метод структурного анализа// Соросовский образовательный журнал, 1996, №5, с.79-84.

28. Ведринский Р.В. Как исследуют расположение атомов в поверхностных слоях твёрдых тел //Соросовский образовательный журнал, 1997, №7, с.103-108.

29. Вест А. Химия твёрдого тела. Теория и приложения. 4.1. М.: Мир, 1988, 555 с.

30. Волькенштейн Ф.Ф. Электроны и кристаллы. -М.: Наука, 1983.

31. Ворона А.П. К изучению электрического тока в полупроводниках // Физика в школе, 1994, №6, с.40-44.

32. Выготский JI.C. Лекции по психологии. СПб.: Союз, 1997, 142 с.

33. Выготский JI.C. Собрание сочинений. Т.2 "Мышление и речь". М.: Педагогика, 1982.

34. Гатаулин Ш.Л. Изучение электрических свойств полупроводников в курсе физики.-М.: Просвещение, 1964.

35. Гейзенберг В. Развитие понятий в истории квантовой механики // В кн. "Шаги за горизонт". М.:Прогресс, 1987, с.91-106.

36. Генденштейн Л.Э. Анатомия интереса // Проблемы школьного учебника. -М.: Просвещение, 1988, в.18.

37. Голикова O.A. Квазиаморфные полупроводники // Успехи физических наук, 1989, в.4.

38. Голубева О.Н. Фундаментальные идеи и модели физики сверхпроводимости. М.: ПАИМС, 1995, 63 с.

39. Горбунов Г.Т. Реализация политехнического принципа при изучении физических основ микропроцессорной техники: Автореф. дисс. . канд. педагог, наук. М., 1990.

40. Горбунова И.Б. Новые компьютерные технологии и проблема преодоления формализма в знаниях по физике. — СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И.Герцена, 1999, 199 с.

41. Горюнова H.A., Коломиец Б.Т. Новые стеклообразные полупроводники //Изв. АН СССР. Сер. Физ. 1956, т.20, №12, с.1496 - 1500.

42. Грабарь М.И., Краневская К.А. Применение математической статистики в педагогических исследованиях.-М.:Педагогика, 1997, 135 с.

43. Грабов В.М. Единый подход к описанию и изучению электрических свойств твёрдых тел: диэлектриков, полупроводников и металлов //Труды 9-ой Международной конференции "Физика диэлектриков". -СПб., 2000, т.2, с. 199-200.

44. Грабов В.М. Изложение темы "Контактные явления" в курсе общей физики // Материалы второго зонального научно-методического совещания заведующих кафедрами и ведущих лекторов по физике Северо-Западной зоны. Д., 1982, с.23-24.

45. Грабов В.М. К изложению темы "Термоэлектрические явления" в курсе общей физики //Материалы второго зонального научно-методического совещания заведующих кафедрами и ведущих лекторов по физике Северо-Западной зоны. Д., 1982, с.24-26.

46. Грабов В.М., Комаров В.А., Худякова В.И. К вопросу об изложении темы "Термоэлектрические явления" в курсе общей физики //Преподавание физики в школе и вузе. СПб., 1997, с. 123-127.

47. Громцева А.К. Становление нового типа школы основной путь борьбы с формализмом в обучении. Межвузовский сборник научных трудов. - Д., 1989.

48. Гулд X., Тобочник Я. Компьютерное моделирование в физике. В 2-х частях. М.: Мир, 1990.

49. Данильчук В.И., Каменецкий С.Е. Электрические и магнитные свойства вещества: Учебное пособие. Чебоксары, 1975.

50. Дик Ю.И. Методика изучения свойств твёрдых тел на основе представлений об их структуре в курсе физики средней школы: Автореф. дисс. . канд. педагог, наук. М., 1978.

51. Драгулов В.П., Неизвестный И.Г., Гридчик В.А. Основы наноэлектроники. Новосибирск, 2000, 331 с.

52. Дубровский Е.Г. Естественные сверхрешётки в кристаллах // В сб. Физика полупроводников. Материалы научной школы. JL, 1973.

53. Дыхне A.M. Проводимость двумерной двухфазной системы // ЖЭТФ, 1970, т.59, вып. 7, с. 110-115.

54. Егоров A.JI. Свойства твёрдого тела в курсе физики средней школы. М.: Учпедгиз, 1959.

55. Епифанов Г.И. Физика твёрдого тела. М.: Высшая школа, 1967.

56. Жузе В.П., Курчатов Б.В. К вопросу об электропроводности закиси меди. Физический журнал. Серия А. ЖЭТФ, 1932, т.2, в.5-6, с.310-317.

57. Жуковский В.Ч., Кревчик В.Д., Семёнов М.Б., Тернов А.И. Квантовые эффекты мезоскопических системах. М.: Физ. фак-тет МГУ, 2002,107 с.

58. Займан Дж. Модели беспорядка. -М.: Мир, 1982, 591 с.

59. Зигбан К., Нордлинг К., Фальман А. Электронная спектроскопия. М.: Мир, 1971.

60. Золотухин И.В. Фракталы в физике твёрдого тела // Соросовский образоват. журнал, 1998, №7, с.108-119.

61. Золотухин И.В. Фуллерит новая форма углерода // Соросовский образовательный журнал, 1996, №2, с.51-57.

62. Зоммерфельд А. Строение атома и спектры, т.2. M.-JL: ГИТТЛ, 1956.

63. Игошев Б.М. Изучение вычислительной техники во внеклассной работе по физике и технике в старших классах средней школы: Автореф. дисс. . канд. педагог, наук. М., 1988.

64. Иоффе А.Ф. Электропроводность кристаллов // В Избранных трудах А.Ф.Иоффе. Л.: Наука, 1974, т.1, с.209-232.

65. Иоффе А.Ф. Электропроводность чистых кристаллов // В Избранных трудах А.Ф.Иоффе. Л.: Наука, 1974, т.1, с.125-150.

66. Каганов М.И. Электроны. Фононы. Магноны. -М.: Наука, 1979.

67. Каганов М.И., Лившиц И.М. Квазичастицы. М.: Наука, 1989.

68. Келдыш Л.В. Таммовские состояния и физика поверхности твёрдого тела. //Природа №9,1985.

69. Кивало A.M. Физические свойства и кристаллическая структура твёрдого тела в курсе физики средней школы: Автореф. дисс. . канд. педагог, наук. Минск, 1974.

70. Кларин М.В. Инновационные модели обучения в зарубежных педагогических поисках. М.: Арена, 1994.

71. Клингер М.И. Небольцмановские типы электронного переноса в неметаллических твёрдых телах // В кн. "Проблемы современной физики". Л.: Наука, 1980, с.293-304.

72. Кондаков В.А. Строение и свойства вещества: Пособие для учителей. -М.: Просвещение, 1969.

73. Кондратьев A.C. Современная парадигма теории обучения физике // В сб. "Современные проблемы физического образования". СПб., 1997, с.3-4.

74. Кондратьев A.C. Современные тенденции развития физического образования // Тезисы докладов Международной научно-методической конференции "Физика в системе современного образования". -Петрозаводск, 1995, с.З.

75. Кондратьев A.C. Физика как учебный предмет в третьем тысячелетии // В сб. "Физика в школе и вузе". СПб., 2001.

76. Кондратьев A.C. Физика как учебный предмет высшей и средней школы на рубеже 21-го века // Тезисы докладов Международной научнойконференции "Физика в системе современного образования". СПб., 1999, с.21-23.

77. Кондратьев A.C. Физические задачи на современном этапе развития методики обучения физике //В Междунар. сборнике научных статей "Актуальные проблемы обучения физике в школе и вузе". СПб.: Изд-во. РГПУ им. А.И.Герцена, 2003, с.3-5.

78. Кондратьев A.C. Физическое образование как учебная модель науки //Тезисы докладов Международной научной конференции "Физика в системе современного образования". Волгоград, 1997, с.27-28.

79. Кондратьев A.C. Физическое понимание и его уровни // Вестник СевероЗападного отделения РАО, 1997, вып.2, с.40-148.

80. Кондратьев A.C., Лаптев В.В., Трофимова С.Ю. Физические задачи и индивидуальные пути образования. СПб.: Образование, 1996, 87 с.

81. Кондратьев A.C., Филиппов М.Э. Физические задачи и математическое моделирование реальных процессов. Учебно-методическое пособие для учителей. — СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И.Герцена, 2001, 111 с.

82. Концепция школьного физического образования в России (проект) // Физика в школе, 1993, №2, с.4-10.

83. Корель A.M. Методическая система изучения в средней школе полевого транзистора и его применения: Автореф. дис. . канд. педагог, наук. -М., 1990.

84. Куперман Г.Б. Изучение свойств твёрдых тел в курсе физики средней школы. М.: Учпедгиз, 1962.

85. Ламперт М., Марк П. Инжекционные токи в твёрдых телах. М.: Мир, 1973,416 с.

86. Ланина И.Я. Изучение в средней школе электропроводности твёрдых тел и законов постоянного электрического тока: Автореф. дис. . канд. педагог, наук. Л., 1964.

87. Лаптев В.В. Научное и учебное познание //В Междунар. сборнике научных статей "Актуальные проблемы обучения физике в школе и вузе". СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И.Герцена, 2003, с.5-9.

88. Лаптев B.B. Электронная техника в системе политехнического образования. Актуальные проблемы преподавания физики в современной школе // Материалы научной конференции "Герценовские чтения". -СПб.: ЭОС, 1994.

89. Левинштейн М.Е., Симин Г.А. Барьеры. М.: Библиотека "Квант", 1987.

90. Леденцов Н.К., Устинов В.М., Щукин В.А., Копоев П.С., Алфёров Ж.И., Бимберг В. Гетероструктуры с квантовыми токами: получение, свойства, лазеры. Обзор. // ФТПД998, т.32, №4, с.385-456.

91. Леонов П.В. О некоторых физических аналогиях, сопровождающих колебания связанных колебательных систем // Физическое образование в вузах, 2003, т.9, №1, с. 110-120.

92. Лившиц И.М., Гредескул С.А., Пастур Л.А. Введение в теорию неупорядоченных систем. М.: Наука, 1992, 358 с.

93. Ликтон Э. Сверхпроводимость. -М.: Мир, 1971.

94. Львова О.В. Система лабораторных работ по изучению свойств и применению полупроводников в курсе физики средней общеобразовательной школы: Автореф. дисс. канд. педагог, наук. -М., 1990.

95. ЮО.Масный Ф.Г. Элементы учения о сопротивлении материалов в курсе физики общеобразовательной средней школы: Автореф. дисс. . канд. педагог, наук. Л., 1961.

96. Ю1.Минцис Д.А. Основы физики твёрдого тела в курсе средней школы. -Дисс. . канд. педагог, наук. СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И.Герцена, 1997,208 с.

97. Ю2.Мирзоев P.A., Давыдов А.Д. Диэлектрические анодные плёнки на металлах. Итоги науки и техники. - М., 1990, т. 16, с.89-143.

98. Миронова Г.А. Конденсированное состояние вещества: от структурных единиц до живой материи. T.I. М.: Физический факультет МГУ, 2004, 532 с.

99. Ю4.МоттН. В кн. "Воспоминания о Френкеле". Л.: Наука, 1976, с. 126-128.

100. Мотт Н. Переходы металл-изолятор. М.: Наука, 1979.

101. Юб.Мотт Н., Дэвис Э. Электронные процессы в некристаллических веществах: В 2-х томах -М.: Мир, 1982, 662 с.

102. Най Дж. Физические свойства кристаллов. -М.: ИИЛ, 1960, 385 с.

103. Нефёдов В.И. Рентгеноэлектронная спектроскопия химических соединений.-М.: Химия, 1984.

104. Никифоров К.Г., Ермакова Т.А. Физика конденсированного состояния в педагогическом университете // Труды Международной научной конференции "Физика в системе современного образования". СПб., 2003, т.2, с.188-189.

105. Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твёрдого тела. М: Высшая школа, 2001.

106. Парилис Э.С. Эффект Оже. Ташкент: Фан, 1969.

107. Пасынков В.В., Чиркин Л.К., Шинков А.Д. Полупроводниковые приборы. -М.: Высшая школа, 1981, 431 с.

108. ПЗ.Пикус Г.Е. Основы теории полупроводниковых приборов. М.: Наука, 1965,448 с.

109. Подгорнова И.И. Изучение темы "Свойства твёрдых тел и жидкостей в курсе физики общеобразовательной средней школы": Автореф. дисс. . канд. педагог, наук. Л., 1963.

110. Поляков A.M. Разгаданный полупроводник: Книга для внеклассного чтения 8-10кл. -М.: Просвещение, 1981.

111. Программы общеобразовательных учреждений. Физика. Астрономия. -М: Просвещение, 1994.

112. Программы средней общеобразовательной школы. Физика и астрономия. -М.: Просвещение, 1992.

113. Разумовский В.Г., Шамаш С .Я. Изучение электроники в курсе физики средней школы. М.: Просвещение, 1968.

114. Розман Г.А. Современные представления о строении и свойствах твёрдых тел: Учебное пособие. Л.: ЛГПИ, 1975.

115. Сараева И.М., Нифанов A.C. Методическая разработка для семинарских занятий по теме "Механические колебания связанных маятников" // Физическое образование в вузах, 2000, т.6, №2, с.24-36.

116. Семёнова H.H. Изучение явлений, выходящих за границы применимости зонной теории, на физических факультетах вузов. Дисс. канд. педагог, наук.-СПб., 1998, 168 с.

117. Славгородская Т.П. Развитие квантовых представлений в курсе физики средней школы: Автореф. дисс. . канд. педагог, наук. -М., 1970.

118. Стильбанс Л.С. Физика полупроводников. М.: Советское радио, 1967.

119. Суханов А.Д. Фундаментальный курс физики. T.IV. Статистическая физика. М.: Агар, 2004, 550 с.

120. Тилли К., Тили А. Сверхтекучесть и сверхпроводимость. М.: Мир, 1976.

121. Урицкая И.А. Изучение взаимосвязи строения и свойств твёрдого тела в курсе физики педагогических ВУЗов: Дисс. . канд. педагог, наук. -СПб., 1997.

122. Урицкая И.А., Ханин С.Д. Разноуровневый подход к исследовательскому обучению физике твёрдого тела // Материалы Международной научной конференции "Герценовские чтения". СПб., 1999, с.194-196.

123. Усаченко А.Д. Некоторые вопросы структуры курса физики школ с углублённым изучением математики: Автореф. дисс. . канд. педагог, наук.-Л., 1975.

124. Усова A.B. Формирование у школьников научных понятий в процессе обучения. -М.: Педагогика, 1986, 173 с.

125. Фелдман Л., Майер Д. Основы анализа поверхности и тонких плёнок. -М.: Мир, 1989, 342 с.

126. Фельц П. Аморфные и стеклообразные неорганические твёрдые тела. -М.: Мир, 1987,460 с.

127. Фистуль В.И. Физика и химия твёрдого тела. М.: Металлургия, 1995, т.2, 360 с.

128. Френкель Я.И. Собрание избранных трудов. Т.2. М.-JI.: Изд-во АН СССР, 1958, с.254-268.

129. Хазен A.M. Современная электроника. М.: Просвещение, 1970.

130. Ханин С.Д. Проблемы электрофизики металлооксидных конденсаторных диэлектриков. Обзоры по электронной технике, сер.5, 1990, 86 с.

131. Ханин С.Д., Игнатенко М.В. Изучение электропроводности и возникновение представлений о строении реальных кристаллов // Наука и Школа, 2000, №2, с.44-49.

132. Ханин С.Д., Потапова Д.А. Задачи теории протекания в учебных экспериментах курса физики конденсированного состояния // Физическое образование в вузах, 1999, т.5, №4, с.136-141.

133. Харитонов Е.В., Ермолина Э.И. Кинетические эффекты в диэлектриках при тепловой неустойчивости // ФТТ, 1987, т.29, в.4, с.977-984.

134. Харитонов Е.В., Диэлектрики с неоднородной структурой. JL: БРЭ, 1987,202 с.

135. Хмелевская B.C. Процессы самоорганизации в твёрдых телах. Соровский образовательный журнал, 2000, т.6, №6, с.85 91.

136. Холден А. Что такое ФТТ. -М.: Мир, 1971.

137. Худайкулов K.M. Изучение физики полупроводников и развитие умений и навыков применения полупроводниковых приборов в курсе физики и в трудовом обучении: Автореф. дисс. . канд. педагог, наук. -М., 1984.

138. Цидильковский И.М. Электроны и дырки в полупроводниках. М: Наука, 1972, 640 с.

139. Шкловский Б.И., Эфрос А.Л. Электронные свойства легированных полупроводников. -М.: Наука, 1979, 416 с.

140. Шпольский Э.В. Атомная физика. Т.2. М. - Л.: ГИТТЛ, 1950.

141. Шриффер Дж. Теория сверхпроводимости. -М.: Мир, 1970.

142. Эйнштейн А. Физика и реальность. М., 1965.

143. Эпштейн Ю.Д. Олимпиады по физике как средство интеллектуального развития учащихся: Дисс. . канд. педагог, наук. СПб.: PI НУ им. А.И.Герцена, 1999, 138 с.

144. Юдин Э.Г. Деятельность как объяснительный принцип и как предмет научного познания //Вопросы философии, 1976, №5, с.65-78.

145. Яворский Б.М., Пинский A.A. Основы физики: Учебное пособие. Т.Н. Колебания и волны. Квантовая физика. М.: Наука, 1981.

146. Bottger H:, Bryksin V.V. Hopping Conduction in Solids. VCH, 1985. 398 p.

147. Cloud Weisbuch, Borge Vinter/ Quantum semiconductor structures //Fundamentals and Applications. Academic Press, EMC. Boston, 1991, p.252.

148. Frencel Y., Semenoff N., Chariton Y. The Phenomena Adsorption. In Reports of the Leningrad phys.-techn. Laboratory. 1918-1926 // Sci. Chem.-Tech. publ. office, 1926, p.41-49.

149. Ioffe A.F., Regel A.R. Non-crystalline amorphous and liguid electronic semiconductors // Progr.Semicond., 1960, V.4, №1, p.237 291.

150. Kadanoff L.P. Greats// Physics Today, 1994, №4, p.9-11.

151. Pergament A. Metal-Insulator Transitions and Electronic Switching. -Петрозаводск: Изд-во Владимира Ларионова, 2003, 117 с.

152. Teaching the Science of Condensed Matter and New Materials / Edited by Marisa Michelini, Silvia Pugliese Yoha and David Cobai. Italy, 1996 FORUM, 516 p.

153. Zallen R. The Physics of Amorphous Solids. N.Y.Y.: Wiley and Sons, 1983,304 p.