автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Изучение явлений, выходящих за границы применимости зонной теории, на физических факультетах педагогических вузов

Автореферат диссертации по теме "Изучение явлений, выходящих за границы применимости зонной теории, на физических факультетах педагогических вузов"

гз од

Ма правах рукописи УДК 53 (077.72)

2 7 ОКТ 1998

Семенова Наталья Николаевна

ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЙ, ВЫХОДЯЩИХ ЗА ГРАНИЦЫ ПРИМЕНИМОСТИ ЗОННОЙ ТЕОРИИ, НА ФИЗИЧЕСКИХ ФАКУЛЬТЕТАХ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ВУЗОВ

13 00 02 - теория и методика обучения физике

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Санкт - Петербург 1998

Работа выполнена на кафедре теории и методики обучения физике Российского государственного педагогического университета имени Л.И. Герцена

Научный руководитель - доктор физико-математических наук,

профессор С.Д. Хании

Официальные оппоненты - доктор физико-математических наук,

профессор К.А. Барсуков

кандидат педагогических наук, доцент Е.А. Тумалева Ведущая организация - Санкт - Петербургский

Государственный Университет

Защита состоится "_"_1998 года в 16 часов на заседании

диссертационного совета К 113.05 03 по присуждению ученой степени кандидата наук в Российском государственном педагогическом университете им. А.И. Герцена по адресу: 191186, Санкт - Петербург, наб р. Мойки, д.48, корпус 3, ауд 20.

С диссертацией можно познакомиться в фундаментальной библиотеке университета.

Автореферат разослан "_"_1998 года

Ученый секретарь

Диссертационного совета Н К. Михеева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Существует известное противоречие между лидирующей. по объему исследовании и практической значимости реплыаюв, ролью фишки ¡вердого тела во всем комплексе фншческих исследований и тем скромным местом, которое она занимает в учебных курсах'студентов-физиков педагогических ВУ Зов. ■>io прогиворечне особенно проявилось в последние юды в связи с начавшейся iio.ii оювкои в педа! огическнх ВУЗах, в частности в 1М11У им А.И Герцена, бакалавров и магистров наук со специалтацией в области фишки конденсированного состояния. Обучение будущих специалнсюв-исследовагелей п^днолагает изучение ими вслед за общим курсом физики специальных фишческих дисциплин, которые должны давать адекватое представление о фишке твердого тела как современной, ра шивающейся области знания. Постановка таких спецкурсов требует рафаботки соогветс1вующей методики обучения фишке твердого тела, включая инновации в содержании курса и технолоти opt анюаиии учебного процесса.

В части >лек1ронной теории твердого тела учебные курсы фишки твердою тела фадиционно ограничиваются изложением зонной теории Широкие возможности зонной электронной теории для объяснения и предсказания свойств твердых тел раскрываются на примерах хорошо изученных • 60-70-ые годы и получивших важное практическое применение материалов, таких как кремний, германий, арсенид галлия и др Вместе с тем, в процессе развития физики твердого тела в область ее интересов вовлекались и другие материалы и явления, изучение которых ставит »адачн, выходящие за границы зонной теории. Последнее объясняется тем, что существенную роль в формировании свойств таких материалов играют взаимодействия, не учитываемые зонной теорией (итектрон-фононное. межзлектрониое взаимодействие), а также неупорядоченность атомного строения ■ случае некристаллических тел К числу отмеченных систем относятся, в частности, оксиды и халькогеннды переходных металлов, высокомолекулярные соединения, аморфные и стеклообразные вещества. Результаты исследовании последних десятилетий свидетельствуют об особых мехлшимат локалиlanmi и переноса заряда в них. приводящих к таким нмтересным для науки и практики »лекцюнным свойствам как. например,

Я

переходы "металл-диэлектрик". Принцип действия и функциональные свойства многих современных материалов электронной техники и приборных систем на их основе определяются процессами, описываемыми с иных, чем в зонной теории, позиций. Сказанное определяет необходимость включения в содержание электронной теории твердого тела в учебных курсах явлений, выходящих за границы зонной теории.

Изучение этих явлений целесообразно не только с точки зрения • приведения содержания учебного курса в соответствие с действительным состоянием науки. но и для развития исследовательских способностей студентов-физиков, формирования их методологической компетентности. Анализируя явления, выходящие за рамки зонной теории, студенты получают возможность осмыслить на конкретном физическом материале значение приближений физической теории и действительных границ ее применимости. Объяснение экспериментальных результатов, не укладывающихся в зонную теорию, неизбежно требует построения соответствующей физической модели, что представляется одним из важнейших исследовательских умений. При организации обучения в форме выполнения определенных учебно-исследовательских заданий, основанных на использовании экспериментального материала, учебный процесс приобретает исследовательскую ориентацию и может рассматриваться как реализация учебной модели науки, что отвечает современной концепции физического образования.

Возможность развития универсальных исследовательских навыков и умений при изучении явлений, выходящих за границы зонной теории, делает его целесообразным (в определенном объеме) при обучении не только специалистов-исследователей, но и учителей физики.

Объектом исследования является учебный процесс студентов-физиков педагогических ВУЗов при изучении электронной теории твердого тела.

Предметом исследования является содержание и технология изучения явлений, выходящих за границы зонной теории, в специальных курсах физических факультетов педагогических ВУЗов.

Цель исследования - разработка методики изучения явлений, выходящих за границы зонной теории, отвечающей современному

состоянию физики твердого тела и требованиям исследовательской ориентации учебного процесса.

Гипотеза исследования - обучение электронной теории твердого тела будет более полно соответствовать действительному состоянию науки и способствовать формированию методологической компетентности студентов-физиков педагогических ВУЗов, если в содержание курса будут включены явления, выходящие за границы зонной теории, и реализована предлагаемая методика их изучения.

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

1. Проанализировать содержание и технологию организации учебного процесса в части изучения электронной теории твердого тела в педагогических ВУЗах на предмет их соответствия состоянию науки и современной концепции физического образования.

2. Определить необходимые место и роль изучения явлений, выходящих за границы зонной теории, в учебном процессе при подготовке учителей физики и специалистов-исследователей в обласг'и физики конденсированного состояния.

3. Разработать подходы к инновации в содержании и технологии организации изучения электронной теории твердого тела в специальных курсах.

4. Создать комплекс учебно-исследовательских заданий, выполнение которых дает необходимую основу для изучения явлений, выходящих за границы зонной теории, и является средством развития исследовательских умений студентов.

5. Осуществить инновацию в содержании учебных программ и технологии организации учебного процесса студентов-физиков педагогического ВУЗа.

6. Проверить эффективность изучения явлении, выходящих за границы зонной теории, в плане более полного освоения электронной теории твердого тела и интеллектуального развития студентов.

Методологическую основу исследования составляют:

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

- методология науки физики (В.Л. Извозчиков, А Ф. Иоффе, П Л. Капица. А. С. Кондратьев и др.);

• достижения и тенденции развития теории и методики обучения физике (В.А. И)возчиков. А С. Кондратьев, И.Я. Ланина и др .);

- подходы к инновационной деятельности в образовании • содержанию и технологии организации учебного процесса (М.В. Кларнн. В.В. Лаптев. В.Г. Разумовский. В.А. Сластенин и др.).

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:

- теоретический анализ проблемы на основе достижений современной фишки твердого тела, результатов пенхолого-педатогических и методических исследований, в том числе концепции постановки учебного процесса как реализации учебной модели науки;

• аналш содержания электронной теории твердого тела в вузовских программах, учебниках и учебных пособий и опыта ее преподавания в педагогических и других ВУЗах на предмет отражения в них явлений, выходящих за рамки зонной теории:

проведение педагогических и!мерений (проведение наблюдении, ин^вьюирование. анкетирование преподавателей и студентов);

- проведение педагогического эксперимента н статистическая обработка его результатов с целью определения эффективности предлагаемой методики.

Достоверность и обоснованность результатов обеспечиваются.

- опорой на современные достижения физики твердою тела, психолого-педагогических и методических исследовании по инновационной деятельности в системе образования. рн)витию исследовательского подхода. творческих способностей и формированию методологической компетентное™ учащихся:

- использованием различных методов исследования, адекватных поставленным задачам:

- рациональным выбором критериев эффектнвностн разработанной методики изучения явлений в твердом теле, выходящих за рамки зонной теории;

- апробацией разработанной методики в РГГ1У им. А. И. Герцена. Псковском педагогическом университете и СПбГУ и положительными результатами проведенного педагогического эксперимента.

Научная новизна и теоретическая значимость работы заключаются в следующем.

1. Обоснована роль изучения явлений, выходящих за рамки зонной теории, как необходимого условия приведения содержания специальных учебных курсов в соответствие с современным состоянием физики твердого тела.

2. Доказано, что изучение явлений в твердом теле, выходящих за рамки зонной теории, при использовании соответствующей методики отвечает задаче развития исследовательских способностей студентов и повышения их методологической компетентности.

3. Предложен системный подход к построению учебною материала, основанный на рассмотрении явлений, выходящих за рамки известных приближении зонной теории, поэтапное объяснение которых требует последовательно учета электрон-фононного, межэлектронного взаимодействий и отсутствия периодичности в атомном строении.

4. Разработана и обоснована технология организации учебной деятельности студентов, структурной единицей которой является учебно-исследовательское задание, в ходе выполнения которого студенты приобретают необходимые способности к построению физической модели изучаемого явления в связи с другими важными исследовательскими умениями и навыками.

5. Теоретически обоснован и создан комплекс учебно-исследовательских заданий, включающих в себя координированные проблемное изложение на лекциях теоретического материала по явлениям, выходящим за рамки зонной теории, натурный эксперимент, формулирование гипотез и адекватной физической модели. .

Практическое значение работы состоит в том, что основные результаты исследования доведены до уровня конкретных методических разработок и рекомендаций по изложению материала, дающих руководство к практической реализации разработанной методики преподавания в ВУЗах при обучении физике твердого тела, и внесены соответствующие изменения в учебные программы студентов-физиков в РГПУ им. А.И. Герцена.

Апробация результатов исследования.

Основные положения и результаты работы излагались на Герценовских чтениях (С.-Петербург, 1997,1998), Международной конференции по физике твердых диэлектриков (С.-Петербург, 1997), Российской научно-методической конференции "Физическое образование в России: традиции и перспективы" (Калуга, 1998),

Международном Арктическом семинаре по физике и математике (Мурманск. 1998). на семинарах кафедры теории и методики обучения физики 1ТПУ им. А.И. Герцена.

11я защиту выносятся следующие положения:

I. Требования приведения содержания специальных учебных курсов физики твердого тела в ВУЗах в соответствие с состоянием современной науки делают необходимым, а предлагаемая методика -возможным изучение явлений, выходящих за рамки зонной теории.

2. Методика изучения явлений, выходящих за границы зонной 1еории. будет эффективной в плане освоения электронной теории твердого тела, если явления будут рассматриваться поэтапно в порядке снятия ограничении зонной теории, и технология организации учебного процесса будет основана на выполнении студентами соответствующих учебно-исследовательских заданий.

3. Изучение явлений, выходящих за рамки зонной теории, способствует развитию исследовательских способностей и повышению методологической компетентности студентов при следующих условиях:

- адекватном понимании сущности приближений в отношении взаимодействий в твердом теле и действительных границ, применимости зонной теории;

столкновении с экспериментальными результатами, требующими для своего объяснения выхода за рамки зонной теории и формулирования соответствующей гипотезы;

разработке физической модели изучаемого явления, учитывающей пренебрегаемые зонной теорией взаимодействия и реальную структуру твердого тела:

- при соответствии содержания н технологии выполнения учебно-исследовательских заданий уровню' теоретических знаний и сформированное™ исследовательских умений и познавательных возможностей студентов.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, заключения и библиографии, содержащей 162 источника. Работа содержит 168 е., включая 30 рисунков и 11 таблиц.

Основные идеи диссертации

В первой главе рассматривается инновационный подход при изучении электронной теории твердых тел. Принципиально важным при

этом представляются инновации не только в технологии организации процесса обучения, но и в содержании учебного курса На основе анализа рашигня методики изучения электронной теории твердого тела показано, что основным направлением таких инноваций является п (сход от классической электронной теории к квантовой. В современных курсах физики твердого тела последовательно излагается зонная теория энергетического спектра носителей заряда, и на ее основе анхиинрукпся электронные свойства ряда важных для науки и практики материалов Изучение электронной теории твердого тела этим и ограничивается.

В учебных курсах физики твердого тела (полупроводников), как правило, хорошо очерчиваются основные предпосылки зонной теории:

- слабое электром-фонониое взаимодействие (адиабатическое приближение),

- возможность описания взаимодействия между электронами с помощью одноэлектронного самосогласованного потенциала (однозлектроиное приближение);

- строгая периодичность атомного строения.

Вместе с тем, к настоящему времени в физике конденсированного состояния накоплен обширный материал по электронным явлениям, анализ которых требует учета взаимодействий и нарушения периодичности структуры, выходящих за границы применимости зонной теории. В результате за занавесом остаются представления о ряде электронных свойств таких важных систем как легированные полупроводники, некристаллические ' материалы, кристаллы с естественной разупорядоченностью, высокомолекулярные соединения н др. Эти вопросы не нашли отражения в учебных курсах, что создает существенный разрыв между действительным состоянием науки и их содержанием Кроме того, в отсутствие соответствующего фактического материала студенты не имеют возможности в необходимой степени осмыслить границы применимости самой зонной теории.

Изучение явлений, выходящих за границы применимости зонной теории, важно не только в плане приведения учебного материала в соответствие с действительным содержанием науки, но и для повышения методологической компетентности студентов. Сталкиваясь с экспериментальными результатами, не укладывающимися п рамки зонной теории, студенты с необходимостью должны разрабатывай, (осмысливать) новые для них физические модели. Разработка удачной фтнческой модели

изучаемого явления способствует развитию целого ряда универсальных исследовательских навыков н умений, в том числе:

- анализировать условия проведения и результаты натурного эксперимента;

- выбрать соответствующие предпосылки и очертить тем самым границы применимости будущей модели (теории);

- формулировать гипотезу механизма явления;

- связать предполагаемые физические процессы с особенностями строения изучаемого объекта;

- с}юрмулировать следствия, вытекающие из модели, н указать возможность их экспериментальной проверки

Таким образом, изучение явлений, выходящих за границы зонной теории, может способствовать развитию способностей студентов к исследовательской деятельности.

Реализация исследовательской ориентации процесса обучения возможна при соответствующих инновациях в части технологии организации учебного процесса. Основным структурным элементом этой технологии должно быть учебно-исследовательское задание, основанное на использовании экспериментального материала и предполагающее построение адекватной физической модели. Важным моментом при этом представляется координация содержания всех видов занятий - лекций, практических занятий по решению задач, лабораторного практикума с преобладанием проблемного подхода к изучаемому материалу.

Вторая глава посвящена методике изучения явлений, выходящих за границы применимости зонной теории твердых тел.

Содержание и технология выполнения учебно-исследовательских заданий должны соответствовать уровню теоретических знаний и сформированное™ исследовательских, умений и познавательных возможностей студентов. Исходя из этого, целесообразным представляется следующий системный подход к построению учебного процесса: логическая схема построения курса должна быть такова, чтобы для объяснения явлений, выходящих за рамки известных приближений зонной теории, не учитываемые ею взаимодействия и особенности строения твердого тела могли бы вводиться в рассмотрение поэтапно, т.е. ограничения зонной теории снимаются последовательно.

В содержание данного раздела предлагается включить следующие

темы:

1. Малая подвижность носителей заряда в твердом теле. Прыжковая электропроводность.

2. Поляронный эффект в твердых телах. .

3. Диэлектрики Мотта-Хаббарда. Фазовый переход "металл-диэлектрик".

4. Локализация электронных состояний в некристаллических телах. Переход Андерсона.

Лекционный курс начинается с постановки перед студентами проблемы малой подвижности. Изложение материала целесообразно начать с фактического материала - экспериментальных данных по подвижности носителей заряда, например, в оксидах переходных' металлов, которая составляет менее I см:/Вс. В этой связи проводится лекционное исследование, в ходе которого выясняется, что величина длины свободного пробега при столь низкой подвижности оказывается меньше межатомного расстояния. Студентам становится ясно, что картина зонного переноса здесь не применима, и движение электрона имеет качественно отличный характер. Преподаватель, разграничивая исходные факты и высказанные по их поводу гипотезы относительно механизмов переноса заряда в материалах с малой подвижностью, подводит студентов к выводу о локализованном состоянии носителей заряда в рассматриваемых системах.

Далее вводится представление о имеющей место в этом случае прыжковой электропроводности. В качестве примера приводятся экспериментальные результаты по электропроводности в легированных полупроводниках при низких температурах, которые интерпретируются в рамках модели туннелирования электронов между примесными состояниями с участием фононов.

Таким образом, используя проблемный метод обучения уже на лекциях, удается смоделировать цикл научного исследования: эксперимент - формулирование гипотезы - разработка модели.

Далее, после изложения общих сведений о прыжковой электропроводности ■ целесообразно рассмотреть различные механизмы локализации носителей и особенности переноса шряда в снсгемах, где реализуются эти механизмы. При этом открывается

возможность связать локализацию и прыжковый перенос в твердых телах с особенностями их строения.

В первую очередь изучается поляронный эффект в твердых телах, обусловленный сильным электрон-фомоиным взаимодействием. В этой части должны излагаться основные сведения о полкронах малого и сверхналога радиуса, влиянии полярошюго эффекта на энергетический спектр носителей заряда, механизмах переноса поляронов - зонном и прыжковом и отвечающих им явлениях переноса: проводимости на постоянном токе, проводимости на переменном токе, оптическом поглощении и др. Используя проблемный метод обучения на лекциях, может быть произведена оценка энергии связи и радиуса локализации поляронов. На практических занятиях по данной теме студентам может бы tí, предложено изучить электронные свойства конкретного материала с полкронами малого радиуса, например кристаллов двуокиси титана TiOi (рутил) и VjCh в области низких температур, где этот материал обнаруживает неметаллические свойства.

Студентам предлагается провести комплексное исследование электропроводности и оптических свойств кристаллов.

На основе анализа экспериментального материала студенты самостоятельно приходят к выводу о существовании в изученных материалах поляронов малого (сверхмалого) радиуса и восстанавливают на основе экспериментальных данных величины энергии связи полярона и радиуса локализации.

• Далее может быть изучен переход "металл - диэлектрик" типа перехода Мотта, связанный с электрон - электронным взаимодействием. В рамках этого вопроса даются представления о локализации электронов вследствие кулоиовского отталкивания (модель Хаббарда), критерий перехода Мотта в упорядоченных и неупорядоченных системах и его проявлениях в электрических, магнитных, оптических свойствах моповских диэлектриков. Связующим с первым вопросом звеном могут служить представления о биполяронах, образующихся в случае, когда локализация двух электронов на состоянии с учетом их кулоиовского отталкивания оказывается энергетически предпочтительной.

На практическом занятии no данной теме студентам может быть предложено следующее учебно-исследовательское задание изучить чшчнии концентрации примети на электропроводность легированных по пп/ътнЬшков.

В ходе его выполнения изучается температурная зависимость проводимости легированных полупроводников с различной и меняющейся в широких пределах концентрацией примеси, например кристаллов германия п - тина с концентрацией примеси фосфора, меняющейся в

■ лМ ,ЛИ

диапазоне 10 - 10 см .

При достижении физической концентрации примеси студенты обнаруживают качественное изменение характера температурной зависимости проводимости, указывающее на переход m неметаллического в металлическое состояние и проверяют выполнение критерия Мотта.

Далее изучается локализация и явления переноса заряда в неупорядоченных системах (при отсутствии дальнего порядка в атомном строении). Здесь должны изучаться модель локализации электронных состояний вследствие разупорядочения н переход "металл - диэлектрик" типа перехода Андерсона, механизмы зонного и прыжкового переноса в неупорядоченных системах, явления переноса в неупорядоченных системах в случае слабого и сильного электрон-фононного взаимодействий.

Данная тема - одна из немногих в курсе физики твердого тела, которые имеют в своих истоках научный парадокс. Учитывая роль последнего в формировании познавательного интереса и самостоятельного творческого мышления учащихся, целесообразно и приступать к ней, изложив ситуацию, сложившеюся к 50-м годам, когда, по существу, были начаты систематические исследования некристаллических материалов.

Суть парадокса состоит в следующем. С одной стороны, экспериментальные исследования электрических свойств халькогекидных стекол, проведенные проф. Б.Т. Коломийцем и возглавляемой им группой ученых Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе АН СССР, обнаружили у некристаллических веществ полупроводниковые свойства и указали на то, что энергетический спектр электронных состояний в них сохраняет зонную структуру. С другой стороны, очевидно, что. в случае некристаллических веществ заведомо не выполняется третья из предпосылок зонной теории - отсутствует периодичность потенциальной энергии электрона.

Таким образом, выясняется, что зонная модель энергетического спектра' электронных состояний, развитая применительно к системам с дальним порядком в атомном строении, в действительности применим» и к некристаллическим веществам

Следует обратить внимание студентов на возможность дополнительного к андерсоновскому поляронного механизма локализации носителей заряда в некристаллических полупроводниках, особенно в веществах с большой долен ионной химической связи. Поскольку полярон малого радиуса по своей природе локален, отсутствие дальнего порядка • некристаллическом твердом теле не оказывает существенного влияния на полнронный эффект. На практических занятиях студентам предлагается ряд следующих учебно-исследовательских заданий.

Задание I. Изучение температурной зависимости проводимости пичюк аморфного кремния, по лученных различными способами.

Студенты получают и анализируют температурную зависимость пленок a-Si, полученных электронно-лучевым распылением.

■ Данный объект удобен тем, что позволяет проследить оба механизма переноса заряда - прыжковый и зонный - и переход от одного к другому с повышением температуры. Кроме того, изучая образцы, полученные в разных условиях, в том числе гидрированные, студенты обнаруживают связь электронных свойств со структурой материала.

Задание 2. Исследование электронных свойств хачькогенидных стеклообразных полупроводников.

Задачей студентов является экспериментальное исследование ряда электронных свойств стеклообразного AsjTej: температурной зависимости статической проводимости в широком интервале температур, температурных зависимостей термо-э.д.с. и холловской подвижности.

Здесь важен тот момент, что студенты сталкиваются с характерной для реального исследования ситуацией, когда целый набор эксперименгальных результатов, полученных независимыми методами, необходимо объяснить с единых позиций.

D качестве физической модели, позволяющей это сделать, выступает модель электронного переноса в неупорядоченных системах с анлсрсоновской локализацией.

На заключительном этапе студентам предлагается исследовать лектронную проводимость ванадийфосфатных стекол, анализ которой требует снять одновременно, по крайней мере, 2-х ограничений зонной теории.

■ Студентам здесь необходимо учитывать два механизма локализации носителей заряда - поляронный (обусловленный сильным электрон-фононным ' взаимодействием) и андерсоновский (обусловленный

структурной разупорядоченностью изучаемого стеклообразно! о проводника)

П третьей главе представлены результаты педагогического эксперимента по определению эффективности прелпж аемой меюдики, в первую очередь, готовности студентов, обучаемых по ней. к самостоятельной исследовательской деятельности.

Педагогический эксперимент проводился в Российском государственном педагогическом университете им ЛИ Терпена (С.Петербург), Псковском педагогическом университете, Санкт-Петербургском государственном университете, Санкт-Петербургском техническом университете.

Поисковый эксперимент доказал целесообразность и возможность изучения явлений, выходящих за границы зонной теории, в целях более полного освоения содержания электронной теории твердого тела на физических факультетах педагогических вузов, освоения студентами возможностей метода моделирования как одного из методов научного исследования.

Ре1ультаты констатирующего эксперимента обнаружили отсутствие системы я преподавании явлений, выходящих за рамки зонной теории, а порой и их полное отсутствие в программах общего курса физики я специальных физических дисциплинах по физике твердого тела, показали, что мало внимания здесь уделяется методу моделирования как метолу научного исследования, что приводит к преимущественно репродуктивной деятельности студентов на занятиях по физике, выявили слабое знание студентами методов решения исследовательских задач, отсутствие должного владения студентами навыками научного исследования, моделирования физических процессов и явлений, недостаточность творческого воображения студентов при решении физических эадач

В холе формирующего эксперимента оирелелялась готовность студе1ггов к участию в исследовательской деятельности посредством анализа совершаемых ими практических действий при выполнении конкретных учебно-исследовательских заданий.

Как покатали полученные результаты, студенты экспериментальных групп, гле итучались явления, выходящие за границы зонной теории, по предлагаемой методике, лучше владеют знаниями на уровне применения Это является главной их особенностью и свилетеяьствугт о ботгт пмсокпП методологической компетентности

Н

Достоверность того, что различие в степени овладения знаниями у студентов экспериментальных и контрольных групп является следствием применения разработанной методики, а не каких-то случайных факторов, доказана с помощью метода проверки статистических гипотез на основ« критерия Колмогорова-Смирнова,

Па основании полученных результатов можно утверждать, что предложенная в работе методика изучения явлений, выходящих за фаницы применимости зонной теории, педагогически целесообразна.

Общие выводы

1. Обоснована целесообразность и возможность изучения явлений, выходящих за рамки зонной теории, в специальных курсах физики твердою тела при подготовке учителей физики и специалистов-исследователей в области физики конденсированного состояния в педагогических ВУЗах.

2. Разработан подход к определению инновационного содержания учебною материала и его построению, основанный на раздельном, поэтапном изучении явлений, выходящих за рамки приближений зонной электронной теории твердого тела.

3. Предложены программы подготовки учителей, бакалавров и магнсгров физики в педагогическом ВУЗе, в которые внесены новые, ранее не изучаемые вопросы, в том числе механизмы локализации и переноса заряда в системах с сильным электрон-фононным, межэлектронным взаимодействием, электронные свойства некристаллических материалов, переходы «металл-диэлектрик», связанные с межэлектронным взаимодействием и структурной неупорядоченностью материала.

4 Разработан комплекс учебно-исследовательских заданий для лекционных и практических занятий студентов по основным изучаемым темам, выполнение коюрых составляет основу предлагаемой технологии ор| анн 1апин учебной деятельности.

5. 11|>едлагаемые учебно-исследовательские задания основаны на иснольюванин экспериментального материала, включают в себя формулирование гипотезы, разработку обоснованной фшнческой модели и (> чаемых явлений и восстановление на ее основе важных микроскопических параметров вещества, что позволяет рассматривать н\ выполнение как конкретную ре&пизацию учебной модели научного

исследования

6. В результате проведения педагогического эксперимента доказана эффективность предлагаемой методики изучения явлений в твердом !еле, выходящих за рамки зонной теории, как средства развития способностей студентов к построению физической модели явления в связи с другими исследовательскими умениями, являющимися важными компонентами методологической компетентности студентов и повышения их творческой активности

Общий итог работы состоит в методической адаптации современных достижений физики конденсированного состояния в части изучения явлений, выходящих за рамки зонной теории, что позволяет более полно раскрыть содержание электронной теории твердого тела и соответствует исследовательской ориентации учебного процесса.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1 Явления электронного переноса в кристаллах У20.1 /Тезисы докладов Международной конференции по физике твердых диэлектриков, СПб.,

1997, секи I,с. 17-18 (в соавторстве)

2 Электрические свойства сэндвич - структур на основе оксидов ванадия./ Тезисы докладов Международной конференции по физике твердых диэлектриков, СПб , 1997, секц. I, с.46-47 (в соавторстве)

3. О содержании раздела "Электронная теория твердого тела" в профессиональном физическом образовании / в сб.: Обучение физике в школе и вузе, СПб : Образование, 1998, с 123-126 (в соавторстве) 4 Небольцмановские типы переноса в курсе физики твердого тела /веб: Физика в школе и вузе, СПб.: Образование, 1998,с.134-135 (в соавторстве)

5. Диэлектрики Мотта-Хаббарда в курсе физики твердого тела./в сб.: Проблемы совершенствования физического образования, СПб, РГПУ.

1998, С. 124-127 (в соавторстве)

6. Развитие способностей к построению модели явления в процессе изучения физики твердого тела./в сб: Физическое образование в России, традиции и перспективы. - Калуга: Гриф, 1998 (в соавторстве)

Li paöoiax I м 2 автору принадлежат постановка и проведение ikciieptiwenia, в работах 3-6 - Хапнну С Д принадлежит постановка «дачи, авюру - рафаботка методики изучения укашшых вопросов и все полученные вдмссернщии результаты

Введение диссертации по педагогике, на тему "Изучение явлений, выходящих за границы применимости зонной теории, на физических факультетах педагогических вузов"

Актуальность темы. Существует известное противоречие между лидирующей, по объему исследований и практической значимости результатов, ролью физики твердого тела во всем комплексе физических исследований и тем скромным местом, которое она занимает в учебных курсах студентов-физиков педагогических ВУЗов. Это противоречие особенно проявилось в последние годы в связи с начавшейся подготовкой в педагогических ВУЗах, в частности в РГПУ им. А.И. Герцена, бакалавров и магистров наук со специализацией в области физики конденсированного состояния. Обучение будущих специалистов-исследователей предполагает изучение ими вслед за общим курсом физики специальных физических дисциплин, которые должны давать адекватное представление о физике твердого тела как современной, развивающейся области знания. Постановка таких спецкурсов требует разработки соответствующей методики обучения физике твердого тела, включая инновации в содержании курса и технологии организации учебного процесса.

В части электронной теории твердого тела учебные курсы физики твердого тела традиционно ограничиваются изложением зонной теории. Широкие возможности зонной электронной теории для объяснения и предсказания свойств твердых тел раскрываются на примерах хорошо изученных в 60-70-ые годы и получивших важное практическое применение материалов, таких как кремний, германий, арсенид галлия и др. Вместе с. тем, в процессе развития физики твердого тела в область ее интересов вовлекались и другие материалы и явления, изучение которых ставит задачи, выходящие за границы зонной теории. Последнее, объясняется тем, что существенную роль в формировании свойств таких материалов играют взаимодействия, не учитываемые зонной теорией (электрон-фононное, межэлектронное взаимодействие), а также неупорядоченность атомного строения в случае некристаллических тел. К числу отмеченных систем относятся, в частности, оксиды и халькогениды переходных металлов, высокомолекулярные соединения, аморфные и стеклообразные вещества. Результаты исследований последних десятилетий свидетельствуют об особых механизмах локализации и переноса заряда в них, приводящих к таким интересным для науки и практики электронным свойствам как, например, переходы "металл-диэлектрик". Принцип действия и функциональные свойства многих современных материалов электронной техники и приборных систем на их основе определяются процессами, описываемыми с иных, чем в зонной теории, позиций. Сказанное определяет необходимость включения в содержание электронной теории твердого тела в учебных курсах явлений, выходящих за границы зонной теории.

Изучение этих явлений целесообразно не только с точки зрения приведения содержания учебного курса в соответствие с действительным состоянием науки, но и для развития исследовательских способностей студентов-физиков, формирования их методологической компетентности. Анализируя явления,«выходящие за рамки зонной теории, студенты получают возможность осмыслить на конкретном физическом материале значение приближений физической теории и действительных границ ее применимости. Объяснение экспериментальных результатов, не укладывающихся в зонную теорию, неизбежно требует построения соответствующей физической модели, что представляется одним из важнейших исследовательских умений. При организации обучения в форме выполнения определенных учебно-исследовательских заданий, основанных на использовании экспериментального материала, учебный процесс приобретает исследовательскую ориентацию и может рассматриваться как реализация учебной модели науки, что отвечает современной концепции физического образования.

Возможность развития универсальных исследовательских навыков и умений при изучении явлений, выходящих за границы зонной теории, делает его целесообразным (в определенном объеме) при обучении не только специалистов-исследователей, но и учителей физики.

Объектом исследования является учебный процесс студентов-физиков педагогических ВУЗов при изучении электронной теории твердого тела.

Предметом исследования является содержание и технология изучения явлений, выходящих за границы зонной теории, в специальных курсах физических факультетов педагогических ВУЗов.

Цель исследования - разработка методики изучения явлений, выходящих за границы зонной теории, отвечающей современному состоянию физики твердого тела и требованиям исследовательской ориентации учебного процесса.

Гипотеза исследования - обучение электронной теории твердого тела будет более полно соответствовать действительному состоянию науки и способствовать формированию методологической компетентности студентов-физиков педагогических ВУЗов, если в содержание курса будут включены явления, выходящие за границы зонной теории, и реализована предлагаемая методика их изучения.

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

1. Проанализировать содержание и технологию организации учебного процесса в части изучения электронной теории твердого тела в педагогических ВУЗах' на предмет их соответствия состоянию науки и современной концепции физического образования.

2. Определить необходимые место и роль изучения явлений, выходящих за границы зонной теории, в учебном процессе при подготовке учителей физики и специалистов-исследователей в области физики конденсированного состояния.

3. Разработать подходы к инновации в содержании и технологии организации изучения электронной теории твердого тела в специальных курсах. V

4. Создать комплекс учебно-исследовательских заданий, выполнение которых дает необходимую основу для изучения явлений, выходящих за " * границы зонной теории, и является средством развития исследовательских умений студентов.

5. Осуществить инновацию в содержании учебных программ и технологии организации учебного процесса студентов-физиков педагогического ВУЗа.

6. Проверить эффективность изучения явлений, выходящих за границы зонной теории, в плане более полного освоения электронной теории твердого тела и интеллектуального развития студентов. р

Методологическую основу исследования составляют: ■■ философские, психологические и педагогические концепций познавательной деятельности (А.Н. Леонтьев, С. JI. Рубинштейн, И .Я. Лернер, Я.А. Пономарев, В.В. Давыдов, Ю.Н. Кулюткин, А.П. Тряпицына, Г.И. Щукина и др.);

- методология науки физики (В .А. Извозчиков, А.Ф. Иоффе, П.Л. Капица, А. С. Кондратьев и др.);

- достижения и тенденции развития теории и методики обучения физике (В.А. Извозчиков, A.C. Кондратьев, И.Я.Ланина и др.);

- подходы к инновационной деятельности в образовании -содержанию и технологии организации учебного процесса (М.В. Кларин,

О'

В.В. Лаптев, В.Г. Разумовский, В.А. Сластенин и др.). р

Для решения поставленных задач использовались следующие i методы исследования:

- теоретический анализ проблемы на основе достижений современной физики твердого тела, результатов психолого-педагогических и методических исследований, в том числе концепции постановки учебного процесса как реализации учебной модели науки;

- анализ содержания электронной теории твердого тела в вузовских программах, учебниках и учебных пособий и опыта ее преподавания в педагогических и других ВУЗах на предмет отражения в них явлений, выходящих за рамки зонной теории;

- проведение педагогических измерений (проведение наблюдений, интервьюирование, анкетирование преподавателей и студентов);

- проведение педагогического эксперимента и статистическая обработка его результатов с целью определения эффективности предлагаемой методики.

Достоверность и обоснованность результатов обеспечиваются:

- опорой на современные достижения физики твердого тела, психолого-педагогических и методических исследований по инновационной деятельности в системе образования, развитию исследовательского подхода, творческих способностей и формированию методологической компетентности учащихся;

- использованием различных методов исследования, адекватных поставленным задачам;

-' рациональным выбором критериев эффективности разработанной методики изучения явлений в твердом теле, выходящих за рамки зонной теории;

- апробацией разработанной методики в РГПУ им. А. И. Герцена и СП6ГУ и положительными результатами проведенного педагогического эксперимента.

Научная новизна й теоретическая значимость работы заключаются в следующем.

1. Обоснована роль изучения явлений, выходящих за рамки зонной теории, как необходимого условия приведения содержания специальных учебных курсов в соответствие с современным состоянием физики твердого тела.

2. Доказано, что изучение явлений в твердом теле, выходящих за рамки зонной теории, при использовании соответствующей методики отвечает задаче развития исследовательских способностей студентов и повышения их методологической компетентности.

3. Предложен системный подход к построению учебного материала, основанный на рассмотрении явлений, выходящих за рамки известных приближении зонной теории, поэтапное^ объяснение которых^. требует последовательно учета электрон-фононного, межэлектронного взаимодействий и отсутствия периодичности в атомном строении.

4. Разработана и обоснована технология организации учебной деятельности студентов, структурной единицей которой является учебно-исследовательское задание. В ходе выполнения его студенты приобретают необходимые способности к построению физической модели изучаемого явления в связи с другими важными исследовательскими умениями и навыками.

5. Теоретически обоснован и создан комплекс учебно-исследовательских заданий, включающих в себя координированные проблемное изложение на лекциях теоретического материала по явлениям, выходящим за рамки зонной теории, натурный эксперимент, формулирование гипотез и адекватной физической модели.

Практическое значение работы состоит в том, что основные результаты исследования доведены до уровня конкретных методических разработок и рекомендаций по-изложению материала, дающих руководство к практической реализации разработанной методики преподавания в

ВУЗах при обучении физике твердого тела, и внесены соответствующие изменения в учебные программы студентов-физиков в РГПУ им. А.И. Герцена.

Апробация результатов исследования.

Основные положения и результаты работы излагались на Герденовских чтениях (С.-Петербург, 1997,1998), Международной конференции по физике твердых диэлектриков (С.-Петербург, 1997), Российской научно-методической конференции "Физическое образование в России: традиции и перспективы" (Калуга, 1998), Международном Арктическом семинаре по физике и математике (Мурманск, 1998), на семинарах кафедры теории и методики обучения физики РГПУ им. А.И. Герцена.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Требования приведения содержания специальных учебных курсов физики твердого тела в ВУЗах в соответствие с состоянием современной науки делают необходимым, а предлагаемая методика - возможным изучение явлений, выходящих за рамки зонной теории.

2. Методика изучения явлений, выходящих за границы зонной теории, будет эффективной в плане освоения электронной теории твердого тела, если явления будут рассматриваться поэтапно в порядке снятия ограничений зонной теории, и технология организации учебного процесса будет основана на выполнении студентами соответствующих учебно-исследовательских заданий.

3. Изучение явлений, выходящих за рамки зонной теории, способствует развитию исследовательских способностей и повышению методологической компетентности студентов при следующих условиях:

- адекватном понимании сущности приближений в отношении взаимодействий в твердом теле и действительных границ применимости зонной теории;

- столкновении с экспериментальными результатами, требующими для своего объяснения выхода за рамки зонной теории и формулирования соответствующей гипотезы;

- разработке физической модели изучаемого явления, учитывающей пренебрегаемые зонной теорией взаимодействия и реальную структуру твердого тела;

- при соответствии содержания и технологии выполнения учебно-исследовательских заданий уровню теоретических знании и сформированности исследовательских умений и познавательных возможностей студентов.

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

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Обоснована целесообразность и возможность изучения явлений, выходящих за .рамки зонной теории, в специальных курсах физики твердого тела при подготовке учителей физики и специалистов-исследователей в области физики конденсированного состояния в педагогических ВУЗах.

2. Разработан подход к определению инновационного содержания учебного материала и его построению, основанный на раздельном, поэтапном изучений явлений, выходящих за рамки приближений зонной электронной теории твердого тела.

3. Предложены программы подготовки учителей, бакалавров и магистров физики в педагогическом ВУЗе, в которые внесены новые, ранее не изучаемые вопросы, в том числе механизмы локализации и переноса заряда в системах с сильным электрон-фононным, межэлектронным взаимодействием, электронные свойства некристаллических материалов, переходы металл-диэлектрик, связанные с межэлектронным взаимодействием и структурной неупорядоченностью материала.

4. Разработан комплекс учебно-исследовательских заданий для лекционных и практических занятий студентов по основным изучаемым темам, выполнение которых составляет основу предлагаемой технологии организации учебной деятельности.

5. Предлагаемые учебно-исследовательские задания основаны на использовании экспериментального материала, включают в себя формулирование гипотезы, разработку обоснованной физической модели изучаемых явлений и восстановление на ее основе важных микроскопических параметров вещества, что позволяет рассматривать их выполнение как конкретную реализацию учебной модели научного исследования.

6. В результате проведения педагогического эксперимента доказана эффективность предлагаемой методики изучения явлений в твердом теле, выходящих за рамки зонной теории, как средства развития способностей студентов к построению физической модели явления в связи с другими исследовательскими умениями, являющимися важным компонентом методологической компетентности и повышения их творческой активности.

Общий итог работы состоит в методической адаптации современных достижений физики конденсированного состояния в части изучения явлений, выходящих за рамки зонной теории, что позволяет более полно раскрыть содержание электронной теории твердого тела и соответствует исследовательской ориентации учебного процесса.

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Семенова, Наталья Николаевна, Санкт-Петербург

1. Адирович Э.И. Некоторые вопросы люминесценции кристаллов. -M.-JL: Гостехиздат,1956

2. Алексеев П.А. Тенденции модернизации преподавания физики в средних школах Великобритании: Автореф. дис. . канд. пед. наук. -М., 1975

3. Аморфные и поликристаллические полупроводники./ ред. Хейванг, -М.: Мир, 1987

4. Аморфные полупроводники./ ред. Бродски, М.: Мир, 1982

5. Аморфный кремний и родственные материалы./ред. Фрицше X. -М.: Мир, 1991

6. Андерсон Ф: Локальные моменты и локализованные состояния. УФН, j 1979.Т.127.Ш.С.19

7. Андреев В.И. Дидактические условия развития исследовательских способностей старшеклассников в процессе обучения физике: Автореф. дисс.канд.пед.наук. -М.Д972. -20с.

8. Андреев В.Н., Аронов А.Г., Чудновский Ф.А. Фазовый переход в электрическом поле в V2O3 и эффект переключения. ФТТ, 12, 1557, 1970

9. Андреев В.Н., Аронов А.Г., Чудновский Ф.А. Фазовый переход полупроводник металл в сильном электрическом поле в V2O3. - | ЖЭТФ,61, вып. 2(8), 1971, с.705

10. Ю.Андреев В.Н., Семенова H.H., Чудновский Ф.А., Ханин С.Д. Явления электронного переноса в кристаллах V2O3 ./Тезисы докладов Международной конференции по физике твердых диэлектриков, СПб., 1997, секц. 1,с.17-18

11. П.Анималу А. Квантовая теория 1фисталлических твердых тел: Пер. с англ. -М.: Мир, 1981

12. Ансельм А.И. Введение в теорию полупроводников: Пер. с англ. М.: Физматгиз, 1962

13. Афанасьев В. В. Формирование творческой активности студентов в процессе решения математических задач. Ярославль, 1996

14. Бабанский Ю.К. Оптимизация учебно-воспитательного процесса. М., 1982

15. Башляр Г. Новый рационализм. М.: Прогресс, 1987

16. Блейкмор Дж. Физика твердого тела. :Пер. с англ./ред. Фистуль В.И. -М.: Мир, 1988

17. П.Богомолов В.Н., Кудинов Е.К., Мирлин Д.Н., Фирсов Ю.А. О поляронном механизме поглощения света в кристаллах рутила. -ФТТ,9, вып.7, 1967, с. 2077

18. Богомолов В.Н., Кудинов Е.К., Фирсов Ю.А. О поляронной природе носителей тока в рутиле. ФТТ, 9, №11,1967, с.3175

19. Бодалев A.A. Попытка изучения "учебных способностей" подростка в связи с его интересами // Уч.зап. ЛГУ. №287.- 1960.-С.64-73

20. Бордовский В.А. Проблемы и перспективы развития современной системы высшего педагогического образования./ в сб.: Обучение физике в школе и вузе, СПб.: Образование, 1998, с.112-115

21. Бордовский В. А. Технологический подход к использованию исследовательского метода на уроках физики./ в сб.: Физика в школе и вузе, СПб.: Образование, 1998, С.7-10

22. Бордовский В.А. Традиционные и инновационные подходы в современном процессе обучения./ в сб.: Обучение физике в школе и вузе, СПб.: Образование, 1998, с. 11-14

23. Бордовский Г.А., Гороховатский Ю.А., Ханин С.Д. Элементы физики твёрдого тела./Учебное пособие, РГПУ им. А.И. Герцена, СПб. 1997

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

25. Борн M. Физика в жизни моего поколения. М.:Изд.иностр.лит., 1963

26. Бранский В.П. Философское значение проблемы наглядности в современной.физике. Л.: Изд. ЛГУ, 1962

27. Бугаев A.A., Захарченя Б.П., Чудновский Ф.А. Фазовый переход металл-полупроводник и его применение. Л.: Наука, 1979

28. Бугаев А.И. Методика преподавания физики в средней школе. М.: Просвещение, 1981. - 288с.

29. Буров В.А. Методика изучения подупроводников в школе. М.: Просвещение, 1965

30. Бушманов Б.Н., Хромов Ю.А. Физика твердого тела: Учебное пособие для втузов. М.: Высшая школа, 1971

31. Ванеев A.A., Корж Э,Д., Орехов В.П. Преподавание физики в 9-м классе: Пособие для учителей. М.: Просвещение, 1980

32. Вахольский Б.М. Факультативные занятия в средней школе по курсу "Физические основы электроники": Дисс.канд.пед.наук. -Л., 1969

33. Выготский Л.С. Развитие высших психических функций. М.: АПН РСФСР, 1960. - 500с.

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

35. Голикова O.A. Квазиаморфные полупроводники./Успехи физических наук. Том 158, вып.4,1989.с.582-604

36. Гольдин Л.Л., Новикова Г.И. Введение в квантовую физику: Учебное руководство. -М.: Наука, 1988

37. Горбунов Г.Т. Реализация политехнического принципа при изучениифизических основ микропроцессорной техники: Автореф. Дисс.канд.пед.наук. -М., 1990

38. Грабарь М.И., Краснянская К.А. Применение математической статистики в педагогических исследованиях. М.: Педагогика, 1977

39. Давыдов В.В. Проблема развивающего обучения. М.: Педагогика, 1986I

40. Дик Ю.И. Методика изучения свойств твердых тел на основе представлений об их структуре в курсе физики средней школы: Автореф. Дисс.канд.пед.наук. -М., 1978

41. Егоров А.Л. Свойства твердого тела в курсе физики средней школы. -М.: Учпедгиз, 1959

42. Епифанов Г.И. Физика твердого тела. М.: Высшая школа, 197745.3оммерфельд А., Бете Г. Электронная теория металлов. М.-Л. ОНТИ, 1938

43. Иванов Г.А., Лужковский В.Г. Полупроводники: Учебное пособие для студентов 030. Л., 1975

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

45. Иоффе А.Ф. Встречи с физиками.- М.: Физматгиз, 1962

46. Иоффе А.Ф. Физика и физики. Л., 1985

47. Иоффе А.Ф. Физика полупроводников. М.-Л. 2-е изд. АНСССР, 1954

48. Иоффе А.Ф. Физика в средней школе. /"Народное образование", №¡3, 1959

49. Каганов М.И. Электроны. Фонолы. Магноны. -М.: Наука, 1979

50. Калмыкова З.И. Психологические принципы развивающего обучения. -М.: Знание, 1979. -48с.

51. Каменецкий С.Е., Пустильник И.Г. Электродинамика в курсе физики средней школы. М.: Просвещение, 1978

52. Каменецкий С.Е., Солодухин H.A. Модели и аналогии в курсе физики средней школы. М.: Просвещение, 1982

53. Капица П.Л. Будущее науки./ В кн.: Эксперимент. Теория. Практика. -М.: Наука, 1981

54. Кивако A.M. Физические свойства и кристаллическая структура твердого тела в курсе физики средней школы: Автореф. Дис. .канд.пед. наук. Минск, 1974

55. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела: Пер. с англ. М.: Наука, 1978

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

57. Ковалева Г.С. Тенденции модернизации среднего физического образования в Швеции: Автореф. дис. канд. пед. наук. -М., 1986

58. Кондратьев А. С. Качественные методы как основа развития высшей степени физического понимания.// Новое в методике преподавания физики. СПб.: Образование, 1995.С.4-5.

59. Кондратьев А. С. Качественные методы при изучении физики в средней школе.// Тезисы докладов ФССО-95. Петрозаводск, 1995.С.89-90

60. Кондратьев A.C. Основы квантовой физики в средней школе.//Повышение эффективности обучения физике в средней школе. -ЛГПИ, 1989.С. 3-14

61. Кондратьев A.C. Решение важных задач развития учащихся на современном этапе школьного физического образования./ в сб.: Физика в школе и вузе, СПб.: Образование, 1998, с.3-5

62. Кондратьев А. С. Современная парадигма теории обучения физике// Всб,: Современные проблемы физического образования. СПб.: Образование, 1997

63. Кондратьев .А. С. Физика как основа интеллектуального развития школьников./ в сб.: Обучение физике в школе и вузе, СПб.; Образование, 1998, с.3-8

64. Кондратьев A.C. Физические парадоксы в науке и образовании.//в сб.: Физическое образование в школе и вузе. СПб.: Образование, 1997

65. Кондратьев A.C. , Трифонов Е.Д. Теоретическая физика в университетах и педагогических институтах.//Тез. Докл. Межд. \ конф.ФССО 91, Репино, 1991

66. Кондратьев A.C., Панченко В.И. Соотношение неопределенностей в курсе физики средней школы.// Проблемы преподавания физики в современной школе: Материалы научной конференции "Герценовские чтения" (11-12 мая 1993 г.) СПб.: Образование, 1993.С. 16-17.

67. Кондратьев A.C., Уздин В.М. Электронная жидкость магнито-упорядоченных металлов СПб.: Образование, 1989

68. Концепция школьного физического образования в РоссииIпроект.)//Физика в школе:№2,1-993. С.4-10 '

69. Король A.M. Методическая система изучения в средней школе полевого транзистора и его применения: Автореф. Дис.канд.пед.наук. М., 1990

70. Кочетов А.И. Культура педагогического исследования. Минск: Редакция журнала "Адукацыя i выхованне", 1996

71. Крейтсберг П.У. Понятие целей обучения. Проблемы конкретизациицелей обучения и воспитания. Тарту, 1982 :f ■

72. Кулюткин Ю.Н. Формирование глобального мышления какпедагогическая проблема: гуманистические ценности, глобальное мышление и современное образование. СПб., 1992

73. Куперман Г.Б. Изучение свойств твердых тел в курсе физики средней школы. -М.: Учпедгиз, 1962

74. Кюнбергер Л. Уровни методологических знаний и их значение для развития творческого мышления учащегося. Методологические вопросы формирования мировоззрения. -Л.: Лениздат, 1990

75. Ланина И. Я. Изучение в средней школе электропроводности твердых тел и законов постоянного электрического тока: Дис.канд.пед.наук. -Л., 1964

76. Ланина И.Я. Объяснение в средней школе электропроводности твердых тел на основе современных научных представлений. Л., 1964

77. Ланина И.Я. Условия эффективности деятельности учителя по формированию сознательного отношения ученика к учению.//Преодоление формализма в обучении. Л., 1989. - с. 152-160.

78. Ландау Л. Д. Sow. Phys., 3,664,1933

79. Лаптев В. В. Основы образовательной стратегии обучения физике в современной школе./ в сб.: Обучение физике в школе и вузе, СПб.: Образование, 1998, с. 8-11

80. Лаптев В.В. Роль электронной техники в системе современного физического образования./ в сб.: Физика в школе и вузе, СПб.: Образование, 1998, с. 5-7

81. Лаптев В.В. Цели обучения физике и их реализация в современной школе./ в сб. Физическое образование в школе и вузе, СПб.: Образование, 1997, с. 4-6

82. Лернер И.Я. Дидактические основы методов обучения. М„ 1981

83. Лернер И.Я. Процесс обучения и его закономерности. М.: Знамя, 1980

84. Лорентц А. Теория электронов и ее применение к явлениям света и теплового излучения. М. Гостехиздат, 1956

85. Львова О.В. Система лабораторных работ по изучению свойств и применения полупроводников в курсе физики средней общеобразовательной школы: Автореф. Дис.канд.пед.наук. -М., 1990

86. Маделунг О. Физика твердого тела. Локализованные состояния./пер. с нем. и англ. М.: Наука, 1985

87. Мазин И.В. Развитие познавательного интереса учащихся на занятиях по физике в условиях вариативности. обучения./Дисс.канд.пед.наук/ С.-Петербург, 1995. -166с.

88. Малиненко В .П., Пергамент A.JL, Семенова H.H., Стефанович Г.Б., г Ханин С.Д. Электрические свойства сэндвич структур на основе оксидов ванадия./ Тезисы докладов Международной конференции по , физике твердых диэлектриков, СПб., 1997, секц. 1, с.46-47

89. Масный Ф.Г. Элементы учения о сопротивлении материалов в курсе физики общеобразовательной школы: Автореф. Дис.канд.пед.наук. -Л., 1961

90. Минцис Д.А. Основы физики твердого тела в курсе средней школы: Дис.канд.пед.наук. СПб., 1997

91. Монахов В.М. Технологические основы проектирования и конструирования учебного процесса. Волгоград, 1995

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

93. Мотт Н,, Дэвис Э. Электронные процессы в некристаллических веществах: пер. с англ. /ред. Коломийц Б.Т. М.: Мир, 1974

94. Мещанский В.Н. Формирование мировоззрения учащихся при изучении физики. М.: Просвещение, 1989

95. Основы методики преподавания физики в средней школе./ред. A.B.

96. Перышкин, В.Г. Разумовский, В.А. Фабрикант. М.: Просвещение, 1984 ■i ■

97. Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела. М.: Высшая школа, ' 1985

98. Педагогика./ред. Пидкасистый Й.И. М.: Российское пед. агентство, ! 1995

99. Пеннер Д.И. Лекции по электродинамике (элементы теории и специальной теории относительности). Свердловск, 1961

100. Подгорнова И.И. Изучение темы "Свойства твердых тел и жидкостей" в курсе физики общеобразовательной средней школы: Дис.канд,пед.наук. -Л., 1963

101. Пономарев Я.А. Фазы творческого процесса.// Исследование проблем психологии творчества. М., 1983

102. Практикум по полупроводникам и полупроводниковым приборам, /ред. Шалимова К.В. М.: Высшая школа, 1968

103. Принцип суперпозиции и нелинейные эффекты в школьном курсе физики: Методические рекомендации./ред. Бордовский Г.А. Л.,1990

104. Проблемы научного творчества в современной психологии./ред. Ярощевский М.Г. -М.: Наука, 1971

105. Программы общеобразовательных учреждений. Физика. Астрономия. -М.: Просвещение, 1981

106. Пустальник И.Г. Элементы квантовой физики в преподавании электричества, оптики и строения атома в средней школе./ автореф. дис. канд.пед.наук. Баку, 1965

107. Равич Ю.И., НемовС.А. Физика неупорядоченных полупроводников. Учебное пособие. СПбГТУ, 1994, 79 с.

108. Развитие творческой активности школьников ./ред. Матюшкин A.M. .М.: Педагогика, 1991

109. Разумовский В.Г. Развитие творческих способностей учащихся в процессе обучения физике. М.: Просвещение, 1975

110. Разумовский В.Г. Физика в средней школе США. М.: Педагогика, 1973

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

112. Румак Н.В. Система кремний-двуокись кремния в МОП структурах. Минск: Наука и техника, 1986

113. Ханин С.Д., Семенова H.H. Диэлектрики Мотта-Хаббарда в курсе физики твердого тела./в сб.: Проблемы совершенствования физического образования,.СПб., РГПУ, 1998, С.124-127

114. Ханин С.Д., Семенова H.H. О содержании раздела "Электронная теория твердого, тела" в профессиональном физическом образовании./ в сб.: Обучение физике в школе и вузе, СПб.: Образование, 1998, с.123-126

115. Ханин С.Д., Семенова H.H. Развитие способностей к построению модели явления в процессе изучения физики твердого тела./в сб.: : Физическое образование в России: традиции и перспективы. Калуга: Гриф, 1998

116. Ханин С. Д., Темников К.Л., Урицкая И.А. О содержании лабораторного практикума по физике полупроводников в педагогическом ВУЗе/Тез. Докл. конф. "Физика в системе современного образования"/1997, Волгоград ч.П, с. 156-157

117. Худайкулов K.M. Изучение физики полупроводников и развитие умений и навыков применения полупроводниковых приборов в курсе физики и в трудовом обучении: Автореф. Дис.канд.пед.наук. М., 1984 I

118. Чудинов Э.М. Теория относительности и философия. М.: Политиздат, 1974

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

120. Электронная теория неупорядоченных полупроводников/ Бонч-Бруевич В.Л„ Звягин И.П., Кайпер Р., Миронов А.Г., Эдерлайн Р., Эссер Б.)-М.: Наука, 1981

121. Эфрос А.Л. Физика и геометрия беспорядка./библиотечка "Квант" вып. 19.-М.: Наука, i982 1

122. Якиманская И.С. Развивающее обучение. М.: Педагогика, 1979

123. Bottger Н., Bryksm V.V. Hopping conduction in solids. VCH, 1985

124. Bryksin V.V., Khanin S.D. Ultrasmall polarons in amorphous tantalum , oxide. Phys. Solid State 35(8), 1993, s.l 126-1128

125. Cox P.A. Transition Metal Oxides. An introduction to their Electronic Structure and Properties Oxford.: Clarendon press, 1992

126. Dimension thinking: A framework for curriculum and instruction. -Alexandria (Va), 1989

127. Driver R„ Bell В. Student's thinking and the learning of science: A constructive view.// Science education. Vol. 13, Educational media and technology yearbook 1985, Littleton, 1985

128. Eggen P.D., Kauchak D.P. Strategies for teachers: Teaching content and thinking skills. Englewood Cliffs, N.Y., 1988

129. Finkeinburg W. Einfahrung in die Atomphysik. Berlin, etc, 1967, s.4

130. Giugliarelli G., Michelini M., Mazzega E., Ottaviani G.P., Mott transition as a way to discuss electrical transport properties/ Teaching the science of condensed matter and new materials.: Italy, 1996, p. 316-321

131. Holstein T. Ann. Phys. (N.Y.), 8, 343,1959

132. Joyce B„ Weil M. Models ofteaching./2-nd Englewood Cliffs, 1980

133. Nagels P., Callaerts R., Denayer M. /В кн.: Proc. 5th Int. Conf. Amorphous and liquid semiconductors, eds. J. Stuke, W. Breing, Taylor and Francis, London, 1973, p. 867

134. Rinaudo G. New ways of looking at an old law: -Ohm's Law/ Teaching the science of condensed matter and new materials.: Italy, 1996, p. 227-229

135. Sconza A., Tozzo G., Delfittó G., Michelini M. Teaching electrical transport properties in solids: an experimental approach/ Teaching thescience of condensed matter "and new materials.: Italy, 1996, p. 122-134

136. Suchman I.R. Developing inquiry: Inquiry development program in physical science. -Chicago, 1966

137. Taba H. Curriculum development: Theory and practice/ N.Y. -Burlingame, 1962