Методика изучения интерференционных явлений на базе современного эксперимента

Шальнев, Владимир Викторович

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: Методика изучения интерференционных явлений на базе современного эксперимента

Автореферат

Автор научной работы: Шальнев, Владимир Викторович
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Тамбов
Год защиты: 2000
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Методика изучения интерференционных явлений на базе современного эксперимента"

На правах рукописи

РГБ ОД

ШАЛЬНЕВ ВЛАДИМИР ВИКТОРОВИЧ

МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ЯВЛЕНИЙ НА БАЗЕ СОВРЕМЕННОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

(на прпмере подготовки специалистов радиотехнического и электроэнергетического профиля) 13.002. Теория и методика обучения общетехническим дисциплинам 13.00.08. Теория и методика профессионального образования

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Тамбов-2000 г

Работа выполнена на кафедре физики Тамбовского государственно технического университета.

Научные руководители: доктор педагогических наук, профессор

Официальные оппоненты: доктор технических паук, профессор

Защита состоится 23 декабря 2000 г. в 10 часов на заседании дисс тационного Совета К 064.20.04 по защите диссертаций на соискание у ной степени кандидата наук в Тамбовском государственном техничес* университете по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, конфере зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тамбовского гс дарственного технического университета.

Молотков Н. Я.

кандидат физико-математических наук, доцент Плотников В. П.

Псршнн В. Ф.

кандидат педагогических наук Романов А. В.

Ведущая организация: Волжский государственный

инженерно-педагогический институт, г. Нижний Новгород

Автореферат разослан

Ученый секретарь

диссертационного совета

\ Я. С)Ц - П1 ,3 Ап-1 п -4 8ЦЛ- п/3. ли Л 1п<1 Г)

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования.

Ориентирование образования на повышение интеллектуального потенциала человека требует пересмотра основных концепций обучения и воспитания. На первый план выступает формирование у студентов не только знаний, но и развитие мышления, творческих способностей, достижение высокопродуктивной творческой деятельности обучающихся. Следовательно, задача профессиональной подготовки в условиях высшей школы состоит в том, чтобы воспитать у студентов потребность самостоятельно приобретать знания не только в вузе, но и в течение всей жизни. Особую актуальность в данном контексте приобретает освоение и осмысление фундаментальных физических теорий, как научной основы изучения общетехнических дисциплин. Теория электромагнитных колебаний и волн является фундаментальной теорией, которая служит базой для понимания и усвоения дисциплин радиотехнического и электроэнергетического профиля. В этом контексте особую актуальность приобретает теория интерференции электромагнитных волн, которая нашла широкое применение не только в прикладной оптике, но радиофизике и технике, например, для создания интерференционных радионавигационных систем.

Наше исследование и опыт практической работы показывают, что традиционная методика изучения интерференционных явлений, включающая рассмотрение взаимодействия двух когерентных волн с параллельными и перпендикулярными линиями поляризации, не позволяет сформировать у студентов целостного взгляда на теорию взаимодействия волн с произвольным характером поляризации, ограничивает рассмотрение сложных явлений интерференции, не способствует систематизации знания. Традиционная методика изучения интерференционных явлений предполагает использовать в качестве демонстрационного и лабораторного эксперимента лишь оптический диапазон длин волн, дидактические возможности которого ограничены. По мнению многих методистов целесообразно в учебном эксперименте использовать не только оптический, но и радиодиапазон электромагнитных волн, в частности, сантиметровые волны. Комплексное использование двух диапазонов волн в учебном эксперименте не только позволит расширить его дидактические возможности, но и способствует профессиональной подготовке специалистов радиотехнического и электроэнергетического профиля.

Это требует дальнейшего развития и совершенствования учебного физического эксперимента (УФЭ) в высшей технической школе. Выступая

против чрезмерной теоретизации преподавания основ физической науки, академик В. А. Фабрикант указывал на то, что при повышении теоретического уровня преподавания важно не впасть в крайность, вытравив из лекций эксперимент, так как учебные демонстрации не являются лишь дополнением к словесному изложению материала, а представляют его неотъемлемую часть.

Разработке методических основ применения учебного физического эксперимента в высшей школе посвящены работы Анциферова Л. И., Дика Ю. И., Каменецкого С. Е., Майера В. В., Молоткова. Н. Я., Пинского А. А. и др.

Несмотря на достижения в области профессиональной подготовки студентов, приходится констатировать тот факт, что проблемы связанные с разработкой методики изучения интерференционных явлений с позиций общетехнических дисциплин требуют дополнительного исследования.

Анализ процесса профессиональной подготовки специалиста в системе непрерывного образования позволил нам выявить и сформулировать противоречия между:

• социальным заказом общества на конкурентоспособного специалиста и возможностью системы образования его реализовать;

• потребностью личности в формировании определенного уровня готовности к профессиональной деятельности и возможностью традиционной методики изучения интерференционных явлений их удовлетворить;

• современным уровнем научно-технического прогресса и техническими средствами используемыми в традиционной методике изучения интерференционных явлений.

С учетом указанных противоречий был сделан выбор темы исследования и сформулирована проблема. Проблема исследования заключается в разработке методических основ изучения сложных интерференционных явлений на основе новых технических средств, как базы для понимания учебного материала общетехнических дисциплин.

Целью исследования являются разработка методических основ изучения теории интерференционных явлений на базе современного учебного эксперимента с использованием новых технических средств при подготовке конкурентоспособных специалистов радиотехнического и электроэне-гетического профиля.

Объектом исследования является процесс профессиональной подготовки специалистов в условиях высшей технической школы.

Предмет исследования - методика изучения теории интерференционных явлений на базе современного эксперимента.

• разработать методические основы изучения сложных интерференционных явлений с произвольной ориентацией их линий поляризации;

• методически обоснована, разработана и внедрена в учебный процесс система комплексного демонстрационного эксперимента для изучения интерференционных явлений, как в оптическом, так и радиофизическом диапазонах волн;

• обоснован, разработан и внедрен в учебный процесс цикл новых лабораторных работ для экспериментального исследования интерференционных явлений в сантиметровом диапазоне электромагнитных волн.

Задачи исследования:

1 Раскрыть основную методологическую роль учебного физического эксперимента в учебно-познавательном процессе. Рассматривая технические средства обучения, как педагогическую категорию, на основе системного анализа определить их дидактический статус. Дать анализ основных педагогических функций УФЭ в учебно-воспитательном процессе и процессе профессиональной подготовки студентов.

2 На базе достижений науки и техники разработать систему современного учебного физического эксперимента для исследования взаимодействия и интерференции когерентных электромагнитных волн как с произвольной ориентацией их линий поляризации, так и волн с различным характером поляризации. На базе техники сверхвысоких частот разработать приборы: для экспериментального исследования многолучевой интерференции и наблюдения, интерференционных коноскопических фигур.

3 Разработать общий методический подход к теоретическому рассмотрению взаимодействия двух когерентных электромагнитных волн как с произвольной ориентацией их линий поляризации, так и волн с различным характером поляризации. Выявить условия наблюдения интерференции в сложных явлениях взаимодействия двух когерентных электромагнитных волн, позволяющие общеизвестные явления интерференции рассматривать как частные случаи.

4 Разработать научно обоснованную методику изучения сложных явлений интерференции волн для студентов специальностей: "Проектирование и технология электронных средств" и "Электроэнергетика" на основе применения современного физического эксперимента в радиодиапазоне электромагнитных волн.

5 Проверить педагогическую эффективность влияния предложенно методики изучения сложных явлений интерференции на базе нового физн ческого эксперимента на профессиональную подготовку студентов.

Теоретико-методологической основой исследования является тео рии системного и комплексного подходов, теория личности, деятельност1 познания и творчества, самореализации личности в процессе деятельности В частности, идеи о необходимости формирования ориентировочной осно вы деятельности (Л. С. Выготский, П. Я. Гальперин, В. В. Давыдов), о зна чении формирования в процессе обучения особых познавательных струк тур - обобщенных схем мышления (П. Я. Гальперин), об особенностях i этапах творческой деятельности (JI. Л. Гурова, И. Я. Лернер, Я. А. Поно марев, А. 3. Рахимов), о дидактических особенностях организации учебно познавательной деятельности обучаемых (10. К. Бабанский, В. П. Беспаль ко, И. Я. Лернер, М. И. Махмутов, Н. Ф. Талызина, Д. Б. Элькониг И. С. Якиманская).

Теоретической основой исследования дидактических особенносте: организации экспериментально - исследовательской работы студентов по служило исследование Н. Я. Молоткова.

Для решения поставленных задач применялись следующие методь исследования:

• теоретический анализ учебной и методической литературы по про блсме исследования;

• разработка методики проведения новых лекционных и лаборатор ных экспериментов;

• педагогический эксперимент для проверки эффективности hoboí методики изложения интерференции электромагнитных волн;

• эмпирические методы: анкетирование, тестирование;

• статистические методы обработки результатов педагогической эксперимента.

Опытно-экспсрпмептальная база исследования.

Исследования проводились в Тамбовском государственном техннче ском университете со студентами специальностей: "Проектирование i технология радиоэлектронных средств" и "Электроэнергетика" в перио, 1995 -2000 гг.

Исследования проводились в три этапа.

На первом этапе (1995 - 1997 гг.) анализировалось содержание раз делов курсов "Электромагнитные колебания и волны", "Волновая оптика и "Техническая электродинамика" для студентов специальностей 654300 i 650900 и влияние этих разделов на дальнейший уровень профессионально

ориентированной подготовки (то есть для технических дисциплин, непосредственно связанных с этими разделами). Определялись возможности совершенствования процесса обучения. Были сформулированы гипотеза, цели и задачи исследования, обобщены результаты изучения проблемы, проведен констатирующий эксперимент.

На втором этапе (1998 - 1999 гг.) разрабатывалась и апробировалась новая методика изложения теории сложных интерференционных процессов для студентов специальностей 654300 и 650900, что позволило улучшить их подготовку к усвоению специальных технических дисциплин. Разработаны приборы для исследования многолучевой интерференции и наблюдения коноскопических фигур. На этом этапе подготовлен и внедрен цикл лабораторных работ с применением сантиметрового диапазона электромагнитных волн для лабораторного практикума. Проведен формирующий эксперимент, а также количественный и качественный анализ промежуточных результатов.

На третьем этапе (2000 г.) обобщались результаты применения разработанной методики изучения теории сложных интерференционных процессов и результаты проведения лабораторного практикума для студентов с использованием сантиметровых радиоволн при исследовании интерференционных явлений. Проведено сопоставление уровня усвоения материала этого раздела и его влияние на последующее изучение таких дисциплин, как техническая электродинамика, теоретические основы электротехники, теория поля и др. Выполнены: систематизация, обобщение и статистическая обработка результатов педагогического эксперимента. Сформулированы выводы, завершено оформление диссертационной работы.

Научная новизна исследования заключается в том, что:

• на основе анализа требований к учебному физическому эксперименту и тенденций его развития определены основные направления создания нового УФЭ для изучения волновых процессов. Одним из таких направлений является применение техники сверхвысоких частот;

• разработаны методические основы изучения сложных интерференционных явлений студентами радиотехнических и электроэнергетических специальностей, которые способствуют подготовки конкурентоспособных специалистов;

• выявлены условия наблюдения интерференции в общем случае взаимодействия волн и получены соответствующие математические выражения, которые одновременно являются уравнениями полярных диаграммам результирующей волны, что позволяет осуществить анализ ее поляризации.

Теоретическая значимость исследования состоит в:

• выявлении основной методологической роли учебных технических средств в учебно-познавательном процессе технического вуза и анализе их основных педагогических функций;

• выявлении основных дидактических функций лекционного и лабораторного эксперимента в системе профессиональной подготовки студентов;

• разработке научно-методических подходов к изложению сложных интерференционных явлений.

Практическая значимость:

1 Разработана и внедрена в учебный процесс система лекционных экспериментов, на базе новых технических средств, для изучения интерференционных явлений.

2 Разработаны новые методические подходы к изучению сложных интерференционных явлений.

3 Создан новый лабораторный практикум для студентов специальностей "Проектирование и технология радиоэлектронных средств" и "Электроэнергетика" по разделу "Интерференция электромагнитных волн".

4 Предлагаемая методика существенно влияет на уровень подготовки студентов радиотехнических и электроэнергетических специальностей.

На защиту выносятся:

1 Реализация системно-целостного подхода к методике изучения интерференции электромагнитных волн, способствующая систематизации знаний и более глубокому и качественному усвоению учебного материала.

2 Обоснование методологической роли и педагогических функций демонстрационного физического эксперимента в учебно-познавательном г учебно-воспитательном процессе технического вуза.

3 Система новых демонстрационных опытов по интерференции с использованием сантиметровых электромагнитных волн и технологию их использования.

4 Лабораторный практикум по исследованию взаимодействия когерентных волн сантиметрового диапазона, позволяющий формировать профессиональные умения и навыки.

Апробация п внедрение результатов исследования.

Основные результаты неоднократно обсуждались на заседаниях кафедры физики ТГТУ, на заседании лаборатории "Информационные технологии в обучении" и были доложены на конференциях:

Четвертая межвузовская научно-техническая конференция по проблемам повышения эффективности вооружения, военной техники и подготовки специалистов в интересах Войск ПВО, Академия технологических наук Российской Федерации, Верхне-Волжское отделение - Министерство обороны Российской Федерации, Нижегородское высшее зенитное ракетное командное училище ПВО, 1997.

III Державинские чтения. Тамбов: Тамбовский государственный университет им. Г. Р. Державина, 1998.

Четвертая Всероссийская научно - методическая конференция "Учебный физический эксперимент и его совершенствование". Пензенский государственный педуниверситет им. В. Г. Белинского, Пенза, 1998.

Четвертая научно-методическая конференция Тамбовского государственного технического университета, 1999.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 13 работах, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, приложения.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определены цели и задачи исследования.

Первая глава "Методические и дидактические основы изучения интерференционных явлений на базе современного эксперимента" содержит обзор и обсуждение различных методических и дидактических аспектов изучения интерференционных явлений на базе современного эксперимента.

В главе анализируется роль и значение учебного эксперимента в преподавании основ физических теорий в технических в вузах. При рассмотрении процесса естественнонаучного познания, как единого целого, выделяют в нем два аспекта: теоретический и эмпирический. На эмпирическом уровне осуществляется накопление и первичное осмысление опытных фактов, вытекающих из наблюдения и эксперимента. Теоретический уровень знаний предполагает объяснение определенного класса объектов и явлений природы, раскрытие их внутренней связи на основе понятийного концептуального аппарата науки, проникновение в сущность физических объектов и явлений.

Констатация первичного эмпирического и, соответственно, вторичного теоретического знания не позволяет в полной мере раскрыть сложную

диалектику взаимоотношения эмпирического и теоретического не только 1 методологии развитой науки, но и в методике преподавания общенаучны: и общетехнических дисциплин в высшей школе. Выяснение диалектик! взаимосвязи эмпирического и теоретического возможно лишь на основ анализа функциональной связи основных признаков эмпирического и тео ретического аспектов познания. При определении соотношения теоретиче ских и эмпирических исследований в процессе обучения следует такж исходить из их функциональной взаимообусловленности и непротивопос тавимости друг другу. Рассматривая эмпирическое и теоретическое ка функционально обусловленные и объективно необходимые аспекты про цесса обучения как единого целого, Н. Я. Молотков сформулировал ос новную методологическую роль учебного эксперимента в процессе препс давания физики в вузах. Методологическая роль учебного эксперимент состоит в обеспечении функциональной взаимосвязи концептуальног понятийного аппарата обучаемых с эмпирическим базисом физики ка науки и техники.

Данная связь осуществляется в трех основных направления) Во-первых, учебный эксперимент служит источником субъективно новы для обучаемых эмпирических фактов, которые служат исходным элеме! том в интерпретации их на основе концептуального содержания, что, конечном счете, содействует развитию и становлению теоретического зн; ния обучаемых. Во-вторых, учебный эксперимент является необходимы фактором в формировании понятийного концептуального аппарата об} чаемых и идеализированных объектов теоретического знания, на осное которого осуществляется генерация и воспроизведение субъективно новс го для обучаемых знания, не стимулированного непосредственно эмпир! ческим исследованием. В-третьих, учебный эксперимент позволяет н; глядно иллюстрировать теоретические построения и выводы объективнс действительностью, обеспечивая выход "теоретического мира" обучаемь в сферу "живого созерцания", в область практической деятельности.

Понимание методологической роли учебного физического экспер] мента, как объективно необходимого фактора, в обеспечении взаимосвя: концептуального содержания научного знания обучаемых с его эмпирич ским базисом. Это позволяет повысить его роль и значение в преодолен! разрыва между теоретической и эмпирической сферами образования, ю торый имеет место вследствие объективно необходимой, а иногда и чре мерной, теоретизацией курсов физики в высшей школе.

В работе анализируются общедидактические функции физического эксперимента в учебном процессе.

Учебный физический эксперимент как педагогическая категория призван выполнять широкий круг задач. Эта широта задач приводит к различным классификациям и типологиям УФЭ в учебно-воспитательном процессе. А. И. Бугаев все демонстрационные опыты подразделяет на функциональные, модельные и технические. В. Н. Юшин выделяет следующие эксперименты: базисные (ключевые), метрологические (измерительные), исследовательские, проверочные (критериальные), технические, учебные модели. Однако наиболее перспективным является определение функции УФЭ по той роли, которую он играет в решении общедидактических задач в процессе обучения и воспитания.

Рассматривая УФЭ как функционирующую педагогическую систему и, исходя из общедидактических задач обучения, нами выделяются следующие общедидактические функции учебного физического эксперимента: методологическая, информационно-обучающая, организации и управления познавательной деятельностью и воспитательная. В условиях преподавания общефизических теорий в техническом вузе, где этот курс является подготовительной базой изучения специальных дисциплин, следует выделить еще одну функцию УФЭ обеспечение профессиональной ориентации курса при обучении студентов конкретной специальности.

Например, студентов специальностей радиотехнического и электроэнергетического профиля необходимо, прежде всего, подготовить их к успешному освоению в дальнейшем таких курсов, как техническая электродинамика, теория поля и т.д. Поэтому следует большое внимание уделить вопросам: образования, распространения, взаимодействия и интерференции электромагнитных волн сантиметрового диапазона. Практическая значимость этого курса обусловлена тем, что он является фундаментальной базовой дисциплиной для изучения целого ряда конкретных специальных областей знаний: теоретической и технической механики, электротехники, технической электродинамики, технологии материалов и других. Знание фундаментальных физических теорий необходимо будущему инженеру, так как пути развития любой отрасли современного производства, прогрессивные технологические и конструкторские решения базируются на физтеских идеях и методах. В связи с той ролью, которую курс физики играет в инженерном образовании, существенно возрастает роль и современного УФЭ.

В современной методике преподавания в высшей школе учебный эксперимент становится неотъемлемой частью целостного учебно-воспи-

тательного процесса, где взаимно сочетаются теоретические и экспериментальные методы изучения и исследования физических явлений. Российские методисты Л. И. Анциферов, В. А. Буров, Д. Д. Галанин, Е. Н. Го-рячкин, П. А. Знаменский, Б. С. Зворыкин, О. Ф. Кабардин, Б. Ю. Миргородский, Н. Я. Молотков, А. А. Покровский, Н. М. Шахмаев и др., опираясь на диалектически обоснованную методологию физики как науки, заложили основы и развили представления о закономерностях отражения в учебном процессе экспериментального характера физической науки. Результатом этих исследований явилось создание системы учебного физического эксперимента, определение основных целей постановки опытов и выявление их дидактических возможностей.

Многообразие вопросов, связанных с определением педагогического статуса УФЭ, говорит о комплексном характере рассматриваемой проблемы, гносеологические корни которой связаны с дидактикой, педагогикой, психологией, методикой преподавания, техникой.

С точки зрения системного подхода совокупность всех элементов, входящих в педагогическую категорию учебный физический эксперимент, будет представлять собой функционирующую систему, если определены неделимые элементы системы, найдены жесткие связи между элементами и их взаимодействием, указано взаимодействие данной совокупности элементов, как единого целого, с внешней средой. Свойства целостной системы должны качественно отличаться от свойств ее составляющих частей, так как свойства системы, ее функционирование определяется как структурными элементами, так и характером их связей. Целостная система должна обладать рядом качественно новых свойств, которых нет у ее отдельных элементов.

Анализ научного и учебного физического эксперимента позволил Н. Я. Молоткову сделать вывод о том, что основными компонентами демонстрационного физического эксперимента как педагогической системы являются: объект исследования, учебные технические средства экспериментального исследования, деятельность преподавателя, направленная на подготовку и проведение эксперимента, и деятельность студентов, связанная не только с приобретением знаний, умений и навыков, но и развитием их мышления, приобретением опыта творческой деятельности.

Системный подход к анализу учебного физического эксперимента является достаточно актуальным, так как определение его статуса способствует не только прогнозированию его развития, но и совершенствованию всего процесса обучения техническим дисциплинам.

Рассматриваются тенденции развития учебного физического эксперимента при изучении волновых явлений. Анализ работ отечественных и зарубежных авторов позволяет сделать вывод о применении для проведения УФЭ самых новейших разработок в области приборостроения, а так же выделить в качестве перспективного направления экспериментального наблюдения сложных интерференционных явлений - использование сантиметровых электромагнитных волн и искусственных сред.

Проведен анализ учебной литературы по изучению интерференционных явлений. Традиционно авторы учебников рассматривают интерференцию двух когерентных волн, линии, поляризации которых параллельны. При этом отмечается, что когерентные волны с ортогональными линиями поляризации интерферировать не могут. В тоже время известно, что сложение двух когерентных волн с взаимно перпендикулярными линиями поляризации, имеющими произвольную разность фаз, приводит к образованию результирующей волны с эллиптической поляризацией, которая при определенных условиях может вырождаться в волну с круговой или линейной поляризацией. Такое сложение двух когерентных волн с ортогональными линиями поляризации нельзя трактовать как явление интерференции. Рядом авторов отмечается, что для наблюдения интерференции поляризованных волн необходимо на пути волн с ортогональными линиями поляризации установить анализатор, который выделяет параллельные компоненты, способные интерферировать. Следовательно, при рассмотрении взаимодействия волн с ортогональными линиями поляризации следует различать два понятия: их сложение и интерференцию. В тоже время, между этими понятиями есть взаимосвязь, ибо анализатор позволяет, благодаря его вращению вокруг оси, экспериментально определить характер поляризации результирующей волны, которая получается от сложения двух когерентных волн с ортогональными линиями поляризации. Однако эта связь часто вскрывается лишь на качественном уровне. В учебной литературе не исследуются вопросы взаимодействия двух когерентных волн с произвольной ориентацией их линий поляризации, волн с различным характером поляризации и др. Все это говорит о том, что требуется разработка как теоретических подходов к изучению сложных интерференционных явлений, так и уточнение терминологии при рассмотрении этих вопросов.

Вторая глава "Научно-методические подходы к изучению теории интерференционных явлений" посвящена рассмотрению взаимодействия электромагнитных волн с различным характером 1гх линий поляризации. В истории оптики, в частности, имело большое значение рассмотрение

взаимодействия двух когерентных волн с ортогональными линиями поля ризации для выявления фундаментального вопроса о природе световы колебаний и их поперечности. Основные экспериментальные исследовг ния в этом направлении были выполнены Aparo и Френелем. Опытны! путем было показано, что когерентные волны с взаимно перпендикуляр ными линиями поляризации интерферировать не могут, то есть, не може наблюдаться пространственное перераспределение энергии, приводящее образованию максимумов и минимумов интерференции.

Для нахождения взаимосвязи между явлениями: сложения двух коге рентных волн с ортогональными линиями поляризации, интерференци поляризованных волн и процессом поляризации света, рассмотрено прс хождение линейно поляризованной волны через двоякопреломляющу! кристаллическую пластину, когда электрический вектор Е волны состэе ляет произвольный угол а с оптической осью анизотропной пластшш Показано, что сложение когерентных волн (обыкновенной Е0 и необыкнс веной Ее) с ортогональными линиями поляризации на выходе пластинк приводит к образованию результирующей волны с эллиптической noляp^ зацией, которая в зависимости от разности фаз 8 когерентных волн и и амплитуд может превращаться в волну с круговой или линейной поляр! зацией. В частности, при а = 45° и 5 = л/4 эллипс имеет полуоси

а = д/0,86/0 и b = 7о,14/0 ,

где /0 пропорционально Е . Обсуждется роль анализатора, установленног на пути когерентных волн Ей и Ее с ортогональными линиями поляриз; ции. Анализатор выделяет параллельные составляющие Е\ и Ег от волн взаимно перпендикулярными линиями поляризации (Е0 и Ее) и позволяс наблюдать интерференцию поляризованных волн с интенсивностью

1= /о2

cos

ф-sin 2а sin 2(а + (p)sin

где ф - угол между анализатором и электрическим вектором Е волны, п; дающей на кристаллическую анизотропную пластину. Учитывая, что на! лучшие условия наблюдения интерференции реализуются при а = 45 уравнение интенсивности интерференции приобретает вид

/ = /0[сО52ф - С052ф5Ш2 ]. с

С другой стороны, известно, что анализатор, благодаря его вращению, позволяет выявить характер поляризации результирующей волны, полученной от сложения двух когерентных волн с ортогональными линиями поляризации. Поэтому полученные выражения (1) и (2) рассматриваются нами, как полярные диаграммы / = /(ф) результирующих волн, то есть функциональные зависимости интенсивности I волны, проходящей через анализатор, от его углового ср положения. В часности, при разности фаз равной 5 = л/4 из выражения (2) получим

/(9) = /0[0,86 со52ф - 0,14 зт2ф]. (3)

Данное уравнение полярной диаграммы результирующей волны, возникающей от сложения двух когерентных волн с ортогональными линиями поляризации, представляет собой в полярных координатах "восьмерку" с "талией" не равной 1гулю. Другими словами, результирующая волна обладает эллиптической поляризацией; при этом полуоси эллипса согласно

уравнению (3) равны: а = ^/о,8б/0 и Ь- 14/0 . Эти значения полуосей эллипса совпадают с величиной полуосей, полученных ранее из теории сложения двух когерентных волн с взаимно перпендикулярными линиями поляризации. Таким образом, на этом примере установлена математическая связь между явлениями сложения волн с ортогональными линиями поляризации, явлением интерференции когерентных волн и анализом поляризованного света.

В работе рассматривается взаимодействие двух когерентных электромагнитных волн с произвольной ориентацией их линий поляризации. Показано, что при сложении двух волн с произвольной ориентации их электрических векторов Е, и Ег, когда угол между ними равен а, образуется результирующая волна, обладающая эллиптической поляризацией. Найдено уравнение эллипса, которое вырождается в уравнение окружности или прямой в зависимости от амплитуд векторов Ех и Ег, их ориентации и имеющейся разности фаз 5. В частности показано, что при а = 90° и 8 = л/4 эллипс результирующей волны имеет полуоси: а = 1,3^/д";

Ь = 0,54^. Обсуждается роль анализатора, установленного на пути когерентных волн с произвольной ориентацией их линий поляризации. Показано, что анализатор выделяет параллельные составляющие, которые могут интерферировать. При этом интенсивность интерференционного эффекта может быть рассчитана по найденной нами формуле

/ = /0{[со$р +с0Б(а - Р)]2 - 4созРсо5(а - р)зт2 — }, (4)

где Р - угол между главной линией анализатора и одним из векторов взаимодействующих волн; а - угол между векторами Е\ и Ег когерентных волн; § разность фаз между интерферирующими волнами.

В работе рассматриваются два частных случая:

1) При а = 0 и Р = 0 формула (4) приводит к традиционному явлению интерференции двух когерентных волн с параллельными линиями поляризации;

2) При а = 90°, когда линии поляризации когерентных волн ортогональны, уравнение (4) интерференции поляризованных волн принимает вид

I = /0{[созР + БитР]2 - 4с05р5шрзт2- } (5)

Показано, что наилучшие условия для наблюдения интерференции существуют при Р = 45° и Р = 135°. При повороте анализатора на угол 90° интерференционные картины становятся дополнительными. В работе сделан вывод о том, что полученные уравнения интерференции (4) и (5) следует рассматривать как уравнения полярных диаграмм / = /(Р) результирующих волн, полученных от сложения двух когерентных волн с произвольной ориентацией их линий поляризации, или с ортогональными лил

ниями поляризации. В частности, уравнение (5) при 5 =— принимает вид

/(Р) = /0{2соб2(45 - Р)- 0,295зшр}, (6)

то есть полярная диаграмма результирующей волны имеет вид "восьмерки" с "талией" не равной нулю. При этом полуоси эллипса численно равны

а = 1,3^ и Ь = 0,54^. Эти значения полуосей совпадают с полуосями эллипса результирующей волны, полученной из теории сложения линейно поляризованных волн при тех же условиях: а = 90° и 5 = л/4.

Таким образом, найдена аналитическая связь между сложением волн с произвольной ориентацией линий поляризации, интерференцией поляризованных волн при наличии анализатора и процессом анализа поляризованного света. Это позволило рассматривать, как частные случаи, взаимо-

действие когерентных волн с параллельными линиями поляризации и с взаимно перпендикулярными линиями поляризации.

Проведен анализ сложения двух когерентных электромагнитных волн, одна из которых обладает линейной, а другая эллиптической поляризацией. Показано, что при этом процессе образуется результирующая волна, обладающая эллиптической поляризацией, описываемой формулой, на основании которой могут быть рассчитаны полуоси эллипса и его ориентация в пространстве. В частном случае данная формула определяет поляризацию результирующей волны, полученной от сложения двух волн, одна из которых поляризована линейно, а другая - по кругу. Вскрывается роль анализатора для наблюдения интерференции двух волн с различным характером поляризации, получена общая формула интерференции. Как частный случай дается формула интерференции двух волн, одна из которых обладает линейной, а другая - круговой поляризацией. С другой стороны, формулы интерференции рассматриваются как уравнения полярных диаграмм результирующих волн в различных точках волнового поля. Описана экспериментальная установка для исследования взаимодействия волн с различным характером поляризации в сантиметровом диапазоне радиоволн = 3,2 см). Установка выполнена по классической схеме Т. Юнга. Для получения когерентных волн с различным характером поляризации одна из щелей перекрывается искусственной двоякопреломляющей "пластинкой к/4". Наблюдаемые интерференционные картины находятся в согласии с теорией. Приводятся полярные диаграммы результирующих волн в различных точках поля, которые также согласуются с экспериментом.

Третья глава "Методика изучения интерференционных явлений и результаты педагогического эксперимента" посвящена разработке дидактических условий активизации учебно-познавательной деятельности студентов при изучении курса интерференции электромагнитных волн и описанию методических подходов к изучению сложных явлений взаимодействия электромагнитных волн на основе нового демонстрационного и лабораторного эксперимента.

Знания, которые студенты получают в вузе, включают в себя три аспекта:

• профессиональный, который заключается в наличии фундаментальных и специальных знаний по избранной специальности;

• ценностный - знания, формирующие собственный взгляд на мир и на свое место в нем, принципы поведения и смысл своей жизни;

• интеллектуальный, заключается в получении знаний, позволяющих успешно решать жизненные проблемы.

Условия современной жизни требуют специалистов, овладевших всеми аспектами получаемых знаний, то есть конкурентоспособных специалистов. Конкурентоспособность специалиста - способность, обеспечивающая последнему возможность конкурировать на рынке труда посредством приложения усвоенных им знаний, умений и навыков в профессиональной деятельности, возможность самореализации. Конкурентоспособность специалиста зависит от качества профессиональной подготовки.

При подготовке конкурентоспособного специалиста следует, в условиях рыночных отношений, учитывать систему дидактических принципов организации профессионального образования в высшей школе: методологический, информационно-обучающий, профессионально-ориентирующий, организационный и управляющий познавательной деятельностью студентов, а также воспитательный.

Исследование показало целесообразность соблюдения следующих дидактических условий при изучении курса интерференции электромагнитных волн:

• отбор содержания подготовки, обеспечивающего интеграцию различных образовательных областей с позиций формирования у студентов готовности к овладению специальностью;

• разработка системы методических принципов в процессе изучения данного курса;

• создание в рамках интегрированного курса профессионально-ориентированной среды, обеспечивающей: реализацию содержания подготовки; ориентацию на формирование и удовлетворение познавательной потребности обучаемых;

• разработка программно-методических средств, обеспечивающих активизацию учебно-познавательной деятельности студентов в условиях учебно-информационной профессионально-ориентированной среды.

Разрабатывая вопросы отбора содержания обучения, Ю. К. Бабанский и А. Л. Денисова выделили следующие моменты: выделение в содержании главных существенных элементов; выбор наиболее рациональной логики раскрытия темы (индуктивной или дедуктивной); дополнение содержания учебника новыми научными данными, примерами и лабораторными работами; дополнение содержания темы заданиями и упражнениями, направленными на развитие навыков учебного труда, познавательных интересов и способностей студентов на основе дифференцированного и индивидуального подхода к ним.

В работе отмечается, что, приступая к изучению интерференционных явлений, у студентов радиотехнических (654300) и электроэнергетических

(640900) специальностей должны быть, сформированы прочные знания о волновых процессах и об основных свойствах электромагнитных волн. Рекомендуется предварительно ознакомить студентов с направляющими системами, для этого приводится интерференционный подход к изучению распространения волн в прямоугольных волноводах. Дается расчет длины волны и фазовой скорости волны в прямоугольном волноводе. Описывается методика ознакомления студентов с искусственными средами (волно-водными и металлоленточными структурами), которые нашли широкое применение как в средствах связи и радиолокации, так и в учебном физическом эксперименте. Отмечается преимущество искусственных сред перед естественными, и приводятся значения эквивалентных показателей преломления.

В работе показывается, что изучение теории интерференции поляризованных волн в анизотропных кристаллических пластинках должно сопровождаться не только постановкой опытов в оптическом диапазоне электромагнитных волн, но и радиодиапазоне. Описана методика проведения наглядного эксперимента в сантиметровом диапазоне электромагнитных волн с помощью искусственных двоякопреломляющих "пластин А./4; Х/2; А", выполненных на базе металлоленточных структур. Обсуждаются условия наилучшего наблюдения интерференции, и обращается внимание на недопустимость отождествления векторных и пространственных диаграмм.

Теорию взаимодействия двух когерентных электромагнитных волн, с произвольной ориентацией их линий поляризации рекомендуется изучать, опираясь на конкретный эксперимент в сантиметровом диапазоне волн. Экспериментальная установка выполнена по классической схеме Т. Юнга, где одна из щелей перекрывается двоякопреломляющей полуволновой пластинкой. Это позволяет получить две когерентные волны с произвольной ориентацией их электрических векторов Е\ и Ег. Роль анализатора при наблюдении интерференции выполняет приемная рупорная антенна. Установка позволяет подтвердить теоретические выводы при взаимодействии двух когерентных волн, когда угол между векторами Ei и Е2 равен: 60; 90; 0; 180°. Случай, когда линии поляризации волн взаимно перпендикулярны, соответствует классическим опытам Aparo и Френеля. Случай, когда линии поляризации параллельны, соответствует обычному явлению интерференции. Таким образом, на основе теоретического и экспериментального подходов показывается, что взаимодействие двух когерентных волн при взаимно перпендикулярных и параллельных линиях поляризации могут

рассматриваться, как частные случаи взаимодействия волн с произвольной ориентацией их электрических векторов Е\ и Ег. Экспериментальную установку рекомендуется применять как на лекциях при изложении теории, так и в лабораторном практикуме.

Отмечается важность ознакомления студентов радиотехнических специальностей с многолучевой интерференцией и многолучевыми интерферометрами, которые обладают высокой разрешающей способностью. С этой целью разработан многолучевой интерферометр Фабри-Перо в сантиметровом диапазоне радиоволн, который обладает простотой устройства и удобством в обращении. Описывается методика работы с прибором.

Интерференционные коноскопические фигуры очень редко демонстрируются в лекционных целях, так как требуют использования двоякопре-ломляющих кристаллов с определенной огранкой. Приведено описание установки для наблюдения образования интерференционных коноскопи-ческих фигур в сантиметровом диапазоне радиоволн. Изготовлена модель одноосного двоякопреломляющего кристалла в виде слоистой диэлектрической структуры. Дается теория образования интерференционных коно-скопических фигур. Описано проведение эксперимента по наблюдению "светлого" и "темного" крестов как при взаимно перпендикулярных, так и параллельных линиях поляризатора и анализатора. Интерференционная картина становится дополнительной при повороте анализатора на угол 90°, то есть "светлый" и "темный" крест меняются местами.

В лабораторный практикум для студентов радиотехнических и электроэнергетических специальностей включен цикл работ по углуб-ленному изучению интерференционных явлений в сантиметровом диапазоне радиоволн:

1 Исследование явления интерференции на бипризме Френеля и установке Юнга.

2 Исследование взаимодействия двух когерентных волн с ортогональными линиями поляризации.

3 Исследование многолучевой интерференции и определение длины волны электромагнитного излучения.

4 Исследование свойств фазовых двоякопреломляющих пластинок Л/8; Л/4; Л.

5 Исследование интерференции волн с круговыми поляризациями.

Для проверки эффективности разработанной методики преподавания

интерференционных явлений проведено контрольное тестирование. Вопросы теста охватывали весь пройденный материал по интерференции света и требовали как глубоких знаний и понимания сущности изученных

физических явлений, так и умения творчески мыслить и применять полученные знания при решении конкретных физических задач.

В диссертации представлены результаты проверки уровня знаний студентов специальности "Проектирование и технология электронных средств" и "Электроэнергетик" в экспериментальной и контрольной группах. Графическая интерпретация результатов начального и итогового среза представлены на рис. 1. Анализ результатов итогового среза показывает, что с заданием справились 53,7 % студентов экспериментальных групп и только 22,5 % студентов контрольных групп (если в качестве критерия уровня знаний данного материала принять коэффициент усвоения Ку = 0,7).

Для оценки статистической значимости наблюдаемые частоты ответов в экспериментальных и контрольных группах обозначены, соответст-

Итоговый срез

60 40 20 0

Экспериментальная группа

Контрольная группа

Начальный срез

- Коэффициент усвоения 0-0,3

- Коэффициент усвоения 0.4-0.6

_ Коэффициент усвоения 0.7-1.0

Рис. 1 Распределение студентов (в процентах) в зависимости от коэффициента усвоения пройденного материала (специальность "Проектирование и технология электронных средств"

венно, 01,-и 62/ и сведены в табл. 1. Здесь 0,7 - число студентов из экспериментальной группы, ответивших правильно только на] вопросов (гдеу = О, 1, 2, ... 10), а 02/ - аналогично для студентов из контрольной группы. Подсчет статистик х2 произведен по методике, предлагаемой в работе М. И. Грабаря и К. А. Краснянской. Значение статистики %2 найдено по формуле

»1»2 /=1 е1./+02у

и равно, Т = 24,9. Теоретическое значение статистик, имеющих распределение х2, Т^ = 18,31. Так как Т> 7^(24,9 > 18,31), то полученный результат означает, что есть значимая разница в знаниях обучаемых экспериментальных и контрольных групп.

Таблица 1

У Экспериментальная группа о., Контрольная группа 02/ о„+о2/

0 0ю = О 020 =3 0,0 + 020 = 3

1 9ц = 0 02, = 5 0„+02,=5

2 0,2=2 022 = 7 0,2 + ©22 = 9

3 0,з = б 023 = 8 0,3 + 023 = И

4 0,4 = 7 024 = 13 6,4 + 024 = 20

5 0,5 = 9 025 = 14 0,5 + 025 = 23

6 0,6= 13 026 = 12 0,6 + 026 = 25

7 0,7 = 24 027 = 12 0,7 + 027 = 36

8 0,8= П 028 = 4 0,8 + 028 = 15

9 0,9 = 4 029 = 1 0,9 + 029 = 5

10 в,. ,о = 4 0,, ,0 = 1 0,, ,0 + 02, ,0 = 5

л, = 80 п2 = 80 М= пх + «2= 160

Результаты экзаменов по технической электродинамике показывают, что в 1999 г. 82 % студентов экспериментальной группы сдали экзамен на "хорошо" и "отлично", в то время как в контрольной группе только 59 % имеют такие же результаты. В 2000 г. все студенты экспериментальной группы сдали экзамен на "хорошо" и "отлично", а в контрольной группе 20 % студентов имеют удовлетворительные оценки.

Результаты проверки знаний у студентов специальности "Энергетика" графически представлены на рис. 2. Анализ результатов итогового среза показывает, что с заданием справились 58 % студентов, в то время как при начальном срезе только 16 % (если в качестве критерия уровня знаний данного материала принять коэффициент усвоения Ку = 0,7).

Полученный результат означает, что есть существенная разница в знаниях обучаемых, что дает возможность сделать вывод о существенном влиянии предлагаемой методики на уровень знаний студентов.

60 40

Итоговый срез

// У У. ■

Начальный срез

Коэффициент усвоения 0-0.3 Коэффициент усвоения 0,4-0,6 Коэффициент усвоения 0,7-1,0

Рис. 2 Распределение студентов (в процентах) в зависимости от коэффициента усвоения пройденного материала (специальность "Электроэнергетика")

выводы

1 Уточнена основная методологическая роль учебного физического эксперимента в условиях технического вуза, которая обеспечивает взаимосвязь понятийного концептуального аппарата обучаемых с эмпирическим базисом физической науки и техники. Анализируются основные дидактические функции учебного физического эксперимента в условиях технического вуза: информационно-обучающая, организации и управления познавательной деятельностью и воспитательная.

2 На основе анализа требований к учебному эксперименту и тенденций его развития разработана система учебного физического эксперимента для исследования сложных интерференционных явлений электромагнитных волн с различным характером поляризации в сантиметровом диапазоне. Созданы приборы для наблюдения и исследования многолучевой интерференции и коноскопических фигур.

3 Разработаны методические подходы к изучению теории взаимодействия двух когерентных волн с произвольной ориентацией их линий поляризации, а так же волн с различным характером поляризации для студентов специальностей "Проектирование и технология электронных средств" и "Электроэнергетика" в целях улучшения их подготовки в условиях профессионально-ориентированной среды.

4 Разработан и внедрен в учебный процесс лабораторный практикум для изучения сложных интерференционных явлений в сантиметровом диапазоне электромагнитных волн, который позволяет студентам приобрести навыки практической работы, связанные с их дальнейшей профессиональной деятельностью.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

1 Системный подход к проблемам преподавания физики в технических вузах. IV научная конференция. Краткие тезисы докладов / Тамбов: ТГТУ, 1999. С. 136 - 137 (в соавторстве).

2 Лабораторная работа по исследованию интерференции волн с круговой поляризацией / Физическое образование в вузах. Журнал МФО, т. 5. № 2. 1999. С. 115 (в соавторстве).

3 Лабораторная работа по исследованию интерференции волн с произвольной ориентацией их линий поляризации / Физическое образование в вузах. Журнал МФО, т. 4. № 4. С. 75 (в соавторстве).

4 Лабораторный практикум по оптике в сантиметровом диапазоне электромагнитных волн. Тезисы докладов четвертой Всероссийской научно - методической конференции "Учебный физический эксперимент и его совершенствование", Изд-во Пензенского государственного педуниверси-тета им. В. Г. Белинского, 1998, Пенза. С. 29 (в соавторстве).

5 Методические рекомендации для выполнения лабораторных работ по оптике в сантиметровом диапазоне электромагнитных волн: Тамбов: Изд-во ТГУ им. Г. Р. Державина, 1999. 95 с. (в соавторстве).

6 Интерференция электромагнитных волн с произвольной ориентацией их электрических векторов. Четвертая межвузовская научно-техническая конференция по проблемам повышения эффективности вооружения, военной техники и подготовки специалистов в интересах Войск ПВО, Академия технологических наук Российской Федерации, ВерхнеВолжское отделение. Министерство обороны Российской Федерации, Нижнегородское высшее зенитное ракетное командное училище ПВО. Издание училища. 1997. С. 20 - 23 (в соавторстве).

7 О взаимодействии двух когерентных электромагнитных волн с ортогональными линиями поляризации. Тез. докладов III Державинских чтений. Тамбов: Изд-во ТГУ им. Г. Р. Державина, 1998. С. 38 (в соавторстве).

8 Прибор для исследования многолучевой интерференции в сантиметровом диапазоне электромагнитных волн. Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научных и методических работ. Вып. 5. Глазов: ГГПИ, 1998. С. 55 (в соавторстве).

9 Об интерференции поляризованного света // Учебная физика, 1998, № 2 (в соавторстве).

10 Исследование многолучевой интерференции электромагнитных волн в сантиметровом диапазоне. Труды ТГТУ: Тамбов, 1998. Вып. 2. С. 200 (в соавторстве).

11 Взаимодействие двух электромагнитных волн с произвольной ориентацией их линий поляризации // Вестник ТГТУ, Тамбов. 1998. т. 4. № 1. С. 81 (в соавторстве).

12 Интерференция электромагнитных волн с линейной и эллиптической поляризациями // Вестник ТГТУ, Тамбов. 1998. Т. 4. № 4. С. 553 (в соавторстве).

13 Исследование образования интерференционных коноскопических фигур в сантиметровом диапазоне радиоволн // Вестник ТГТУ, Тамбов. 1999. Т. 5. № 4. С. 621 (в соавторстве).

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Шальнев, Владимир Викторович, 2000 год

Введение.

ГЛАВА 1. МЕТОДИЧЕСКИЕ И ДИДАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗУЧЕНИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ЯВЛЕНИЙ НА БАЗЕ СОВРЕМЕННОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

1.1 .Роль и значение физического эксперимента в преподавании технических дисциплин.

1.2. Общедидактические функции физического эксперимента в учебном процессе.

1.3. Системный подход к преподаванию физики в вузах и физический эксперимент.

1.4. Тенденции развития физического эксперимента по волновой оптике.

1.5. Анализ учебной литературы по изучению волновых явлений в курсе физики и соответствующих инженерных дисциплин технических вузов. .41 Выводы.

ГЛАВА 2. НАУЧНО - МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ИЗУЧЕНИЮ ТЕОРИИ СЛОЖНЫХ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ЯВЛЕНИЙ

2.1. Сложение двух электромагнитных волн с взаимно перпендикулярными линиями поляризации, интерференция поляризованных волн и анализ поляризованного света.

2.2. Взаимодействие двух электромагнитных волн с произвольной ориентацией их линий поляризации.

2.3. Интерференция электромагнитных волн с линейной и эллиптической поляризациями.

Выводы.

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ЯВЛЕНИЙ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА.

3.1. Дидактические условия активизации учебно-познавательной деятельности студентов при изучении интерференции электромагнитных волн.

3.2. Методика формирования понятий о волноводах и волноводных структурах.

3.3. Методика изучения интерференционных явлений в кристаллических пластинках.

3.4. Методика изучения интерференции электромагнитных волн с произ- . вольной ориентацией их электрических векторов.

3.5. Методика изучения многолучевой интерференции на базе современного эксперимента.

3.6. Методика исследования образования интерференционных коно-скопических фигур в сантиметровом диапазоне радиоволн.

3.7. Результаты педагогического эксперимента.

Выводы.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Методика изучения интерференционных явлений на базе современного эксперимента"

Радикальные преобразования, в которые вступило наше общество, направлены на демократизацию, гуманизацию процесса обучения; раскрепощение творческого подхода к обучению и воспитанию; ориентацию образования на общечеловеческие духовные и культурные ценности. В- связи с непрерывным ростом научной информации возникает необходимость расширения содержательной стороны обучения. Ориентирование сферы образования на повышение интеллектуального потенциала человека требует пересмотра основных концепций обучения и воспитания. На современном этапе развития образования обучение только знаниям и основам наук в основном исчерпало себя. На первый план выступает формирование не только знаний, но и развитие мышления, творческих способностей, достижение высокопродуктивной творческой деятельности обучаемых. Такой подход к обучению требует, чтобы образование было достаточно широким и глубоким. Академик В.Г. Разумовский пишет: «. если заботиться о развитии мышления учащихся в процессе обучения, то придется признать, что вне изучения науки это развитие невозможно» [152]. Как отмечает проф. В.М. Монахов, воспитать активных членов общества, обладающих творческим потенциалом, возможно лишь на основе формирования системы непрерывного образования [120]. Утверждение о необходимости непрерывного образования является неизбежным следствием научно-технического прогресса. Материальная и духовная сферы человеческой деятельности изменяются настолько быстро и столь принципиально, что человек, желающий поспеть за переменами, должен учиться непрерывно. Следовательно, задача обучения состоит в том, чтобы воспитать в студенте потребность самостоятельно приобретать знания не только в вузе, но и в течение всей жизни. Это в полной мере относится и к дальнейшему совершенствованию преподавания основных физических теорий в технических вузах, которые являются общенаучной базой инженерного образования.

Одной из общефизических теорий является теория колебательных и волновых явлений, которая включает в себя: колебательные процессы механики, акустику, электро- и радиотехнику, распространение электромагнитных волн, волновую оптику, волновую квантовую механику и т.д. В настоящее время эти отдельные фрагменты фундаментальной теории в условиях технического вуза изучаются оторвано друг от друга, как в курсе физики, так и в специальных дисциплинах. В этом случае курс физики должен служить базой изучения общефизических теорий, на основе которых строиться «здание» научного, профессионального образования. С одной стороны, это приводит к необходимости повышения научного уровня преподавания основных физических теорий, а с другой стороны - осуществление глубоких межпредметных связей, учитывающих специфику подготовки специалистов различного профиля.

Теория интерференции является общефизической теорией волновых процессов различной физической природы: механических, электромагнитных, квантово-волновых. Однако, в условиях технического вуза для подготовки специалистов радиотехнического и электроэнергетического профиля особую важность приобретает теория интерференции электромагнитных волн, которая нашла широкое применение не только в прикладной оптике, но и радиофизике, например, для создания интерференционных радионави-гаторных систем. За рубежом нашла распространение система «Ьогап».

Актуальность исследования.

Это требует дальнейшего развития и совершенствования учебного физического эксперимента (УФЭ) в высшей технической школе. Выступая против чрезмерной теоретизации преподавания основ физической науки, академик В.А.Фабрикант указывал на то, что при повышении теоретического уровня преподавания важно не впасть в крайность, вытравив из лекций эксперимент, так как учебные демонстрации не являются лишь дополнением к словесному изложению материала, а представляют его неотъемлемую часть.

Разработке методических основ применения учебного физического эксперимента в высшей школе посвящены работы Анциферова Л.И., Дика Ю.И., Каменецкого С.Е., Майера В.В., Молоткова. Н.Я.,Пинского A.A. и других.

Несмотря на достижения в области профессиональной подготовки студентов, приходится констатировать тот факт, что проблемы, связанные с разработкой методики изучения интерференционных явлений с позиций общетехнических дисциплин, требуют дополнительного исследования.

Анализ процесса профессиональной подготовки специалиста в системе непрерывного образования позволил нам выявить и сформулировать противоречия между: социальным заказом общества на конкурентоспособного специалиста и возможностью системы образования его реализовать; потребностью личности в формировании определенного уровня готовности к профессиональной деятельности и возможностью традиционной методики изучения интерференционных явлений их удовлетворить; современным уровнем научно-технического прогресса и техническими средствами, используемыми в традиционной методике изучения интерференционных явлений.

Гипотеза исследования состоит в том, что изучение студентами радиотехнических и электроэнергетических специальностей сложных интерференционных явлений в техническом вузе, позволит повысить эффективность и качество подготовки специалистов, если: разработать методические основы изучения сложных интерференционных явлений с произвольной ориентацией их линий поляризации; методически обоснована, разработана и внедрена в учебный процесс система комплексного демонстрационного эксперимента для изучения интерференционных явлений, как в оптическом, так и радиофизическом диапазонах волн; обоснован, разработан и внедрен в учебный процесс цикл новых лабораторных работ для экспериментального исследования интерференционных явлений в сантиметровом диапазоне электромагнитных волн.

Задачи исследования:

1. Раскрыть основную методологическую роль учебного физического эксперимента в учебно-познавательном процессе. Рассматривая технические средства обучения, как педагогическую категорию, на основе системного анализа определить их дидактический статус. Дать анализ основных педагогических функций УФЭ в учебно-воспитательном процессе и процессе профессиональной подготовки студентов.

2. На базе достижений науки и техники разработать систему современного учебного физического эксперимента для исследования взаимодействия и интерференции когерентных электромагнитных волн как с произвольной ориентацией их линий поляризации, так и волн с различным характером поляризации. На базе техники сверхвысоких частот разработать приборы: для экспериментального исследования многолучевой интерференции и наблюдения интерференционных коноскопических фигур.

3. Разработать общий методический подход к теоретическому рассмотрению взаимодействия двух когерентных электромагнитных волн как с произвольной ориентацией их линий поляризации, так и волн с различным характером поляризации. Выявить условия наблюдения интерференции в сложных явлениях взаимодействия двух когерентных электромагнитных волн, позволяющие общеизвестные явления интерференции рассматривать как частные случаи.

4. Разработать научно обоснованную методику изучения сложных явлений интерференции волн для студентов специальностей: «Проектирование и технология электронных средств» и «Электроэнергетика» на основе применения современного физического эксперимента в радиодиапазоне электромагнитных волн.

5. Проверить педагогическую эффективность влияния предложенной методики изучения сложных явлений интерференции на базе нового физического эксперимента на профессиональную подготовку студентов.

Теоретико-методологической основой исследования являются теории системного и комплексного подходов, теория личности, деятельности, познания и творчества, самореализации личности в процессе деятельности. В частности, идеи о необходимости формирования ориентировочной основы деятельности (Л.С.Выготский, П.Я.Гальперин, В.В.Давыдов), о значении формирования в процессе обучения особых познавательных структур -обобщенных схем мышления (П.Я.Гальперин), об особенностях и этапах творческой деятельности (Л.Л.Гурова, И.Я.Лернер, Я.А.Пономарев, А.З.Рахимов), о дидактических особенностях организации учебно-познавательной деятельности обучаемых (Ю.К.Бабанский, В.П.Беспалько, И.Я.Лернер, М.И.Махмутов, Н.Ф.Талызина, Д.Б.Эльконин, И.С.Якиманская).

Теоретической основой исследования дидактических особенностей организации экспериментально - исследовательской работы студентов послужило исследование Н.Я.Молоткова.

Для решения поставленных задач применялись следующие методы исследования: теоретический анализ учебной и методической литературы по проблеме исследования; разработка методики проведения новых лекционных и лабораторных экспериментов; педагогический эксперимент для проверки эффективности новой методики изложения интерференции электромагнитных волн; эмпирические методы: анкетирование, тестирование; статистические методы обработки результатов педагогического эксперимента.

Опытно-экспериментальная база исследования.

Исследования проводились в Тамбовском государственном техническом университете со студентами специальностей: «Проектирование и технология электронных средств» и «Электроэнергетика» в период 1995-2000гг.

Исследования проводились в три этапа.

На первом этапе (1995-1997 гг.) анализировалось содержание разделов курсов «Электромагнитные колебания и волны», «Волновая оптика» и «Техническая электродинамика» для студентов специальностей 654300 и 650900 и влияние этих разделов на дальнейший уровень профессионально-ориентированной подготовки (то есть для технических дисциплин, непосредственно связанных с этими разделами). Определялись возможности совершенствования процесса обучения. Были сформулированы гипотеза, цели и задачи исследования, обобщены результаты изучения проблемы, проведен констатирующий эксперимент.

На втором этапе (1998-1999 гг.) разрабатывалась и апробировалась новая методика изложения теории сложных интерференционных процессов для студентов специальностей 654300 и 650900, что позволило улучшить их подготовку к усвоению специальных технических дисциплин. Разработаны приборы для исследования многолучевой интерференции и наблюдения ко-носкопических фигур. На этом этапе подготовлен и внедрен цикл лабораторных работ с применением сантиметрового диапазона электромагнитных волн для лабораторного практикума. Проведен формирующий эксперимент, а также количественный и качественный анализ промежуточных результатов.

На третьем этапе (2000 г.) обобщались результаты применения разработанной методики изучения теорий сложных интерференционных процессов и результаты проведения лабораторного практикума для студентов с использованием сантиметровых радиоволн при исследовании интерференционных явлений. Проведено сопоставление уровня усвоения материала этого раздела и его влияние на последующее изучение таких дисциплин, как техническая электродинамика, теоретические основы электротехники, теория поля и др. Выполнены: систематизация, обобщение и статистическая обработка результатов педагогического эксперимента. Сформулированы выводы, завершено оформление диссертационной работы.

Научная новизна исследования заключается в том, что: на основе анализа требований к учебному физическому эксперименту и тенденций его развития определены основные направления создания нового УФЭ для изучения волновых процессов. Одним из таких направлений является применение техники сверхвысоких частот; разработаны методические основы изучения сложных интерференционных явлений студентами радиотехнических и электроэнергетических специальностей, которые способствуют подготовке конкурентоспособных специалистов; выявлены условия наблюдения интерференции в общем случае взаимодействия волн и получены соответствующие математические выражения, которые одновременно являются уравнениями полярных диаграммам результирующей волны, что позволяет осуществить анализ ее поляризации.

Теоретическая значимость исследования состоит в: выявлении основной методологической роли учебных технических средств в учебно-познавательном процессе технического вуза и анализе их основных педагогических функций; выявлении основных дидактических функций лекционного и лабораторного эксперимента в системе профессиональной подготовки студентов; разработке научно-методических подходов к изложению сложных интерференционных явлений.

Практическая значимость:

1. Разработана и внедрена в учебный процесс система лекционных экспериментов, на базе новых технических средств, для изучения интерференционных явлений.

2. Разработаны новые методические подходы к изучению сложных интерференционных явлений.

3. Создан новый лабораторный практикум для студентов специальностей «Проектирование и технология радиоэлектронных средств» и «Электроэнергетика» по разделу «Интерференция электромагнитных волн».

4. Предлагаемая методика существенно влияет на уровень подготовки студентов радиотехнических и электроэнергетических специальностей.

На защиту выносятся:

1. Реализация системно-целостного подхода к методике изучения интерференции электромагнитных волн, способствующая систематизации знаний и более глубокому и качественному усвоению учебного материала.

2. Обоснование методологической роли и педагогических функций демонстрационного физического эксперимента в учебно-познавательном и учебно-воспитательном процессе технического вуза.

3. Система новых демонстрационных опытов по интерференции с использованием сантиметровых электромагнитных волн и технология их использования.

4. Лабораторный практикум по исследованию взаимодействия когерентных волн сантиметрового диапазона, позволяющий формировать профессиональные умения и навыки.

Апробация и внедрение результатов исследования Основные результаты неоднократно обсуждались на заседаниях кафедры физики ТГТУ, на заседании лаборатории «Информационные технологии в обучении» и были доложены на конференциях:

Четвертая межвузовская научно-техническая конференция по проблемам повышения эффективности вооружения, военной техники и подготовки специалистов в интересах Войск ПВО, Академия технологических наук Российской Федерации, Верхне-Волжское отделение.- Министерство обороны Российской Федерации, Нижегородское высшее зенитное ракетное командное училище ПВО, 1997.

III Державинские чтения. - Тамбов: Тамбовский государственный университет им. Г. Р. Державина, 1998.

Четвертая Всероссийская научно - методическая конференция «Учебный физический эксперимент и его совершенствование».- Пензенский государственный педуниверситет им. В. Г. Белинского, Пенза, 1998.

Четвертая научно-методическая конференция Тамбовского государственного технического университета, 1999.

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

ВЫВОДЫ

1. Рассмотрены методики постановки демонстрационного и лабораторного эксперимента при исследовании сложных интерференционных явлений: в волноводах, в кристаллических пластинах, многолучевой интерференции.

2. Приведена методика проведения эксперимента для исследования интерференции электромагнитных волн с круговой поляризацией и наблюдения образования интерференционных коноскопических фигур.

3. Результаты педагогического эксперимента со студентами показывают эффективность новых подходов к методике изучения интерференционных явлений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основной задачей данного исследования являлась разработка новых подходов к методике изучения сложных интерференционных явлений для улучшения профессиональной подготовки студентов специальностей: «Проектирование и технология радиоэлектронных средств» и «Электроэнергетика» на базе современного учебного эксперимента.

На основе результатов проведенного исследования можно сделать следующие выводы:

1. Уточнена основная методологическая роль учебного физического эксперимента в условиях технического вуза, которая обеспечивает взаимосвязь понятийного концептуального аппарата обучаемых с эмпирическим базисом физической науки и техники. Анализируются основные дидактические функции учебного физического эксперимента в условиях технического вуза: информационно-обучающая, организации и управления познавательной деятельностью и воспитательная.

2. На основе анализа требований к учебному эксперименту и тенденций его развития разработана система учебного физического эксперимента для исследования сложных интерференционных явлений электромагнитных волн с различным характером поляризации в сантиметровом диапазоне. Созданы приборы для наблюдения и исследования многолучевой интерференции и коноскопических фигур.

3. Разработаны методические подходы к изучению теории взаимодействия двух когерентных волн с произвольной ориентацией их линий поляризации, а также волн с различным характером поляризации для студентов специальностей «Проектирование и технология радиоэлектронных средств» и «Электроэнергетика» в целях улучшения их подготовки в условиях профессионально-ориентированной среды.

4. Разработан и внедрен в учебный процесс лабораторный практикум для изучения сложных интерференционных явлений в сантиметровом диапазоне электромагнитных волн, который позволяет студентам приобрести навыки практической работы, связанные с их дальнейшей профессиональной деятельностью.

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Шальнев, Владимир Викторович, Тамбов

1. Аверьянов А.Т. Системное познание мира.- М.: Политиздат, 1985.

2. Албычев П.В. Самодельные приборы по физике.-М.: Учпедгиз, 1950.-250с.

3. Алешкович В.А., Киселёв Д.Ф., Корчажкин В.В. Лазеры в лекционном эксперименте .- М.: Из-во МГУ, 1985.-135с.

4. Амстиславский Я.Е. Наблюдение дифракционной картины от круглых объектов // Физика в школе.- 1986.-№1.-с.46-51.

5. Антошина Л.Г., Неделько В.И., Струков Б.А. Системный подход к проблемам вузовского образования. 1. Формальные системы обучения // Журн. Моск. Физ. О-ва серия «Б» «Физ. Образов, в вузах».-М.-1996.-т.2.-№3.-с.74.

6. Анциферов Л.И. Самоденые приборы для физического практикума в средней школе.-М.: Просвещение, 1985.-128с.

7. Анциферов Л.И. Оптимизация школьного физического эксперимента: Дис. . д.п.н.-Курск, 1985.- 427 с.

8. Ахиезер А.И., Ахиезер И.А. Электромагнетизм и электромагнитные волны.-М.: Высшая школа, 1985.- 504с.

9. Бабанский Ю.К. Как оптимизировать процесс обучения.-М.'.Знание, 1978.-48с.

10. Беженцев М.В. Техника и методика лекционного эксперимента по курсу физики.- Л.-М.:ОНТИ, 1938,-281с.

11. Бозе Дж. Ч. Избранные труды по экспериментальной физике.-М.: Из — во Восточной лит., 1959.-211 с.

12. Бокова K.M., Коврижных Ю.Т. Две демонстрации по волновой оптике // Сб.тр. Свердловского гос. Пед. Института, сб.277, 1976.-е. 28-31.

13. Борн М., Вольф Э. Основы оптикию. М.: Наука ,1970. - 855с.

14. Бугаев А.И. Тенденции развития обучения физике в современной общеобразовательной школе: Дис. . д.п.н.-М., 1983.-48с.

15. Бутиков Е.И., Быкова A.A., Кондратьев A.C. Физика для поступающих в вузы .-М.: Наука, 1979.- 608с.

16. Вавилов С.И. Работы по философии и истории.-собр.сочс., т.З.-М.: Из-во АН СССР, 1956,-870с.

17. Вайнштейн JI.A. Электромагнитные волны.-2-е изд.-М.: Радио и связь, 1988, 440с.

18. Вернадский В.И. Задачи высшего образования нашего времени // Вестник высшей школы,- 1988.- №3.-с.56-63.

19. Вишневский Л.И., Зуев П.В. наблюдение медленных апериодических процессов с помощью осциллографа // Физика в школе.-1984.-№3.-с. 6768.

20. Восканян А.Г., Калинин В.М. Использование квантового генератора в учебных целях // Физика в школе.- 1975.- №1.-с.54.

21. Вуд Р. Физическая оптика.- M.-JL: ОНТИ,1936,-895с.

22. Гершензон Е.М., Малов H.H., Полянина Г.Д., Эткин B.C. Радиотехника / Под ред. Малова Н.Н.-М.: Просвещение, 1971.- 455с.

23. Гильмиярова С.Г. Сравнительный анализ системы высшего образования в России и США // Преподавание физики в высшей школе, 1997, №10. с.ЗЗ.

24. Глазырин А.Н. Самодельные демонстрационные приборы по физике и опыты с ними.-М.: Учпедгиз, I960.- 486с.

25. Гринбаум М.И. Самодельные приборы по физике.- М.: Просвещение, 1972.-200с.

26. Голин Г.М. Физики о преподавании физики.- М.: Знание, 1979.- 64с.

27. Голубева О.Н., Суханов А.Д. Современный взгляд на структуру физики и её отражение в учебном курсе // Журн. Моск. Физ. О-ва серия «Б» «Физ. Образов, в вузах».- 1996.-Т.2.- № З.-с.ЗО

28. Горелик Г.С. Колебания и волны.- М.: ГИФМЛ, 1959.- 5723с.

29. Горохов В.Г. Формирование теоретической системотехники / Ежегодник, Системные исследования. Методологические проблемы.- М.: Наука, 1981.-с. 193.

30. Денисова А. Л .Дидактические основы непрерывной подготовки специалистов.- Ташкент: ибн Сино, 1993.- 193с.

31. Денисова А.Л. Теория и методика профессиональной подготовки студентов на основе информационных технологий.: Дис. д.п.н. .-МД994,-445с.

32. Дитчберн Р. Физическая оптика. М.: Наука, 1965, 632с.

33. Ерухимов JI.M. Интерференция радиоволн. Физическая энциклопедия, т. 2.-М.: Сов. Энциклопедия, 1990. - С. 165-166

34. Жуков.,ИльдяевИ.А., Степанов В.А. Новые информационные технологии в организации обучения физике. // Преподавание физики в высшей школе, 1995, №9, с.З.

35. Зворыкин Б.С. Генератор УВЧ // Физика в школе.- 1954.- №5,- с.53-59.43.3гут М.А. Наглядные пособия по радиотехнике.- М.: Связь, 1964.- 320с.

36. Зоре В.А., Кудинов Н.С., Малов H.H., Никулина JI.H. Несколько новых лекционных демонстраций // Успехи физических наук АН СССР.- т. 77, вып. 1.

37. Зоре В. А., Малов H.H. Физический демонстрационный кабинет Московского государственного педагогического института им. В.И. Ленина // Методика и техника лекционных демонстраций по физике,- М.: Из-во МГУ, 1964.- с.44-46.

38. Зоре В.А., Яшкин А .Я. Две лекционные демонстрации // Успехи физических наук АН СССР.-1966,- т.85,вып.1.

39. Иванова Л.И. Активизация познавательной деятельности учащихся при изучении физики.- М.: Просвещение, 1983 .-160с.

40. Иваненко Д.Д. Основные идеи общей теории относительности // Очерки развития основных физических идей.- М.-Л.: Из-во АН СССР, 1959,-512с.

41. Капица П.Л. Эксперимент. Теория. Практика.- М.: Наука, 1977,- 351с.

42. Калакин JI.И., Павлов И.В. Цифровой счётчик-секундомер на интегральных микросхемах // Совершенствоние учебного эксперимента по физике.- Киев .: Радяньска школа, 1985.- с. 52-57. На укр. Яз.51 .Калитеевский Н.И. Волнлвая оптика.- М.: Наука, 1971.-376 с.

43. Калитеевский Н.И., Марченко О.М.,Пеньков С.Н. Лазеры в лекционном эксперименте // Известия ВУЗов, сер. Физика.- 1987.- №4.- с. 73-74.

44. Капцов H.A. О дифракции электромагнитных волн в пространственной решетке // Труды 3-го съезда Российской ассоциации физиков в Нижнем Новгороде.- Н.-Новгород: из-во Нижегородской радиолаб., 1923.

45. Кобылянский И.Г. Искуственная преломляющая среда для радиолинз / историческая справка / // Успехи физических наук АН СССР.- 1953.- т. 49, вып. 3,- с. 473-476.

46. Козлова А.Н., Малов H.H., Мансуров А.Н., Оглоблин Г.В., Островский А.Г. Новые лекционные демонстрации по физике // Успехи физ. Наук АН СССР.- 1973.- т.110, вып.4.- с. 670-675.

47. Козлова А.Н., Малов H.H., Мансуров А.Н., Оглоблин Г.В. Новые лекционные демонстрации // сб. научно-методических статей по физике, вып.6,- М.: Высшая школа, 1978ю- с. 52-57.

48. Козлова А.Н. Лекционные демонстрации по физике и их роль в подготовке учителей физики: Автореф. Дис. . к.п.н.- М., 1969.- 13с.

49. Козлова А.Н., Хворов Ю.А. Две новые физические демонстрации // Успехи физических наук АН СССР.- 1966.- т.90, вып. 3.- с. 545-547.

50. Козлова А.Н., Эткин B.C. Лекционные демонстрации некоторых волновых явлений в 3-см диапазоне электромагнитных волн // Успехи физических наук АН СССР.- 1969,- т.97, вып.4,- с. 735-737.

51. Козлова А.Н. Некоторые новые демонстрации по курсу физики // Успехи физических наук АН СССР.- 1968,- т.94, вып.4.

52. Коршак Е.В. Колебания и волны.- Киев.: Радяньска школа, 1974.- 120с. на укр.яз.

53. Коршак Е.В., Миргородский Б.Ю. Методика и техника школьного физического эксперимента.- Киев.: Вища школа, 1981.- 279 с. на укр. Яз. '

54. Коротаева Е.А., Васильева И.А. Рассмотрение итерференционных схем в курсе общей физики педагогического вуза, // Преподавание физики в высшей школе, 1997, №11. С. 16.

55. Ландсберг Г.С. Оптика. М.: Наука, 1976. - 926 с.

56. Ларин В.Л. Развитие экспериментальной основы курса физической оптики: Разработка приборов и опыты; Автореф. дис. . к.ф.-м. н,-Томск,1983,- 20с.

57. Лекционные демонстрации по физике, вып. 1-9.- М.: ГТИ, 1948-1959.

58. Лекционные демонстрации по физике / Под ред. В.И.Ивероновой,- М.: Наука, 1965.- 572с.

59. Лекционные демонстрации по физике, 2-е изд. / Под ред. В.И. Ивероновой.- М.: Наука, 1972.- 639с.

60. Лекционные демонстрации по оптике / Под ред. Н.И. Калитеевского.- Л.: Из-во ЛГУ, 1981.- 160с.

61. Лукин А.П. Видеомагнитофон на уроках физики // Физика в школе. 1988,.- №3.-с.40-41.

62. Майер B.B. Простые опыты по криволинейному распространению света. -М.: Наука, 1984,-127с.

63. Майер В.В. Полное отражение света в простых опытах,- М.: Наука, 1986.-128с.

64. Малов H.H. Лекционный эксперимент по физике // Вестник высшей школы.- 1951.- №2.-с.29.

65. Малов H.H., Козлова А.Н. Новые демонстрации по физике // Успехи физических наук АН СССр.- 1964.-t.84, вып. 3,- с. 521.

66. Малов H.H. Введение в теорию колебаний.- М.: Просвещение, 1967.-144с.

67. Малов H.H., Козлова А.Н. Демонстрационный интерферометр Майкельсона // Успехи физических наук АН СССР.- 1968.-t.95, вып. 4.

68. Малов H.H. Основы теории колебаний.- М.: Просвещение, 1971.-198с.

69. Малов H.H. О совершенствовании лекций по курсу физики: Инструктивное письмо МП РСФСР .- М.: из-во ГУВиСПУЗ, 1980.- 9с.

70. Малов Н.Н, Методические рекомендации по трудным вопросам курса общей физики: Механика. Электричество.- М.: Из-во МГПИ им Ленина, 1980.- 82с.

71. Малов H.H. Методические рекомендации по трудным вопросам курса общей физики: Оптика. Атомная и ядерная физики.- М.: Из-во МГПИ им Ленина, 1981,- 76с.

72. Малов H.H. Изменение физической картины мира за сто лет // Физика в школе.- 1984,- №6.- с. 8-12.

73. Марченко О.М. Создание новых лекционных экспериментов по оптике с ипользованием современных средств наблюдения и регистрации: Автореф. дис. . к.ф.-м. н.- Л, 1988.- 16с.

74. Матвеев А.Н. Оптика. М.: Высшая школа, 1985.- 351 с.

75. Миргородский Б.Ю. Учебная радиоэлектронная аппаратура,- Киев,: Радяньска школа, 1976.- 192 с. наукр.яз.

76. Миргородский Б.Ю., Шабаль В.К. Демонстрационный эксперимент по физике: Механика.- Киев.: Радяньска школа.- 1980.- 142 с. на укр. Яз.

77. Миргородский Б.Ю., Шабаль В.К. Демонстрационный эксперимент по физике: Молекулярная физика.- Киев.: Радяньска школа, 1982.- 139 с. на укр. Яз.

78. Миргородский Б.Ю., Шабаль В.К. Демонстрационный эксперимент по физике: Электродинамика.- Киев.: Радяньска школа, 1983.- 178 с. на укр. яз.

79. Миргородский Б.Ю., Шабаль В.К. Демонстрационный эксперимент по физике: Колебания и волны.- Киев.: Радяньска школа, 1985.- 167 с. на укр. яз.

80. Миргородский Б.Ю., Фролов С.И. Трехканальный цветной осциллограф // Успехи физических наук АН СССР.- 1974.- т. 113, вып. 3.- с. 181-183.

81. Молотков Н.Я.Сложение двух пар взаимно перпендикулярных колебаний одинаковых частот. Депонировано в ВИНИТИ 23.03.1994. Per. №699-в94. 20с.

82. Молотков Н.Я. Общедидактические принципы демонстрационного эксперимента в учебном процессе. Сб. Научно-методических работ Погранвойск Украины. Хмельницкий: ИПВУ., 1994.

83. Молотков Н.Я. Дидактический статус демонстрационного физического эксперимента как функционирующей педагогической системы.- Сб. научно-методических работ Погранвойск Украины. Хмельницкий: ИПВУ., 1994.

84. Молотков Н.Я Основная методологическая роль демонстрационного физического эксперимента в учебно познавательном процессе.

85. Совершенствование методики преподавания физики в непрерывной системе образования.-Тамбов: ТГУ, 1996.с. 10.

86. Молотков Н.Я. Система нового современного эксперимента для изучения волновых процессов. Совершенствование методики преподавания физики в непрерывной системе образования.- Тамбов: ТГУ, 1996. С. 65-67.

87. Молотков Н.Я. Изучение интерференции поляризованных вол в курсе оптики вузов.- VII Столетовские чтения.- Владимир: ВГПУ, 1996. С.56

88. Молотков Н.Я. Система современного эксперимента для изучения волновой оптики и кристаллооптики.- Учебный эксперимент в преподавании физики.- Белгород: БГУ, 1996. С. 12-13

89. Молотков Н.Я. Общедидактические функции демонстрационного й лабораторного эксперимента в учебно-воспитательном процессе.-Проблемы учебнлго физического эксперимета.- Глазов: ГГПИ, 1997.с. 1719.

90. Молотков Н.Я. Общий случай интерференции линейно поляризованных волн .- Вестник Тамбовского университета: естественные и технические науки. Т.2, вып. 2, 1997. С. 160-162.

91. Молотков Н.Я. Интерференция линейно поляризованных волн с произвольной ориентацией их электрических векторов.- Проблемы физики и технологии её преподавания, вып. 2,- Липецк: ЛПГИ. 1997. С. 18-19.

92. Молотков Н.Я., Шальнев В.В., Хвостова Н.В., Постульгин A.B. Прибор для исследования многолучевой интерференции в сантиметровом диапазоне радиоволн,- Проблемы учебного физического эксперимента, вып. 4.- Глазов: ГППИ. 1998. С.44-48

93. Молотков Н.Я., Шальнев В.В. О взаимодействии двух когерентных электромагнитных волн с ортогональными линиями поляризации. Державинские чтения 3: математика, физика, информатика. Тамбов: ТГУ; 1998. С.38-39.

94. Молотков Н.Я., Шальнев В.В., Плотников В.П. Взаимодействие двух электромагнитных волн с произвольной ориентацией их линий поляризации. Вестник ТГТУ, т.4, №1, 1998.с. 81-90

95. Молотков Н.Я. Интерференция радиоволн с эллиптическими, круговыми или линейными поляризациями. Вестник ВВО Академии технологических наук РФ. Серия: Высокие технологии в военном деле. Часть 1. Н.-Новгород, 1998. С. 18-23.

96. Молотков Н.Я.,Шальнев В.В. и др. Исследование многолучевой интерференции электромагнитных волн в сантиметровом диапазоне. Труды ТГТУ, вып.2: ( к 40-летию ТГТУ), 1998. С. 200-202.

97. Молотков Н.Я. Дидактический статус демонстрационного эксперимента в системе непрерывного образования.-Совершенствование теории и методики обучения физике в системе непрерывного образования.- Тамбов: ТГУ,1998.с. 59-64.

98. Молотков Н.Я., Шальнев В.В., Вязовов В.Б. Об интерференции поляризованного света.- Учебная физика, № 2, 1998. С. 53-57.

99. Молотков Н.Я. Современный лабораторный практикум по волновой оптике. « Сб. тез. Док. 5-ой учебно-методической конференции стран СНГ и современный физический практикум».-М.: Изд. Дом МФО. 1998, с. 66-68.

100. Молотков Н.Я., Шишин В.А., Шальнев В.В., Дивак В.Б., Плотников В.П. Интерференция волн с линейной и эллиптической поляризацией. Вестник ТГТУ, т. 4, №4, 1998, с. 553-562.

101. Молотков Н.Я., Шальнев В.В., Плотников В.П. Лабораторная работа по исследованию интерференции волн с призвольной ориентацией их линий поляризации. Физическое образование в вузах, Т.4, №4, 1998.

102. Молотков Н.Я., Постульгин A.B., Хвостова Н.В., Шальнев В.В., Дивак В.Б. Методические рекомендации для выполнения лабораторных работ по оптике в сантиметровом диапазоне электромагнитных волн: Тамбов: ТГУ. 1999.- 96 с.

103. Молотков Н.Я., Шальнев В.В.,Хвостова Н.В., Дивак В.Б. Лабораторная работа по исследованию интерференции волн с круговой поляризацией. Физическое образование в вузах, Т.5, № 2, 1999.

104. Молотков Н.Я., Шальнев В.В., Плотников В.П. Исследование образования интерференционных коноскопических фигур в сантиметровом диапазоне радиоволн. Вестник ТГТУ. 1999. Тю5 №4.

105. Молотков Н.Я. Радиоволны в демонстрационном эксперименте по оптике. Киев.: Вища школа, 1981. - 104с.

106. Молотков Н.Я. Изучение колебаний на основе современного эксперимента.-Киев.:Радянська школа, 1988.

107. Монахов В.М. Тенденции развития содержания общего среднего образования// Сов. Педагогика, №2,1990

108. Мощанский В.Н. Формирование мировозрения учащихся при изучении физики.-М.: Просвещение, 1976.- 158с.

109. Мошковский А., Эйнштейн А. Беседа с Эйнштейном о теории относительности и общей системе мира,- М.: Работник просвещения, 1922.-210с.

110. Мултановский В.В. Физические взаимодействия и картина мира в школьном курсе.- М.: Просвещение, 1877.- 168с.

111. Нерсесова Г.Н. ФССО-95 Физика в системе современного образования //Преподавание физики в высшей школе.- 1966.-№ 4.-с.64-66

112. Низамов P.A. Дидактические основы активизации учебной деятельности студентов.- Казань: Из-во КГУ, 1975.- 302с.

113. Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн. Учебное пособие.- М.: Наука, 1973.- 608с.

114. Оглоблин Г.В., Воробьёв В.Н. Демонстрационный генератор сантиметровых электромагнитных волн на диоде Ганна // Физический эксперимент в школе, вып. 6.- М.: Просвещение, 1981.-е. 117-118.

115. Оглоблин Г.В. Использование демонстрации по волновым процессам в преподавании физики: Дис. . к.п.н.- М, 1977 .-163с.

116. Основы методики преподавания физики / Под ред. Л.И.Резникова, А.В.Пёрышкина, П.А.знаменского.- М.: Просвещение, 1965.- 374с.

117. Основы методики преподавания физики в средней школе / Под ред. А.В.Пёрышкина, В.Г.Разумовского. Ф.А.Фабриканта.- М.: Просвещение, 1984.- 398с.

118. Орлов П.П. Самодельная электронная аппаратура и опыты с ней,- М.: Учпедгиз, i960.- 116с.

119. Островский В.А. Демонстрационные и лабораторные эксперименты по анизотропии вещества и поляризационным эффектом в широком диапазоне электромагнитных волн. Автореф. Дис. . к.п.н.-Л., 1987.-17с.

120. Островский В.А. Несколько демонстраций по волновой теории с акустическими и радио волнами // Известия ВУЗов, сер. Физика.- 1986.-№6.-с. 119-120.

121. Островский В.А. Демонстрация изменения фазы световой волны при прохождении фокуса оптической системы // Известия ВУЗов, сер. Физика.- 1986.- №7.- с. 99-100.

122. Павлов Н.И. Новые демонстрационные опыты: По разделу «Колебания и волны».- Чебоксары: Чувашкнигоиздат, 1973.-75с.

123. Педагогика / Под ред. Ю.К.Бабановского.- М.: Просвещение, 1988.-480с.

124. Перегудов Ф.И.,Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ.-М.: Высшая школа, 1989,- 367с.

125. Перкальскис Б.Ш. Использование современных научных средств в физических демонстрациях,- М.: Наука, 1971.-208с.

126. Перкальскис Б.Ш. Волновые явления и демонстрации по курсу физики,- Томск: Изво ТГУ, 1984,- 280с.

127. Перкальскис Б.Ш.,Ларин В.Л.,Колпакова Ю.Г.,Михайличенко Ю.П. Учебная установка для наблюдения явления Доплера с помощью лазера // Успехи физических наук АН СССР.-1972.- т.106,вып.1.- с. 161-164.

128. Перкальскис Б.Ш., Ларин В.Л., Сотириади Г.Н., Соткин В.А., Михайличенко Ю.П. Несколько демонстраций с сантиметровыми радио и звуковыми волнами и телевидением // Известия ВУЗов, сер. Физика,-1975.-№2.-с. 148-150.

129. Перкальскис Б.Ш., Ларин В.Л., Михайличенко Ю.П., Чемерис В.М. Демонстрации по курсу физики // Известия ВУЗов, сер. Физика,- 1978 .-№10,-с. 148-156.

130. Перкальскис Б.Ш., Ларин В.Л., Михайличенко Ю.П. Демонстрации по курсу физики //Известия ВУЗов, сер. Физика.- 1981.- №11.- с. 108-109.

131. Перкальскис Б.Ш.,Бурлаков В.Д. Несколько демонстраций с субзонами Френеля: Демонстрация Френелевской дифракции на полукруге, квадрате и т.д. // Известия ВУЗов, сер. Физика.- 1972.- №10,- с. 143-144.

132. Перкальскис Б.Ш., Михайличенко Ю.П. Демонстрация конической рефракции // Известия ВУЗов, сер. Физика.- 1979.- №8.- с. 103-105.

133. Перкальскис Б.Ш., Чемерис В.М. Демонстрация медленных электронов // Известия ВУЗов, сер. Физика,- 1980 .- с. 119-120.

134. Перкальскис Б.Ш., Ларин В.Л., Михайличенко Ю.П., Островский В.А. Демонстрация непосредственного раздвоения лучей при лучепреломлении в деформированном стекле // Извести ВУЗов, сер. Физика,- 1984.-с.120-121.

135. Перкальскис Б.Ш., Островский В.А. демонстрация естественной и наведенной оптической активности и эффекта Поккельса // Известия ВУЗов, сер. Физика,- 1986,- №6.- с. 95-98.

136. Планк М. Единство физической картины мира,- М.: Наука, 1966,- 294с.

137. Полянина Г.Д. Демонстрации на лекциях по электротехнике и радиотехнике / Под ред. H.H. Малова,- М.: Учпедгиз, 1963,- 99с.

138. Поль Р.В. Оптика и атомная физика . М.: Наука, - 552 с.

139. Разумовский В.Г. Проблемы обучения физики в условиях дифференциации образования // Физика в школе, №1, 1991. С.З

140. Савельев И.В. Курс общей физики.-М:Наука,1982,т.2.

141. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ: учеб.Для радиотехнических специальностей вузов.- М.: Высшая шк., 1988.- 432с.

142. Сазонов Д.М. и др. Устройства СВЧ: учеб. пособ. / Под ред. Д.М. Сазонова,- М.: Высшая шк., 1981,- 295с.

143. Селиванов В.П. Использование лазера для лекционных демонстраций в курсе физики // Сб. научно-методических статей по физике, вып. 3,- М.: Высшая шк., 1873.- с. 76-82.

144. Сивоконь П.Е. Методологические проблемы естественнонаучного эксперимента.- М.: Из-во МГУ, 1968.- 370с.

145. Сивухин Д.В. Оптика. -М.: Наука, 1980. -753 с.

146. Сперантов В.В., Шаронова Н.В. Использование лазера при изучении дифракции // Сб. научно методических статей по физике, вып. 5.- М.: Высшая шк., 1977.- с. 40-44.

147. Славин A.B. Проблема возникновения нового знания.- М.: Наука, 1976.- 294с.

148. СмирновА.В.Концепция применения средств новых информационных технологий в обучении физике // Преподавание физики в высшей школе.-1996.-№5.-с. 88-95.

149. Сотириади Г.Н. Развитие основ физического эксперимента по общей теории колебаний и волн: Автореф. Дис. . к. ф.-м. Н.-Томск,1989.- 17с.

150. Трубин A.B. Демонстрации по геометрической оптике с использованием лазера // Физика в школе.- 1982.-№1.-с.54-55.

151. Хорошавин С.А. Физический эксперимент в средней школе.- М.: Просвещение, 1988.- 176с.

152. Чернявская М.М., Савелова Е.В. К вопросу о роли демонстрационного эксперимента в преподавании физики // XXVIII Герценовские чтения: методика преподавания физики в средней школе.- Д.: Из-во ЛГПИ им. Герцена, 1975.- с. 27-50.

153. Фальковский О.И. Техническая электродинамика.-М.: «Связь»,-1972,-399с.

154. Френель О. Избранные труды по оптике. М.: ГТИ, 1955. - 604с.

155. Фриш С.Э., Тиморева A.B. Курс общей физики. М.: ГИФМЛ, 1962, т.З. - 514с.

156. Шахмаев Н.М., Каменецкий С.Е. Демонстрационные опыты по электродинамике,- М.: Просвещение, 1973.- 352с.

157. Шахмаев Н.М.Использование технических средств в преподавании физики.- М.: Просвещение, 1964.- 167с.

158. Шахмаев Н.М. Оснолвные демонстрации при изучении электромагнитного поля,- М.: Из-во АПН РСФСР, i960,- 184с.

159. Шептулин А.П. Дидактический метод познавания,- М.: Политиздат, 1983.-320с.

160. Шилов В.Ф, Самодельные приборы по радиоэлектронике.- М.: Просвещение, 1973,- 96с.

161. Юшин В.Н. Функции учебного эксперимента в формировании у учащихся старших классов знаний об основных физических теориях: Автореф. Дис. . к.п.н.-M.: 1986.-16с.

162. Яворский Б.М., Детлаф В.В. Курс физики. М.: Высшая школа, 1998. -683 с.

163. Яворский Б.М., Клименко З.И. Использование квантовых представлений для объяснения явлений волновой оптики // Преподавание физики в высшей школе,- 1995,- №2.- 94-95с.

164. Arago. Notice sur la polarisaton de la lumiere. Oeuvres. 1824.T.7, P.291 -428.

165. Kapsov N.A. Uber dit Diffraktion Hertzcher Welln in einen Raumgitter.-Annalen der Physik, 1922,69, 112-124.

166. Horbelt K. Ein Doppelbrechendes Prisma cm.- Wellen,- Prax. Naturwiss., 1965, A-14, №11,309.

167. Yerian Stephen C. Microwave polar isation.- Phys. Teach: , 1981, 19, №6, 396-401.Я

168. Gronemeier K.-H., Steidl H. Doppelbrechendes Prisma und--Platte für4cm Wellen.- Prax. Naturwiss., 1983, 32, №4, 105-108.

169. Joss H. Messen und Oszilloskopieren im Physikunetrricht mit einen Low — Cost Mikrocomputer. - Prax. Naturwiss., 1971, Teil 1,20, № 10, 253 - 254.

170. Ostholt Heinrich, Hermanski Manfred. Ozillographische Darstellung von Beugungsbildern mit CCD Zeilensensopen. - Phys. Und Didakt., 1984 , 12, №4, 261 -272.

171. Turman Bobby. Optical demonstrations with a scanning photodiode array. Phys. Teach., 1980, 18, №6, 420 425.

172. Krebs Milan. Vyuziti zpetneho projektoru kpokusumz optiky. Mat. a fiz. Sk., 1981,12i№3, 214 -215

173. Banik Ivan, Banik Rastislav. Lücove pokusg s Mtotarom. Mat. a fiz. Sk.,1981, 12, №3, 212-214

174. Banik Rastislav, Banik Ivan. Magnetka na projekciu, Mat. a fiz. Sk., 1982 / 83, J3. №3,200-202

175. Horvath Attila, Pongräcz Läslo, Poor Istvan. Fizikakiserletek szemleltetese irasvetitövel. Audiovizuäles közl., 1982, 19, №4, 202 - 206

176. Hrkota Klement. Veuzitie spätneho projektoru pri demonstracii ohybu s vetla na optickej mriezke. Mat. a fiz. Sk., 1984, 14, №7, 494 - 496

177. Hultsch Roland. A demonstration of optical activity. Phys. Teach., 1982, 20, №7, 476