Система демонстрационного физического эксперимента в учебном процессе подготовки студентов физических и радиофизических специальностей университетов

Казарин, Петр Васильевич

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: Система демонстрационного физического эксперимента в учебном процессе подготовки студентов физических и радиофизических специальностей университетов

Автореферат

Автор научной работы: Казарин, Петр Васильевич
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Нижний Новгород
Год защиты: 2009
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Система демонстрационного физического эксперимента в учебном процессе подготовки студентов физических и радиофизических специальностей университетов"

003490884

На правах рукописи

г^

КАЗАРИН Петр Васильевич

СИСТЕМА ДЕМОНСТРАЦИОННОГО ФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ ФИЗИЧЕСКИХ И РАДИОФИЗИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ УНИВЕРСИТЕТОВ

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

2 8 ЯНВ 2010

Нижний Новгород - 2010

003490884

Работа выполнена на кафедре общей физики ГОУ ВПО "Нижегородский государственный университет имени Н.И. Лобачевского"

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Степанов Николай Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор

Толстенева Александра Александровна

доктор физико-математических наук, профессор Фейгин Александр Маркович

Ведущая организация: ГОУ ВПО "Нижегородский государственный

педагогический университет им. М. Горького"

Защита состоится 18 февраля 2010 г. в _ часов на заседании

диссертационного совета ДМ 212.166.17 по защите диссертаций на соискание учёной степени доктора педагогических наук при ГОУ ВПО "Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" по адресу: 603950, г. Н. Новгород, пр. Гагарина, 23, корпус П, зал научных демонстраций.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО "Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" по адресу: 603950, г. Н. Новгород, пр. Гагарина, 23.

Текст автореферата размещён на сайте: http://www.unn.ru

Автореферат разослан"_" января 2010 г.

Учёный секретарь диссертационного совета доктор педагогических наук, профессор

И.В. Гребенев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Актуальность исследования. Учебный предмет «Физика», представляющий собой педагогически адаптированную совокупность физических знаний и умений, выполняет важнейшие образовательные и воспитательные функции. Проблемой создания целостной системы физического образования подрастающего поколения, удовлетворяющей запросам научно-технического прогресса, интенсивно занимается большое количество преподавателей физики, учёных-педагогов, психологов, методистов как у нас в стране, так и за рубежом. Эта проблема затрагивает такие актуальные вопросы, как содержание школьного и вузовского физического образования, соотношение эксперимента и теории в обучении, воспитание творческого мышления, изучение основных физических понятий, использование истории и методологии физической науки в преподавании, создание учебников и учебных пособий и целый ряд других.

В преподавании физики, в формировании естественнонаучного мировоззрения студентов важную роль играет экспериментальная основа физической науки, в которой эксперимент служит источником познания материального мира и критерием истинности теоретических положений. Эксперимент, являясь одним из основных методов исследования в науке, при обучении физике выступает как объект изучения и одновременно и как метод обучения. Методически обоснованной постановкой эксперимента, раскрывающего научные основы изучаемых теорий и обеспечивающего результативную познавательную деятельность обучаемых, может бьггь достигнута надлежащая эффективность учебного процесса в подготовке современных специалистов. Весьма большую и очень важную часть учебного эксперимента составляют демонстрационные опыты, имеющие специфические дидактические задачи и методику проведения.

История развития демонстрационного эксперимента уходит в далёкое прошлое — когда физические законы и открытия утверждались убедительностью демонстрации правильно проведённых опытов. Практически любой из издаваемых учебников по физике содержал описание опытов, подтверждающие те или иные явления природы или физического закона. Многочисленны и специальные источники литературы, посвящённые физическим демонстрациям. Отметим в то же время, что повышенный интерес к демонстрационным экспериментам для высшей школы со стороны педагогики наметился к 50 годам XX века. Систематическими исследованиями в этом направлении является труд под редакцией проф. В.И. Ивероновой «Лекционные демонстрации по физике», большой вклад в это дело внесли А.Б. Млодзиевский, Б.Ш. Перкальскис, Н.М. Шахмаев, Н.Я. Молотков, Н.И. Калитиевский, Б.Б. Кудрявцев, В.В. Майер и многие другие. Значительное внимание лекционному эксперименту уделено в монографиях «Колебания и волны» Г.С. Горелика, «Физическая оптика» Р. Вуда, «Волновая оптика» Н.И. Калитиевского, учебниках «Электричество» С.Г.

Калашникова, «Курс общей физики» Д.И. Сивухина и т.д. Многочисленные монографии, публикации в журналах и научно-методическая литература по физическому эксперименту, несомненно, подтверждают его значимость в учебном процессе.

Преподавание, следуя за развитием науки, должно непрерывно менять сложившиеся формы и традиции, искать новые средства и соответствующие им методы обучения. Появление современных, более сложных разделов физики заставляет работать над созданием соответствующих демонстраций, отсутствие которых при' постоянном дефиците лекционного времени приводит к математической формализации курса, «меловой» физике, что снижает интерес к изучаемой дисциплине. Лекционный эксперимент, как неотъемлемая часть вузовского физического образования, на современном этапе развития научно-технического прогресса требует как модернизации имеющихся установок, так и разработки новых, в том числе на основе современных компьютерных технологий. Необходима соответственно и разработка новых методик использования демонстрационных экспериментов в учебном процессе.

Анализ современных учебников, диссертационных исследований (Перкальскис Б.III., Ларин В.Л., Сотириади Г.Н., Егоров Г.С., Майер В.В., Селиверстов A.B., Якута A.A., Чирков А.Е. и др.), научно-методической литературы, требований государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования и учебных программ по подготовке выпускника по специальности радиофизика (013800) и специальности физика (010400) позволил выделить следующие противоречия:

1. Между современными требованиями подготовки студентов физических и радиофизических специальностей, задачами изучения сложных вопросов современной физики (нелинейные колебания и волны, электромагнитные поля, оптика, оптика металлов, и т. д.), и существующим содержанием и методикой учебного демонстрационного эксперимента курса физики.

2. Между необходимостью формирования экспериментального базиса для наглядного представления важнейших понятий и законов университетского курса физики и отсутствием соответствующих демонстрационных установок и методики их использования в учебном процессе. Поэтому учебно-методический комплекс общей физики в классическом университете не является завершённым в ряде разделов курса, не охватывает содержание современной подготовки специалистов.

3. Между требованиями к современному учебному процессу в высшей школе (активность, творческое применение знаний, самостоятельное развитие и применение учебного материала лекций) и существующими стереотипами в постановке демонстрационных экспериментов и организации учебного процесса.

4. Между потребностью в новых приборах и отставанием разработчиков в их изготовлении - несвоевременным и неэффективным поступлением в учебный процесс новых образовательных технологий (в т.ч. и цифровых).

Поэтому актуальной является проблема разработки новой системы демонстрационного эксперимента для изучения ряда сложных современных вопросов университетского курса физики в подготовке студентов физических и радиофизических специальностей. Эта система должна включать в себя новые устройства, соответствующие способы, технику их; применения в учебном процессе и методику изучения демонстрируемых законов и явлений, методику применения физического содержания демонстрационных экспериментов в дальнейшем учебном процессе.

Объект исследования - учебный процесс изучения физики , в классическом университете (физические и радиофизические специальности);

Предмет исследования - система демонстрационного физического эксперимента в процессе изучения современных разделов курса общей физики - «Электромагнитные поля», «Линейные и нелинейные колебательные и волновые процессы», «Оптика».

Цель исследования - разработка системы демонстрационного физического эксперимента для физических и радиофизических специальностей классических университетов, для разделов и тем общего курса физики, не обеспеченных им в должной мере.

Гипотеза исследования: создание и использование системы демонстрационного эксперимента дая изучения современных разделов курса общей физики классического университета позволит повысить качество усвоения сложного учебного материала студентами средствами учебно-методического комплекса подготовки физиков и радиофизиков в классическом университете.

В соответствии с целью и гипотезой исследования были поставлены следующие задачи:

1. Провести анализ учебной, методической, технической литературы по демонстрационному эксперименту, современных учебников по физике и, в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта профессионального высшего образования и учебных программ по подготовке выпускника по специальностям «физика» и «радиофизика», выявить темы современной физики, не обеспеченные в полной мере соответствующим демонстрационным экспериментом.

2. Разработать установки для демонстрации важных и наиболее проблемных явлений и законов курса общей физики по выявленным современным темам и разделам: «Электромагнитные поля», «Линейные и нелинейные колебательные и волновые процессы», «Оптика».

3. Разработать методику применения созданных демонстрационных установок.

4. Определить методические условия эффективного использования созданных установок в учебном процессе при подготовке физиков и радиофизиков.

Научная новизна результатов исследования состоит в том, что учебно-методический комплекс современной подготовки физиков и радиофизиков в

классическом университете дополнен разработанной системой физического демонстрационного эксперимента по новым важным разделам курса общей физики, включающей новые демонстрационные опыты, установки и методику их применения в учебном процессе.

Теоретическая значимость результатов исследования.

1. Показана необходимость и возможность расширения экспериментальной базы в ряде разделов и тем университетского курса физики для создания полноценного учебно-методического комплекса в подготовке физиков и радиофизиков. Определены профессионально-направленные темы и разделы курса физики классического университета, требующие разработки нового демонстрационного эксперимента.

2. Разработана система демонстрационного физического эксперимента для эффективной подготовки современных специалистов- физиков на основе дидактических и методических принципов, применённых для обучения в высшей школе.

3. Описаны методические условия эффективного использования разработанных демонстрационных физических экспериментов в учебном процессе.

Практическая значимость результатов исследования.

Разработано 10 оригинальных демонстрационных установок, с помощью которых возможно показать более 40 демонстрационных опытов, внедрённых в учебный процесс ННГУ. Описаны методические рекомендации по использованию разработанных установок и устройств в учебном процессе.

Достоверность и обоснованность.

Целесообразность применения разработанной системы демонстрационного эксперимента и достоверность результатов исследования подтверждается экспертными оценками и результатами педагогического эксперимента. Необходимость использования предлагаемых установок и устройств обосновывается созданием полноценного учебно-методического комплекса курса общей физики.

Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялись в течение ряда лет при чтении лекций по физике на физическом, радиофизическом факультетах ННГУ, высшей школы общей и прикладной физики. Основные результаты диссертации докладывались на научно-методических семинарах кафедры общей физики радиофизического факультета ННГУ, семинаре «Современные методы активизации творческой способности в процессе подготовки инженеров», (Севастополь, 1991), на 5 научных конференциях по радиофизике (Н.Новгород, ННГУ - 1998, 2002, 2003, 2004, 2006 г.г.), научно-методических конференциях "Курсу физики -технические средства поддержки» (Екатеринбург, УПИ, 1992) и IX региональной «Оптимизация учебного процесса» (ННГУ, 1994), Ш Всероссийской конференции "Управление и информатизация" (Н.Новгород. 1994), VI Всероссийской научно- технической конференции «Методы и средства измерений физических величин» (Н.Новгород, НГТУ,

2002), Международной научно-практической конференции «Образовательные, научные и инженерные приложения в среде LabVIEW и технологии N1» (Москва, 2005), Международной научно-практической конференции Герценовские чтения «Актуальные проблемы обучения физике в средней и высшей школе» (СП б, РГГГУ, 2009).

На защиту выносятся следующие положения:

1. Внедрение разработанной системы позволило существенно дополнить учебно-методический комплекс подготовки физиков и радиофизиков в классическом университете. Разработанная в ходе исследования система демонстрационного эксперимента содержит новые устройства, модернизированные и усовершенствованные установки, технику и методику их применения в учебном процессе, что позволяет полноценно представить содержание проблемных разделов и тем курса общей физики.

2. Разработанная система демонстрационного физического эксперимента успешно реализует общедидактические принципы научности и наглядности обучения, принцип необходимости внутрипредметных связей и генерализации обучения, обеспечивает методическую вариативность учебного процесса.

3. Разработанная система демонстрационного эксперимента поддерживает полноценный учебный процесс по профессинально-направленным разделам университетского курса физики: «Электромагнитные поля», «Колебания и волны», «Оптика», обеспечивая мотивацию учебной деятельности, активизацию познавательной деятельности обучаемых в ходе демонстрации, предполагает активное использование результатов эксперимента в ходе семинарских, практических, лабораторных занятий.

Структура диссертации соответствует логике проведённого научного исследования и состоит из введения, трёх глав, заключения, библиографии и приложений.

Основное содержание диссертации

Во введении обосновывается актуальность темы исследования, определяются объект, предмет и цель исследования, формулируются гипотеза, задачи и методы исследования, раскрываются научная новизна, теоретическая и практическая значимость, указываются достоверность и обоснованность исследования, приведены положения, выносимые на защиту, приводятся сведения о публикациях, отражающих основные идеи и результаты исследования.

Первая глава «Содержание и методика демонстрационного физического эксперимента университетского курса физических и радиофизических специальностей» посвящена обзору литературы по демонстрационному эксперименту, в ней обсуждаются роль и место демонстраций в университетском курсе физики. Приводится краткий обзор отечественной и зарубежной тематической литературы. В отличие от средней школы, методике преподавания физики в высшей школе и особенно технике и методике эксперимента посвящено незначительное количество работ, а

повышенный интерес к демонстрационным экспериментам со стороны педагогики наметился к 50 годам XX века. Отмечено, что, следуя за развитием науки, преподавание непрерывно меняет сложившиеся традиции, находит новое адекватное содержание обучения, разрабатывает средства и методы его представления. Подчёркивается необходимость в разработке соответствующих установок, устройств и новых методик использования демонстрационных экспериментов в учебном процессе. В результате проведённого в работе анализа современных учебников, диссертационных исследований, научно-методической литературы, на основе государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования и учебных программ по подготовке выпускника по специальности радиофизика (013800) и специальности физика (010400), в диссертации выделены следующие профессионально-направленные разделы курса общей физики и темы по ним, требующие разработки новой системы демонстрационного эксперимента для подготовки студентов физических и радиофизических специальностей: линейные и нелинейные колебательные системы, распространение волн, нелинейные волны, граничные условия для векторов индукции и напряженности электромагнитных полей, интерференция поляризованных волн, поляризация света, отражение света на 1ранице раздела изотропных диэлектриков и проводящих сред.

Проведённый в данной главе анализ литературы по выделенным разделам курса общей физики показал, что отсутствуют, либо не вполне удовлетворяют современным требованиям многие важные в научном плане установки и демонстрационные эксперименты. Методика применения эксперимента, организация познавательной деятельности студентов на основе его физического содержания, оставлена в большинстве своём на усмотрение лектора и демонстрационного ассистента. Это потребовало от нас не только разработки новых устройств, модернизации имеющихся, но пересмотра традиционной методики демонстраций в высшей школе, учёта ряда дидактических и методических принципов, разработки некоторых новых методических условий эффективного применения демонстрационных экспериментов, из которых мы будем исходить, применяя новые установки и устройства в процессе подготовки будущих специалистов. В комплексе всё перечисленное выше мы назвали системой демонстрационного эксперимента, структурное содержание которой отражено на схеме рис. 1.

В основе функционирования разработанной системы лежит анализ актуального содержания современной физики, изучение которого не поддерживается пока в должной мере демонстрационным экспериментом. Мы используем далее некоторые из дидактических принципов, модифицируя их для обучения физике в классическом университете. Например, принцип наглядности в единстве с принципом научности обучения для классического университета представлен нами следующим образом: если какое-либо явление, закон для своего точного и правильного усвоения требует наглядного представления, то методика обучения должна сформировать

соответствующий экспериментальный базис в виде установки для демонстрации, техники и методики эксперимента.

содержание обучения

система демонстрационного эксперимента

организация познавательной

деятельности студентов

- - -

и физический эксперимент 11

методика и техника демонстрационного эксперимента

современные демонстрационные установки, оборудование и устройства

Рис. 1. Система демонстрационного эксперимента Эти положения рассмотрены в диссертации на примере преломления линий индукции и напряжённости магнитного поля на границе сред. Ни один из типичных рисунков этой темы, приводимых в учебниках, не может быть показан в эксперименте вследствие либо малого (для диа и парамагнетиков), либо очень большого (для ферромагнетиков) значения магнитной проницаемости ц. Для реализации указанного принципа нами приготовлена композитная смесь со значением ц порядка двух, на основе которой создан ряд демонстрационных опытов, описанных во второй главе диссертации. Каждый из этих демонстрационных опытов сопровождается методическим описанием, в котором предложено несколько вариантов включения эксперимента в учебный процесс.

В практике обучения физике в высшей школе мало внимания, к сожалению, уделяется проблеме разнообразия методов обучения, реализацией которого в каждом конкретном случае является тот или иной эксперимент, по преимуществу они являются иллюстрацией к ходу лекции. Большинство разработанных нами установок предусматривают вариативность методической компоненты системы демонстрационного эксперимента. Эксперимент рассматривается нами не сам по себе, а как часть конкретного

учебно-методического комплекса, ориентированного на подготовку конкретной аудитории. В зависимости ог целей лектора, подготовленности аудитории возможна та или иная мера вовлечения студентов в активную учебную работу: постановка учебных проблем, поэтапное эвристическое усвоение результатов эксперимента по ходу его демонстрации, предсказание учащимися результата эксперимента на основе усвоенной теории. Соответствующие примеры приведены в диссертации.

Модификация методических условий организации школьного физического эксперимента, предложенных И.В. Гребеневым, позволила применить их для организации учебного процесса на физических специальностях классического университета и выделить их в виде общего перечня методических требований к демонстрационному эксперименту:

1. В основе планирования и проведения учебного физического эксперимента лежит задача раскрытия важного физического содержания, актуального для подготовки специалистов физиков и радиофизиков. Возможность извлечения максимально полного физического содержания из результатов эксперимента является важным критерием при выборе экспериментальной установки и разработке методики и техники эксперимента.

2. При конструировании учебного эксперимента следует исходить из возможности использования его результатов в практических, лабораторных занятиях, в ходе самостоятельной работы студентов, при подготовке к экзаменам и т.д. На базе каждого эксперимента следует организовывать максимально возможную познавательную деятельность студентов. Этим обеспечивается фундаментальная роль эксперимента в учебно-методическом комплексе подготовки студентов.

3. Роль учебного физического эксперимента может быть усвоена студентами и раскрыта преподавателем лишь в системе физической теории. Поэтому цикл познавательной деятельности обучаемых, организуемый на основе эксперимента, включает в себя применение как предыдущих знаний, так и применение усвоенного нового физического содержания на материале этого же эксперимента. Последним тезисом и доказывается усвоение необходимой теории.

В диссертации отмечается, что этот перечень специфичен для системы высшего образования, например, второе положение не позволяет демонстрационному эксперименту существовать изолированно от общей системы учебных занятий, требует включения его в методическую систему курса конкретного потока. Это положение вытекает из важного для подготовки профессиональных физиков принципа соблюдения внутрипредметных связей, генерализации обучения на основе ведущих теорий. Пример завершения системы демонстрационного эксперимента приведён в диссертации для демонстраций по теме «Нелинейные колебания и волны».

Во второй главе «Разработка и создание новых демонстраций и установок» представлены описания разработанных новых и модернизированных созданных ранее демонстрационных экспериментов по выделенным разделам университетского курса общей физики: «Электромагнитные поля», «Колебания и волны», «Оптика». Постановка новых демонстраций с глубоким физическим содержанием является нелёгкой задачей и требует использования новейших достижений физики и техники, инженерной психологии и эргономики. Использование компьютеров и мультимедийных технологий различного назначения открывает новые перспективы по разработке лекционных демонстраций. Нами широко используется технологии фирмы National Instruments (N1). Программируемые в среде Lab VIEW виртуальные приборы открыли значительные возможности в создании новых установок. В практике обучения физике в высшей школе мало внимания, к сожалению, уделяется проблеме разнообразия методов обучения, реализацией которого в каждом конкретном случае является тот или иной эксперимент, по преимуществу они являются иллюстрацией к ходу лекции. Большинство разработанных нами установок предусматривают вариативность методической компоненты системы демонстрационного эксперимента. В этой главе кратко излагаются физическое содержание соответствующего эксперимента, идеи реализации опытов, описания конкретных установок или устройств, методика и техника демонстрации опытов, комментарии к основным результатам. Перечисление предложенных демонстрационных экспериментов и аннотации к ним приводятся ниже.

2.1. Визуализация линий электрического и магнитного поля в средах с

резкими границами

Преломление силовых линий электрического поля на границе двух диэлектриков. Известные опыты по моделированию линий электростатического поля посредством электропроводной бумаги для лекционных демонстраций неудобен. Разработан способ наблюдения преломления силовых линий электрического поля на границе жидких диэлектриков с различными значениями диэлектрической проницаемости. Предложен соответствующий эксперимент.

Наблюдение линий магнитного поля в средах с резкими границами.

Разработана экспериментальная установка (рис. 2), позволяющая оперативно воспроизвести картину поведения линий магнитной напряжённости Я в средах с резкими границами с помощью железных опилок. Предложен способ изготовления материалов магнетиков со значением магнитной проницаемости не более двух, оптимально подходящих для демонстрации этих картин. В случае плоскослоистых образцов и аналогичных полостях в магнетиках (рис. 3), в образцах и полостях эллипсоидальной формы, в частности, сферической (рис. 4) можно наблюдать преломление линий однородного магнитного поля на резкой границе сред, концентрацию линий в полостях, по сравнению с внешним полем, и наоборот, разрежение их внутри образцов.

Хорошо заметна однородность поля внутри образцов и полостей эллипсоидальной формы.

Магнитное поле нелинейных магнетиков. Несложным опытом с постоянным магнитом, посредством известного способа визуализации, удаётся продемонстрировать картину распределения линий вектора Н вне и внутри нелинейного магнетика. Структура линий поля на верхней плоскости магнита имеет выпуклую наружу от оси полюсов форму. Из граничных условий для напряжённости Н вытекает, что прорисованная картина соответствует именно линиям этого вектора внутри магнита. Изменение направления вектора Н вблизи торцов магнита можно дополнительно продемонстрировать с помощью магнитной стрелки.

2.2. Опыты по колебательным процессам

Многоцелевая демонстрационная установка по колебательным процессам в линейных системах с одной и двумя степенями свободы

позволяет в зависимости от объёма и характера лекционного курса (с учётом специфики конкретного факультета или вуза) выбирать различные варианты опытов, с акцентом на те или иные аспекты изучаемых явлений. На разработанной нами установке на примере двух индуктивно связанных контуров можно провести качественный анализ динамики линейных

колебательных систем, получить наглядные представления об особенностях колебательных процессов в системах, содержащих связанные осцилляторы, наблюдать перекачку энергии и т. д.

Многофункциональная установка с применением компьютерных технологий для демонстрации вынужденных колебаний в нелинейном колебательном контуре является модернизацией разработанной нами ранее установки "Вынужденные колебания в нелинейном колебательном контуре", в которой в

качестве нелинейного элемента используется индуктивность с ферритовым сердечником. Применение виртуальных приборов, генерируемые персональным компьютером посредством аппаратно-программного комплекса фирмы N1, позволяет оперативно продемонстрировать особенности нелинейного контура, такие как генерация гармоник при квадратичной и кубической нелинейности, деформация резонансной кривой и другое, показывать многогранность проявления процесса одновременно на приборах различного назначения (рис.5). Даётся качественное объяснение этих особенностей в рамках метода возмущений. По нашему убеждению такие опыты наиболее целесообразны и в методическом плане, и по существу физической природы явлений для первоначального ознакомления с нелинейными колебательно-волновыми процессами в курсе общей физики.

2.3. Опыты с поверхностными волнами

Демонстрация эффекта Доплера на поверхностных волнах.

Традиционная демонстрация явления Доплера для «доволнового» случая (скорость движения источника волн меньше скорости их распространения) дополнена «сверхволновым» режимом (рис. 6), что даёт возможность показать область, в которой сосредоточены возмущения, исходящие из движущегося в таком режиме источника волн (конус Маха). Разработанные для этих целей волнопродуктор и каретка для его перемещения (рис. 7) устанавливаются вдоль одного из «берегов» волновой ванны. Применение мультимедийных технологий значительно упрощает наблюдение процесса.

Двойной эффект Доплера. Опыты по изменению частоты волн при их отражении от движущихся тел или границ, которые можно рассматривать вначале как приёмник, а затем как переизлучатель, в литературе не описаны. Нами поставлен опыт, показывающий, как изменяется длина волны при её падении на границу движущегося отражателя. Отличаются также углы падения и отражения.

Интерференция вторичных волн на поверхности воды (прямая демонстрация принципа Гюйгенса - Френеля). С помощью поверхностных волн на воде нами поставлены опыты, дающие наглядное представление о построении Гюйгенса для волновых поверхностей на границе двух сред. Для этого вдоль границы перепада глубины жидкости располагается

периодическая решётка, отдельные ячейки которой можно рассматривать как дискретные вторичные источники. В результате интерференции волн от таких источников формируются преломленные и отраженные на границе волновые фронты. Процесс наблюдается при оптимальном подборе параметров длины падающей волны, размеров волновой ванны и решётки. Видеозапись позволяет рассмотреть и детали этого формирования.

Демонстрация нелинейных проявлений гравитационно-поверхностных волн. Создана экспериментальная установка для изучения некоторых нелинейных проявлений поверхностных волн в условиях мелкой воды, адаптированная к лекционной аудитории (рис. 8). Принципиальным было получение гармонической волны на малой трассе волнового лотка с помощью разработанного нами электромеханического волнопродуктора. В опытах демонстрируется нелинейная трансформация волн на поверхности жидкости. Изменение профиля волны можно наблюдать как визуально, так и более информативно на экране монитора с помощью электрической регистрации колебаний высоты жидкости посредством электрических зондов, располагаемых вдоль трассы лотка. При этом для обработки сигналов, в частности, получения информации о характере нелинейных

процессов и наблюдения изменения спектрального состава волн (спектра Фурье), используются "виртуальные" анализаторы, формируемые персональным компьютером посредством надлежащих аппаратно-программных средств (рис. 9).

2.4. Моделирование интерференционных опытов в оптике с помощью муаровых структур. Явление интерференции и дифракции волн в курсе общей физики традиционно показывают в оптике. Но в то же время очень удобно видеть результат наложения двух волн с помощью муаровых структур. Нами разработан комплект бинарных периодических решёток, моделирующих волны с различными фронтами. При наложении решёток образуется муаровая структура, соответствующая интерференционной картине в оптике.

2.5. Поляризационные эффекты при отражении электромагнитных

волн от диэлектрических и металлических поверхностей

Отражение света от диэлектрических и металлических поверхностей.

Известные демонстрации по отражению света от границ диэлектрических сред не позволяют количественно исследовать зависимость коэффициента отражения от угла падения пучка света. Нами предложена специальная установка, позволяющая с помощью компьютерных технологий на экране монитора наблюдать графики кривых этой зависимости. Установка позволяет в частности, продемонстрировать явление Брюстера и, тем самым подтвердить правильность теоретических выражений для коэффициентов отражения света на плоской границе двух диэлектриков, полученных Френелем. Провести экспериментальные измерения интенсивности отражённого света от поверхностей других материалов (полупроводники и металлы).

Поляризационные эффекты в опыте с зеркалом Ллойда.

При расчете интерференционной картины в различных оптических схемах обычно применяют правило потери полуволны (сбоя фазы на я) при отражении от оптически более плотной среды. Из формул Френеля однозначно следует, что при отражении волны ТЕ поляризации от оптически более плотной среды действительно происходит сбой фазы на я: В то же время изменение знака коэффициента отражения ТМ волны не следует универсально трактовать как появление сбоя фазы волны при отражении. Однозначно судить о наличии (отсутствии) сбоя фазы можно лишь в случаях, когда падение близко к нормальному или скользящему. Для демонстрации указанных поляризационных эффектов была разработана экспериментальная установка интерференционного опыта Ллойда в диапазоне 3-х сантиметровых волн. Наблюдаемый сдвиг интерференционных картин на полуширину полосы для волн ТЕ и ТМ-поляризаций в случае металлического зеркала подтверждает сбой фазы на л, на что указывает и резкое размытие результирующего интерференционного поля.

В разработанных нами экспериментах демонстрируемые физические явления и эффекты следуют из фундаментальных физических теорий. Таким образом, вышеописанные эксперименты можно использовать для иллюстрации основных теоретических положений разделов курса общей физики, но вместе с тем, проявляющиеся во многих из них особенности и эффекты могут послужить объектом для дополнительного анализа либо на лекции, либо на практических занятиях. Целесообразность таких обсуждений зависит от потребности соответствующего курса и специфики конкретного факультета.

В третьей главе «Методика применения разработанных демонстрационных установок. Педагогический эксперимент» приводятся примеры изучения физического содержания эксперимента, методики применения разработанных установок. Показана эффективность применения демонстрационного эксперимента при выполнении разработанных

методических условий. Эффективность демонстрационного эксперимента, как специально организованного элемента учебного процесса оценивается мерой познания обучаемым теоретических основ физического содержания этого эксперимента, а также мерой достижения позитивного результата познания обучаемым и обучающим при их совместной деятельности в процессе обучения.

Для организации познавательной деятельности студентов были разработаны рабочие листы с заданиями, которые студенты должны заполнить до наблюдения опыта (готовясь к демонстрации - здесь мы судим, насколько они готовы к восприятию), в процессе проведения демонстрации, отмечая, что они наблюдают, а в ряде случаев по итогам проведённого эксперимента для проверки степени усвоения изучаемого материала. Вопросы и задания опросных листов группировались по следующим признакам:

1. Проверяющие задания - на знание усвоения физического содержания, наблюдаемого в эксперименте.

2. Вопросы и задания на выявление причинно-следственной связи -понимание на применение увиденного.

3. Задания на логическое применение физической теории, которое следует из эксперимента, но полностью в него не входит - глубокое усвоение, творческое применение в новых условиях.

Результат организованной таким образом познавательной деятельности, может являться и объектом контроля усвоения полученных знаний (в частности и на основе физического содержания демонстрационного эксперимента). Посредством рабочих листов преподаватель на данном этапе обучения имеет информацию об усвоении знаний студентами, которая позволяет выделить позитивные результаты о познании материала, выявить неадекватность его усвоения обучаемыми и т. п.

С целью проверки гипотезы исследования был проведён педагогический эксперимент.

Педагогическим экспериментом были охвачены студенты 1 и II курсов физического, радиофизического факультетов и факультета ВШ ОПФ ННГУ. Всего в опросах участвовало более 300 студентов.

В той части педагогического эксперимента, в которой проверялось влияние разработанной системы на эффективность усвоения содержания физики на основе демонстрации опытов, получено 264 рабочих листов по пяти темам (линии поля на резкой границе сред, колебательные процессы, принцип Гюйгенса-Френеля, нелинейные волны).

Ниже, в качестве примеров приводятся гистограммы, которые отражают некоторые результаты статистической обработки данных рабочих листов педагогического эксперимента.

знание теории причинно следов, связь творческое применение

В опросе по теме «Граничные условия» участвовало 42 студента, как видно из приведённой на табл. 1 диаграммы на теоретическое знание темы правильных ответов 78%, по выявлению причинно-следственной связи 72%, на творческое применение физической теории 45%.

По теме «Нелинейные колебания» из 68 опрошенных на теоретическое знание правильно ответили 89% студентов, по выявлению причинно-следственной связи 83%, на глубокое применение физической теории 70%.

На основании результатов статистической обработки данных таблицы 2 можно отметить отсутствие разрыва между знанием и пониманием, т.е. умением выделить причинно-следственную связь, которая и есть цель любого процесса обучения. Такой результат показывает, что при проведении нашего физического эксперимента студенты были не просто слушателями и

колебания в нелинейном контуре Таблица 2

знание теории причинно-следсв связь творческое применение

наблюдателями происходящего, а, напротив, они вникали в физическое содержание демонстрируемого явления в течение его проведения. Можно говорить об эффективности познавательной деятельности обучаемых в ходе демонстрации: наблюдаемое, осмысление, попытки применить увиденное -студентами фиксируется в рабочих листах. Результаты ответов, полученные при опросе, доказывают, что студент не просто смотрел, он думал, сомневался, пытался применить усвоенное физическое содержание.

В то же время, как можно видеть из данных таблицы 1, студенты не добились должного уровня применения физической теории при изучении темы «Граничные условия». Это указывает на сложность темы и выявление проблемных вопросов на основании тех же рабочих листов. Поэтому результаты данного демонстрационного эксперимента следует обсудить на практических или семинарских занятиях, что нами рекомендовано преподавателям. Материал эксперимента включается и в содержание экзаменационных вопросов. Таким образом, создаётся завершённость учебно-методического комплекса. Отсутствие контрольных потоков не позволяет по проведённому эксперименту оценить уровень усвоения учебного материала. Эффективность нашей системы демонстрационного эксперимента мы доказываем тем, что студенты, усваивая наблюдаемое, обучаются его применять непосредственно в процессе лекции на физическом содержании проводимых опытов, а так же результатами обработки статистических данных оценок экспертов, приводимых в таблице 3. В качестве экспертов выступали профессора и доценты, работавшие с описанной в диссертации системой демонстрационного эксперимента.

Был проведён опрос 11 экспертов из числа опытных лекторов физического, радиофизического, химического факультетов и ВШ ОПФ ННГУ, читавших курс общей физики. Опрошенные лекторы имели ученую степень доктора и кандидата физ.-мат. и пед. наук, являлись профессорами,

Таблица 3

Экспертная оценка системы демонстрационного физического экспе римента

Признаки экспертной оценки Разделы и темы курса общей физики Актуальность выбранной темы Полнота раскрытия физической теории демонстр-ми опытами Наглядность опытов, их убедительность для студентов Полезность результатов для орг. учебной работы в дальнейшем

отлУ хор. количест отл./ хор. гво оценок отл./ хор. отл./ уд.

Преломление линий векторов индукции, напряжён, эл.магн. полей 10/1 8 /3 9 /9 9 /0

Линейные колебательные системы с одной и двумя степенями свободы 11 /0 4 П И /0 8 /0

Нелин. колебательные системы 10/1 4 /7 11 10 4 /0

Опыты с поверхн. волнами: пр. Гюйгенса-Френеля, эфф. Доплера, нелинейные проявления волн 7 /4 9 /2 11 /0 10 /0

Интерференция поляризованных волн, муаровые структуры 4 /7 1 /10 10 /1 4 /1

Отражение света на границе разд. диэлектриков, оптика металлов 3 /8 5 /б 2 /9 5 /1

занимали должности профессора, доцента, и имели стаж педагогической деятельности в ННГУ более 10 лет. Опросом выяснялись востребованность созданных демонстрационных экспериментов на лекциях по общей физике и целесообразность включения разработанной системы демонстрационного физического эксперимента в процесс подготовки специалистов. По пятибалльной шкале оценивались: актуальность выбранной темы и раздела, научное содержание экспериментов, наглядность демонстрируемых явлений, а также перспективность использования результатов эксперимента в учебной деятельности. Проведенная экспертная оценка позволила обосновать правильность выбора большинства тем, которые актуальны для подготовки физиков и радиофизиков в классическом университете. Высоко оценили эксперты и наглядность опытов. В то же время необходимо отметить сравнительно небольшую востребованность опытов по интерференции поляризованных волн и оптике металлов, что естественно для факультетов с менее углублённым изучением физики. По разделу «Колебания» низкий процент высшей оценки опытов по признаку полноты раскрытия физической теории нам показывает неисчерпаемость данной темы в постановке физических демонстраций. Наиболее удачными, как показывают данные таблицы 3, являются опыты по визуализации электрических и магнитных полей на резкой границе сред. Что касается демонстрационных экспериментов с нелинейным колебательным контуром, то низкая оценка по признаку полезности результатов опытов для дальнейшей учебной работы объясняется сложностью их объяснения в курсе общей физики с точки зрения знания математического аппарата студентами младших курсов.

Эти результаты могут служить основанием для новых исследований.

Основные выводы. Результаты:

1. В ходе исследования выявлены разделы и темы курса общей физики, в которых отсутствие полноценного демонстрационного эксперимента не позволяет иметь завершённый учебно-методический комплекс, что существенно снижает эффективность учебного процесса подготовки современных физиков и радиофизиков.

2. Разработана система демонстрационного эксперимента по следующим разделам и темам: «Электромагнитные поля», «Линейные и нелинейные колебательные и волновые процессы», «Оптика».

4. Определены методические условия эффективного применения лекционных демонстраций для организации результативной познавательной деятельности обучаемых.

5. В ходе проведённого педагогического эксперимента показана необходимость включения разработанной системы в учебный процесс

подготовки физиков и радиофизиков, а также её методическая эффективность и возможность организации на основе разработанной системы результативной познавательной деятельности студентов.

Основные идеи и результаты исследования отражены в следующих публикациях:

1. Казарин, П.В. Демонстрационные эксперименты на лекциях как способ повышения эффективности учебного процесса (на примере курса общей физики) / Н.С. Степанов, П.В. Казарин, Н.Ф. Услугин // Высшее образование сегодня. - 2008. - №9. - С. 36-39. Авторский вклад - 35%.

2. Казарин, П.В. Лекционные опыты по демонстрации нелинейных эффектов с волнами на воде / П.В. Казарин, Н.С. Степанов, Н.Ф. Услугин // Физическое образование в вузах. - 2005. - Т. 11, №1. - С. 59-67. Авторский вклад - 35%.

3. Казарин, П.В. Демонстрация принципа Гюйгенса-Френеля в лекционных опытах / П.В. Казарин, С.Н. Менсов, Н.С. Степанов // Физическое образование в вузах. -1999. - Т. 5, №3- С. 161-165. Авторский вклад-35%.

4. Казарин, П.В. Опыты по демонстрации структуры магнитного поля в средах с резкими границами / П.В. Казарин, Н.С. Степанов // Физическое образование в вузах.-1997.- Т. 3, № 3. - С. 82-89. Авторский вклад - 50%.

5. Казарин, П.В. Многоцелевая демонстрационная установка по колебательным процессам в линейных системах с одной и двумя степенями свободы / Г.С. Егоров, П.В. Казарин, Н.С. Степанов; ННГУ. - Н.Новгород, 1990.7 с. - Деп. в ВИНИТИ 21.01.90, № 5975-В90. Авторский вклад - 40%.

6. Казарин, П.В. Новые тенденции развития современного демонстрационного эксперимента / Г.С. Егоров, П.В. Казарин, Н.И. Муравьёв, Н.С. Степанов // Тезисы семинара: Современные методы активизации творческой способности в процессе подготовки инженеров. -Севастополь, 1991. - С. 53-54. Авторский вклад - 30%.

7. Казарин, П.В. Колебания. Методические указания к лекционным демонстрациям по физике / Г.С. Егоров, П.В. Казарин, Н.С. Степанов. -Н. Новгород: ННГУ им. Н.И. Лобачевского - 1992.-46 с. Авторский вклад -35%.

8. Казарин, П.В. Демонстрация особенностей интерференции различных волн при помощи муаровых структур / П.В. Казарин, Н.С. Степанов, A.B. Шишарин // Курсу физики - технические средства поддержки: доклад научно-методической конференции, Екатеринбург, 9-11 сент. 1992. -Екатеринбург: УПИ, 1992. - С. 16. Авторский вклад - 30%.

9. Казарин, П.В. Опыты по демонстрации структуры магнитного поля в нелинейных магнетиках / Н.С.Степанов, П.В.Казарин // Оптимизация учебного процесса. Тезисы докладов IX региональной научно-методической конференции. - Н. Новгород: ННГУ им. Н.И Лобачевского, 1994. С. 6. Авторский вклад - 50%.

10. Казарин, П.В. Компьютерный эксперимент в качестве лекционных демонстраций / Г.С. Егоров, П.В. Казарин, A.A. Семериков, Н.С. Степанов // 3-я Всероссийская конференция: "Управление и информатизация". — Н. Новгород, 1994. С. 199-201. Авторский вклад-25%.

11. Казарин, П.В. Об одном опыте по демонстрации структуры магнитного поля в нелинейных магнетиках / П.В. Казарин, Н.С. Степанов //Изв. вузов. Физика. - 1994. - Т. 37, № 10. —С. 122-123. Авторский вклад - 50%.

12. Казарин, П.В. Обсуждение особенностей нелинейных осцилляторов в курсе общей физики / Г.С. Егоров, П.В. Казарин, В.В. Лебедев, Н.С. Степанов // Вестник РУДН. Серия: Фундаментальное естественно-научное образование. -1996. - № 2 (1- 2). - С. 82- 90. Авторский вклад - 25%.

13. Казарин, П.В. Лекционные опыты по колебательным процессам в линейных системах с одной и двумя степенями свободы / Г.С. Егоров, П.В. Казарин, Н.С. Степанов // Весгаик Верхне-Волжского отд. АТН РФ. -1997. Вып. 1, №1. С. 205-211. Авторский вклад-35%.

14. Казарин, П.В. Лекционные опыты, демонстрирующие интерференцию вторичных волн (принцип Гюйгенса-Френеля). / П.В. Казарин, С.Н. Менсов, Н.С. Степанов // Труды научной конференции по радиофизике, посвященной 80-летию ННГУ им. Н.И. Лобачевского 7 мая 1998 г. /Ред. A.B. Якимов. - Н. Новгород: ННГУ, 1998. - С. 70. Авторский вклад - 35%.

15. Казарин, П.В. Установка для демонстрации структуры магнитного поля в средах с резкими границами / П.В. Казарин, Н.С. Степанов // Вестник Верхне-Волжского отд. Академии технологических наук Р.Ф.: - 1998. -Вып. 1. 4 2.- С. 137-141. Авторский вклад -50%.

16. Казарин, П.В. Метод наблюдения преломления силовых линий электрического поля на границе двух диэлектриков / П.В. Казарин, С.Н. Менсов, Н.С. Степанов // Материалы VI ВНТК, «Методы и средства измерений физических величин».- Н. Новгород, МВВО АТН РФ, НГТУ, 2002,- С. 2. Авторский вклад - 30%.

17. Казарин, П.В. Демонстрационная установка "Волны на "мелкой" воде"/ П.В. Казарин, Н.С. Степанов, Н.Ф. Услугин // Труды (шестой) научной конференции по радиофизике, посвященной 100-летию со дня рожд. М.Т. Греховой. 7 мая 2002 г. /Ред. A.B. Якимов. - Нижний Новгород: ТАЛАМ, 2002. - С. 122-123. - ISBN 5-93496-021-0. Авторский вклад - 30%.

18. Казарин, П.В. Поляризационные эффекты в опыте с зеркалом Ллойда / М.И. Бакунов, С.Б. Бирагов, П.В. Казарин //Труды (шестой) научной конференции по радиофизике, посвященной 100-летию со дня рожд. М.Т. Греховой. 7 мая 2002 г./Ред. A.B. Якимов. - Н. Новгород: ТАЛАМ, 2002. -С. 191-192. - ISBN 5-93496-021-0. Авторский вклад - 25%.

19. Казарин, П.В. Демонстрация преломления силовых линий электрического поля на границе двух диэлектриков. П.В. Казарин, С.Н. Менсов // Труды (шестой) научной конференции по радиофизике, посвященной 100-летию со дня рожд. М.Т. Греховой. 7 мая 2002 г. /Ред. A.B. Якимов,- Н. Новгород: ТАЛАМ, 2002.-С. 209-210. Авторский вклад -50%.

20. Казарин, П.В. Усовершенствованная установка по демонстрации свойств нелинейных волн на мелкой воде / П.В. Казарин, Н.С. Степанов, Н.Ф. Услугин И Труды (седьмой) научной конференции по радиофизике, посвященной 90-летию со дня рожд. B.C. Троицкого, 7 мая 2003 г. /Ред.

A.B. Якимов. - Н. Новгород: ТАЛАМ, 2003. - С. 181-182. - ISBN 5-93496035-0. Авторский вклад - 35%.

21. Казарин, П.В. Об использовании компьютерных технологий в демонстрационном физическом эксперименте / Н.С. Степанов, П.В. Казарин, Н.Ф. Услугин // Вестник ННГУ им. Н.И Лобачевского. Сер. Радиофизика. - 2004.- Вып.1(2). - С. 154-160. Авторский вклад - 35%.

22. Казарин, П.В. Некоторые результаты исследования отражения света от проводящих сред / Н.С. Степанов, П.В. Казарин, К.Г. Кислякова // Труды (восьмой) научной конференции по радиофизике, 2004 г. / Ред. A.B. Якимов. -Н. Новгород: ТАЛАМ, 2004.-С. 197-198. Авторский вклад-40%.

23. Казарин, П.В. Опыт применения технологий N1 при постановке демонстрационных экспериментов по курсу общей физики / Н.С. Степанов,

B.Н. Илютин, П.В. Казарин, Н.Ф. Услугин // Сборник трудов конференции. Образовательные, научные и инженерные приложения в среде Lab VIEW и технологии N1: Материалы Международной научно-практической конференции. - М: РУДН, 2005. - 392 с. С. 99-102. ISBN 5-209-00771-5. Авторский вклад - 25%.

24. Казарин, П.В. Демонстрация эффекта Доплера на поверхностных волнах /Н.С. Степанов, П.В. Казарин, Д.Ю. Чернышенко II Труды (десятой) научной конференции по радиофизике. 7 мая 2006 г. / Ред. A.B. Якимов,- Н. Новгород: ТАЛАМ, 2006.-С. 194-195. Авторский вклад -40%.

25. Казарин, П.В. Электронный ресурс. Экспериментальные методы исследования колебательно-волновых процессов с использованием компьютерных технологий. Учебно-методические материалы / Н.С. Степанов, П.В. Казарин, Н.Ф. Услугин И Библиотека «Единое окно доступа к ресурсам образовательных порталов». Режим доступа: http://window.edu.ru /www.unn.ru/pages/issues/aids/2007/29.pdf - ННГУ, 2007. - 82 с. Авторский вклад - 35%.

26. Казарин, П.В. Раскрытие научного содержания изучаемого материала на основе лекционного физического эксперимента/ И.В. Гребенев, П.В. Казарин // Международный сборник научных статей. Физика в школе и вузе: Актуальные проблемы обучения физике в средней и высшей школе. -СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2009. - С. 15-18. Авторский вклад - 50%.

27. Казарин, П.В. О базовом цикле лекционных демонстраций курса общей физики для студентов радиофизических специальностей/ Н.С. Степанов, П.В. Казарин, Н.Ф. Услугин // Международный сборник научных статей. Физика в школе и вузе: Актуальные проблемы обучения физике в средней и высшей школе. - СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2009. - С. 8-11. Авторский вклад - 35%.

Подписано в печать 08.01.2010. Формат 60x84 1/16. Печать офсетная. Бумага офсетная. Гарнитура Тайме. Усл. печ. л. 1. Тир. 100. Зак. 732.

Отпечатано в лаборатории множительной техники Нижегородского госукиверситета им. Н. И. Лобачевского 603950, Н. Новгород, пр. Гагарина, 23.

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Казарин, Петр Васильевич, 2009 год

Введение.

Глава 1 Содержание и методика демонстрационного физического эксперимента университетского курса физических и радиофизических специальностей.

1.1 Развитие демонстрационного эксперимента в методике преподавания физики.

1.2 Анализ общей ситуации демонстрационного физического эксперимента, применительно к вузу.

1.3 Система демонстрационного физического эксперимента.

1.4 Обзор имеющихся демонстрационных опытов по разделам курса общей физики «Электромагнитные поля», «Колебания и волны», «Оптика».

Глава 2 Разработка и создание демонстрационных опытов и установок

2.1 Визуализация линий электромагнитного поля в средах с резкими границами.

2.1.1 Преломление силовых линий электрического поля на границе двух диэлектриков.

2.1.2 Визуализация линий магнитного поля на границе двух магнетиков.

2.1.3 Особенности структуры магнитного поля в нелинейном магнетике.

2.2 Опыты по колебательным процессам.

2.2.1 Многоцелевая демонстрационная установка по колебательным процессам в линейных системах с одной и двумя степенями свободы.,,

2.2.2 Многофункциональная установка с применением компьютерных технологий для демонстрации вынужденных колебаний в нелинейном колебательном контуре.

2.3 Опыты с поверхностными волнами.

2.3.1 Демонстрация эффекта Доплера на поверхностных волнах.

2.3.2 Интерференция вторичных волн на поверхности воды (прямая демонстрация принципа Гюйгенса-Френеля).

2.3.3 Демонстрация нелинейных проявлений гравитационно-поверхностных волн.

2.4 Моделирование интерференционных опытов с помощью муаровых структур.

2.5 Поляризационные эффекты при отражении электромагнитных волн от диэлектрических и металлических поверхностей.

2.5.1 Отражение света от диэлектрических и металлических поверхностей.

2.5.2 Поляризационные эффекты в опыте с зеркалом Ллойда.

Глава 3 Методика применения разработанных демонстрационных установок. Педагогический эксперимент по оценке эффективности применения лекционных демонстраций.

3.1 Методика применения авторских установок в учебном процессе при обучении физике в высшей школе.

3.2 Педагогический эксперимент по оценке эффективности использования системы физического эксперимента-в учебном процессе

Введение диссертации по педагогике, на тему "Система демонстрационного физического эксперимента в учебном процессе подготовки студентов физических и радиофизических специальностей университетов"

Учебный предмет «Физика», представляющий собой педагогически адаптированную совокупность физических знаний и умений, выполняет важнейшие образовательные и воспитательные функции. Проблемой создания целостной системы физического образования подрастающего поколения, удовлетворяющей запросам научно-технического прогресса, интенсивно занимается большое количество преподавателей физики, учёных-педагогов, психологов, методистов как у нас в стране, так и за рубежом. Эта проблема затрагивает такие актуальные вопросы, как содержание школьного и вузовского физического образования, соотношение эксперимента и теории в обучении, воспитание творческого мышления, изучение основных физических понятий, использование истории и методологии физической науки в преподавании, создание учебников и учебных пособий и целый ряд других.

В преподавании физики, в формировании естественнонаучного мировоззрения студентов важную роль играет экспериментальная основа физической науки, в которой эксперимент служит источником познания материального мира и критерием истинности теоретических положений. Эксперимент, являясь одним из основных методов исследования в науке, при обучении физике выступает как объект изучения и одновременно и как метод обучения. Методически обоснованной постановкой эксперимента, раскрывающего научные основы изучаемых теорий и обеспечивающего результативную познавательную деятельность обучаемых, может быть достигнута надлежащая эффективность учебного процесса в подготовке современных специалистов. Весьма большую и очень важную часть учебного эксперимента составляют лекционные демонстрационные опыты, имеющие специфические дидактические задачи и методику проведения.

История развития демонстрационного эксперимента уходит в далёкое прошлое - когда физические законы и открытия утверждались убедительностью демонстрации правильно проведённых опытов. Длительное 4 время физическое образование в России основополагалось на экспериментальном методе обучения, изучалась т. н. приборная физика. Практически любой из издававшихся учебников по физике содержал описание опытов, наглядно подтверждающих явления природы, процессов, свойства физических объектов. Многочисленны и специальные публикации, посвященные физическим демонстрациям. Многие классические демонстрационные эксперименты стали своеобразной базой для становления современных организационных форм научного и учебного эксперимента в нашей стране. Отметим в то же время, что повышенный интерес к демонстрационным экспериментам для высшей школы со стороны педагогики наметился к 50 годам XX века. Систематическими исследованиями в этом направлении является труд под редакцией проф.

B.И. Ивероновой «Лекционные демонстрации по физике», большой вклад в это дело внесли А.Б. Млодзиевский, Б.Ш. Перкальскис, Н.М. Шахмаев, Н.Я. Молотков, Н.И. Калитиевский, Б.Б. Кудрявцев, В.В. Майер и многие другие. Значительное внимание лекционному эксперименту уделено в монографиях «Колебания и волны» Г.С. Горелика, «Физическая оптика» Р. Вуда, «Волновая оптика» Н.И. Калитиевского, учебниках «Электричество»

C.Г. Калашникова, «Курс общей физики» Д.И. Сивухина и т.д. Большое количество монографий, публикаций в журналах и научно-методической литературе по физическому эксперименту, несомненно, подтверждают его значимость в учебном процессе.

Следуя за развитием науки, преподавание непрерывно меняет сложившиеся формы и традиции, ведёт поиск новых методов обучения. Появление новых, более сложных разделов физики требует изучения ряда явлений, эффектов и в курсе общей физики, для чего необходимы демонстрационные эксперименты. Отсутствие соответствующих наглядных демонстраций приводит к математической формализации курса, «меловой» физике, снижая интерес к изучаемой дисциплине. Лекционный эксперимент, как неотъемлемая часть вузовского физического образования, на 5 современном этапе развития научно-технического прогресса требует как модернизации имеющихся установок, так и разработки новых на основе современных компьютерных технологий. Необходима соответственно и разработка новых методик использования демонстрационных экспериментов в учебном процессе. Немаловажное значение при этом имеют высказывания и мнения со стороны профессорско-преподавательского состава, читающих курс физики. Пожелания, сформулированные с их стороны относительно ряда физических явлений, процессов, для демонстрации которых целесообразно разработать новые лекционные опыты, должны приниматься во внимание в первую очередь.

На основе проведённого анализа современных учебников, диссертационных исследований (Перкальскис Б.Ш., Ларин B.JL, Сотириади Г.Н., Егоров Г.С., МайерВ.В., Селиверстов A.B., Якута A.A., Чирков А.Е. и др.) и научно-методической, технической литературы по демонстрационному эксперименту, требований государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования и учебных программ по подготовке выпускника по специальности Радиофизика (01.38.00) и специальности Физика (01.04.00) на наш взгляд можно выделить следующие противоречия:

Поэтому актуальной является проблема разработки новой системы демонстрационного эксперимента для изучения ряда сложных современных вопросов университетского курса физики в подготовке студентов физических и радиофизических специальностей. Эта система должна включать в себя новые устройства, соответствующие способы, технику их применения в учебном процессе и методику изучения демонстрируемых физических процессов и явлений, методику применения физического содержания демонстрационных экспериментов в дальнейшем учебном процессе.

Объект исследования данной диссертационной работы - учебный процесс изучения физики в классическом университете (физические и радиофизические специальности).

Гипотеза исследования: создание и использование системы демонстрационного эксперимента для изучения современных разделов курса общей физики классического университета позволит повысить качество усвоения сложного учебного материала студентами средствами учебно-методического комплекса подготовки физиков и радиофизиков в классическом университете.

В соответствии с целью и гипотезой исследования в диссертационной работе были поставлены следующие задачи:

1. Провести анализ учебной, методической, технической литературы по демонстрационному эксперименту, современных учебников по физике и в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта профессионального высшего образования и учебных программ по подготовке выпускника по специальностям «физика» и «радиофизика» выявить темы современной физики, не обеспеченные в полной мере соответствующим демонстрационным экспериментом.

3. Разработать методику применения созданных демонстрационных установок.

Научная новизна результатов исследования состоит в том, что учебно-методический комплекс современной подготовки физиков и радиофизиков в классическом университете дополнен разработанной системой физического демонстрационного эксперимента по новым и сложным разделам курса общей физики, включающей новые демонстрационные опыты, установки и методику их применения в учебном процессе. ч

Теоретическая значимость:

3. Описаны методические условия эффективного использования разработанных демонстрационных установок в учебном процессе.

Практическая значимость:

Достоверность и обоснованность:

Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялись в течение чтения лекций по физике на физическом, радиофизическом и др. факультетах ННГУ, имеющих естественнонаучные дисциплины, на базовом факультете ИПФ РАН - высшей школы общей и прикладной физики. Основные результаты диссертации докладывались на научно-методических 9 семинарах кафедры общей физики радиофизического факультета ННГУ, семинаре «Современные методы активизации творческой способности в процессе подготовки инженеров» (Севастополь, 1991), на 5 научных конференциях по радиофизике (Н.Новгород, ННГУ - 1998, 2002, 2003, 2004, 2006 г.г.), научно- методических конференциях "Курсу физики - технические средства поддержки» (Екатеринбург, У ПИ, 1992) и IX региональной «Оптимизация учебного процесса» (ННГУ, 1994), III Всероссийской конференции "Управление и информатизация" (Н.Новгород. 1994), VI Всероссийской научно- технической конференции «Методы и средства измерений физических величин» (Н.Новгород, НГТУ, 2002), Международной научно-практической конференции «Образовательные, научные и инженерные приложения в среде ЬаЬУ1Е\¥ и технологии N1» (Москва, 2005), Международной научно-практической конференции Герценовские чтения «Актуальные проблемы обучения физике в средней и высшей школе» (С.П-б, РГПУ 2009).

На защиту выносятся следующие положения:

3. Разработанная система демонстрационного эксперимента поддерживает полноценный учебный процесс по профессинально-направленным разделам

10 университетского курса физики: «Электромагнитные поля», «Колебания и волны», «Оптика», обеспечивая мотивацию учебной деятельности, активизацию познавательной деятельности обучаемых в ходе демонстрации, предполагает активное использование результатов эксперимента в ходе семинарских, практических, лабораторных занятий.

Диссертационная работа общим объёмом 199 стр, включающая введение, три главы, заключение, библиографию и приложение, содержит основного текста 186 стр., библиографии 167 наименований, таблиц 6, рисунков 82, приложение 13 стр.

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

Основные выводы, результаты исследования

2. Разработана система демонстрационного эксперимента по следующим разделам и темам курса общей физики: «Электромагнитные поля», «Линейные и нелинейные колебательные и волновые процессы», «Оптика».

3. Элементами данной системы являются разработанные и внедренные в практику преподавания курса общей физики в классическом университете устройства, методика и техника эксперимента, методические указания по эффективному применению созданных установок и устройств в учебном процессе. В диссертации описано 10 оригинальных демонстрационных установок, с помощью которых можно показать более 40 серий демонстрационных опытов.

5. В ходе проведённого педагогического эксперимента показана необходимость включения разработанной системы в учебный процесс подготовки физиков и радиофизиков, а также её методическая эффективность и возможность организации на основе разработанной системы результативной познавательной деятельности студентов.

Благодарности

Выражаю свою глубокую признательность моему научному руководителю, профессору кафедры общей физики радиофизического факультета ННГУ Николаю Сергеевичу Степанову — за руководство работой, за инициирование деятельности по созданию многих демонстраций, многочисленные плодотворные обсуждения, советы, критические замечания и помощь, оказанную мне на всех этапах выполнения исследования.

Также выражаю большую благодарность профессору кафедры экспериментальной физики физического факультета ННГУ Игорю Васильевичу Гребеневу — за научные консультации по вопросам дидактики физики, теории и практики создания учебно-методического комплекса, оказание всесторонней помощи при оформлении работы, любезное предоставление авторских методических разработок в целях интенсификации диссертационных исследований. Я также благодарен: заведующему кафедрой общей физики радиофизического факультета ННГУ, профессору М.И. Бакунову - за поддержку, создание условий для завершения диссертационного исследования, за идею одного из экспериментов и помощь в его реализации; доценту кафедры общей физики С.Н. Менсову - за помощь в разработке и постановке нескольких демонстраций; руководителю Центра физических демонстраций доценту кафедры общей физики Н.Ф. Услугину - за внимание, всестороннюю помощь и поддержку в постановке демонстрационных экспериментов; выпускнику радиофизического факультета ННГУ В.Н. Илютину - за помощь в реализации компьютерных программ и некоторых экспериментальных установок; всем сотрудникам демонстрационного кабинета ЦФД ННГУ, из доброжелательного общения с которыми я почерпнул много полезных предложений и советов по методике проведения опытов.

Заключение

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Казарин, Петр Васильевич, Нижний Новгород

1. Абрахам, M. Теория электричества / М. Абрахам, Р. Беккер. - J1. - М.: ОНТИ, 1936.-282 с.

2. Алешкевич, В.А. Лазеры в лекционном эксперименте / В.А. Алешкевич, Д.Ф. Киселев, В.В. Корчажкин. М.: МГУ, 1985.

3. Анциферов, Л.И. Практикум по методике и технике физического эксперимента / Л.И. Анциферов, И.М. Пищиков. М.: Просвещение, 1984.-255 с.

4. Бакунов, М.И. Поляризационные эффекты в опыте с зеркалом Ллойда / М.И. Бакунов, С.Б. Бирагов, П.В. Казарин //Труды шестой научной конференции по радиофизике, 7 мая 2002 г./ Ред. A.B. Якимов. -Н. Новгород: ТАЛАМ. С. 191-192. ISBN 5-93496-021-0.

5. Бакунов, М.И. Математическое моделирование в образовании. Программные средства 2 / М.И. Бакунов, С.Н. Жуков // Межвузовский тематический сборник научных трудов. Под ред. Р.Г. Стронгина. Н. Новгород: ННГУ, 1994. - С. 88-94.

6. Баском, В. Волны и пляжи. Динамика морской поверхности / В. Баском. Л.: Гидрометиздат, 1966. - 372 с.

7. Беженцев, М.В. Техника и методика лекционного эксперимента по курсу физики / М.В. Беженцев. Л.-М.: ОНТИ НКТП СССР, 1938.-282 с.

8. Богдан, В.И. Практикум по методике преподавания физики / В.И. Богдан, В.М. Ворочаев, Д.И. Кульбицкий. -Мн.: Высш. школа, 1979. -160 с.

9. Болотовский, Б. М. Свечение Вавилова Черенкова / Б.M Болотовский. -М.: Наука, 1964. -95 с.

10. Большой энциклопедический словарь. Физика. М.: -Научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 1999. - С. 184. ISBN 5-85270-306-0 (БРЭ).

11. Борн, М. Основы оптики / М. Борн, Э. Вольф.- М.: Наука, 1973 855 с.

12. Брэгг, В. История электромагнетизма / В. Брэгг. М.:- Огиз, 1947.- 36 с.

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

14. Ванина, ЕЛО. Технологии мультимедиа в учебном процессе / Е.Ю. Ванина, H.A. Леонтьев // Высшее образование сегодня, 2008. № 2.

15. Виноградова, М.Б. Теория волн / М.Б. Виноградова, О.В. Руденко, Ф.П. Сухоруков М.: Наука, 1979. - 184 с.

16. Вуд, Р. Физическая оптика / Р. Вуд. М.: ОНТИ, 1936. - 859 с.

17. Гинзбург, В. Л. Оптические свойства металлов / В.Л. Гинзбург, Г.П. Мотулевич // УФН, 1955. Т. 55, вып. 4. С. 469-535.

18. Гинзбург, В.Л. Излучение равномерно движущихся источников / В.Л. Гинзбург// УФН, 1996. №10. - С. 1033.

19. Горелик, Г.С. Колебания и волны /Г.С. Горелик. М.: ГИФМЛ, 1959, -572 с.

20. Горячкин, E.H. Методика и техника школьного физического эксперимента / E.H. Горячкин, С.И. Иванов, A.A. Покровский. М.: -Учпедгиз, 1940. 260 с.

21. Горячкин, E.H. Методика и техника школьного физического эксперимента / E.H. Горячкин, В.П. Орехов. М.: Просвещение, 1964. -482 с.

22. Государственный образовательный стандарт высшего проф. образования. Специальность 013800 Радиофизика и электроника, утвержден прик. № 686 Мин. образов. РФ от 02.03.2000. М.: 2000.-21 с.

23. Государственный образовательный стандарт высшего проф. образования. Специальность 010400 Физика, утвержден прик. № 686 Мин. образов. РФ от 02.03.2000. М.: 2000. 18 с.

24. Грабовский, М.А. Лекционные демонстрации по физике. Вып. 2. Механика жидкостей и газов / Под ред. А.Б., Млодзеевского- М. -Л.: ОГИЗ, «Гостехиздат», 1948. 160 с.

25. Грабовский, М.А. Лекционные демонстрации по физике. Вып. 3. Магнетизм / Под ред. А.Б., Млодзеевского- М. -Л.: ОГИЗ, «Гостехиздат», 1949. 268 с.

26. Грабовский М.А. Лекционные демонстрации по физике. Вып. 7. Колебания и волны / Под ред. А.Б., Млодзеевского- М. -Л.: ОГИЗ, «Гостехиздат», 1952. 232 с.

27. Грабовский, М.А. Каталог лекционных демонстраций по общему курсу физики, практикуемых в МГУ/ М.А. Грабовский, А.Б., Млодзеевский, С.И. Усагин. М.: МГУ, 1959. - 144 с.

28. Гребенев, И.В. Дидактика физики как основа подготовки преподавателя в университете / И.В. Гребенев// ФССО: Труды VII Международной конференции. СП б: РГПУ им. А.И. Герцена, 2003. - Т2. - С. 147-150. ISBN 978-5-8064-0713-6.

29. Громыко, Г.Г. Демонстрационные опыты по физике / Г.Г. Громыко. -Н.Новгород: ВГИПА, 2002. 98 с. ISBN - 5-88820-110-3.

30. Громыко, Г.Г. Демонстрационные опыты по физике / Г.Г. Громыко, A.A. Червова. Н. Новгород: ВГИПА, 2004,- 205 с. ISBN-5-88820-194-4.

31. Даминов, Р.В. Разработка методики оценки эффективности демонстрационного эксперимента: автореф. дис. канд. пед. наук: 13.00.02 / Даминов Рустем Валеевич. Москва, 1991г. - 18 с.

32. Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе / Под ред. A.A. Покровского. Т.2. М.: Просвещение, 1979. - 288 с.

33. Ден-Гартог, Дж. П. Механические колебания: Перевод с четвертого американского издания А. Н. Обморшега / Дж. П. Ден-Гартог. — М.: Наука, 1960. 674 с.

34. Дмитриев Б.С., Левин Ю.И., Трубецков Д.И., Шараевский Ю.П. Физическое образование в современном университете // ФССО: Материалы IX Международной конференции — Т1. — СП б: РГПУ им. А.И. Герцена, 2007. С.63-65. ISBN 978-5-8064-1223-3.

35. Егоров, Г.С. Демонстрация резонансной кривой нелинейного колебательного контура / Г.С. Егоров, Н.С. Степанов // Сборник научно-методических статей по физике. М.: Высшая школа. 1983. - Вып. 10. -С. 61-63.

36. Егоров, Г.С. Компьютерный эксперимент в качестве лекционных демонстраций / Г.С. Егоров, П.В. Казарин, A.A. Семериков, Н.С. Степанов // 3-я Всероссийская конференция: "Управление и информатизация". Н. Новгород, 1994. - С. 199-201.

37. Егоров, Г.С. Электричество. Магнетизм. Методические указания к лекционным демонстрациям по физике / Г.С. Егоров, П.В. Казарин, Н.С. Степанов. Н.Новгород: ННГУ, 1990. - 48 с.

38. Егоров, Г.С. Несколько лекционных демонстраций по нелинейным и параметрическим явлениям в колебательном контуре / Г.С. Егоров, А.Н. Сатинов, Н.С. Степанов // Сборник научно-методических статей по физике. М.: Высшая школа. 1984. - Вып. 11. - С. 50-54.

39. Егоров, Г.С. Обсуждение особенностей нелинейных осцилляторов в курсе общей физики / Г.С. Егоров, П.В. Казарин, В.В. Лебедев, Н.С. Степанов // Вестник РУДН. Серия: Фундаментальное естсствонаучное образование. 1996,- № 2 (1- 2). С. 82- 90.

40. Егоров, Г.С. Цикл лекционных опытов по колебательным и волновым процессам: автореф. дис. канд. ф.-м. наук: 01.04.03 / Егоров Геннадий Степанович. Горький, 1985. - 15 с.

41. Ельцов, A.B. Интегративный подход как теоретическая основа осуществления школьного физического эксперимента: дис. док. пед. наук: 13.00.02: защищена 26.06.07/ Ельцов Анатолий Викторович. — Рязань, 2007. 342 с.

42. Ельцов, A.B. Основные направления использования средств информационных технологий в школьном эксперименте по физике/ A.B. Ельцов // Информатика и образование. 2007.- №3. - С. 110-113.

43. Жарков, Ф.П. Использование виртуальных инструментов Lab VIEW / Ф.П. Жарков, В.В Каратаев, В.Ф. Никифоров, B.C. Панов. М.: Радио и Связь, 1999.- 268 с. ISBN - 5-93455-023-3.

44. Зверев, В.А. Радиооптика / В.А. Зверев М.: Сов. радио, 1975.- 304 с.

45. Зуев, П.В. Теоретические основы эффективного обучения физике в средней школе. Монография / П.В. Зуев. Екатеринбург: Уральский ГПУ, 2000.- 153 с.

46. Иванова, Л.А. Активизация познавательной деятельности учащихся при изучении физики. — М.: Просвещение, 1983. 160 с.

47. Кадомцев, Б. Б. Волны вокруг нас / Б.Б. Кадомцев, В.И. Рыдник. — М.: Знание, 1981.- 152 с.

48. Казарин, П.В. Демонстрация принципа Гюйгенса-Френеля в лекционных опытах / П.В. Казарин, С.Н. Менсов, Н.С. Степанов // Физическое образование в вузах. МФО, 1999. Т. 5, №3. - С. 161-165.

49. Казарин, П.В. Лекционные опыты по демонстрации нелинейных эффектов с волнами на воде / П.В. Казарин, Н.С. Степанов, Н.Ф. Услугин // Физическое образование в вузах. МФО, 2005. Т. 11, №1. - С. 59-67.

50. Казарин, П.В. Лекционные опыты по колебательным процессам в линейных системах с одной и двумя степенями свободы / Г.С. Егоров, П.В. Казарин, Н.С. Степанов // Вестник Верхне Волжского отд. АТН РФ. - 1997. Вып. 1, №1. С. 205-211.

51. Казарин, П.В. Многоцелевая демонстрационная установка по колебательным процессам в линейных системах с одной и двумя степенями свободы / Г.С. Егоров, П.В. Казарин, Н.С. Степанов; ННГУ. -Н. Новгород, 1990. 7 с. - Деп. в ВИНИТИ 21.01.90, № 5975-В90.

52. Казарин, П.В. Об одном опыте по демонстрации структуры магнитного поля в нелинейных магнетиках / П.В. Казарин, Н.С. Степанов //Изв вузов. Физика. 1994. - Т. 37, № 10. - С. 122-123.

53. Казарин, П.В. Опыты по демонстрации структуры магнитного поля в средах с резкими границами / П.В. Казарин, Н.С. Степанов // Физическое образование в вузах. МФО, 1997. Т. 3, № 3.- С. 82-89.

54. Казарин, П.В. Установка для демонстрации структуры магнитного поля в средах с резкими границами / П.В. Казарин, Н.С. Степанов // Вестник Верхне-Волжского отделения АТН РФ, 1998. Вып. 1. Ч 2. - С. 137-141.

55. Каменецкий, С.Е. Теория и методика обучения физике в школе. Общие вопросы. / С.Е. Каменецкий, Н.С. Пурышева, Н.Е. Важеевская и др. — М.: Академия, 2000. — 368 с.

56. Калашников, С.Г. Электричество. Учебное пособие / С.Г. Калашников. -М.: Наука, 1985.- 576 с.

57. Калитеевский, Н.И. Волновая оптика. Учеб. Пособие для университетов / Н.И. Калитеевский. М.: Высш. школа, 1978. - 384 с.

58. Канаева, А.Ю. Учебный физический эксперимент как средство организации учебного и научного познания при изучении основ физической оптики: автореф. дис. канд. пед. наук: 13.00.02 / Канаева Анна Юрьевна. Киров, 2004 г. - 18 с.

59. Каринкин, Н.М. Методическая разработка учебного физического эксперимента / Н.М. Каринкин.-Горький: ГГПИ им. М. Горького, 198643 с.

60. Козлова, А.Н. Лекционные демонстрации по физике и их роль в подготовке учителей физики: автореф. дис. канд. пед. наук: 13.00.02 / Козлова А.Н. Москва, 1971 г. - 15 с.

61. Колебания. Методические указания к лекционным демонстрациям по физике / Под ред. Н.С. Степанова / Г.С. Егоров, П.В. Казарин.

62. Н. Новгород: ННГУ, 1992. 46 с.

63. Крауфорд, Ф. Волны. Берклеевский курс физики. Т.З/ Ф. Крауфорд. М.: Наука, 1976.- 528 с.

64. Лагутина, A.A. Методы экспериментального исследования в содержании лекций по курсу общей физики/ A.A. Лагутина// ФССО: Труды VII Международной конференции. СП б: РГПУ им. А.И. Герцена, 2003. -Т2. - С. 228-331. ISBN 978-5-8064-0713-6.

65. Ларин, В.Л. Развитие экспериментальной основы курса физической оптики (разработка приборов и опытов): автореф. дис. канд. ф.-м. наук: 01.04.05 / Ларин Виталий Лаврентьевич. Томск, 1983 г.- 20 с.

66. Лейбович, А.Н. Структура и содержание гос. стандарта профессионального образования / А.Н. Лейбович. М.: Просвещение, 1994.

67. Лекционные демонстрации по физике / Под ред. В.И. Ивероновой. М.: Наука, 1972. - 640 с.

68. Лекционные эксперименты по оптике / Под ред. Н.И. Калитеевского — Л.: ЛГУ им. A.C. Пушкина, 1981. 160 с.

69. Лешуков, А.П. Физический эксперимент в обучении физики / А.П. Лешуков. Вологда: - ВГПИ, 1992. - 86 с.

70. Ломоносов, М.В. Полное собрание сочинений. Т1. Труды по физике и химии. 1738-1746 г./М.В. Ломоносов-М.-Л.:. АН СССР, 1950.-620 с.

71. Лукьянова, H.H. Разработка перечня технических средств и методического обеспечения демонстрационного эксперимента по курсу «Физика» / H.H. Лукьянова, Ф.А. Николаев, В.В. Светозаров// Сборник научно-методических статей. 1988.- Вып. 14 - С. 91-102.

72. Майер, В.В. Демонстрация акустического эффекта Доплера / В.В. Майер //УФН.- 1991.-№3.-С. 149-153.

73. Майер, В.В. Приборы для демонстрации эффекта Доплера / В.В. Майер, Р.В. Майер // Радио. 1994.- №3. - С.26-28.

74. Майер, В.В. Элементы учебной физики как основа организации процесса научного познания в современной системе физического образования: автореф. дис. докт. пед. наук: 13.00.02 /Майер Валерий Вильгельмович. Москва, 2000 г. - 44 с.

75. Малов, H.H., Козлова, А.Н. Лекционные демонстрации по курсу общей физики / М.: МГПИ им. Ленина, 1973-1984 г.г. Под ред. H.H. Малова, в четырёх выпусках: 1 вып. 1973. - 75 е.; 2 вып. - 1978. - 83 е.; 3 вып. -1978. - 80 е.; 4 вып. - 1984. - 70 с.

76. Марголис, A.A. Практикум по школьному физическому эксперименту. Для студентов физ.-мат. факультетов педагогических институтов / A.A. Марголис, Н.Е. Парфентьева, Л.А. Иванова/ М.: Просвещение, 1977. -304 с.

77. Матвеев, А.Н. Электричество и магнетизм / А.Н. Матвеев. М.: Высш. школа, 1983.-464 с.87. «Минимальный перечень демонстраций, необходимый для оснащения физических кабинетов университетов». Минвуз СССР, 1974.

78. Михайличенко, Ю.П. Демонстрация тонких физических эффектов и их роль в методике преподавания волновой теории: автореф. дис.к. п. н: 13.00.02 / Михайличенко Юрий Павлович. Москва, 1980 г.— 16 с.

79. Млодзеевский, А.Б. Лекционные демонстрации по физике. Вып. 1. Молекулярная физика и термодинамика / А.Б. Млодзеевский М. -Л.: ОГИЗ. «Гостехиздат», 1948. - 172 с.

80. Млодзеевский, А.Б. Лекционные демонстрации по физике. Вып. 4. Оптика/ А.Б. Млодзеевский — М. -Л.: ОГИЗ, «Гостехиздат», 1949100 с.

81. Млодзеевский, А.Б. Лекционные демонстрации по физике. Вып. 5. Оптика / А.Б. Млодзеевский, М.П. Шастокольская — М.-Л.: ОГИЗ, «Гостехиздат», 1950. — 88 с.

82. Млодзеевский, А.Б. Лекционные демонстрации по физике. Вып. 8. Строение атома и ядерные процессы / А.Б. Млодзеевский, Р.В. Телеснин.— М.-Л.: ОГИЗ, «Гостехиздат», 1959. 264 с.

83. Молотков, Н.Я Использование сантиметровых электромагнитных волн в демонстрационном эксперименте по оптике: автореф. дис. канд. ф.-м. наук: 13.00.02 / Молотков Николай Яковлевич. Москва, 1971 г. — 15 с.

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

85. Мэрион, Дж. Б. Общая физика с биологическими примерами: Пер. с англ. / Под ред. А.Д. Суханова / Дж. Б. Мэрион.- М.: Высш. шк., 1986623 с.

86. Островский, JI. А. Нерезонансные параметрические явления в распределённых системах (обзор) / Л.А. Островский, Н.С. Степанов // Изв. вузов. Радиофизика. 1971. - Т. 14, №4. - С. 489.

87. Пароль, Н.В. Фоточувствительные приборы и их применение / Н.В. Пароль, С.А. Кайдалов. М.: Радио и связь, 1991. - 112 с.

88. Парселл, Э. Электричество и магнетизм. Берклеевский курс физики. Т.2 / Э. Парселл. М.: Наука, 1975. - 440 с.

89. Пейн, Г. Физика колебаний и волн/ Г. Пейн. М.: Мир, 1979. -389 с.102. «Перечень лекционных демонстраций по курсу «Физика» втузов». Минвуз СССР, 1978.

90. Перкальскис, Б.Ш. Волновые явления и демонстрации по курсу физики/ Б.Ш. Перкальскис. Томск: ТГУ, 1984. - 28 с.

91. Перкальскис, Б.Ш. Демонстрации с электронным осциллографом в курсе физики / Б.Ш. Перкальскис. М: - Высшая школа, 1960. - 48 с.

92. Перкальскис, Б.Ш. Зонная пластина с обращением фазы для физических демонстраций / Б.Ш. Перкальскис, В.В. Ларин // Изв. вузов. Физика. -1963. №3. - С.188-191.

93. Перкальскис, Б.Ш. Использование некоторых современных научных и технических средств в физических демонстрациях: автореф. дис. канд. пед. наук: 13.00.02 / Перкальскис Вениамин Шепшелевич. Москва, 1969 г. - 13 с.

94. Перкальскис, Б.Ш. Методика демонстраций по общей теории колебаний и волн и их роль в курсе физики: автореф. дис.,. докт. ф.-м. наук: 01.04.05 / Перкальскис Вениамин Шепшелевич. Томск, 1974 г. - 27 с.

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

96. Петров, Б.М. Электродинамика и распространение радиоволн / Б.М. Петров М.: Горячая линия - Телеком, 2003.- 558 с. ISBN 5-93517-073-6.

97. Петров, В.В. Динамика поверхностных гравитационных волн. Лабораторная работа/В.В. Петров. Н. Новгород: ННГУ, 1995. - 22 с.

98. Покровский, A.A. Оборудование физического кабинета / A.A. Покровский. М.: - Учпедгиз, 1958. - 424 с.

99. Поль, P.B. Механика, акустика, и учение о теплоте / Р.В. Поль. — М.: ГИТТЛ, 1957.-484 с.

100. Проспект учебно-наглядных пособий для технических кабинетов учебных заведений и предприятий. Л.: - Техучпособие, 1938. - 144 с.

101. И.Рабинович, М.И. Введение в теорию колебаний и волн: Учебное пособие/М.И. Рабинович, Д.И. Трубецков М.: Наука, 1984.-432 с.

102. Разумовский, В.Г. Проблемы общего образования школьников и качество обучения физике/ В.Г. Разумовский // Педагогика. 2000. - №8.

103. Резников, Л.И. Методика преподавания физики в средней школе / Л.И Резников, Э.Е. Эвенчик и др. М.: изд. АПН РСФСР, т. 1-4, 1958-1962.

104. Резников, Л.И. Физическая оптика в средней школе / Л.И Резников. М.: Просвещение, 1971. - 263 с.

105. Руководство к лабораторным занятиям по физике / Под ред. Л.Л. Гольдина. М.: Наука, 1964/ - 580 с.

106. Рязанов, Г.А. Лекционные опыты по теории электромагнитного поля / Г.А. Рязанов. М.-Л.: ГТИ, 1952, - 216 с.

107. Рязанов, Г.А. Опыты и моделирование при изучении электромагнитного поля / Г.А. Рязанов. М.: Наука, 1966, - 191 с.

108. Савельев, И.В. Курс общей физики. Т. 2 / И.В. Савельев. М.: Наука, 1982.-496 с.

109. Самарская, В.Д. Роль учебного эксперимента в профессиональной методической подготовке студентов/ В.Д. Самарская, Т.В. Нилова// (ФССО-07): Материалы девятой международной конференции. Т.1. СП б.: РГПУ им А.И. Герцена, 2007. - С. 462-463.

110. Саяпина, Н.М. О некоторых недостатках экспериментальной подготовки будущих учителей физики / Н.М. Саяпина // Физика в системе современного образования: Труды VII Международной конференции.

111. СП б.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2003. Т2. - С.200-202. ISBN 978-5-80640713-6.

112. Селиверстов, A.B. Использование устройств видеозахвата в лекционном эксперименте/ A.B. Селиверстов, М.С. Дунин // Физическое образование в вузах. Серия "Б". МФО, 2002. - Т.8, № 3. - С. 97-102.

113. Селиверстов, A.B. Современные лекционные демонстрации по разделу «Волновая оптика» курса общей физики: автореф. дис. канд. пед. наук: 13.00.02 / Селиверстов Алексей Валентинович. Москва, 2005 г. - 24 с.

114. Семёнова Н.Г. Мультимедийные курсы лекций в инженерно-технич. образовании // Информатика и образование. 2007. № 7. С. 115-117.

115. Сивухин, Д.В. Электричество. Общий курс физики. Т.З / Д.В. Сивухин. -М.: Наука, 2002. 656 с. ISBN 5-9221-0223-3.

116. Сивухин, Д.В. Оптика. Общий курс физики. Т.4 / Д.В. Сивухин. М.: Физматлит: МФТИ, 2002. - 792 с. ISBN 5-9221-0228-1.

117. Соколов, А. В. Оптические свойства металлов / A.B. Соколов. М.: Фмгиз, 1961.-464 с.

118. Сотириади, Г.Н. Развитие основ физического эксперимента по общей теории колебаний и волн: автореф. дис. канд. ф.-м. наук: 01.04.03; 13.00.02 / Сотириади Георгий Николаевич. Томск, 1989 г. - 18 с.

119. Степанов, Н. С. Волны в нестационарных и неоднородных средах / Н.С. Степанов. Горький: ГГУ им. Н. И. Лобачевского, 1986. - 88 с.

120. Степанов, Н. С. Демонстрационные эксперименты на лекциях как способ повышения эффективности учебного процесса (на примере курса общей физики) / Н.С. Степанов, П.В. Казарин, Н.Ф. Услугин // Высшее образование сегодня. 2008. - №9. - С. 36-39.

121. Степанов, Н. С. Демонстрация эффекта Доплера на поверхностных волнах / Степанов Н.С., Казарин П.В., Д.Ю. Чернышенко. // Труды (десятой) научной конференции по радиофизике. 7 мая 2006 г. / Ред. A.B. Якимов. Н. Новгород: ТАЛАМ, 2006. - С. 194-195.

122. Степанов, Н.С. Лекционный эксперимент в университетском курсе общей физики состояние, тенденции, проблемы / Н.С. Степанов, Г.С. Егоров, В.В. Лебедев // Физическое образование в вузах. Серия "Б". МФО, 1996. - Т.2, № 3. - С. 30-40.

123. Степанов, Н.С. Некоторые результаты исследования отражения света от проводящих сред / Н.С. Степанов, П.В. Казарин, К.Г. Кислякова // Труды (восьмой) научной конференции по радиофизике, 2004 г. / Ред. A.B. Якимов. -Н. Новгород: ТАЛАМ, 2004. С. 136-137.

124. Степанов, Н. С. Об использовании компьютерных технологий в демонстрационном физическом эксперименте. / Н.С. Степанов, П.В. Казарин, Н.Ф. Услугин // Вестник ННГУ им. Н.И Лобачевского. Сер. Радиофизика, 2004.- Вып. 1(2). С. 154-160.

125. Степанов, Н.С. Опыты по демонстрации структуры магнитного поля в нелинейных магнетиках / Н.С. Степанов, П.В. Казарин // Оптимизация учебного процесса. Тезисы докладов IX региональной научно-методической конференции. Н. Новгород: ННГУ, 1994. С. 6.

126. Стокер, Дж.Дж. Волны на воде. Математическая теория и приложения / Дж.Дж. Стокер. М.: ИЛ, 1959. - 617 с.

127. Телеснин, Р.В. Лекционные демонстрации по физике. Вып. 6. Электричество / Под ред. Млодзеевского А.Б. — М.-Л.: ОГИЗ, «Гостехиздат», 1952. 248 с.

128. Сухомлинский, В.А. Сто советов учителю / В.А. Сухомлинский. — Ижевск: Удмуртия, 1981.- 296 с.145. «Физико-Механикъ и Оптикъ». Каталог «Физика». Ф. Швабе. Москва, Кузнецкш мостъ,1900.- 368 с.

129. Физический практикум: Учебное пособие/ Под ред. К.А. Горониной, А.Г., Любиной. Горький: ГГУ, 1974. - 168 с.

130. Физический эксперимент в школе. 6-ти томное изд./ Под ред. Д.Д. Галанина, С.Н. Жаркова / E.H. Горячкин, С.Н. Жарков и др. М.: Учпедгиз, 1934-1941.

131. Хорошавин, С.А. Техника и технология демонстрационного эксперимента / С.А. Хорошавин. М.: Просвещение, 1978. - 183 с.

132. Чирков, А.Е. Современные элементы учебной физики для формирования фундаментального понятия относительности механического движения: автореф. дис. канд. пед. наук: 13,00.02 / Чирков Андрей Евгеньевич. — Киров, 2006 г. 19 с.

133. Чирков, А.Е. Система учебного физического эксперимента как средство формирования фундаментального понятия электромагнитной волны:, автореф. дис. канд. пед. наук: 13.00.02 / Чирков Алексей Евгеньевич. -Глазов, 2006 г. -23 с.

134. Шахмаев, H. М. Демонстрационные опыты по разделу «Колебания и волны» / H. М. Шахмаев. М.: Просвещение, 1974. - 128 с.

135. Шахмаев, H. М. Демонстрационные опыты по электродинамике / H. М. Шахмаев, С.Е. Каменский. — М.: Просвещение, 1978 352 с.

136. Шастокольская, М.П. Акустические кристаллы / М.П. Шастокольская. -М.: Наука, 1982.-632 с.

137. Шилов В. Ф. О первоочередных мерах по материально—техническому обновлению кабинета физики // Учебная физика. 2000.-№4. - С. 39-54.

138. Шиян, А.Ф. Возможности ПЭВМ для совершенствования натурного эксперимента/ А.Ф. Шиян, A.A. Шиян, Д.А. Саватеев // Физика в школе и в вузе. Межвузовский сборник научных статей. — СП б.: РГПУ им. А.И. Герцена, 2004 С. 287-289.

139. Эйхенвальд, A.A. Электричество / A.A. Эйхенвальд. Л.-М.: ГТТИ, 1933. - 784 с.

140. Экспериментальная радиооптика / Под ред. В.А. Зверева, Н.С. Степанова. М.: Наука, 1979. - 256 с.

141. Яковлев, К.П. Лекционные демонстрации по физике. Вып. 9. Колебания и волны / Под ред. А.Б., Млодзеевского- М.-Л.: ОГИЗ, «Гостехиздат», 1952.-142 с.

142. Drynski, Т. Doswiadczenie Pokosowe z Fizyki/ Т. Drynski- Warszawa: P.W. N., 1964.-642 s.

143. General Catalogue Pysics. Каталог демонстрационного оборудования компании Leybold Didactic GmbH. FRG, 1992.- 504 p.

144. Franson, M. Experiments in Physics Optics/ M. Franson, N. Krausman. I.P. Vathien, N. May/N-Y, London, Paris: Gordon Breach Copyright, 1970/-271 p.

145. LabVIEW DAQ VI Reference for Windows / National Instruments Corp., 1994,-546 p.

146. Mainers, H.F/Physics Demonstration Experiments: V.l-2/d/ by N.F. Mainers. -New York: Ronald Press Company, 1970, V. 1. 654 p., V. 2. - 652 pi

147. Palmer, C. Optics experiments and demonstrations/C. Palmer. -Baltimore, John Hopkins Press, 1962.-312 p.

148. PIRA 200. http://www. wfu.edu/physics/pira200/ pira200.htm

149. Physics und E-Measure Catalog. Каталог демонстрационного оборудования компании Pasco Scientific. Roseville, California, USA, 2000. - 252 p.