Система учебного физического эксперимента как средство формирования фундаментального понятия электромагнитной волны

Чирков, Алексей Евгеньевич

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 учебного физического эксперимента как средство формирования фундаментального понятия электромагнитной волны

Автореферат

Автор научной работы: Чирков, Алексей Евгеньевич
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Глазов
Год защиты: 2006
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Система учебного физического эксперимента как средство формирования фундаментального понятия электромагнитной волны"

На правах рукописи

ЧИРКОВ Алексей Евгеньевич

СИСТЕМА УЧЕБНОГО ФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА КАК СРЕДСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНОГО ПОНЯТИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ

13.00.02 Теория и методика обучения и воспитания

(физика)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Киров - 2006

Работа выполнена на кафедре общей физики государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования 'Тлазовский государственный педагогический институт имени В.Г.Короленко"

Научный руководитель: доктор педагогических наук,

профессор

Майер Валерий Вильгельмович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор

Сидоренко Феликс Аронович

кандидат педагогических наук Колесников Константин Аристархович

Ведущая организация: государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования " Пермский государственный педагогический университет"

Защита состоится 13 июня 2006 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета КМ 212.041.01 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Вятский государственный гуманитарный университет" по адресу: 610002, г. Киров, ул. Ленина, д. 111, ауд. 202.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО " Вятский государственный гуманитарный университет".

Автореферат разослан 11 мая 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

К. А. Коханов

¿Q&6JL

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Понятие электромагнитной волны относится к фундаментальным понятиям физики. Введение и формирование этого понятия происходит при изучении основ электродинамики в старших классах средней школы. Учащиеся в процессе познавательной деятельности овладевают учебной теорией и учебным экспериментом, что в конечном итоге и приводит к формированию в их сознании понятия электромагнитной волны. Школьный вариант учебной теории электромагнитных явлений, как показано в монографии С. Е. Каменецкого и И. Г. Пустильника, представляет собой упрощенное, главным образом, качественное изложение основных идей Фарадея и Максвелла, поэтому роль учебного эксперимента в формировании понятия электромагнитной волны является определяющей: именно учебный эксперимент призван убедительно обосновать сам факт существования электромагнитных волн, выявить основные их свойства, показать возможности практического применения.

Теоретические основы, методика, техника и технология, направления развития, проблемы современного школьного учебного эксперимента рассмотрены в работах таких известных методистов, как JI. И. Анциферов, А. И. Бугаев, В.А.Извозчиков, Ю.И.Дик, О.Ф.Кабардин, В.Г.Разумовский, С.А.Хоро-шавин, Т. Н. Шамало.

Вопросы экспериментального изучения электромагнитных явлений рассматриваются также в трудах Ю.Б.Альтшулера, В.И.Бокова, В.А.Бурова, С. Г. Калашникова, Н. И. Калитеевского, Г. С. Ландсберга, В. В. Майера, Б. JI. Марголина, Б. Ю. Миргородского, Л. П. Стрелковой, Е. Ю. Тимофеева и K.M.Тимофеевой и др.

Разработке учебного эксперимента с электромагнитными волнами уделяли внимание многие исследователи. Особенно большой вклад в решение этой проблемы внесли Б. С. Зворыкин, С. Е. Каменецкий, Н. Н. Малов, Н. Я. Молотков, Б.Ш.Перкальскис, Р.В.Поль, Н.М.Шахмаев, В.Ф.Шилов, Б.М.Яворский. Их трудами создало учебное оборудование и системы учебных экспериментов с электромагнитными волнами дециметрового и сантиметрового диапазонов.

Однако эти системы учебных экспериментов не дают последовательное экспериментальное обоснование физической сущности системы уравнений Максвелла, следовательно, они не позволяют в полном объеме сформировать понятие электромагнитной волны. Доказательность описанных в литературе учебных опытов по существованию магнитного поля тока смещения (магнитоэлектрической индукции) вызывает сомнения. Использование при изучении переменного тока, электромагнитных колебаний и электромагнитных волн разных по принципу действия и конструкциям источников переменного напряжения не способствует формированию у учащихся представлений об общности изучаемых физических явлений. Наконец, практически во всех отечественных учебниках физики рекомендуются эксперименты с генератором и приемником сантиметровых электромагнитных волн, принцип действия которых непонятен учащимся, что не обеспечивает овладение ими основами_

метода научного познания, как того требует современный рщрдадр} ÖWtstb Н А Я ческого образования. Кроме того, в настоящее время школа, кБИВй|1АвйВВД

не располагают дорогостоящим и ненадежным оборудованием для опытов с электромагнитными волнами сантиметрового диапазона.

Анализ современных учебников физики, научно-методической литературы, современного стандарта образования и учебных программ позволил выделить противоречия:

1) между необходимостью экспериментального обоснования системы уравнений Максвелла (или положенных в ее основу физических идей, выдвинутых Фарадеем и Максвеллом) и реально разработанными учебными экспериментами по электромагнитным явлениям;

2) между необходимостью экспериментального доказательства фундаментального факта существования магнитного поля тока смещения и недостаточной убедительностью описанных в методической и учебной литературе экспериментов;

3) между требованиями общества к овладению учащимися при изучении физики основами метода научного познания и невозможностью полной реализации этого требования в связи с отсутствием в школах учебного оборудования для постановки системы доказательного учебного эксперимента с электромагнитными волнами.

Указанные противоречия препятствуют достаточно эффективному решению задач физического образования учащихся средней школы. Поэтому актуальной является проблема создания и использования в школьном учебном процессе доказательного физического эксперимента, обеспечивающего формирование таких сложных понятий электродинамики, как ток смещения, электромагнитная и магнитоэлектрическая индукция, уравнения Максвелла, электромагнитная волна.

Объект исследования — совокупность элементов учебной физики для формирования фундаментального понятия электромагнитной волны.

Предмет исследования — содержание и методы учебного физического эксперимента для изучения электромагнитных волн.

Цель исследования заключается в совершенствовании учебного физического эксперимента по электромагнитным явлениям, обеспечивающего формирование фундаментального понятия электромагнитной волны в курсе физики средней школы.

Гипотеза исследования: Если устранить физические ошибки в учебной теории и учебном эксперименте, а также исправить недостатки традиционной методики изучения электромагнитных явлений в школе, то окажется возможным построение доступной системы учебного физического эксперимента, обеспечивающей корректное и эффективное формирование фундаментального понятия электромагнитной волны.

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

1. Провести анализ учебного физического эксперимента для формирования понятия электромагнитной волны, представленного в научной, методической и учебной литературе; выявить недостатки традиционной методики изучения электромагнитных волн.

2. Разработать дидактические принципы построения системы учебного

физического эксперимента для введения и формирования понятия электромагнитной волны.

3. Выявить и устранить физические ошибки в учебном эксперименте и в учебной теории по обоснованию магнитоэлектрической индукции; разработать систему учебных опытов по экспериментальному обоснованию физической сущности системы уравнений Максвелла.

4. Разработать доступный на современном этапе вариант учебного оборудования, обеспечивающего создание удовлетворяющей дидактическим принципам системы доказательных экспериментов для формирования понятия электромагнитной волны.

5. Провести педагогический эксперимент с целью обоснования справедливости гипотезы исследования.

Для решения поставленных задач применялись следующие методы исследования: 1) изучение и анализ научной, учебной и методической литературы по теме исследования; 2) анализ обязательного минимума содержания физического образования, примерных программ среднего общего образования по физике, требований к уровню подготовки выпускников школ; 3) теоретическое и экспериментальное исследование известных элементов учебной физики; 4) опытно-конструкторская работа по созданию новых учебных приборов и экспериментальных установок; 5) педагогический эксперимент с учащимися школ, студентами и учителями физики для проверки эффективности разработанной методики и доступности учебного эксперимента; 6) тестирование, анкетирование, статистические методы обработки и качественный анализ результатов исследования.

Научная новизна исследования заключается в том, что: 1) разработан учебный эксперимент, доказывающий существование магнитного поля тока смещения; 2) предложена серия учебных экспериментов, обосновывающая систему уравнений Максвелла; 3) создана система из 26 учебных экспериментов с электромагнитными волнами дециметрового диапазона, обеспечивающая корректное и эффективное формирование фундаментального понятия электромагнитной волны.

Теоретическая значимость:

1. Показана физическая некорректность учебной теории и учебного эксперимента по доказательству существования магнитного поля тока смещения.

2. Выявлены и устранены недостатки учебного физического эксперимента, используемого в традиционной методике формирования понятия электромагнитной волны.

3. Сформулированы дидактические принципы построения системы учебного физического эксперимента для введения и формирования понятия электромагнитной волны.

Практическая значимость:

1. Разработанный комплект приборов для учебных опытов с электромагнитными волнами дециметрового диапазона доступен для самостоятельного изготовления в условиях физического кабинета средней школы.

2. Рекомендованная система учебных экспериментов может быть непосредственно использована на уроках физики, при выполнении лабораторных

работ физического практикума и во внеурочной познавательной деятельности учащихся и учителя.

Методологическую основу исследования составляют концепция учебного и научного познания в обучении физике (В.Г.Разумовский); основные законы дидактики физики (В.В.Майер); сущность экспериментального метода при изучении физики (С. Е. Каменецкий, Р. В. Майер, Е. С. Объедков, С. А. Хорошавин, Т. Н. Шамало, Н. М. Шахмаев и др.); дидактическая теория формирования физических понятий (Е.С.Агафонова (Мамаева), И.Г.Пус-тильник, А.В.Усова, Т.Н.Шамало); идеи целостного подхода к методике формирования познавательной активности учащихся при обучении физике (В. С. Данюшенков).

Достоверность и обоснованность результатов исследования подтверждаются статистически значимыми результатами педагогического эксперимента и положительными результатами экспертных оценок, соответствием полученных результатов теоретическим положениям дидактики физики.

Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялась в общеобразовательных школах г.Глазова, на физическом факультете ГОУ ВПО "Глазовский государственный педагогический институт имени В. Г. Короленко", на семинаре учителей физики северного куста Удмуртской Республики на базе Республиканской очно-заочной школы при МОУ "Физико-математический лицей" г. Глазова. Полученные результаты обсуждались на заседаниях научного семинара физического факультета Глазовского педагогического института (2002-2006 гг.), научно-практических конференциях (Екатеринбург, 2003 г., Глазов, 2003-2005 гг.). Основные результаты исследования представлены в 13 публикациях автора.

Положения, выносимые на защиту:

2. Предлагаемая система учебных экспериментов по обоснованию системы уравнений Максвелла и изучению свойств электромагнитных волн обеспечивает корректное и эффективное формирование в сознании учащихся фундаментального понятия электромагнитной волны.

3. Разработанный комплект учебного оборудования доступен для изготовления учащимися и учителем физики, обеспечивает постановку демонстраг ционных и лабораторных экспериментов, удовлетворяет дидактическим требованиям к учебной экспериментальной технике.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и библиографии. Общий объем диссертации 192 страницы, она содержит 56 рисунков и 14 таблиц. Библиографический список содержит 190 источников литературы, в том числе 2 на иностранном языке.

Во введении обосновывается актуальность исследования, определяются объект, предмет и цель исследования, формулируются гипотеза, задачи и методы исследования, раскрываются научная новизна, теоретическая и практи-

ческая значимость, указываются методологическая основа, достоверность и обоснованность исследования, приведены положения, выносимые на защиту.

В первой главе "Существующий учебный эксперимент для введения и формирования понятия электромагнитной волны" проведен анализ известной учебной экспериментальной техники, рассмотрены физические эксперименты по доказательству существования магнитного поля тока смещения и по демонстрации свойств электромагнитных волн, предложенные в учебной и научной литературе; выявлены недостатки методики изучения электромагнитных волн; выполнено дидактическое исследование, доказывающее ошибочность существующих экспериментов по демонстрации магнитного поля тока смещения.

В первом параграфе "Физический эксперимент для изучения электромагнитных волн в методической и учебной литературе" проведен анализ учебного оборудования и учебных физических экспериментов, предназначенных для изучения электромагнитных волн в средней школе. На основании работ Р.В.Поля, И.М.Малышева, Б.С.Зворыкина, В.И.Бокова, Ф.М.Петрова, Б. Л. Марголина, И. А. Жукова, Н. М. Шахмаева, Е. Ю. Тимофеева и К. М. Тимофеевой показано, как совершенствовалась техника учебного эксперимента с электромагнитными волнами. Проведен анализ стандартов, образовательных программ и школьных учебников физики (Г. Я. Мякишев и Б. Б. Буховцев, А. Н. Мансуров и Н. А. Мансуров, А. А. Пинский, Г. Я. Мякишев и А. 3. Синяков, В.А.Касьянов) по теме "Электромагнитные волны". Установлено, что ни один из рассмотренных учебников не содержит полного экспериментального обоснования системы уравнений Максвелла. Во всех учебниках изложение учебного материала опирается на использование комплекта приборов для демонстрационных опытов с электромагнитными волнами сантиметрового диапазона. Такой подход является причиной методических недостатков: 1) принцип действия генератора сантиметровых радиоволн не понятен ни учителю (он не изучается в педагогическом вузе), ни учащимся; 2) остаются неясными процессы излучения и приема электромагнитных волн, так как основные элементы комплекта (излучатель и приемник) скрыты в волноводах; 3) рупорные антенны, звуковой динамик и усилитель, изображенные на рисунках учебников, способствуют созданию у учащихся неправильной ассоциации электромагнитных волн со звуковыми; 4) трудно обосновать перенос энергии электромагнитной волной из-за использования в опытах усилителя звуковой частоты и звукового динамика; 5) невозможно отдельно продемонстрировать электрическую и магнитную составляющие электромагнитной волны.

Во втором параграфе "Доказательность фундаментальных учебных экспериментов по электродинамике" сначала рассмотрена проблема создания новых элементов учебной физики. В нашем исследовании использованы дидактические законы создания, совершенствования и завершенности элемента учебной физики (В. В. Майер), но основное внимание уделено учебному физическому эксперименту как средству формирования понятия электромагнитного волнового поля. При этом учебный эксперимент рассматривается как единое целое с учебной теорией и методикой их изучения, то есть образует полный элемент учебной физики. Далее проведен анализ физических идей, положенных в основу системы уравнений Максвелла, которые являются основополагающими при изучении электрического и магнитного полей и их взаи-

мосвязи. Уравнения Максвелла являются связующим звеном между опытами Фарадея по электромагнитной индукции и опытами Герца с электромагнитными волнами. Изучение диссертационных исследований Е. С. Агафоновой и Р. В. Майера показало, что понятие волны целесообразно формировать при экспериментальном изучении группы основных явлений, характеризующих волновые процессы. Нами предложена последовательность экспериментов, необходимых для доказательного обоснования волновой природы электромагнитного излучения. Завершается параграф формулировкой дидактических принципов построения системы учебного физического эксперимента для введения и формирования понятия электромагнитной волны.

1. Максимальная доступность экспериментального оборудования для самостоятельного изготовления в условиях средней школы. В соответствии с этим принципом должна быть разработана такая технология, которая обеспечит быстрое и качественное изготовление учебного оборудования из имеющихся в физическом кабинете материалов и деталей.

2. Неразрывная связь с опытами Фарадея по электромагнитной индукции. Качественное формирование понятия электромагнитной волны возможно лишь тогда, когда учащиеся знают и понимают процессы преобразования электрической энергии в магнитную и наоборот.

3. Экспериментальное обоснование системы уравнений Максвелла. Каждое уравнение Максвелла должно быть подтверждено убедительным учебным экспериментом.

4. Прямое экспериментальное доказательство существования электромагнитных волн. В серии опытов необходимо показать, что излучение, порождаемое током высокой частоты, имеет электромагнитную природу и волновой характер.

5. Электромагнитная природа оптических явлений. Основные оптические явления должны быть продемонстрированы в радиодиапазоне электромагнитных волн.

6. Практическое применение электромагнитного излучения. Необходимо экспериментальное обоснование возможности передачи информации посредством электромагнитного излучения.

В третьем параграфе "Дидактические исследования учебных экспериментов по введению понятия электромагнитной волны" рассмотрена известная демонстрация, в которой для регистрации магнитного поля тока смещения использован индукционный датчик, состоящий из ферромагнитного кольца и обмотки (О.Д.Хвольсон, Н.М.Шахмаев, Ю.Н.Явлинский, Thomas Dieter и др.). Подробно описаны конструкции экспериментальной установки и индукционных датчиков, использованных для исследования. Из результатов исследования сделан вывод об ошибочности указанной демонстрации: в опыте регистрируется не магнитное поле тока смещения, а разность потенциалов на выводах датчика, обусловленная переменным электрическим полем конденсатора. Проведен теоретический анализ обсуждаемого эксперимента и выявлены условия, при которых возможно экспериментальное обнаружение магнитного поля тока смещения.

Далее представлено учебное исследование еще одной некорректной демонстрации магнитного поля тока смещения, в которой в качестве датчи-

ка предлагается использовать электронно-лучевую трубку (А. Н. Мансуров, Н.А.Мансуров). Выяснено, что смещение пятна по экрану электроннолучевой трубки объясняется не действием на электронный пучок магнитного поля тока смещения, а влиянием на него переменного электрического поля, возникающего при разряде высоковольтного конденсатора. Найдена физическая ошибка в теоретическом обосновании (Гершензон Е. М., Малов Н. Н., Мансуров А. Н. Электродинамика.— М.: Академия, 2002.— 352 с.) указанной демонстрации.

Гипотеза о порождении магнитного поля переменным электрическим полем впервые высказана Максвеллом и описана им в системе уравнений, обобщающей эмпирические законы электрических и магнитных явлений. Поэтому актуальным является применение в учебном процессе доказательных экспериментов для обоснования уравнений Максвелла и демонстрации свойств электромагнитных волн. В этом случае понятие электромагнитной волны у учащихся будет сформировало в полном объеме.

Во второй главе " Система учебного физического эксперимента для введения и формирования фундаментального понятия электромагнитной волны" представлено описание простого в изготовлении комплекта оборудования для учебных опытов с электромагнитными волнами, приведена методика введения понятия электромагнитной волны и демонстраций с использованием генератора дециметровых волн в процессе обучения физике.

В первом параграфе "Оборудование для учебного эксперимента с электромагнитными волнами" приводятся дидактические требования, предъявляемые к учебным приборам (Ю.И.Дик и А.Ф.Мигунов). В соответствии с этими требованиями и с учетом полученных в первой главе результатов дидактического исследования известных учебных опытов нами разработан комплект оборудования для учебного эксперимента, обеспечивающего формирование понятия электромагнитной волны (рис. 1; генератор комплекта включен, люминесцентная лампа визуализирует стоячую электромагнитную волну в двухпроводной линии). Здесь же дана подробная инструкция по изготовлению генератора ультравысокой частоты, дающего переменное напряжение частотой 430 МГц.

В состав комплекта учебного оборудования входят следующие элементы:

I) генератор ультравысокой частоты (УВЧ); 2) двухжильный провод для соединения генератора с потребителями тока УВЧ; 3) излучающий диполь из двух телескопических антенн; 4) приемный диполь из двух телескопических антенн; 5) индикатор электрического поля электромагнитной волны, состоящий из приемного диполя, лампочки на 2,5 В и держателя; 6) индикатор магнитного поля электромагнитной волны, состоящий из витка, лампочки на 2,5 В и держателя; 7) демонстрационный колебательный контур, трансформируемый из закрытого в открытый; 8) поляризационная решетка разборная; 9) плоский конденсатор размером 120x400 мм разборный для демонстрации тока смещения и его магнитного поля; 10) двухпроводная линия разборная;

II) приемный диполь с лампочкой для демонстрации распространения электромагнитной волны в воде; 12) ферритовый сердечник наборный; 13) металлическое зеркало размером 300 x 400 мм для демонстрации отражения; 14) металлическая пластина размером 30x600 мм для демонстрации дифракции.

Рис.1

В качественных демонстрационных экспериментах комплект приборов для учебных опытов с электромагнитными волнами обеспечивает изучение следующих физических явлений: 1) существование тока смещения; 2) доказательство существования магнитного поля тока смещения; 3) электрическое и магнитное поля в закрытом колебательном контуре; 4) электромагнитное излучение при переходе от закрытого к открытому колебательному контуру; 5) волновой характер электромагнитного излучения; 6) излучение полуволновым диполем; 7) распространение электромагнитной волны; 8) попереч-ность электромагнитной волны, отсутствие продольных составляющих электрического и магнитного полей; 9) перенос энергии электромагнитной волной; 10) поглощение; 11) затухание; 12) отражение; 13) преломление; 14) интерференция; 15) дифракция; 16) поляризация; 17) дисперсия электромагнитных волн; 18) стоячая волна в воздухе; 19) стоячая волна в воде; 20) распространение электромагнитной волны в двухпроводной линии; 21) визуализация электромагнитной волны люминесцентной лампой; 22) передача информации посредством электромагнитного излучения и т. д.

В количественных демонстрационных и лабораторных экспериментах комплект позволяет исследовать и измерить: 1) резонансную частоту излучающего и приемного диполей; 2) длину волны электромагнитного излучения в воздухе; 3) длину волны электромагнитного излучения в воде; 4) диаграмму направленности излучателя; 5) зависимость интенсивности принимаемой волны от угла между излучающим и приемным диполями и т. д.

Во втором параграфе "Экспериментальное обоснование системы уравнений Максвелла" предложена серия опытов для качественного экспериментального обоснования физических идей, положенных в основу системы уравнений Максвелла. Описаны новые эксперименты, показывающие зависимость величины напряженности вихревого электрического поля от скорости изменения магнитного поля, разработан фундаментальный учебный эксперимент, доказывающий существование магнитного поля тока смещения. В опыте по демонстрации магнитного поля тока смещения используется конденсатор, между пластинами которого устанавливается стоячая электромагнитная волна так, что размеры конденсатора соизмеримы с длиной волны (рис.2). В качестве конденсатора используются две прямоугольные пластины, равные половине длины электромагнитной волны, расположенные на некотором расстоянии друг от друга и подключенные к генератору УВЧ. Такой конденсатор можно рассматривать в качестве отрезка двухпроводной линии, что значительно облегчает учащимся понимание сущности эксперимента. Магнитное поле тока смещения в конденсаторе демонстрируют посредством витка с лампочкой (рис.3). Разработанный нами демонстрационный эксперимент подтверждает гипотезу Максвелла о наличии вихревого магнитного поля вокруг тока смещения.

Таким образом, экспериментальное обоснование уравнений Максвелла позволяет совершить качественный переход от экспериментов Фарадея к опытам с электромагнитным излучением и дополняет методику формирования понятия электромагнитных волн в школьном курсе физики.

В третьем параграфе "Волновой характер электромагнитного излучения" описаны новые учебные эксперименты по демонстрации перехода от закрытого колебательного контура к открытому. Эти опыты позволяют пронаблюдать распределение электрического и магнитного полей в закрытом колебательном контуре (магнитное поле — в катушке, электрическое — в конденсаторе) и изменение распределения полей при преобразовании закрытого колебательного контура в открытый. Электромагнитное поле, излучаемое открытым колебательным контуром, можно обнаружить на достаточно большом расстоянии с помощью индикаторов электрического и магнитного полей, при этом оказывается, что вектор напряженности электрического поля перпендикулярен вектору магнитной индукции. Кроме того, опыты подтверждают периодичность электромагнитного излучения в пространстве и во времени, откуда следует, что открытый колебательный контур излучает электромагнитную волну.

В четвертом параграфе "Физические свойства электромагнитных волн" описана серия учебных экспериментов с использованием разработанного нами оборудования для демонстрации свойств электромагнитных волн дециметрового диапазона. В параграфе предложены следующие демонстрационные опыты: 1) перенос энергии электромагнитной волной: 2) поперечность электромагнитной волны, отсутствие продольной составляющей; 3) затухание электромагнитных волн; 4) излучение электромагнитных волн полуволновым диполем; 5) поглощение электромагнитных волн; 6) отражение электромагнитных волн; 7) интерференция электромагнитных волн; 8) стоячая волна в воздухе, измерение длины волны; 9) поляризация электромагнитных волн; 10) дифракция электромагнитных

волн; 11) стоячая волна в воде, зависимость длины электромагнитной волны от диэлектрической проницаемости среды; 12) стоячая волна в двухпроводной линии с разомкнутым и замкнутым концом; 13) бегущая волна в двухпроводной линии; 14) визуализация стоячей электромагнитной волны в разных средах (рис. 4: 1 — генератор УВЧ, 2 — двухпроводная линия, 3 — люминесцентная лампа, 4 — цилиндрический сосуд с водой). Эта серия экспериментов, в последовательности от простых опытов к более сложным, позволяет сформировать у учащихся представление об основных свойствах электромагнитных волн.

В третьей главе "Педагогический эксперимент" представлены задачи, организация и результаты проведения педагогического эксперимента по доказательству эффективности предлагаемого учебного физического эксперимента и методики его использования при обучении физике. Педагогический эксперимент состоит из констатирующего, поискового и формирующего этапов.

В первом параграфе "Планирование педагогического эксперимента"представлены гипотеза, цели, задачи и содержание педагогического исследования. Гипотеза педагогического эксперимента содержит несколько положений:

1) использование системы наглядных учебных опытов при изучении физической сущности уравнений Максвелла позволит учащимся понять их смысл и применять полученные знания в практической деятельности;

2) овладение учащимися понятием электромагнитной волны будет более глубоким и прочным при меньших интеллектуальных и временных затратах, если использовать экспериментальное оборудование и систему учебных опытов с генератором УВЧ дециметрового диапазона;

3) использование в учебном эксперименте самостоятельно изготовленного генератора УВЧ и оборудования повышает интерес учащихся к физике и самостоятельной творческой деятельности;

4) предлагаемая методика повышает интерес учащихся к изучению электромагнитных волн и стимулирует их познавательную активность.

Цели и задачи педагогического эксперимента заключались в следующем:

1) проанализировать оснащенность физических кабинетов учебным оборудованием для проведения демонстраций с электромагнитными волнами;

2) исследовать доступность разработанного оборудования для самостоятельного изготовления и постановки системы опытов с электромагнитными волнами;

3) определить уровень понимания школьниками физической сущности электромагнитной теории, сформированной традиционной методикой;

4) проверить доступность разработанного учебного эксперимента для обоснования системы уравнений Максвелла;

5) проверить эффективность методики для формирования понятия электромагнитной волны с применением системы учебных экспериментов с генератором дециметровых волн;

6) провести экспертную оценку учебности разработанных экспериментов.

Во втором параграфе "Организация констатирующего педагогического

эксперимента и его результаты" проведено исследование начального уровня сформированности понятия электромагнитной волны, осуществлена ста-

тистическая обработка результатов начального тестирования и произведена оценка степени оснащенности физического кабинета оборудованием для демонстраций с электромагнитными волнами.

С целью определения уровня сформированности понятия электромагнитной волны был разработан и проведен тест, который содержал 17 вопросов, требующих выбора одного или нескольких правильных ответов из 4 предложенных вариантов, и 2 вопроса, не имеющие ответов. Репрезентативная выборка учащихся смоделирована студентами 1-3 курсов, обучающимися по специальности "Физика и информатика" в ГОУ ВПО "Глазовский государственный педагогический институт", так как эти студенты представляют все города и сельские районы Удмуртии и являются средними по уровню знаний выпускниками школ. В тестировании участвовали 46 студентов первого курса, 48 студентов второго курса и 45 студентов третьего курса. Результаты тестирования изображены в виде гистограммы на рис. 5.

Начальный уровень сформированности понятия "Электромагнитная волна" 100 т-

Т I ! I I Г I ! 1 ! I | I ] I I I

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 № вопроса

Рис.5

Статистическая обработка результатов педагогического эксперимента заключалась в нахождении коэффициента сформированности понятия и соответствующего доверительного интервала у студентов каждого курса. В результате коэффициенты сформированности понятия электромагнитной волны при 95% точности вычисления доверительных интервалов равны: первый курс — 0,49 ± 0,04, второй курс — 0,51 ± 0,03, третий курс — 0,65 ± 0,03. Таким образом, начальный уровень знаний студентов третьего курса выше, чем у студентов первого и второго курсов. Это можно объяснить тем, что на третьем курсе изучается раздел оптики, и студенты хорошо знакомы с понятиями поляризации, интерференции, дифракции и т.д.

В этом же параграфе представлены результаты анкетирования по определению оснащенности школ оборудованием для проведения демонстраций с электромагнитными волнами, полученные результаты показали недостаточную оснащенность школ учебным оборудованием.

В третьем параграфе "Результативность разработанной методики формирования понятия электромагнитной волны" описано проведение экспертной оценки по определению учебности разработанных демонстрационных опытов для изучения системы уравнений Максвелла и выполнена математическая обработка результатов экспертных оценок.

Педагогический эксперимент состоялся 25 ноября 2005 г. во время семинара учителей физики северного куста Удмуртской республики на базе Республиканской очно-заочной школы при МОУ "Физико-математический лицей" г. Глазова. В эксперименте приняло участие 20 учителей сельских школ. Участники педэксперимента, выступавшие в качестве экспертов, заполняли таблицу экспертных оценок. В итоге была составлена таблица коллективного мнения экспертов и проведена ее математическая обработка. Все полученные оценки учебности опытов превышают пороговое значение 0,63, следовательно, система учебного экспериментального обоснования уравнений Максвелла пригодна для использования в учебном процессе (В.Г.Разумовский, В. В. Майер). Этот результат позволяет сделать вывод, что экспериментальное обоснование физической сущности системы уравнений Максвелла дает учащимся общее представление о единстве и взаимных превращениях электрического и магнитного полей без использования в учебном процессе дифференциальных уравнений.

В этом же параграфе оценивалась учебность серии опытов по доказательству электромагнитной природы оптических явлений. Педагогический эксперимент включал в себя демонстрацию серии опытов и проведение студентами-выпускниками экспертной оценки. В результате была получена итоговая оценка учебности всей серии опытов II = 0,94. Таким образом, результаты исследования позволяют сделать вывод, что экспериментальные доказательства свойств электромагнитных волн могут эффективно применяться в обучении.

Далее в параграфе описан формирующий эксперимент по изучению понятия электромагнитной волны в условиях средней общеобразовательной школы с использованием разработанной системы демонстрационных экспериментов и выполнена статистическая обработка его результатов. В педагогическом эксперименте были задействованы студенты 1-3 курсов, которые принимали участие в исследовании начального уровня сформированное™ понятия электромагнитной волны. Каждому курсу в течение одной лекции была продемонстрирована вся серия опытов по доказательству электромагнитной природы оптических явлений. Результаты контрольного тестирования представлены в виде гистограммы на рис. 6. Статистическая обработка результатов теста дала следующие коэффициенты сформированноети понятия электромагнитной волны: первый курс - 0,63±0,03, второй курс - 0,63±0,03, третий курс - 0,73 ± 0,03. Таким образом, результаты контрольного теста показали увеличение уровня сформированиости понятия электромагнитной волны при использовании в обучении серии простых демонстрационных опытов.

Конечный уровень сформированное™ понятия "Электромагнитная волна"

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 №вопроса

Рис.6

Для анализа достоверности результатов мы воспользовались методом Макнамары в случае зависимых выборок, не имеющих конкретного вида распределения оценок. В итоге результаты статистической обработки показали, что изменение уровня сформированности понятия электромагнитной волны при использовании серии демонстрационных экспериментов является не случайным.

В четвертом параграфе "Исследование доступности учебного оборудования, обеспечивающего систему учебного эксперимента с электромагнитными волнами" описана организация педагогического эксперимента по сборке генератора ультравысокой частоты и система учебных экспериментов по электродинамике, выполнявшихся студентами в курсе общей и экспериментальной физики.

В результате этого этапа педагогического эксперимента было установлено, что разработанное оборудование и технология его изготовления доступны современной школе, так как позволяют любому студенту физического факультета или учителю физики при необходимости самостоятельно изготовить за небольшое время комплект приборов и поставить серию учебных опытов с электромагнитными волнами дециметрового диапазона.

Педагогический эксперимент в школе был основан на том, что студентам, выполняющим дипломные исследования, необходимо было придумать и проверить методику применения разработанного нами учебного эксперимента в средней школе. Результаты, полученные студентами при выполнении курсовых и дипломных работ, позволяют сделать вывод, что использование при изучении электромагнитных волн простых экспериментальных установок и учебных экспериментов повышает интерес учащихся, позволяет само-

стоятельно поставить и объяснить суть опыта, увеличивает эффективность формирования понятия электромагнитной волны.

В ходе диссертационного исследования было проведено 7 различных педагогических экспериментов констатирующего, поискового и формирующего характера, охвативших 152 школьника, 250 студентов и 42 учителя физики общеобразовательных школ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Теоретическое и экспериментальное изучение поставленной научной проблемы, разработка фундаментальных учебных экспериментов по электродинамике, результаты дидактических исследований и педагогического эксперимента подтвердили справедливость сформулированной гипотезы, позволили решить вытекающие из нее задачи и достичь цели диссертационного исследования.

Результаты дидактического исследования показали, что известные учебные опыты по обнаружению магнитного поля тока смещения индукционным и осциллографическим датчиками и их теоретические обоснования содержат физические ошибки, поэтому в учебном процессе они должны быть заменены физически корректным учебным экспериментом. Соответствующие демонстрационные опыты нами разработаны, их корректность подтверждена теоретическим и экспериментальным исследованием, целесообразность применения в учебном процессе обоснована педагогическим экспериментом.

В результате выполнения диссертационного исследования разработан комплект оборудования с генератором ультравысокой частоты на 430 МГц. Учебный комплект прост в использовании, доступен для изготовления учителем физики, обеспечивает учебный физический эксперимент по доказательству магнитного поля тока смещения и обоснованию физического смысла системы уравнений Максвелла, способствует эффективному формированию понятия электромагнитной волны и ее физических свойств на уровне, доступном для понимания учащимися средних общеобразовательных школ. Впервые предлагается оборудование, которое убедительно показывает учащимся тождественность физической сущности переменного тока низкой, высокой и ультравысокой частот. В педагогическом эксперименте показана эффективность использования разработанной серии демонстрационных экспериментов, а также техники постановки и методики применения экспериментов при введении и формировании понятия электромагнитной волны.

В диссертации описаны 26 новых и модернизированных учебных физических экспериментов, которые найдут самое широкое применение при изучении основ электродинамики. В качестве основного направления дальнейшего совершенствования учебного эксперимента с электромагнитными волнами мы видим разработку маломощного генератора УВЧ на порядок более высокой частоты и индикатора, состоящего из малогабаритного усилителя с выходом на светодиод. Это позволит устранить недостатки известного учебного эксперимента с сантиметровыми и дециметровыми электромагнитными волнами.

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

1 Майер, В. В. Некорректная демонстрация магнитного поля тока смещения [Текст] / В.В.Майер, Л.Е.Чирков // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научных трудов. Выпуск 18. — М. : ИОСО РАО, 2003. — С. 41-45. (0,25 печ. л., авторских — 50%)

2. Майер, В. В. Учебное исследование доказательности демонстрации магнитного поля тока смещения [Текст] / В. В. Майер, Л. Е. Чирков // Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в условиях модернизации российского образования: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. — Екатеринбург : Уральский гос. пед. ун-т, 2003. — С. 95-96. (0,09 печ. л., авторских — 50%)

3. Майер, В. В К демонстрации магнитного поля тока смещения [Текст] / В. В. Майер, Л. Е. Чирков // Учебный физический эксперимент: Актуальные проблемы. Современные решения: Программа и материалы восьмой всероссийской научно-практической конференции. — Глазов : ГГПИ, 2003. — С. 16. (0,03 печ. л., авторских — 50%)

4 Майер, В. В Учебное исследование демонстрации магнитного поля тока смещения [Текст] / В. В. Майер, Л. Е. Чирков // Физика: Приложение к еженедельной газете "Первое сентября". — 2003. — №40. — С.25-28. (0,50 печ. л., авторских — 50%)

5. Майер, В. В. Условия демонстрации магнитного поля тока смещения [Текст] / В. В. Майер, Л. Е. Чирков // Учебная физика — 2003. — № 3. — С. 12-23. (0,75 печ. л., авторских — 50%)

6 Майер, В. В. Демонстрация электромагнитной волны в различных средах [Текст] /

B. В. Майер, А. Е. Чирков, Л Е. Чирков // Учебная физика. — 2003. — № 5. —

C. 28-30. (0,19 печ. л., авторских — 40%)

7. Майер, В. В. Комплект приборов для учебных опытов с электромагнитными волнами [Текст] / В. В. Майер, Л. Е. Чирков // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научных трудов. Выпуск 19. — М. : ИСМО РАО, 2004. — С. 49-51. (0,13 печ. л., авторских — 50%)

8. Майер, В. В. Принцип действия стержневого поляризатора электромагнитных волн [Текст] / В. В. Майер, Л. Е. Чирков // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научных трудов. Выпуск 22. — М. : ИСМО РАО, 2005. — С. 79-81. (0,13 печ. л., авторских — 50%)

9. Чирков, Л. Е. Педагогический эксперимент по определению доступности учебного эксперимента с генератором дециметровых радиоволн [Текст] // Учебный физический эксперимент- Актуальные проблемы. Современные решения: Программа и материалы девятой всероссийской научно-практической конференции. — Глазов : ГГПИ, 2004. — С. 9-10. (0,03 печ. л., авторских — 100%)

10. Чирков, Л. Е. Демонстрационный эксперимент для формирования понятия по-перечности и поляризации электромагнитной волны [Текст] / Л. Е. Чирков, В. В. Майер // Учебный физический эксперимент: Актуальные проблемы. Современные решения: Программа и материалы десятой всероссийской научно-практической конференции. — Глазов : ГГПИ, 2005. — С. 24. (0,03 печ. л., авторских — 50%)

11 Чирков, Л. Е. Экспериментальное обоснование понятия поляризации электромагнитной волны [Текст] / Л. Е. Чирков, В В. Майер // Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики: Материалы Всероссийской

научно-практической конференции —Екатеринбург Уральский гос пед ун-т, 2005. - С 247 248 (0,09 печ. л., авторских 50%)

12 Чирков, JI Е Экспериментальное обоснование системы уравнений Максвелла [Текст] // Учебный физический эксперимент- Актуальные проблемы. Современные решения: Программа и материалы одиннадцатой всероссийской научно-практической конференции. — Глазов : ГГПИ, 2006 — С. 29. (0,04 печ. л., авторских — 100%)

13 Чирков, JI Е. Система учебных опытов для формирования понятия электромагнитной волны [Текст]: учебное пособие к курсу экспериментальной физики / JI. Е. Чирков. — Глазов : ГГПИ, 2006. — 48 с. : ил. — (Библиотека журнала "Учебная физика" Серия "Учебные физические исследования"). (3 печ. л., авторских — 100%)

Изд лиц. ИД №06035 от 12.10 2001. Подписано в печать 03.05 2006. Размножено на ризографе. Формат 60 х 84 1/16. Усл. печ л 1,2 Тираж 100 "Заказ № 843- 2006

Г лазовский государственный педагогический институт имени В Г Короленко 427621. Удмуртия г Глазов, ул Первомайская, 25

ЛША-

•11467

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Чирков, Алексей Евгеньевич, 2006 год

Введение

Глава 1. СУЩЕСТВУЮЩИЙ УЧЕБНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ ДЛЯ ВВЕДЕНИЯ И ФОРМИРОВАНИЯ • ПОНЯТИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ.

1.1. Физический эксперимент для изучения электромагнитных волн в методической и учебной литературе.

1.1.1. Лекционные демонстрации электромагнитных волн. 1.1.2. Дидактические исследования учебного эксперимента с электромагнитными волнами. 1.1.3. Учебный эксперимент с электромагнитными волнами в школьных учебниках физики.

1.2. Доказательность фундаментальных учебных экспериментов по электродинамике.

1.2.1. Закономерности создания новых элементов учебной физики.

1.2.2. Обоснование системы уравнений Максвелла. 1.2.3. Доказательство волновой природы физических явлений. 1.2.4. Последовательность экспе

I риментов, необходимых для доказательства волновой природы электроф магнитного излучения. 1.2.5. Дидактические принципы построения системы учебного физического эксперимента для введения и формирования понятия электромагнитной волны.

1.3. Дидактические исследования учебных экспериментов по введению понятия электромагнитной волны

1.3.1. Дидактическое исследование демонстрации магнитного поля тока смещения. 1.3.2. Учебное исследование магнитного поля тока смещения. ^ 1.3.3. Дидактическое исследование учебной теории магнитного поля тока смещения.

Глава 2. СИСТЕМА УЧЕБНОГО ФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА ДЛЯ ВВЕДЕНИЯ И ФОРМИРОВАНИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНОГО ПОНЯТИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ.

2.1. Оборудование для учебного эксперимента с электромагнитными волнами.

2.1.1. Требования и принципы конструирования самодельных приборов.

2.1.2. Комплект приборов для учебных опытов с электромагнитными волнами. 2.1.3. Классификация генераторов высокой частоты. 2.1.4. Генератор ультравысокой частоты.

2.2. Экспериментальное обоснование системы уравнений

Максвелла.

2.2.1. Демонстрация электромагнитной индукции. 2.2.2. Магнитное поле тока смещения. 2.2.3. Вихревое электрическое поле. 2.2.4. Истоки и стоки электрического и магнитного полей.

2.3. Волновой характер электромагнитного излучения.

2.3.1. Переход от закрытого контура к открытому. 2.3.2. Излучение электромагнитных волн полуволновым диполем.

2.4. Физические свойства электромагнитных волн.

2.4.1. Экспериментальное доказательство существования электромагнитных волн и их физические свойства. 2.4.2. Практическое применение электромагнитного излучения.

Глава 3. ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ.

3.1. Планирование педагогического эксперимента.

3.1.1. Основные цели и задачи педагогического эксперимента. 3.1.2. Организация структуры педагогического эксперимента.

3.2. Организация констатирующего педагогического эксперимента и его результаты.

3.2.1. Исследование начального уровня сформированности понятия электромагнитной волны. 3.2.2. Математическая обработка результатов педагогического эксперимента. 3.2.3. Проведение оценки степени оснащенности физического кабинета оборудованием для демонстраций с электромагнитными волнами.

3.3. Результативность разработанной методики формирования понятия электромагнитной волны.

3.3.1. Экспериментальное обоснование системы уравнений Максвелла.

3.3.2. Проведение экспертной оценки по определению учебности разработанных демонстрационных опытов при изучении системы уравнений Максвелла. 3.3.3. Математическая обработка результатов экспертной оценки. 3.3.4. Экспертная оценка учебности серии экспериментов по доказательству электромагнитной природы оптических явлений. 3.3.5. Основная система учебных опытов на уроке физики. 3.3.6. Апробация разработанной системы демонстрационных экспериментов. 3.3.7. Статистическая обработка результатов педагогического эксперимента.

3.4. Исследование доступности учебного оборудования, обеспечивающего систему учебного эксперимента с электромагнитными волнами.

3.4.1. Организация педагогического эксперимента по сборке генератора ультравысокой частоты. 3.4.2. Система учебных экспериментов в курсе общей и экспериментальной физики.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Система учебного физического эксперимента как средство формирования фундаментального понятия электромагнитной волны"

Актуальность исследования. Понятие электромагнитной волны относится к фундаментальным понятиям физики. Введение и формирование этого понятия происходит при изучении основ электродинамики в старших классах средней школы. Учащиеся в процессе познавательной деятельности овладевают учебной теорией и учебным экспериментом, что в конечном итоге и приводит к формированию в их сознании понятия электромагнитной волны. Школьный вариант учебной теории электромагнитных явлений, как показано в монографии С. Е. Каменецкого и И. Г. Пустильника [49], представляет собой упрощенное, главным образом, качественное изложение основных идей Фа-радея и Максвелла, поэтому роль учебного эксперимента в формировании понятия электромагнитной волны является определяющей: именно учебный эксперимент призван убедительно обосновать сам факт существования электромагнитных волн, выявить основные их свойства, показать возможности практического применения.

Теоретические основы, методика, техника и технология, направления развития, проблемы современного школьного учебного эксперимента рассмотрены в работах таких известных методистов, как Л.И.Анциферов [4, 5], А.И.Бугаев [12], Ю.И.Дик [31], В. А. Извозчиков [41], О. Ф. Кабардин [43, 44], В. Г. Разумовский [ 119, 123], С.А.Хорошавин [155,], Т.Н.Шамало [163, 164].

Вопросы экспериментального изучения электромагнитных явлений рассматриваются также в трудах Ю. Б. Альтшулера [2], В. И. Бо-кова [ 10], В. А. Бурова [6], С. Г. Калашникова [47], Н. И. Калитеевско-го [48], Г. С. Лансберга [182, 183], В.В.Майера [68], Б. Л. Марголина [87], Б. Ю. Миргородского [89], Л. П. Стрелковой [137], Е.Ю.Тимофеева и К. М. Тимофеевой [ 142, 143 ] и др.

Разработке учебного эксперимента с электромагнитными волнами уделяли внимание многие исследователи. Особенно большой вклад в решение этой проблемы внесли Б. С. Зворыкин [37, 38, 39], С. Е. Ка-менецкий [49], Н.Н.Малов [21], Н. Я. Молотков [90, 92], Б. Ш. Пер-кальскис [ 106,107], Р. В. Поль [ 111], Н. М. Шахмаев [ 167,168,170,171, 176], В.Ф.Шилов [177, 178], Б.М.Яворский [186, 187, 188]. Их трудами создано учебное оборудование и системы учебных экспериментов с электромагнитными волнами дециметрового и сантиметрового диапазонов.

Однако эти системы учебных экспериментов не дают последовательное экспериментальное обоснование системы уравнений Максвелла, следовательно, они не позволяют в полном объеме сформировать понятие электромагнитной волны. Доказательность описанных в литературе учебных опытов по существованию магнитного поля тока смещения (магнитоэлектрической индукции) вызывает сомнения. Использование при изучении переменного тока, электромагнитных колебаний и электромагнитных волн разных по принципу действия и конструкциям источников переменного напряжения не способствует формированию у учащихся представлений об общности изучаемых физических явлений. Наконец, практически во всех отечественных учебниках физики рекомендуются эксперименты с генератором и приемником сантиметровых электромагнитных волн, принцип действия которых непонятен учащимся, что не обеспечивает овладение ими основами метода научного познания, как того требует современный стандарт физического образования. Кроме того, в настоящее время школы, как правило, не располагают дорогостоящим и ненадежным оборудованием для опытов с электромагнитными волнами сантиметрового диапазона.

1) между необходимостью экспериментального обоснования си-ф стемы уравнений Максвелла (или положенных в ее основу физических идей, выдвинутых Фарадеем и Максвеллом) и реально разработанными учебными экспериментами по электромагнитным явлениям;

3) между требованиями общества к овладению учащимися при изучении физики основами метода научного познания и невозможностью полной реализации этого требования в связи с отсутствием в к школах учебного оборудования для постановки системы доказательного учебного эксперимента с электромагнитными волнами.

Указанные противоречия препятствуют достаточно эффективному решению задач физического образования учащихся средней школы. Поэтому актуальной является проблема создания и использования в 1 школьном учебном процессе доказательного физического эксперимента, обеспечивающего формирование таких сложных понятий электродинамики, как ток смещения, электромагнитная и магнитоэлектриче-® екая индукция, уравнения Максвелла, электромагнитная волна.

Объект исследования — совокупность элементов учебной фи} зики для формирования фундаментального понятия электромагнитной волны.

В соответствии с целью и гипотезой исследования были постав лены следующие задачи:

2. Разработать дидактические принципы построения системы учебного физического эксперимента для введения и формирования понятия электромагнитной волны.

3. Выявить и устранить физические ошибки в учебном эксперименте и в учебной теории по обоснованию магнитоэлектрической индукции; разработать систему учебных опытов по экспериментальному обоснованию системы уравнений Максвелла.

5. Провести педагогический эксперимент с целью обоснования справедливости гипотезы исследования.

Теоретическая значимость:

2. Выявлены и устранены недостатки учебного эксперимента, используемого в традиционной методике формирования понятия электромагнитной волны.

Ф Практическая значимость:

2. Рекомендованная система учебных экспериментов может быть непосредственно использована на уроках физики при выполнении лабораторных работ физического практикума и во внеурочной познавательной деятельности учащихся и учителя.

Методологическую основу исследования составляют кон5 цепция учебного и научного познания в обучении физике (В. Г. Разумовский [120, 121, 122]); основные законы дидактики физики (В.В.Майер [65, 66, 119]); сущность экспериментального Метода при изучении физики (С. Е.Каменецкий [49, 171], Р. В.Майер [78, 81, 82], Е. С. Объедков [100, 101], С. А. Хорошавин [156, 157], Т.Н. Шамало [163, 164, 166], Н. М. Шахмаев [ 173, 174] и др.); дидактическая теория формирования физических понятий (Е. С. Агафонова (Мамаева) [ 1, 64, 85], И.Г.Пустильник [116, 117], А.В.Усова [144, 145], Т.Н.Шамало

165, 166]); идеи целостного подхода к методике формирования познавательной активности учащихся при обучении физике (В. С. Данюшен-ков [27]).

Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялась в общеобразовательных школах г. Глазова, на физическом ф факультете ГОУ ВПО "Глазовский государственный педагогический институт имени В.Г.Короленко", на семинаре учителей физики северного куста Удмуртской Республики на базе Республиканской очно-заочной школы при МОУ "Физико-математический лицей" г. Глазова. Полученные результаты обсуждались на заседаниях научного семинара физического факультета Глазовского педагогического института (2002-2006 гг.), научно-практических конференциях (Екатеринбург, 2003 г., Глазов, 2003-2005 гг.). Основные результаты исследования представлены в 13 публикациях автора.

Положения, выносимые на защиту: i

1. Результаты дидактического исследования показали, что известные учебные эксперименты по обнаружению магнитного поля тока смещения индукционным и осциллографическим датчиками ошибочны, поэтому в учебном процессе их необходимо заменить физически корректным экспериментом. * 2. Предлагаемая система учебных экспериментов по обоснованию системы уравнений Максвелла и изучению свойств электромагнитных волн обеспечивает корректное и эффективное формирование в сознании ® учащихся фундаментального понятия электромагнитной волны.

3. Разработанный комплект учебного оборудования доступен для > изготовления учащимися и учителем физики, обеспечивает постановку демонстрационных и лабораторных экспериментов, удовлетворяет дидактическим требованиям к учебной экспериментальной технике.

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

КРАТКИЕ ВЫВОДЫ

1. Констатирующий педагогический эксперимент показал недостаточную сформированность понятия электромагнитной волны у студентов. Анализ оборудования школьных кабинетов физики выявил отсутствие приборов и установок, необходимых для экспериментального изучения свойств электромагнитных волн.

2. В результате поискового эксперимента были подобраны доступные материалы, разработаны простые конструкции генератора УВЧ и другого учебного оборудования, подтверждена доступность генератора для изготовления студентами и учителями школ. Эксперт-нал оценка учебных экспериментов по обоснованию физической сущности уравнений Максвелла и доказательству свойств электромагнитных волн показала их высокую учебность и соответствие дидактическим требованиям к учебному физическому эксперименту.

3. Формирующий эксперимент подтвердил рост эффективности методики введения и формирования понятия электромагнитной волны при использовании разработанной в настоящем исследовании системы учебных экспериментов с электромагнитными волнами дециметрового диапазона.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Чирков, Алексей Евгеньевич, Глазов

1. Агафонова (Мамаева), Е. С. Формирование обобщенных понятий волнового движения на основе учебного эксперимента Текст. : дис канд. пед. наук / Агафонова (Мамаева) Елена Сергеевна — М., 1994. — 255 с.

2. Альтшулер, Ю. Б. Формирование методологических и прикладных знаний учащихся в процессе изучения электродинамики в курсе физики средней школы Текст. : автореф. .канд. пед. наук / Альтшулер Юрий Борисович. — Киров., 2003. — 23 с.

3. Ампер, A.M. Электродинамика Текст. / A.M. Ампер. — М. : АН СССР, 1954. — 492 с.

4. Анциферов, J1. И. Проблемы школьного физического эксперимента Текст. / JI. И. Анциферов // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научно-методических работ. Выпуск 1. — Глазов: ГГПИ, 1995. — С. 4-7.

5. Анциферов, JL И. Практикум по методике и технике школьного физического эксперимента Текст.: учеб. пособие для студентов пед. ин-тов физ.-мат. спец. / JL И. Анциферов, И. М. Пищиков. — М. : Просвещение, 1984. — 255 с.

6. Анциферов, JI. И. Практикум по физике в средней школе Текст.: Дидиактический материал. Пособие для учителя / Л.И.Анциферов, В.А.Буров, Ю.И.Дик и др. / Под ред. В. А. Бурова, Ю. И. Дика. — М. : Просвещение, 1987. — 191 с.

7. Басова, О. А. Вариант изучения применений электромагнитной индукции Текст. / О.А.Басова // Физика в школе. — 1998. — №6. — С. 42-43.

8. Басова, О. А. Вариант организации урока изучения электромагнитной индукции Текст. / О. А. Басова // Физика в школе. — 2000. — №8. — С. 35-36.

9. Благодарный, В. В. Колебания и волны Текст. /

10. B. В. Благодарный, 3. Ф. Чернобривая // Физика: Приложение к еженедельной газете первое сентября. — 2003. — № 11. —1. C. 16-18.

11. Боков, В. И. Приборы к теме "Электромагнитные колебания и волны" Текст. / В. И. Боков // Физика в школе. — 1953. — №2. — С. 36-41.

12. Бордонская, Л. А. О введении понятия электромагнитного поля в разделе "Основы электродинамики" Текст. / Л. А. Бордонская, С. Е. Каменецкий // Физика в школе. — 1976. — №3. — С. 55-60.

13. Бугаев, А. И. Методика преподавания физики в средней школе Текст. : Теорет. основы : учеб. пособие для студентов пед. ин-ов по физ.-мат. спец. / А. И. Бугаев. — М. : Просвещение, 1981. — 288 с.

14. Бугаенко, Г. А. О взаимосвязи электрического и магнитного полей Текст. / Г. А. Бугаенко // Физика в школе. — 1971. — №6. — С. 44-47.

15. Булдык, Г. М. Теория вероятностей и математическая статистика Текст. / Г. М. Булдык. — Минск : Вышэйшая школа, 1989. — 285 с.

16. Буров, В. А. Демонстрационный эксперимент по физике в старших классах средней школы Текст.: Т. 2. Электричество. Оптика. Физика атома. Пособие для учителей / В. А. Буров, Б. С. Зворыкин, А. П. Кузьмин и др. / Под ред. А. А. Покровского.

17. М. : Просвещение, 1972. — 448 с.

18. Буров, В. А. Учебный физический эксперимент в X классе Текст. / В. А. Буров // Физика в школе. — 1972. — №4. — С. 63-73.

19. Бутиков, Е. И. Физика Текст. Кн.2. Электродинамика. Оптика / Е. И. Бутиков, А.С.Кондратьев. — М. : Физматлит, 2001. — 336 с.

20. Бутырский, Г. А. Учебные опыты по электродинамике на стандартном оборудовании Текст. / Г. А. Бутырский, А. Г. Наговицын // Учебная физика. — 1998. — № 1. — С. 33-43.

21. Василевский, А. С. О законе электромагнитной индукции и правиле Ленца Текст. / А. С. Василевский // Физика в школе. — 2001.7. — С. 76.

22. Вентцель, Е. С. Теория вероятностей Текст. / Е. С. Вентцель. — М. : Высш. шк., 2002. — 575 с.

23. Гершензон, Е. М. Курс общей физики. Электричество и магнетизм Текст. / Е. М. Гершензон, Н. Н. Малов. — М.: Просвещение, 1980.223 с.

24. Гершензон, Е. М. Электродинамика Текст. / Е. М. Гершензон, Н. Н. Малов, А. Н. Мансуров. — М. : Академия, 2002. — 352 с.

25. Гмурман, В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика Текст. / В. Е. Гмурман. — М. : Высш. шк., 2004. — 479 с.

26. Грабарь, М. И. Применение математической статистики в педагогических исследованиях: Непараметрические методы Текст. / М. И. Грабарь, К. А. Краснянская. — М. : Педагогика, 1977. — 136 с.

27. Громов, С. В. Физика: Механика. Теория относительности. Электродинамика. 10 кл. Текст. / С.В.Громов. — М. : Просвещение, 2002. — 383 с.

28. Гуляева, Т. П. Математическое описание электромагнитной волны Текст. / Т.П.Гуляева // Физика в школе. — 2002. — №3. — С. 75-76.

29. Данюшенков, В. С. Целостный подход к методике формирования . познавательной активности учащихся при обучении физике в базовой школе Текст. / В. С. Данюшенков. — Прометей, 1994. — 208 с.

30. Демышев, В.Ф. Свободные электромагнитные колебания Текст. / В. Ф. Демышев // Физика в школе. — 1995. — №3. — С. 33-34.

31. Демонстрационный эксперимент по физике в старших классах средней школы Текст. Т.2. Электричество, оптика, физика атома: пособие для учителей / В. А. Буров, Б. С. Зворыкин, А.П.Кузьмин и др.; Под ред. А.А.Покровского. — М. : Просвещение, 1972. — 448 с.

32. Дивак, В. Б. Реализация дидактического принципа наглядности при изучении поляризации электромагнитных волн Текст. : ав-тореф. дис канд. пед. наук. / Дивак Владимир Борисович.1. Тамбов, 2000. — 24 с.

33. Дик, Ю. И. Требования к конструированию самодельных приборов по физике Текст. / Ю. И. Дик, А. Ф. Мигу нов / / Физика в школе.1983. — № 1. — С. 76-80.

34. Драгель, В. А. Электрическое поле двухпроводной линии Текст. / В. А. Драгель // Физика в школе. — 1966. — №4. — С. 90.

35. Дуков, В. М. Формирование понятия электромагнитного поля Текст. / В. М. Дуков // Физика: Приложение к еженедельной газете "Первое сентября". — 2003. — №3. — С. 1-6.

36. Енохович, А. С. Справочник по физике и технике Текст. / А. С. Енохович. — М. : Просвещение, 1983. — 255 с.

37. Жерехов, Г. И. Демонстрация действия трехэлементной телевизионной антенны Текст. / Г. И. Жерехов, Р. Г. Клызбаев, А. Г. Гиль-манов // Физика в школе. — 1973. — №3. — С. 81-83.

38. Жуков, И. А. Генератор дециметровых волн Текст. / И. А. Жуков // Физика в школе. — 1956. — № 6. — С. 62-64.

39. Зворыкин, Б. С. Электромагнитные колебания и волны в курсе физики средней школы Текст. / Б. С.Зворыкин. — М. : Академия педагогических наук РСФСР, 1955. — 100 с.

40. Зворыкин, Б. С. Генератор УВЧ Текст. / Б.С.Зворыкин // Физика в школе. — 1954. —№5. — С. 53-59.

41. Зворыкин, Б. С. Система учебного эксперимента по физике и учебное оборудование Текст. / Б. С. Зворыкин // Физика в школе. — 1969. — №3. — С. 3-14.

42. Зильберман, Г. Е. Электричество и магнетизм Текст. / Г. Е. Зиль-берман. — М. : Наука, 1970. — 384 с.

43. Измайлов, С. В. Курс электродинамики / С. В. Измайлов. — М. : Гос. уч.-пед. изд. мин. проев. РСФСР, 1962. — 440 с.

44. Кабардин, О. Ф. Методические основы физического эксперимента в средней школе Текст.: дис. .докт. пед. наук в форме науч. докл. / О. Ф. Кабардин. — М., 1985. — 44 с.

45. Кабардин, О. Ф. Методические основы физического эксперимента Текст. / О. Ф. Кабардин // Физика в школе. — 1985.№2. — С. 69-73.

46. Казаринов, А. С. Адаптационная валидация педагогических тестов Текст. : монография / А. С. Казаринов, А. А. Мирошниченко, А. Ю. Култышева — Глазов: Издательский центр ГГПИ, 2001. — 124 с.

47. Калашников, Н. П. Основы физики Текст. Т.1 / Н. П. Калашников, М. А. Смондырев. — М. : Дрофа, 2003. — 400 с.

48. Калашников, С. Г. Электричество Текст. / С. Г. Калашников. — М. : Физматлит, 2004. — 624 с.

49. Калитеевский, Н. И. Волновая оптика Текст. / Н. И. Калитеевский. — М. : Высшая школа, 1978. — 384 с.

50. Каменецкий, С. Е. Электродинамика в курсе физики средней школы Текст. / С. Е. Каменецкий, И. Г. Пустильник. — М. : Просвещение, 1978. — 128 с.

51. Каринкин, Н. М. Демонстрационные опыты, способствующие формированию понятия вихревого электрического поля Текст. / Н. М. Каринкин// Физика в школе. — 2001. —№8. —С. 4750.

52. Карцев, В. Приключения великих уравнений. Текст. / В. Карцев.

53. М. : Знание, 1978. — 224 с.

54. Касьянов, В. А. Физика. 11 кл. Текст.: тематическое и поурочное планирование / В. А. Касьянов. — М. : Дрофа, 2003. — 96 с.

55. Касьянов, В.А. Физика. 11 кл. Текст. / В.А.Касьянов. — М. : Дрофа, 2004. — 416 с.

56. Козлов, В. И. Общий физический практикум. Электричество и магнетизм Текст. / В. И. Козлов. — М. : МГУ, 1987. — 270 с.

57. Красавин, Г. В. Первый урок по электромагнитной индукции Текст. / Г.В.Красавин, Г.Г.Красавин // Учебная физика. —1999. — №5. — С. 25-27.

58. Кудрявцев, П. С. История физики Текст. Том 1 / П. С. Кудрявцев. — М. : Гос. уч.-пед. изд. мин-ва. про-свещ. РСФСР, 1956. — 564 с.

59. Кухлинг, X. Справочник по физике Текст.: пер. с нем. / X. Кух-линг. — М. : Мир, 1982. — 520 с.

60. Ландау, Л. Д. Теоретическая физика Текст. Т.2. Теория поля / Л.Д.Ландау, Е. М.Лифшиц. — М. : Физматлит, 2003. — 536 с.

61. Лекционные демонстрации по физике Текст. / М. А. Грабовский,

62. A. Б. Млодзевский, Р. В. Телесин и др.; Под ред. В. И. Ивероновой.

63. М. : Наука, 1972. — 639 с.

64. Льоцци, М. История физики Текст. / М.Льоцци. — М. : МИР, 1970. — 464 с.

65. Майер, В. В. Генератор ультравысокой частоты Текст. /

66. B. В. Майер // Учебная физика. — 2003. — №2. — С. 31-37.

67. Майер, В. В. Демонстрация магнитного поля тока смещения Текст. / В. В. Майер // Учебная физика. — 2003. — №4. —1. C. 27-33.

68. Майер, В. В. Демонстрация относительности электрического и магнитного полей Текст. / В. В. Майер // Учебная физика. —2000. — №3. — С. 59-69.

69. Майер, В. В. Новые элементы учебной физики как основа организации процесса научного познания в современной системе физического образования Текст.: дис доктора, пед. наук / Майер

70. Валерий Вильгельмович. — Глазов, 2000. — 409 с.

71. Майер, В. В. Основные законы дидактики физики Текст. / В. В. Майер // Проблемы учебного физического эксперимента. Вып. 9. — Глазов-СПб.: ГГПИ, 1999. — С. 24-26.

72. Майер, В. В. Оценка учебности элемента учебной физики Текст. / В. В. Майер // Учебная физика. — 2002. — №3. — С. 39-55.

73. Майер, В. В. Система учебных экспериментальных доказательств в электродинамике Текст. / В. В. Майер, Р. В. Майер. — Глазов, 2003. — 244 с.

74. Майер, В. В. Комплект приборов для учебных опытов с электромагнитными волнами Текст. / В. В. Майер, JI. Е. Чирков // Проблемы учебного физического эксперимента. Вып. 19. — М. : ИОСО РАО, 2004. — С. 49-51.

75. Майер, В. В. Некорректная демонстрация магнитного поля тока смещения Текст. / В. В. Майер, Л. Е. Чирков // Проблемы учебного физического эксперимента. Вып. 18. — М. : ИОСО РАО, 2003. — С. 41-45.

76. Майер, В. В. Принцип действия стержневого поляризатора электромагнитных волн Текст. / В. В. Майер, Л. Е. Чирков // Проблемы учебного физического эксперимента. Вып. 22. — М. : ИСМО РАО, 2005. — С. 79-81.

77. Майер, В. В. Условия демонстрации магнитного поля тока смещения Текст. / В. В. Майер, Л. Е. Чирков // Учебная физика. — 2003. — №3. — С. 12-23.

78. Майер, В. В. Учебное исследование демонстрации магнитного поля тока смещения Текст. / В. В. Майер, Л.Е.Чирков // Физика: Приложение к еженедельной газете "Первое сентября". — 2003.40.—С. 25-28.

79. Майер, В. В. Учебное исследование демонстрации магнитного поля тока смещения Текст. / В. В. Майер, Л. Е. Чирков // Учебная физика. — 2003. — № 2. — С. 23-30.

80. Майер, В. В. Демонстрация электромагнитной волны в различных средах Текст. / В. В. Майер, А. Е. Чирков, Л. Е. Чирков // Учебная физика. — 2003. — № 5. — С. 28-30.

81. Майер, Р. В. Исследование процесса формирования эмпирических знаний по физике Текст. : учеб. пособие / Р. В. Майер. — Глазов, ГГПИ, 1998. — 132 с.

82. Майер, Р. В. Методика фундаментального эксперимента по волновой физике Текст. : дис. .канд. пед. наук / Майер Роберт Валерьевич. — М., 1995. — 258 с.

83. Майер, Р. В. Методика фундаментального эксперимента по волновой физике Текст. : автореф. .канд. пед. наук / Майер Роберт Валерьевич. — М., 1995. — 18 с.

84. Майер, Р. В. О соотношении эксперимента и теории в школьном курсе физики Текст. / Р. В. Майер // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научных и методических работ. Выпуск 3. — Глазов: ГГПИ, 1997. — С. 13-16.

85. Майер, Р. В. Проблема формирования системы эмпирических знаний по физике Текст. : дис. .докт. пед. наук / Майер Роберт Валерьевич. — М., 1998. — 345 с.

86. Максвелл, Дж. К. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля Текст. / Дж. К. Максвелл. — М. : Гостехтеориздат, 1954. — 688 с.

87. Малышев, И. М. Генератор тока высокой частоты и опыты с ним Текст. / И.М.Малышев // Физика в школе. — 1948. — №2. — С. 64-68.

88. Мамаева, Е. С. Учебный эксперимент в формировании физических понятий Текст. / Е. С. Мамаева // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научно-методических работ. Выпуск 1.

89. Глазов: ГГПИ, 1995. — С. 27-28.

90. Мансуров, А.Н. Физика Текст. : учеб. для 10-11 кл. шк. с гуманит. профилем обучения / А.Н.Мансуров, Н.А.Мансуров.— М. : Просвещение, 1999 222 с.

91. Марголин, Б. JI. Демонстрационный генератор УКВ и опыты с ним Текст. / Б. JI. Марголин // Физика в школе. — 1954. — №1. — С. 57-63.

92. Матвеева, JI. М. Самодельные приборы и современные требования к ним Текст. / Л.М.Матвеева // Физика в школе. — 1977. — №4. — С. 77-81.

93. Миргородский, Б.Ю. Модель для демонстрации свойств электромагнитного поля Текст. / Миргородский Б.Ю. // Физика в школе. — 1968. — №6. — С. 67-68.

94. Молотков, Н. Я. Изучение колебаний на основе современного эксперимента Текст. / Н. Я. Молотков. — Киев: Рад. шк., 1988. — 160 с.

95. Молотков, Н.Я. Педагогические основы создания демонстрационного физического эксперимента при изучении колебательных и волновых процессов Текст. : дис. .докт. пед. наук: 13.00.02. / Н. Я. Молотков. — Хмельницкий, 1990. — 419 с.

96. Мякишев, Г. Я. Физика Текст. : учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев. — М. : Просвещение, 2004. — 336 с.

97. Мякишев, Г. Я. Основные особенности физического метода исследования Текст. / Г. Я. Мякишев // Физика в школе. — 1985. — №6.—С. 15-19.

98. Мякишев, Г. Я. Физика: Колебания и волны. 11 кл. Текст. / Г. Я. Мякишев, А. 3. Синяков. — М. : Дрофа, 2001. — 288 с.

99. Мякишев, Г. Я. Физика: Электродинамика. 10-11 кл. Текст. / Г. Я. Мякишев. — М. : Дрофа, 2002. — 480 с.

100. Новые государственные стандарты школьного образования Текст. — М. : ООО "Изд-во Астрель": ООО "Изд-во ACT", 2004. — 446 с.

101. Нейман, Л. Р. Теория электромагнитного поля Текст. Часть третья / Л.Р.Нейман, П.Л.Калантаров. — М. : Гос. энерг. издат., 1959. — 232 с.

102. Никифоров, Г. Г. Демонстрационно-лабораторный комплект для изучения принципов радиопередачи и радиоприема Текст. /

103. Г. Г. Никифоров, JL С. Либерман // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научно-методических работ. Выпуск 1.

104. Глазов: ГГПИ, 1995. — С. 77-80.

105. Объедков, Е. С. Электромагнитные явления в ученическом эксперименте Текст. / Е. С. Объедков, А. И. Нурминский // Учебная физика. — 1999. — № 1. — С. 30-40.

106. Объедков, Е. С. Физический эксперимент и научная организация труда учащихся Текст. / Е. С. Объедков // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научно-методических работ. Выпуск 1. — Глазов: ГГПИ, 1995. — С. 29-30.

107. Основы методики преподавания физики в средней школе Текст. / В.Г.Разумовский, А.И.Бугаев, Ю.И.Дик и др.; Под ред. А. В. Перышкина и др. — М. : Просвещение, 1984. — 398 с.

108. Оттосон, И. Портативная радиостанция на 430-440 МГц Текст. / И. Оттосон // Радио. — 1964. — №4. — С. 19-20.

109. Павлов, Е. В. Об изучении закона электромагнитной индукции в школьном курсе физики Текст. / Е. В. Павлов // Учебная физика.2001. — № 4. — С. 12-14.

110. Парселл, Э. Электричество и магнетизм Текст. / Э. Парселл. — М. : Наука, 1975. — 440 с. .:}

111. Перкальскис, Б. Ш. Использование некоторых современных научных средств в физических демонстрациях Текст. / Б. Ш. Перкальскис. — М. : Физматгиз, 1971. — 208 с.

112. Перкальскис, Б. Ш. Волновые явления и демонстрации по курсу физики Текст. / Б. Ш. Перкальскис. — Томск : Изд-во Томск, ун-та, 1984. — 280 с.

113. Петров, П. К. Математико-статистическая обработка результатов педагогических исследований Текст. / П. К. Петров. — Ижевск: УдГУ, 2006. — 86 с.

114. Петров, Ф. М. Применение радиоприемника на уроках Текст. / Ф. М. Петров // Физика в школе. — 1953. — № 1. — С. 61-62.

115. Пинский, А. А. Учебный эксперимент при изучении основных физических теорий Текст. / А. А. Пинский, В. Н. Юшин // Физика в школе. — 1985. — N°. 5. — С. 30-33.

116. Поль, Р. В., Учение об электричестве Текст. / Р. В. Поль. — М. : Физматгиз, 1962. — 516 с.

117. Поляков, В. Громкоговорящий приемник с мостовым усилителем и питанием "свободной энергией" Текст. / В.Поляков // Радио.2001. — № 12. — С. 53-54.

118. Попов, А. П. Использование телевизора для определения длин электромагнитных волн Текст. / А. П. Попов // Физика в школе. — 1982. — №3. — С. 55-56.

119. Примерная программа среднего (полного) общего образования по физике Текст. // Вестник образования. — 2004. — №20. — С. 50-71.

120. Проказов, А. В., Вихревое электрическое поле в вариантах опыта Фарадея Текст. / А. В. Проказов // Учебная физика. — №3. — 1999.—С. 41-43.

121. Пустильник, И. Г. Теоретические основы формирования научных понятий у учащихся Текст. : Монография / И. Г. Пустильник / Урал. гос. пед. ун-т. Екатеринбург, 1997. — 103 с.

122. Пустильник, И. Г. Физический эксперимент в концепции учебного познания Текст. / И. Г. Пустильник // Учебная физика. — 2001. — № 1. — С. 53-58.118. 50 лет волн Герца Текст. — M.-J1. : Изд-во АН СССР, 1938. — 156 с.

123. Разумовский, В. Г. Физика в школе. Научный метод познания и обучения Текст. / В. Г. Разумовский, В. В. Майер. — М. : Гуманитар. изд. центр ВЛАДОС, 2004. — 463 с.

124. Разумовский, В. Г. Методы научного познания и качество обучения Текст. / В. Г. Разумовский // Учебная физика. — 2000. — №1. — С. 70-76.

125. Разумовский, В. Г. Обучение и научное познание Текст. / В. Г. Разумовский // Педагогика. — 1997. — № 1. — С. 7-13.

126. Разумовский, В. Г. Обучение физике и научное познание Текст. / В. Г. Разумовский // Модели и моделирование в методике обучения физике: Тезисы докладов республиканской научно-теоретической конференции. — Киров: 1997. — С. 8-11.

127. Разумовский, В. Г. Развитие творческих способностей учащихся в процессе обучения физике Текст. / В. Г. Разумовский. — М. : Просвещение, 1975. — 272 с.

128. Ринский, В. И. Применение люминесцентных ламп в учебном эксперименте Текст. / В. И. Ринский // Физика в школе. — 1973. — №3. — С. 78-80.

129. Роджерс, Е. М. Физика для любознательных. Электричество и магнетизм. Атомы и ядра Текст. Том 3 / Е.М.Роджерс / Под ред. В.Ф.Киселева. — М. : Мир, 1971. — 664 с.

130. Руководство по эксплуатации: "Источник высокого напряжения (30 кВ)" Текст. — Новочеркасск: ООО "ОСТ", 2003. — 4 с.

131. Рязанов, Г. А. Опыты и моделирование при изучении электромагнитного поля Текст. / Г.А.Рязанов. — М. : Наука, 1966. — 192 с.

132. Савельев, И. В. Основы теоретической физики. В 2 т. Том I. Механика и электродинамика Текст. / И. В. Савельев. — М. : Наука, 1991. — 496 с.

133. Сауров, Ю.А. Основы методологии методики обучения физике Текст.: Монография / Ю.А. Сауров. — Киров: Изд-во Кировского ИУУ, 2003. — 198 с.

134. Сборник нормативных документов. Физика Текст. / Сост. Э.Д.Днепров, А.Г.Аркадьев. — М. : Дрофа, 2004. — 112 с.

135. Сборник по методике и технике физического эксперимента Текст. / Сост. Д. М. Мур. — М. : Учпедгиз, 1960. — 208 с.

136. Семенов, В. Г. Физика. Волновые процессы Текст. / В. Г. Семенов, В. В. Стручков. — М. : Изд-во Казанского ун-та, 1965. — 56 с.

137. Соловянюк, Г. М. Роль мышления в демонстрационном эксперименте Текст. / Г. М. Соловянюк, В. Г. Соловянюк // Учебная физика. — 2001. — №4. — С. 42-48.

138. Соловянюк, Г. М. Условия эффективности демонстрационного эксперимента по физике Текст. / Г. М. Соловянюк // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научных и методических работ. Выпуск 2. — Глазов: ГГПИ, 1996. — С. 31-33.

139. Солодовников, А. С. Теория вероятностей Текст. / А. С. Солодовников. — М. : Просвещение, 1983. — 207 с.

140. Стандарт основного общего образования по физике Текст. // Физика: Приложение к еженедельной газете "Первое сентября". — 2004. — №7. — С. 3-5.

141. Стрелкова, Л.П. Физический практикум по электромагнитным волнам Текст. / Л. П. Стрелкова. — М. : Изд-во Московского ун-та, 1974. — 94 с.

142. Тамм, И.Е. Основы теории электричества. Текст. / И. Е. Тамм. — М. : Физматлит, 2003. — 616 с.

143. Телеснин, Р. В. Курс физики. Электричество. Текст. / Р. В.Те-леснин, В. Ф. Яковлев. — М. : Просвещение, 1969. — 488 с.

144. Теория и методика обучения физике в школе Текст. : Общие вопросы: учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С. Е. Каменецкий, Н. С. Пурышева, Н. Е. Важеевская и др.; Под ред. С. Е. Каменецкого, Н. С. Пурышевой. — М.: Академия, 2000.368 с.

145. Теория и методика обучения физике в школе Текст. : Частные вопросы: учеб. пособие для студ. пед. вузов / С. Е. Каменецкий, Н. С. Пурышева, Т.И.Носова и др.; Под ред. С. Е. Каменецкого.

146. М. : Академия, 2000. — 384 с.

147. Тимофеев, Е. Ю. Определение частоты генератора методом стоячей волны Текст. / Е.Ю.Тимофеев, К.М.Тимофеева // Физика в школе. — 1979. — №4. — С. 75-77.

148. Тимофеев, Е. Ю. Транзисторный генератор к лабораторной работе "Определение длины электромагнитной волны" Текст. / Е.Ю.Тимофеев, К.М.Тимофеева // Физика в школе. — 1982.3. — С. 53-54.

149. Усова, А. В. Психолого-дидактические основы формирования у учащихся научных понятий Текст. / А.В.Усова. — Челябинск: Челябинский рабочий, 1979. — 88 с.

150. Усова, А. В. Формированием у школьников научных понятий в процессе обучения Текст. / А. В. Усова. — М. : Педагогика, 1986.176 с.

151. Усольцев, А. П. Усвоение информации учащимися при постановке демонстрационного эксперимента Текст. / А. П. Усольцев // Проблемы учебного физического эксперимента. Вып. 10. — Глазов-СПб.: ГГПИ, 2000. — С. 34-36.

152. Ферадей, М. Экспериментальные исследования по электричеству Текст. Т.1 / М. Ферадей. — М. : Изд-во АН СССР, 1947. — 848 с.

153. Фейнман, Р. Фейнмановские лекции по физике Текст. Вып. 5. Электричество и магнетизм / Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс.1. М. : Мир, 1966. — 296 с.

154. Фейнман, Р. Фейнмановские лекции по физике Текст. Вып. 6. Электродинамика / Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс. — М. : Мир, 1977.—352 с.

155. Физика Текст. : учеб. для 10 кл. шк. и кл. с углубл. изуч. физики / О.Ф.Кабардин, В.А.Орлов, Э.Е.Эвенчик и др.; Под ред. А. А. Пинского. — М. : Просвещение, 1997. — 415 с.

156. Физика Текст. : учеб. для 11 кл. шк. и кл. с углубл. изуч. физики / О. Ф. Кабардин, В.А.Орлов, Э. Е. Эвенчик и др.; Под ред. А. А. Пинского. — М. : Просвещение, 1999. — 432 с.

157. Физическая энциклопедия Текст. Т.4 / Гл. ред. А.М.Прохоров.

158. М. : Большая Российская энциклопедия, 1994. — 705 с.

159. Фриш, С. Э. Курс общей физики. Электрические и электромагнитные явления Текст. / С. Э. Фриш, А. В. Тиморева. — М. : Гос. изд. физ.-мат. лит., 1958. — 510 с.

160. Хвольсон, О. Д. Курс физики Текст. Т.5 / О. Д. Хвольсон. — Берлин : Госиздат, 1925. — 984 с.

161. Хорошавин, С. А. Техника и технология демонстрационного эксперимента Текст. / С. А. Хорошавин. — М. : Просвещение, 1978.174 с.

162. Хорошавин, С. А. Демонстрационный эксперимент как источник знаний учащихся Текст. / С. А. Хорошавин // Физика в школе.1984. — №6. — С. 56-57.

163. Хорошавин, С. А. О конструировании демонстрационных приборов Текст. / С. А. Хорошавин // Физика в школе. — 1988. — №2. — С. 80-81.

164. Черепанов, В. С. Экспертные оценки в педагогических исследованиях Текст. / В. С. Черепанов. — М. : Педагогика, 1989. — 152 с.

165. Черноуцман, А. И. Краткий курс физики Текст. /

166. A. И. Черноуцман. — М. : Физматлит, 2002. — 320 с.

167. Черняновская, М.М. Демонстрационный эксперимент вид деятельности учителя физики Текст. / М. М. Черняновская,

168. B. И. Черняновский, А. И. Стерелюхин, Н. И. Старцева // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научно-методических работ. Выпуск 1. — Глазов : ГГПИ, 1995. —1. C. 34-36.

169. Шамало, Т. Н. Направления в развитии современного школьного физического эксперимента Текст. / Т.Н.Шамало // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научно-методических работ. Выпуск 1. — Глазов : ГГПИ, 1995. — С. 36-37.

170. Шамало, Т. Н. Теоретические основы использования физического эксперимента в развивающем обучении Текст. / Т. Н. Шамало. — Свердловск, 1990. — 97 с.

171. Шамало, Т. Н. Учебный эксперимент в процессе формирования физических понятий Текст.: кн. для учителя / Т. Н. Шамало. — М.: Просвещение, 1986. — 96 с.

172. Шамало, Т. Н. Физический эксперимент как средство активизации творческой деятельности учащихся Текст. / Т. Н. Шамало // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научных и методических работ. Выпуск 3. — Глазов : ГГПИ, 1997. — С. 20-21.

173. Шахмаев, Н.М., Демонстрационные опыты по разделу "Колебания и волны Текст. / Н. М. Шахмаев. — М. : Просвещение, 1974.128 с.

174. Шахмаев, Н. М. Комплект приборов для изучения электромагнитных волн Текст. / Н. М. Шахмаев // Физика в школе. — 1960. — №4.—С. 67-73.

175. Шахмаев, Н. М. Об едином подходе к изучению колебательных и волновых процессов Текст. / Н. М. Шахмаев // Физика в школе.1967. — № 6. — С. 59-65.

176. Шахмаев, Н. М. Оборудование кабинета физики с электротехнической лабораторией Текст. / Н. М. Шахмаев. — М. : АПН РСФСР, 1962. — 192 с.

177. Шахмаев, Н. М. Демонстрационные опыты по электродинамике Текст. / Н. М. Шахмаев, С. Е. Каменецкий. — М. : Просвещение, 1973. — 352 с.

178. Шахмаев, Н. М. Методика изучения темы "Электромагнитные волны" Текст. / Н. М. Шахмаев, JL П. Кузнецова // Физика в школе. — 1972. — №6. — С. 26-35.

179. Шахмаев, Н. М. Физический эксперимент в средней школе Текст. / Н. М. Шахмаев, Н. И. Павлов, В. И. Тыщук. — М. : Просвещение, 1991. — 223 с.

180. Шахмаев, Н. М. Содержание, роль и место эксперимента в преподавании физики Текст. / Н. М. Шахмаев // Физика в школе. — 1969. — №3. —С. 53-57.

181. Шахмаев, Н.М. Физика. 11 кл. Текст. / Н.М. Шахмаев. — М. : Просвещение, 1993. — 239 с.

182. Шахмаев, Н. М. Физический эксперимент в средней школе: Механика. Молекулярная физика. Электродинамика Текст. / Н. М. Шахмаев, В. Ф. Шилов. — М. : Просвещение, 1989. — 255 с.

183. Шилов, В. Ф. Комплект приборов для демонстрации свойств электромагнитных волн Текст. / В. Ф. Шилов // Учебная физика. — 2002. — №3. — С. 56-62.

184. Шилов, В. Ф. Комплект приборов для изучения принципов радиосвязи Текст. / В.Ф.Шилов // Учебная физика. — 2002. — №4.1. С. 56-62.

185. Шилов, В. Ф. Некоторые принципы конструирования учебных приборов Текст. / В.Ф.Шилов // Физика в школе. — 1970. — №5.1. С. 64-70.

186. Щеголев, Н.Н. К изучению электромагнитных волн в X классе Текст. / Н.Н.Щеголев // Физика в школе. — 1974. — №3. — С. 39-40.

187. Эйхенвальд, А. А. Избранные работы Текст. / А. А. Эйхенвальд.

188. М. : Гостехтеориздат, 1956. — 268 с.

189. Элементарный учебник физики Текст. Т.2. Электричество и магнетизм / / Под ред. Г. С. Ландсберга. — М. : Физматлит, 2004. — 480 с.

190. Элементарный учебник физики Текст. Т.З. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика / Под ред. Г. С. Ландсберга.

191. М. : Физматлит, 2004. — 656 с.

192. Явлинский, Ю. Н. Экспериментальное доказательство максвел-ловского тока смещения Текст. / Ю.Н.Явлинский // Реферативный журнал. Физика. — № 12А. — 1975.

193. Яворский, Б.М. Физика Текст. Для школьников старших классов и поступающих в вузы / Б. М.Яворский, А. А. Детлаф. — М.: Дрофа, 2000. — 800 с.

194. Яворский, Б. М. Курс физики. Волновые процессы. Оптика. Атомная и ядерная физика Текст. Том 3 / Б.М.Яворский,

195. А. А. Детлаф. — М. : Высшая школа, 1967. — 556 с.

196. Яворский, Б. М. Основы физики. Т.1. Механика. Молекулярная физика. Электродинамика Текст. / Б. М. Яворский, А. А. Пинский / Под ред. Ю.И.Дика. — М. : Физматлит, 2003. — 576 с.

197. Яворский, Б. М. Основы физики Текст. Т.2. Электродинамика. Колебания и волны. Основы квантовой физики атомов, молекул и твердых тел. Физика ядра и элементарных частиц / Б. М. Яворский, А. А. Пинский. — М. : Наука, 1972. — 736 с.