автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Содержание физического образования и методики обучения в бакалавриате (на примере курса молекулярная физика)

Автореферат диссертации по теме "Содержание физического образования и методики обучения в бакалавриате (на примере курса молекулярная физика)"

МШШСТКРСТ0О ВЫСШЕГО И СР'ЕДВДГО

СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАВШИ РЕСГСУВЛШШ .

УЗБЕКИСТАН . РГБ

Т А111К Е НТС К И Й ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ yííüBEPCÍSTET киегт НИНАМИ

lia нравах рукописи УДК 53: 371.3.

Кодиров Олимжон

('ОДЕРЖАШ1Е ФИЗИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ II МЕТОДИКИ ОБУЧЕШШ й БАКАЛАВРИАТЕ (На примере курса молекулярная физика)

13.00.02 - Теория и методики преподавании физики

■ АВТОРЕФЕРАТ Диссертации па соискание учено!*! степени кандидата педягогичсишх наук

Ташкент -2G00

Работа Еыполшна в Камангснском инхчскерно-педггогическом институте

Научные руководители - кандидат физико-математических наук,

профессор ТГПУ им. Низами Боадсдаси Л.

- доктор педагогических наукой.о. профессор Пула гоь К) Официальные оипонеоты: - доктор педагогических наук,

профессор Ммрзахмедов Б.М,

- кандидат педогогнческнх наук, доцент Аргенбап» X

Ведущая организация - Институт проблем вышей н средней специальной школы

Зашита состоится " 2 -*> " *>200$ года в /*/" часов на заседании

Объединенного специализированного совета Д 113.20.02 по защите докторских диссертаций при Ташкентском Государственном педогогическом университете имени ' Ншг.ми по адресу: 700064, г. Ташкент, ул. Юсуфа Хос Хожиба, 103.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТашГ'ПУ им.Низами.

Автореферат разослан « » ^еУс/6АI 2000 I-.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Аьтуалыюстъ нгследоппнпп. Обретений Республикой Узбекистан независимости, придание узбекскому языку статуса государственного, переход на рыночную экономику дали мошимй толчок для осуществления глубоких реформ в высшем образовании.

По всех сферах в том числе в коренном реформировании общества главным

критерием является подпгтовха специалистов — высококвалифицированных, всесторонне зрелых национальных кадров, ибо практическая реализация реформ, успешный переход ка рыночные отношения зависят в первую очередь от потенциала кадров, их,профессиональном подгогсвленности.

О доставшейся от тоталг¡тарного режима системе образования и воспитания Президент У-.бекмстана И. А. Каримов сказал в своем выступлении ка IX сессии Один Мажлиса следующее "Во многих постах echo видно, что наша система образования еще не может отсечпть требованиям современных, развитых демократических государств. В настоящее время очень сильно стушуется, что подготовка специалистов, система образования и воспитания не сгязлиы с проводящимися в ляпни, з обществе реформами, не соответствуют требованиям преобразований"

3 свете данного положения стало поистине историческим событием принятие 29 августе 1997 года законов Республики Узбекистан "Об образовании" и "О Национальной программе но подготовке кадров".

Национальная программа по подготовке кадров, разработанная rto инициативе главы нашего государства Ислама Каримова, ныне реализуется как жизненно важная потребность. Для подготовки кадров, соответствующих требованиям Национальной программы, требуется основательно повысить эффективность преподавания по каждому предмету, особенно по физике в высших технических учебных заведениях бзкалавриат-екпго направления. Эта работа представлял' собой актуальную проблему, требующую глубокого научно-методического псследсгггли, имея в виду происходящие коренные изменения в системе общего среднего и средигго специального, а также зысшего образования, необходимость создания нового поколения учебных программ, учебников и учебных пособий на основе требований, содержащихся в Законе Республики Узбекистан "Об образовании" и Национальной программе по подготовке кадров.

Для выхода на мировой стандарт нам необходимо, «ы< и в наиболее рнзитых стря-нач. нска1Ь и находить новые методы и способы чрелодзл.г:::;? фтикк, : .cis: р«уч:ю-

м логические изыскания, создавать соответствуют»:: запросам вречсин нови« \чео плаии и пргфзьми, учсЗлигси и учебные пособил

Специально остановившись и: этой проблеме, руководитель нашей ораны II Каримов б своей рани на 5Х сессии Олнй Мажднса сказал "Веем нам хорошо ши\ ■гш образованна начинается с учебника. Мы вынуждены признать горькую нсгнн). содержании учебников, можно сказать, по всем сферам, иг соогеезавует ipei4w.ni сегодняшнего и завтрашнего дня".

Рс.'.лшащи Пационглыюй программы по подготовке кадров пресясл>е1 це.н, 1] одзоиэть и обществе новую личность — рсесторонис зрелого чслоьска, восишаи-г^яное поколение. На вопрос гласного редактора журнала "Таффакур" о том «мчс. Кгпублике Узбекистан столь большое значение придается вопросам обранмшши и штинш, Презндгнт Ислам Каримов ответил: "Я уверен, если мы успешно ос>шеа ) орыу ь образовали», то о скором рремени добюмса "взрывного'' эффема Чи» ч;!г? При полном осуществлении задач предусмотренные в Национальной пршр.; 1:0 ио.".!ого:1',;о кадров меры положительно повлияют на общественно-политический !

¿.¿^иадьио шмона г существующую в стране среду.. новая модель обрюопашм ■ ••-.";•. ;.-гг иольтс»: значение в реализации потенциальных ьозможностей нашею о»ш

1!?.:1^ит)1; любой отрасли науки и техники невозможно без сошн.м соврсмен уч,5инко;. уч^уиич пособий, написанных с учетом передовой педагогической течи. П'>:1. При тиком подходе к попросу структурное построение курса фишки п.; минеи: этьпо должно базироваться на современной физике, формироваться на основе ¡101 ич.ч паслсдотптелы'.ости. Монографии, научные статьи, новые открытия по фишке ибъж ют, ^гактернзуыг явления н закономерности природы Эти знания доводятся до сг>: а (конечно,!: пределах учебною плана и программна при помаши лекций, учебнпм ПчссС;;;!. Гс&стгенкс1. именно в ою;л заключается цель методической науки

Ооразовышс ссто один из видов де;пельности в пошанни, то есть обрамванне лл-нь еыпм из сг.мих сложных видов позновате.'.ыюн деятельности человека Счшае оно имеет важное значение, а развитии личности Полому древне-греческие мысшгн в также средне-азиатские ученые Фаробий, Ьерунин, Хоразмни, Ион Снно и друин процесс познания смотрели с большим интересом Например, Фаробий говорил чю нову знаний образуют факты, а Беруний подчеркивал, чю в познании опыт, змпиричес

наблюдение н факты открывают таким природы и в получении знаний; они всегда ценили приведение сопостовлення, сравнения, вывода и анализа.

Главная задача автороз учебников и учебных пособий состоит в поиске, определении и нахождении приемов объяснения новых знаний, в конечном итоге -— в рекомендации опттплыюго варианта. В этом плане любая научно-методическая работа всегда была и будет актуальной

Методические исследования, касающиеся содержания физического образования в высшей школе показывают, что в физике понятие состояния является одним из важных и основных понятий и формирование ее у студентов есть сложной процесс. В данной работе в познашш н формировании основных понятий централмгеш задачей является «метод формирования основных понятий ч гтутсм познания, а также исследования состояние материи и ей изменения. ' '

Целью настоящей научно-методической работы является стремление практическим делом внести спой вклад п реализацию Закона Республики Узбекистан "Об образовашш", Национальной программы но подготовке кадров, постановления Кабинета Министров от 5 января 1998 года № -4 "О сопершенствоватш обеспечения непрерывной системы образования учебниками и учебной литературой", иными словами, исследовать на примере создания "Курса физики" специфические особенности содержания образования и методики преподавания.физики бакалавриатского направления высшего образования.

Узбекистан обрел государстеешг/го независимость Узбекский язык получил статус государственного Во всех сферах жизни общества осуществляются реформы. В этих условиях имеющее историческое значение реформируемое образование невозможно представить без создания нового поколения учебников и учебных пособий, отвечающих высо-' ким требованиям времени. ■ . ' .'

Объект исследовании — совершенствование процесса обучения физике в этапе бакалавриата высших технических учебных ззпедекий.

Тема ¡¡сследомшш — определение структуры и содержания физического образования в бакалавриате высших технических учебных заведений. ■ •

Цель исследования - в определении научно-методических основ, которые могут, служить для создания учебного пособия по физике для высших технических учебных заведений, соответствуюшнхтребованиям госстандарта и написанных по новой программе. При этом мы стремились.. ' 1 '"' :

--с^ ирактеризорать по]1яте состояния в курсе физики; "'.-"''

— фсрг.шроззгъ у студзлтоц детерминистскую, динамическую характеристику ма» ро«кош;че;к!Р£ и ьшкросхсянчешн золений, ¡¡экмать ее ограниченность и нсдостаю1 иост'ь для описания реалькьк явлений.

— формировать у студентоз основные понятия и описания статистической законе периост», необходимые для понимания физики многих частиц и частицы микромира.

опираться на теорию вероятностей при характеристике классической емшегнче с ко и физики;

— в качество основы характеристики неравновесного состояния давать злемепа физической кинетики;

— осветить предлагаемые темы с опорой па-научно-методические предпосылки,

— излагать материал пособия на осноЪе новой программы в логической послеловл тельяоети.

Дая рсалиищш этих целей выполнялись следующие задан»:

— анализировалась литература, связанная с темой исследования;

— по механике и молекулярной физике создано учебное пособие ''Курс физики"

— с процесса изложения содержания курса осуществлялась опора на и вую кокиеп

' ^.30,

— учсопоалособие выполнялось с учетом требований госстандарта,

I

Паууигш новизна исследования: учебное пособие написано на основе требовашп госстандарта; структурное построение курса основано на логически последовательном изложении, курс излагается по новой методике, на основе нового подхода, в результате асследоязши подучзны значительно позитивные научно-методические результаты.

{'гзул^теты научио-метсдпческого нсследовгншз выражаются и следующем:

— Е уч:.6»>ом пособии понятие "состояние" уточнялось и анализировалось как основное покчн'.г;

~~ функция распределения равновесного состояния, являющаяся важным и основный понятием ¡^статистической физике, доказывается на основе новой методики;

— при помощи полученной функции распределения дается специфически новый г,од!од изложения распределения Максвелла, распределения Больцмана, равномерною распределения энергии по степеням свободы, теплоемкости, изопроцегсов и других тем,

— уточнены и определены понятия термодинамического и статистического равновесны* состоянии,

?

— показано наличие шшеппесгагх и феноменологических методов гграктеристгжя пераа-повесного состояния;

— ряд mui поиятиЯ освещается на ochoeî новых подходов.

На »гкпгту скгасется:

— Метол tmosccnmi к формирования у студентов фундаментальных понятий;

— НовыП метод изложения функция распределения равновесного состояния и ее приложение к ряду тем сгятпстцчссгоП фпзтя п термодинамики;

— Меголпка нгтохення с научной последовательностью рагаовгеных п гашетнчеептз свойств вс1исс1тл (гам).

АпГ^Седпз п еягд^гмз результатов исследований осуществлялись пуЗликацнй основных пологкннй кссдсдозаплл в печати; шетуплгнпяш! па научно-теоретических м паучно-пргк-гаческих г.онфереианях п НМПН, Республиканской сонферспшш по вопросам, "совериен-ствпкнгие преподавания (¡лпнпо-натсиатпчегкях лнецпплпп в педагопигскнх у:;5ннх заведениях Республики" (Днднггп, Î939); "гсп^.тпкпнбкоЯ паучко-нраеткчсскнх конференциях (Ташкент. 2000 г.) и псадиосрзтио докладывалась п сОсузягалясь па кгфедрах п семинарах ФсрГУ, ЛнлГУ, НаиГУ, Фер ПИ. ТГПУ. НИПИ.

Результат исследования внедрены s учебный процесс в пачестоз учебного пособия для высшего технического учебного завмгнпя (О.Кедпрсэ. Физика курен. Тост. "Лдггувчп". 1993); •ÎTHM учеПним пособасм пользуются студенты НИПИ, НаиГУ, ФгрГУ, АилГУ, ФерПИ я др. учебных гчрсдсний.

ИряетгпссЕЗя i ясскяованая заключается в решения вопросов, связанных с со-

панисм на нынешнем этапе уче5нлкоз и ут::3ш« псссбпй иа основ: сосремеипых прогргкм и требований госстандарта, а стремлено нгннелння учебного пессвяя во курсу физяжя для технических вузов с целью г.осполяглня дефицита о современной учебной литературе, т.е. практическое значение диссертация заключается в возможности использования результатов исследования в курсах фнзеки н внедрения у учебный процесс.

Структур3 днкертеяза: диссертация состоят га введения, трех глав, заклзочення, прплот.х-ний и списка цитируемой литературы.

ССЙИ311С£ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Бо ввэдеиик обсскозывйэтсл гхтуьг.ькость проблемы, формулируется цель р;ичны, стез!:тся задача диссертации, излагаете« научны ноьизна выполненной работы, формулируются положения, вынесенные на защ!гту н отмечается практическая значимость иссле-довашш.

Шгрзаа глава гюсзящена дздактнчесхим основам создания учебных пособий по фнзш;;; Ь'етодкчгскнм особенностям требований, предъявляемых при написании учебников и учебных пособий. В главе рассмотрены специфические особенности физического ННЯ II СГО СОД^р/п акия в высших технических учебных заведениях, также реко-ггвдваьо содержа!:« кспрермзного физического образования в бакалавриате

В целом цел» к задачи курса физики высших технических учебных заведений бака-лаЕрнэтского направления должны быть следующими:

- Ознакомление студентов с основам современной физикой н результатами пссле-

о доьаний по физике при обучении основным понятиям, законам и теориям клас-

снчсской физики.

- Подготовка у студентов основы (фундамента) для изучения общетехническон, ебщешихнерной дисциплин.,

Формирование у обучающихся научного мировоззрения современного финпе-

ского мышления, в

Зги цели в.образовательно-воспитательной системе реализуются при помощи учеи-наио». Именно они являются главным и направляющим средством среди всех другич способов обучения.

Учебник должен отвечать специальным требованиям, которые предъявляются к его.

1) содержанию, 2) методике, 3) структурному построению, 4) языку, 5) дидактике

Кы щье'лно, от создателей новой учебной литературы по любой дисциплине также требует я. соблод;ш:е принципов, единства образования и воспитания, систематичности образования; научности, осознанного усвоения знаний; наглядности, прочного овладения знаниями, развивающего обучения; учета личных особени -тей и самостоятельности обучающихся

Одним ю важных критериев, определяющих качество учабной литературы являются термины. Иногда стремятся найти альтернативные термины русским терминам или стараются переводить дословно. В результате физический смысл искажается.

Поэтому в исследованиях особое внимание было уделено терминам. Например, взятие вместе харорат- температура, псснклик сигими-иссиклнк сигим, нзоляцнялангаН-яккаланган и т. подобные термины могут формулировать однозначный смысл.

Последовательно раскрывая логическую структуру учебного материала и характеризуя ее различные стороны и элементы, разбирая, анализируя на простых примерах, мы подводим читателей к сложным понятиям как микросостоякия, наиболее вероятные состояния, флуктуации, релаксации, термодинамической вероятности...

Как известно с дидактической точки зрения элементами структуры учебного материала ¿ргут быть как понятия, так н суждения. • • ,

В диссертации главный элемент струк'туры учебного материала - это понятие «состояние». Состояние физической системы проявляется в различных аспектах: термодинамически равновесное состояние и неравновесное состояние, мнкросостояние, квантовое состояние и др. '

Имеется очень много учебников и учебных пособий (ДВ.Снвухин, А.В.Астахов, А К.Кикоин, И.К.Кикоин, И.В.Савельев, Т.И.Трофимова, О.Ахмаджанов, .С.Нумонхужаез и др.) определяющих содержание физического образования в высших школах. В отличии от них в данном исследовании рассматриваются элементы логической структуры учебного материала, главным образом состояние физической системы и з частности, функция распределения, описывающая состояние в статистической физике.

В диссертации показаны этапы ¿писания состояния в логической последовательности соответствующей современным представлениям »основанное на этом методика создания учебных пособий (таблица 1).

В бакалавриатском направлении непрерывного образования содержание физического образования должно включать в себя следующие основные моменты:

1. В курсе физики дать строгое определение понятия "состояние", например, динамическое (механическое) состояние, макроскопическое (термодинамическое) состояние, статистическое состояние, микросостояние. .

2. При помощи вспомогательных приемов дать развернутое объяснение конкретных физических состояний системы, в частности, термодинамического электромагнитного. поля; микрочастиц.. ' ' ■•'..■'• . . ■ : : •

. г •;процессы списываются и динамическими и сгатнсзпчсскими закономерностями. Нсоб;;одт10 показать; т о списания состояния системы из многих частиц следует <патнстич£с«.ой закономерное) ыо.

' Этапы ся?:се:::ш состояний

4. Взять зарснову при изложении механики систему отсчета, а следовательно, относительность движений и их объяснения. '

5. Изложение статической физики строится на основе теории вероятности. Поэтому для лучшего понимания необходимо в достаточной степени изложить основу (элементы) теории вероятности. '

6. Для описания неравновесного состояния изложить основные понятия и элементы физической кинетики.

7. При изложении учебных материалов пользоваться новыми научными мегодамн и методикой.

В. В отличие от обычного подхода излагать курс электромагнетизма на основе теории элек-ромзгшпного поля. Тем самым при помощи уравнений электромагнитного поля рассказать об электрическом поле (закон Кулона), магнитном поле (закон Бир-Савара-Лааиаса) и, воспользовавшись этими знаниями, описать в логической последовательности явления электромагнитной природы.

9. Излагать как одно целое колебательные и волновые явления механической и электромагнитной природы.

10. Электромагнитную теорию света излагать как логическое продолжение теории электромагнитного поля, * ■'

11 Коротко и доступно изложить часть квантовой физики курса на основе фунда: ментальной кваетоеой теории, точно так же — физические и математические основы' кваптосой механики. '•.

12. Изложнть применение квантовой фвзпкп к физике микромира — атомной и молекулярной фнзнке , >

13. Доступно и кратко изложить на основе новой методики квантовую статистику.

14. Ввести в курс раздел о строении Вселенной, научно характер!иующий физическую природу мироздания.

15. На основе новой программы рассказать о требованиях госстандарта к бакалаври-аккому направлению.

Исходя из содержания физического образования в бакалаврнатском направлении, целесообразно следующим образом определить структурное построение курса (3].

I ЧАСТЬ. МЕХАНИКА.

1.1. Кинематические основы механики.

1.2. Динамическое состояние.

1.3. Энергия. ' ;

1.4. Основные взаимодействия. г 1.5 Механика твердого тела.

1.6. Механика жидкостей и газов.

II ЧАСТЬ. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА.

2.1. Статистические закономерности в микроскопических системах.

2.2. Термодинамика.

2.3. Элементы кинетики.

Ш ЧАСТЬ. ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ.

3.1. Электромагнитное поле. .

3.2. Электрическое поле.

3.3. Магнитное поле.

3.4. Процессы электромагнитной природы. IV ЧАСТЬ. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ..

4.1. Колебательное движение. •

. 4.2. Физикй волны.

4.3. Волнозая откка.

, V ЧАСТЬ. КВАНТОЗАЯ ФИЗИКА.

5.1. Основные понятия квантовой физики.

5.2. Теоретические основы квантовой физики.

5.3. Физика атома и молекул.

5.4. Квантовая статистика.

5.5. Физическая картина мира.

¡Во Итерой главе рассмотрены вопросы содержание физического образовании д.1н бакалавриата высших технических учебных заведений, отвечающих современным требованиям: понятие-состояния и его описание, функция распределения и ее применение, ml-тоднчески новые подходы их изложения.

В физике изучается физическая реальность ( в виде поля и вещества), следовательно, возникает необходимость определения его состояния и закона изменения состоянии (например, уравнения движения), позволяющих его описание. Поэтому в физике понятно состояния считается понятием фундаментальным, основным. Действительно, при изучении ясле::лГ! природы задания состояния (например, механического (динамического) сс-стояния, равновесного и неравновесного состояния, связанного с тепловыми явлениями, состояния макроскопической системы, состояния электромагнитного поля, квантнош состояния микрочастиц, состояния вакуума, состояния вещества и др., а также уравнении движении) приводят к полному решению физических задач.

Из таблиц видно, иа основе современных представлений существует несколько спо-собоз описания физического состояния:

В механике описание состояния и его изменения полностью определяются заданием состоякаждой частицы, составляющей тело. В классической физике сосгояши-частицы опредедяется ее радиус-вектором г и скоростью и движения. Следовательно, ди-намичгская величина частицы (или частиц) распределяется как функция координаты и скорости (и.т.1 импульса ти, например, ускорение а (г,и).

В случае механической системы N частиц — ускорение i — частицы зависит в общем виде от координат г п,..., rN и скоростей и,, Ui,.., и остальных частиц, т е.

а.=» а. (г 1, и,..., гм; и., и,,... Un)

законы, движения частиц определяются вторым законом Ньютона

F. = ша.

где Г-', — сила, действующая на частицу ■ со стороны остальных частиц.

В классической механике эта уравнение называется основным уравнением дзиже-

е

ння. Здесь Р является причиной изменения состояния (движения), т 5<з,>яэтся мерой инертности, определяющей свойство тела сохранять свое состояние (движен'а), и называйся массой. Обычно такой способ описания' называется динамическим описанием со» стояния.

Допустим, что для макроскопической системы можно ввести понятия макроскопические параметры (например, температура Т, давление Р и т. п.). Термодинамическое (гидродинамическое) состояние такой системы определяется заданием значений макроскопических (термодинамических) параметров. При этом, если эти значения не меняются (во времени н в пространстве), то состояние является равновесным, если же значения меняются, то состояние называется нергг^овеенг Л.

В статистическом способе описания сосгояшл макроскопического тела его свойства объясняются, учитывая молекулярное строение тела, на основе статистического метода — теории вероятностен. При этом с помощью понятия вероятности определяются вероятности мнкросостояний системы — функция распределения. Используя функцию распределения, определяются макроскопические параметры — средние величины. Подобный способ описания состояния системы называется статистическим способом. *

Статистический и термодинамический способы описания макроскопической системы, допол.чяя друг друга, как единая целостная теория широко используются в молекулярной (статистической) физике. ^ '

Как отмечалось выше, при статистическом описании состозшм макроскопической системы основной задачей является определение функции распределения системы, находящейся в термодинамическом равновесном состоянии. Впервые эту задачу решил Гиббс. Впоследствии А:Бойдедаев доказал в общем виде функцию распределения и ее связь с гамма-распределением. '

Пользуясь этим способом, а также новым сьсгш подходом, мы показали применение функции распределения равновесного состояния системы. Иначе говоря, определенная часть учебного пособия по молекулярной физике нами написана, в отличие от аналогичных других курсов с новым подходом, по новой методике [13].

В диссертации показано, что микросостояния системы на оецрве вероятности распределения значений энергии Е могут быть определены следующим гаммп-р,определением:

и

Гр..(Е)ёЕ= ^^ Е е'^'ёЕ (2)

Здесь 2 И-— число параметров, определяющих гамильтониан (полную энергию) Г( V) ■— гамма-функция, т. е.

Г(»') = /х е"<1х ■ &|з условия нормировки

.. . 1г(р,ч)ап(м)= 1 определяется статистический интеграл Ъ, т. е. . г =/е ¡Ь (р.я),

, и, как известно, при его помощи можно найти выражен!« всех термодинамически: параметров. .

Для неизвестного параметра Д по Гиббсу, придается /?=1/кТ. Однако мы его опре делили из следующего выражения:

<Е>ЧМ Е^У(Е)<Ш, откуда получается ■ -

■■-■:/■''. ^и ■ (3)

Сочтено, что да — число микросостояний в области Е. Е + с!Е, и из (1) и (2) уравнс ннй для 2 получено новое соотношение:

Тут С^МЕ"-:— плотность состояний, йп — число состояний.

Для идеального газа в диссертации, вычислив плотность состояний (1а'сШ, получен

выражение статистического интеграла Ъ

> '

2 У{2гап) кТ

На основе выражения £[Е)с1Е , пользуясь равенством

Гр,(Е)а£=Г(и)сЬ, . в диссертации легко получено распределение Максвелла [1], [13]. .

л ^

1

5 (5)

Путем использования распределения Максвелла для давления пелучгем

Р = п/р. (6)

или сравнивая с экспериментально полученным зыражением Р=г»кТ, л-п назального газа найдем

. (7).

л/

Хотя а литературе и используются 5 одинаковом смысле понятия статистического состояния и термодинамического состояния, а диссертации показано, что понятие статистического состояния имеет, по сравнению с термодинамическим состоянием, более широкий смысл •

Для описания состояния системы в «татисто.тской физике необходимо определить распределение вероятностей микросостозший. Мгарсеостсяпиз рганоссснсй системы обычно определяется гамипьтоннаным (полной энергии) системы. Тгким образом, статистическое состояние определяется распределением, точнее плотностью вероятностей случайных координат, случайных импульсов частиц системы.

Для облегчения формирования у студентов понятий микросостояниа.'макросостоя-ние (термодинамическое состояние) и статистическое состояние приведены простые примеры [1].

Пусть система имеет р:ь% возможных состояния. Определим число возможных способов расположений по ~им двум состояниям. Допустим, система состоит из одной частицы. Тогда число способов размещений равно двум, т. е. 2 2; если система состоит из двух частиц, число способов рагчо 22 = 4; если из трех частиц — равно 23 = 8, если из четырех частиц — равно 24 = ¡6, а если из N частиц, то число способов определяется 2м . Если число состоянии равно ¿, то число способов расположений определяется 2м . Вероятность каждого расположения, согласно постулату о равномерном распределении, равна 1/2м . Рассмотрим более подробно случай четырех частиц. Легко зидеть. что число гпособоа расположений 16, составляющих 5 !рупп, если частицы не различны. Тогда каждая из этих 5 групп описывает одно микросостояние, вероятность которого определяется г.ь:рзже;:ием .

¡'■'■■^У, (8)

If.

Здесь Wj принимает значения 1, 4, 6, 4. 1.

Wi — величина, назызаемая термодинамической вероятностью i — микросостояни

Л'!

определяемая выражением W = ■ ^-— в данном случае; здесь п — число части

находящихся в одном го двух состояний

, Или для этого случая термодинамическая вероятность определяется выражение . W =»N!G(n)G(N - п)! . Здесь величины G(n), G(N-n) описывают различие микрососто кий и называются статистическим весом микросостояний.

Если примем, что состояние макроскопической системы пропорционально терм динамической вероятности, то можно записать S=klnw. Здесь к-коэффициент пропори» нальности, величина S, однозначно определяющая состояние системы, на'ывастся 3irrponi;efl. *

Как видно из примера, микросостояние имеет самую большую вероятность, п| равномерном распределении частиц по состояниям.

В случае многих частиц большие отклонения от наибольшего вероятного состоят имеющего равномерное распределение частиц, весьма маловероятны. По этой причи самое большое вероятное микросостояние принято считать термодинамическим равн весным состоянием, т. е. параметры такого состояния почти не отличаются от параме ров, характеризующих термодинамическое состояние системы.

Если в термодинамике равновесное термодинамическое состояние рассматривает

9 '

как строго неизменное, то в статистической физике это состояние является наиболее п роятным и в ней допустима возможность появления мнкросостояний, имеющих меньш) вероятность (это и есть явление флуктуации).

В термодинамике счотается, что система в отсутствии внешнего воздействия из i равномерного состояния обязательно придет в равновесное состояние, а вот в сзатпст ческой физике процесс перехода в равновесное состояние (процесс релаксации) рассмг ривается как наиболее вероятный, т. е. процесс может остановиться и даже пойти с мал! вероятностью в обратном направлении.

В нашем исследовании приводится новое выражение одного из важных понятий физике для энтропии —

• S-v+lnZ (9)

. Рассмотрен закон равномерного распределения энергии по степеням свободы на с нове функции распределения статистически равновесного состояния {9]

Во второй главе диссертации рассмотрены также отдельные понятия, как, например, теплоемкости, нзопроцессы, изложенные на осрове нового подхода к ним ¡[¡7]. ° 0

Л также изложено краткое описание физической кинетики — части ф^зг.ш, маюшейся необратимыми процессами [11]. Из-за сложности необратимых процессов в работе рассмотрены явления переноса в простейших случаях.

В работе рассмотрены яалгшш переноса массы, импульса 5] энергии, связанные с явлешк'.'.и диффузии, Енутренг.ото трения и теплопроводцосш, и они объясняются на основе молекуляр::о-кингтич«:г:к пр.*;дс~; ::~леиий [1].

Коэффициенты (коэффициенты диффузии, заутреннего трения (вязкости) и теплс-пронодммости) и П',гг:1 определит списываются на конкретных простых примерах.

В тр««:"» рземотрепо дидактическое н г.стодичгское влсяине внсв> создание! о нзчи учебного пособнч щ сзмостох.елыю-- знз::;!Й студеэтами, на развит!'<? их мышление, на формирование научного янрозоззрешя и т. п. Тсг.-ке рассмотрен;! педтгогнческая эффективность полученных результатов исследования при помощи тестов, 1 с в третьей главе анализируются положительные и отрицательные стороны ди-дактичесинх и методических основ созданного-учебного пособия, являющегося результату нашего диссертационного исследования, приведены некоторые примеры, иллюстри-

» »

р^кчине (показывающие) превосходство нашего методического подхода, соответствующего ли тактическим принципам образования над традиционным. 3 достаточной степени гссеновано и подчеркнет;), что.

<>) в процессе обучения изложение теоретических огкоз молекулярной физики влияет на формирование научного мировоззрения у студентов;

б) юикретизированы существуюьчие з литературе определения макроскопического (термодинамичегюго) состоят»; и микросостояшм;

в) методически по-новому излажено определение функции распределения и ее применение

г) описывается получение ио?ых вираже,..'й тйшюемкосте"

д) даны н другие методические подходы к изле.кгпмю молекулярной физики.

Ни основе наш:го пособия "Физика курен", на основе которого проводится педагогический экс.'.-'римет; для ценки знаний студентов подготовлены тесты, рекомендованы письменные работы по "опорным" выражениям. •

е

Эксперимент успешно прозеден в НИПИ, ИамГУ, ФсрГУ , АндГУ.ФсрПИ. Л настоящее время во многих высших учебных заведениях студе(гты пользуются нашим учебным пособием

Показано важное значение знания молекулярной физики и его положительное влияние на эффективность самостоятельного приобретения знаний, на формирование научного мировоззрения.

13 приложении помещены не включенные в пособие, но дающие студентам возможность более полно познать научно-методические материалы, касающиеся необратимых процессов.

■ Во первой части приложения содержится изложение релаксационного уравнения, полученного путем использования уравнения Больцмана для моделей гармонического и ангармонического оецнлятора.

Вторая часть приложения включает в себя описание научных исследований, рассматривающих вопросы распространения звука в критических областях [10]

ЗАКЛЮЧЕН И Е

Коренные преобразования, происходящие в нашей независимой стране, коснулись и пуешего образования, в котором наблюдаются интенсивные поиски, новые подходы * решгзшю проблем, новые взгляды на них.

Для успешного осуществления реформ в высшем образовании в первую очередь необходимо обновить структуру и содержание обучения, в частности, коренным образои пересмотреть с учетом требований госстандарта образования учебные планы, программы учебники и учебные пособия.

Исходя из поставленных перед высшей школой больших задач, настоящее исследо ванке способствует созданию новой учебкой литературы для высших технических учеб пых заведений, отвечающей требованиям госстандарта и преследует цель: создавать но вые учебные пособия для высших технических учебных заведений в соответствии с тре бованисм госстандарта, содержание и структура которых будут отвечать требования: современной методической мысли.

В заключение исследования сформулированы следующие выводы:

I) Изложено, проанализировано и конкретизировано, понятие физического соста ния как одно из фундаментальных понятий в физике и предложены способы сг усвоен:» студентами;

2) С учетом результате:) исследования нами создано учебное пособие "Курс физики

с

(механика и молекулярная физика)". •

3) По новому, на основе гамма -распределения изложена функць.' распределения равновесного состояния физической системы. Полученная функция раерьдеягния приложена к получению распределения Максвелла, распределения Больцмала, а также к рас-смофсмаш закона с равномерном распределении энергии по степеням сгсоо..:::\ теплоемкое I и и л;> тем;

•1) ! Пложены элементы физичмгке:'! кинетики, в частности, процессы переноса, обусловленные кинетическими скотствами системы. В диссертации, основываясь на современных представлениях об этапах описания состояния, рассмотрены с логической после-дсаательностыо ф-вическне чз.-еиич.

По годерасанию псследовгпкя еяуЗляздзгсш следующие работы:

1 О 'Соднроа. "Физика курси" (механика ва молскуляр физика). Учебное пособие Тошкент, "Укитувчи", 1993.-229 б. На узбекском языхе.

2 О.лодиров. Программа по физике. Нам. филиал ТМИ. Камангяч, 1990.-17 с.

3. О. Коднроп ■! др. 'Физика фани буйича режа ва дастур. НСТИ, Наманган, 1992.-¡5 6 На у збехском языке

О Кодиров. Молеьуляр-кинемк назарнянинг асосин тенгламасикм укитнш услу-бига рлц НСТИ. Научные труды профессорско-преиодазательского состаеа и сгудентоз. 1-5: сборник. Наманган, 1992. 126-12&6. . На узбекском языке. 5 О Кодиров. ' Электр ¿а магнетизм" курсииинг укнтилишн хакида. НСТИ. Научные труды профессорско-преподавательского состава и студентоз. 2-й сборник. Наманган, 1993. 27-23 б. . На узбекиском языке.

6. О.Кодиров и др. Методические указания для студентов по выполнению лабораторных работ по общему курсу физики. Наманган-1999 г.-5 * с.

7. О. Кодиров. Гейзенберг ноаниклнп' ва г-^-оа холатн ха да. НСТН.ХХП илмпй-амалий конференция. Наманган, 1991. . Н» узбекским языке.

8. >0 Кодиров. Физика аренда квант статистикасинннг укнтшшши. НамМПИ. XIX о

нл'^м-амалий конф еренция. Наманган, 1998. . На узбекском языке. . 9 А Бсйдедаев, К Юлдашев, О. Кодиров, М. Джораев. "Обобщение закона равномерного распределения энергии по степеням свободы" Некоторые вопросы ста-1нсп1че.-1."й физики Сбсрчик. Ташкент, 1975 43-15 с

£

10. А. Еондедаев, О. Кодиров, С. Ходжаев, П. Хабибуллаев. К исследованию шило щения звука в вязкой и в критической области. Международная акустическа конференция. Прага, ЧССР, 1976.

11. А. Бойдедаев, О. Кодиров. О замкнутой системе уравнения моментов при нал» чин потенциала взаимодействия Д. А. Н. Ташкент, "Фан", 19"»5. 31-33 с.

12. А. Бойдедаев, М. Джораев, О. Кодиров. Некоторые вопросы преподавания курс

, статистической физики и термодинамики. Республиканская научно-нрактпческа

конференция. Андижан, 1979. 25 б . На узбекском языке.

13. А- Бойдедаев, О. Кодиров. Молекулаларшшг тезликлари буиича таксимланшш Кури. "Совет мактаби", 1988, № 12. 51-54 б. . На узбекском языке.

|4. Ш. Набкев, О. Кодиров. "Суюкликнинг нур ютиш коэффнцнентинн'аннклаш лаборатория нши мисолида тажриба натижаларини ЭХМда хисоблаш Метод; ческое поебне. НСТИ, Наманган, 1992.-6 б . На узбекском языке.

15. Ш. Набиев, О. Кодиров. Кеттик жисм айланма харакатинннг динамик конунл, рини тажрнбада техшириш. Методическое пособие. НСТИ, Наманган. 1092 -9 I

. Кк узбекском языке. . .

« *

16. О. Кодиров и. др. Механика ва молекуляр фнзикадан тажриба ншлари буйнча у лубнй кулланма. НАШИ, Наманган, 1993 -69 б . На узбекском языке

17. А.Бойдедаев, М.Джораев, О.Коднров. «К термодинамической теории теплоемк' стен». Некоторые вопросы статической физики. Сборник Тошкент. 1975

18. А. Бойдедаев, О.Коднров . Макроскопнк система холати хакмда Жури "\а: таълнмн". 2000, № 3, 104-107 б На узбекском язике.

19. О.Коднров, А.Бойдедаев. Укув кулланмаларда структура ва мазмун Рсси>бл канекгя научно-практическая конференция. Т. Г П.У. Тош 2000 Туплам 8-9 На узбекском,«ыке. '

20. А. Бойдедаев, О.Коднров. Холаттушунчасп заупи баён этиш Респчблнкансмч научно-практическая конференция. Т.Г.П.У. Тош. 2000 ТЧпллм 43-44 6 На узбекском язике. ■'

; О Т Л Ц I) Я

Диссертация муаллнфи - Кодиров Олимжон

Диссертация номи: Бакалавриат боскичнда физика тдглии в; укнтнш мето

днклсн (Мслекуляр физика курси мисолида)

Диссртацня 13 00,02 - физика укитиш метоликаси ва назарияси буйичз педагогика фан.мрн жшзоди нлмнй даражасики олиш учу.ч тахдим этнлади.

Хошрги туб ислочотлйр даврнла бррча сохалардаги каби Республик.-. олий таълими-. !.лм хушинз изл шншлрр, якгача фмхрлвш, янгича карашлар ? мал га ошмокда.

Олий таг.лимд:ии ислсхотл.-рнн амалга оширищш учуй дастлг.б укптиш структура-

сини, маг-'.упн;:;), чусуспн уюггши,1 )г. режа »а дастур яамда дарслпх ва укуа куллаима-дзрни сг'ч;ррг галаблар версию гу"-:>ч кг.Ггга курпб члхшл зарур булпб, бу вазифалсрнч с^кгришга к^р.-.тч-н ан х?р кердг! кзлзшшдер дзлззрЗ хисоблгнздн.

Б.:- ••>..•С=-с: ■м'тдзтн ол-Л у кул .сртларигл фотчхз фанндз!) укшша

.: р-чм". '! с ?; г«л л : чп I р! г -з 1ПД1;::> -,т Г;У.. угл ГГ'.1::""'.:;': :;;г мг.ксади

ту'.нунч.тн га упи тав^глаш, за' функцнлсн !■■< >;:т; тадбнкл?ри ;м '"> >•»; !.->аляр(ш зг.ибаларда шакллантириш усуллзршш еурсатишднр.

Гг.-.:!' 'пунш ил":!)н ималий киммэти ундлги «з?яр!я1 - услуо.Л тг.дкнкот |!зт:г::а-л.>:>мпи «'••!.т.-» курснда фойдаланши ва уларни укув :ксрг"нида куллашга тагам зш'.ч митнпнгнднр „

Тлдкикотнннг илмий янгилиги са нззарий ахамияти:

- Физика !.-урсид1 -.плат тушунчсси ва уаи тавсифлаш ойдннлаштнрилдн хам/г: бу Г; ш> ц!1.'лг,1!и талабялардз шакллантириш усуллгри курсатилди.

Сипчпик типам таксиыот функция си м уки тадбнхларн янгича ¿лдошгии

бнчан берилди.

- Молекуляр физик?. курси стандарт тал-.блг.рга мсс янги дастур есосндз изчия, м:,;ггчк1н 1 'т'г'.ч^тлисд:«. Саен зтилди

- Юкорнэдгмларт •. ¿сосланиб Физика ¡:урсн буйича янги укув кулланнз ярзтнлл:«.

Диссертация кнрнш, ? га боб, хулоса, нлосз хамда фоПдаланилгаи адгбпйтлгр ру»-

хатидан нборат

*

Synopsis

Kodoirov Oxnjor.- the auther of tlis dessertation.

The theme: The contents of the physics education and its peculiarities of teaching methods in bachelor degree.

At present in the course of great reforms the new thouyhs, views and much scorch are carried out in the higher education of the republic.

in order to realize such reformes in higher education first of all it's necessary to lock over and rebuild teaching methods, content and also all woik and calender pians, stydy materials and ths textbooks.

These global problem are considered as one of the main tasks in education reforms, "

The research object is to develop teaching process on physics in the higher teclmical education systems in the bachalor degree.

The aim of investigation consists of conception of condition and its character ths function of distribution and its use.

These ideas must be demonstrated in the students' conscinsness.

The scientific and practical value of this investigation consists of results of theoriticai and methodical research and its use in physics course and their implying during the study process and it can be recomended to the teachers in order to use it.

The new pacularities and theoriticai importance of the investigation: conception of condition in physics course and its character was cleared out and demonstrated the formation of ths following conception in the students' mind.

The fuction of distribution and its use in statistical physics was shown in a new method. -

The bSse above mamiioaed new textbooks are published for physics course

Dessertation consists of introductory, 3 parts, conclusion, appendix and the list of using features.