Взаимосвязь эксперимента, теории и практики в обучении физике конденсированного состояния вещества

Смирнов, Андрей Александрович

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: Взаимосвязь эксперимента, теории и практики в обучении физике конденсированного состояния вещества

Автореферат

Автор научной работы: Смирнов, Андрей Александрович
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Санкт-Петербург
Год защиты: 2006
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Взаимосвязь эксперимента, теории и практики в обучении физике конденсированного состояния вещества"

На правах рукописи УДК 378.147:53

СМИРНОВ Андрей Александрович

ВЗАИМОСВЯЗЬ ЭКСПЕРИМЕНТА, ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ В ОБУЧЕНИИ ФИЗИКЕ КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА

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

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Санкт-Петербург 2006

Работа выполнена на кафедре методики обучения физике государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Российский государственный педагогический университет имени А.И.Герцена»

доктор физико-математических наук, профессор

Самуил Давидович Ханин

доктор физико-математических наук, профессор Евгений Борисович Шадрин

кандидат педагогических наук, доцент

Светлана Викторовна Михайлова

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный

политехнический университет

Защита состоится »СА^К^ООб года в часов на заседании Диссертационного совета Д 212.199.21 по присуждению учёной степени доктора наук в Российском государственном педагогическом университете им. А.И.Герцена по адресу: 191186, Санкт-Петербург, наб.р. Мойки, 48, корп.З, ауд. 20.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке РГПУ им. А.И.Герцена

Автореферат разослан «^ Ь> длд 912006 г.

Диссертационного Совета V

канд. физ.-мат. наук, доцент А Н.И.Анисимова

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

2 сое а

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современной концепции физического образования отвечает метод обучения, при котором учебный процесс строится таким образом, что по структуре и содержанию деятельности он моделирует реальное научное исследование. Ключевыми же формами научного познания были и остаются эксперимент и теория. Степень освоения и действенность знаний об их взаимосвязи между собой и практикой в значительной степени определяют уровень сформированное™ методологической культуры выпускника вуза. Владение умениями сопоставлять эксперимент и теорию, делать на этой основе значимые для науки и практики выводы являются необходимыми условиями достижения важнейшей цели физического образования - формирования у учащихся физического понимания на всех его уровнях: объяснения, описания и прогнозирования явлений.

Овладение исследовательскими умениями соотнесения эксперимента, теории и практики возможно лишь в активной познавательной деятельности, на определенной предметной основе. Несомненно, что они формируются на всем протяжении изучения физики в силу присущих ей, как науке, высокого уровня развития теории, наличия обширных, соотносимых с теорией, эмпирических знаний, практической значимости. Следуя ПЛ.Капице, известный сборник статей и выступлений которого назван «Эксперимент. Теория. Практика», физическое образование позволяет освоить индуктивный подход на основе объяснения получаемых на лабораторных занятиях результатов экспериментов, развивает дедуктивное мышление в ходе решения задач и воспитывает диалектическое мышление на примерах преодоления противоречий между теоретическими представлениями и экспериментальными результатами.

Однако действенное сопоставление эксперимента, теории и практики осуществляется в учебном процессе, главным образом, на материале, далеком от современного состояния науки и техники. Функциональные же возможности эксперимента, теории и практики, как любого объекта, лучше прослеживаются на материале высокого уровня значимости.

Широкие возможности для развития исследовательских умений соотнесения эксперимента, теории и практики дает предметное содержание физики конденсированного состояния вещества. Это обусловлено непреходящей ролью в ее развитии экспериментальных исследований, общенаучным значением их методов и результатов, развитостью и непрерывным развитием модельных представлений теории, значимостью достижений теоретического и прикладного материаловедения в развитии техногенной цивилизации, доступностью проведения многих ключевых экспериментов в вузовской лаборатории. Важным моментом является и то, что физика конденсированного

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С.-Петербург ОЭ 200¿акт

Гьа

состояния вещества изучается на старших курсах вузов, когда уровень познавательных возможностей студентов должен быть достаточен для полноценного предметного освоения исследовательских умений соотнесения эксперимента, теории и практики.

Вместе с тем, в преподавании физики конденсированного вещества традиционно доминирует дедуктивный подход. Сопоставление теории с экспериментом ограничивается, как правило, экспериментальным подтверждением справедливости теоретических положений на лабораторных занятиях; в лучшем случае - представлением студентам «в готовом виде» экспериментальных результатов, нуждающихся в своем объяснении и описании, до изучения теории. В содержательном аспекте учебный материал неоправданно далек от современного состояния науки и едва ли может побудить студентов к активной познавательной деятельности.

Таким образом, возможности содержания физики конденсированного состояния вещества в развитии исследовательских умений соотнесения эксперимента, теории и практики далеки от своей реализации. Последняя нуждается в методическом обеспечении, разработке которого и посвящена настоящая работа.

Объектом исследования является процесс обучения студентов факультетов физики вузов.

Предметом исследования являются содержание и организация обучения физике конденсированного состояния вещества.

Цель исследования - разработка методических подходов к формированию у студентов исследовательских умений соотносить эксперимент, теорию и практику на предметной основе физики конденсированного состояния вещества.

Гипотеза исследования - возможности овладения учащимися исследовательскими умениями соотнесения эксперимента, теории и практики, которые открывает обучение физике конденсированного состояния вещества, могут быть реализованы более полно, если:

- модельные представления теории будут изучаться в их развитии, в отвечающей методологии реального научного исследования взаимосвязи с экспериментом;

- в содержание курса войдет материал, отражающий современные достижения высокой научной и практической значимости;

- познавательная деятельность учащихся будет активной, иметь целостный и завершенный характер.

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

1. Определить роль обучения физике конденсированного состояния вещества в развитии у учащихся представлений о структуре и

содержании методов научного исследования, формировании умений соотносить эксперимент, теорию и практику.

2. Проанализировать состояние практики обучения физике конденсированного состояния вещества в части формирования у учащихся указанных исследовательских умений.

3. Проанализировать и реализовать возможности индуктивного подхода к формированию модельных представлений физики конденсированного состояния вещества.

4. Разработать рекомендации по внесению в содержание учебного курса методологически значимого материала, отражающего современные, признанные достижения науки и техники.

5. Разработать методические подходы к построению и реализации целостной и завершенной учебно- и научно- исследовательской деятельности, ориентированных на предметное освоение студентами умений соотнесения эксперимента, теории и практики.

6. Проверить эффективность развитых методических подходов к развитию у студентов исследовательских умений соотнесения эксперимента, теории и практики.

Теоретико-методологические основы исследования составляют:

- труды классиков физической науки по ее методологическим аспектам (П.Л.Капица, Л.Д.Ландау, Р.Фейнман, Э.Ферми, А.Эйнштейн, и др.); -философские, психологические и педагогические концепции познавательной деятельности (Л.С.Выготский, В.В.Давыдов, А.Н.Леонтьев, Ю.Н.Кулюткин, Я.А.Пономарев, В.Г.Разумовский, С.Л.Рубинштейн, А.П.Тряпицына, Г.И.Щукина и др.);

- концепция исследовательского обучения физике и технологии исследовательско-ориентированного образования (Г.А.Бордовский, М.В.Кларин, А.С.Кондратьев, В.В.Майер, В.Г.Разумовский, Т.Н.Шамало ДР)

- технология проектной деятельности в образовании (Дж.Дьюи, Г.И.Ильин, Е.Коллингс, Н.Ю.Пахомова, Е. С. Полат, И.Д.Чечель и др.)

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:

- теоретический анализ проблемы на основе изучения физической, психолого-педагогической и методической литературы;

- анализ содержания и организации познавательной деятельности студентов по овладению методологической культурой в физическом образовании;

- проведение педагогического эксперимента с целью определения эффективности предлагаемых методических подходов к формированию у

студентов исследовательских умений соотнесения эксперимента, теории и практики.

Обоснованность и достоверность результатов и выводов исследования обеспечиваются:

- опорой на современные достижения физики конденсированного состояния вещества, психолого-педагогических и методических исследований;

- использованием различных методов, адекватных поставленным задачам;

- рациональным выбором критериев оценки эффективности разработанных методических подходов к формированию у учащихся исследовательских умений соотнесения эксперимента, теории и практики;

- широтой апробации разработанной методики на факультетах физики вузов;

положительными результатами проведенного педагогического эксперимента.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Необходимым условием приобретения студентами исследовательских умений сопоставления эксперимента и теории и соотнесения их результатов с запросами практики при изучении физики конденсированного состояния вещества является взвешенное сочетание дедуктивного и индуктивного подходов, предполагающее самостоятельное получение студентом ключевых экспериментальных фактов, предваряющее их объяснение и описание; формирование представлений и понятий теории на основе экспериментального решения задач; экспериментальную проверку вытекающих из модельных представлений прогнозов.

2. Активизации познавательной деятельности, развивающей у студентов умения соотнесения эксперимента, теории и практики, способствует включение в содержание курса физики конденсированного состояния вещества материала высокой научной и практической значимости, отражающего современные, признанные ее достижения и допускающего моделирование в учебном процессе хода реального научного исследования.

3. Эффективными средствами формирования у студентов предметного опыта соотнесения эксперимента, теории и практики в целостной и завершенной деятельности являются выполнение ими исследовательского практикума, ориентированного на разностороннее изучение физики определенного, значимого для науки и практики объекта (класса объектов), и проектов, направленных на решение актуальных физико-технических задач.

Научная новизна результатов исследования заключается в следующем.

В отличие от традиционного подхода к обучению физике конденсированного состояния вещества, когда ее содержание сводится к определенному объему излагаемых «в готовом виде» модельных представлений, в настоящей работе развивается методический подход к освоению модельных представлений теории в их развитии, взаимосвязи с экспериментом и практикой, отвечающей диалектике реального научного поиска. Качественной особенностью развиваемого подхода является активная экспериментальная деятельность учащихся по установлению ключевых фактов, формированию новых для них представлений и понятий, детальному сопоставлению опытных данных с теорией, проверке прогнозов развиваемых модельных представлений, что обеспечивается координацией содержания лекционных и практических занятий.

Показана целесообразность включения в содержание учебного курса современных, удостоенных Нобелевской премии достижений физики конденсированного состояния вещества. Методика обучения здесь состоит в моделировании реального научного поиска и предполагает выполнение студентами соответствующих учебно-исследовательских заданий.

В отличие от принятого в преподавании построения лабораторного практикума, когда он состоит из отдельных, относящихся к разным объектам (материалам, приборным структурам) работ, в диссертации развивается методический подход к организации исследовательского практикума, построенного как цикл учебно-исследовательских заданий, направленных на изучение физики определенного, значимого для науки и практики объекта (класса объектов). Показано, что реализация этого подхода дает студентам опыт соотнесения эксперимента, теории и практики в целостной исследовательской деятельности.

Обоснована целесообразность в рассматриваемом аспекте выполнения студентами исследовательских проектов, направленных на решение актуальных физико-технических задач как средства приобретения ими опыта завершенной деятельности. Развит методический подход к организации в учебном процессе проектной деятельности, ориентированной на освоение учащимися логико-операциональной структуры практико-ориентированного исследования, овладение ими системным подходом к его проведению.

Теоретическая значимость работы заключается в следующем: - раскрытии дидактического и методического значения сформированности у студентов умений соотнесения эксперимента, теории и практики в исследовательской деятельности и роли предметного содержания физики конденсированного состояния вещества в их развитии;

определении принципов построения учебной познавательной деятельности, в которой эксперимент, теория и практика по своему месту, функциональным возможностям и значению отвечают методологии реального научного исследования;

определении принципов отбора содержания и организации исследовательского лабораторного практикума и проектной деятельности, ориентированных на приобретение студентами предметного опыта соотнесения эксперимента, теории и практики в целостной и завершенной деятельности.

Практическое значение работы состоит в том, что результаты исследования в части предлагаемых методик изучения физических свойств конденсированных веществ; формирования представлений и понятий физики конденсированного состояния вещества на основе экспериментального решения задач; изучения современных, признанных достижений науки и техники; постановки исследовательского, объектно-ориентированного практикума и проектной деятельности доведены до уровня конкретных разработок и рекомендаций, которые могут быть использованы в физическом образовании в вузах.

Развитые в работе методические подходы к предметному освоению умений соотнесения эксперимента, теории и практики на основе изучения физики конденсированного состояния вещества используются при составлении и реализации программ обучения и исследовательской деятельности студентов на факультетах физики ряда классических, технических и педагогических университетов.

Апробация результатов исследования

Основные положения и результаты работы докладывались на:

Международных конференциях «Физика в системе современного образования» (ФССО-ОЗ, 05; Санкт-Петербург, 2003; Санкт-Петербург, 2005); VII Международной учебно-методической конференции «Современный физический практикум» (Москва, 2004), Международной конференции «Физика диэлектриков» (Диэлектрики-2004, Санкт-Петербург, 2004), Международных конференциях «Герценовские чтения» (Санкт-Петербург, 2003,2004 гг.).

Результаты диссертационного исследования докладывались на семинарах кафедры методики обучения физике РГПУ им. А.И.Герцена.

Структура и объем диссертации. Общий объем работы составляет 169 страниц. Она включает в себя введение, три главы, заключение, библиографию из 154 наименований и содержит 33 рисунка и 12 таблиц.

ОСНОВНЫЕ ИДЕИ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационного исследования, определяются его цель, задачи, объект, предмет, гипотеза и методы, раскрываются научная новизна и практическая значимость полученных результатов, формулируются выносимые на защиту положения.

В первой главе «Психолого-педагогический анализ проблемы» определяются умения соотнесения эксперимента, теории и практики, раскрываются дидактическое и методическое значение их формирования в

физическом образовании, роль предметного содержания и состояние теории и практики преподавания физики конденсированного состояния вещества в развитии этих умений.

Исходя из анализа методологии научного познания и общности его методов с методами учебного познания, определен ряд умений соотнесения эксперимента, теории и практики, которые необходимо формировать в обучении физике. К основным из них относятся умения выделять наиболее существенное, требующее объяснения и описания в экспериментальных результатах; использовать последние для самостоятельного приобретения новых представлений и понятий; построить (обоснованно выбрать) физическую и математическую модели изучаемого явления; осуществить детальное сопоставление эксперимента и теории; формулировать вытекающие из модельных представлений следствия и подвергать их экспериментальной проверке; применять полученные знания в практических целях.

Показано, что приобретение этих умений в активной познавательной деятельности способствует развитию интеллекта и творческих возможностей личности. Это связано с востребованностью основных операций мыслительного процесса - сравнения, анализа, синтеза, обобщения, абстрагирования; критичности мышления, позволяющей при столкновении с новым выявлять противоречия, различать случайные совпадения и адекватную интерпретацию явления; методов и механизмов творческой познавательной деятельности - логического анализа с опорой на знания, поиска с помощью эвристических приемов, ассоциативного механизма, сочетания интуитивного и логического начал, формализации решения и придания ему логически завершенной формы.

В методическом плане формирование указанных и ряда других умений соотнесения эксперимента, теории и практики, таких как формулирование гипотезы (идейного замысла) эксперимента, определение его условий и метода, отвечает целям исследовательско-ориентированного обучения физике, постановка которого является одной из важнейших задач современного физического образования.

Развита аргументация в пользу использования для развития исследовательских умений у студентов старших курсов, приобретения ими опыта соотнесения эксперимента, теории и практики в качестве предметной основы содержания физики конденсированного состояния вещества. Она основывается на присущих этой области физики научной и практической значимости; выразительной представленности в ней всех форм научного знания и познания, их взаимосвязи; высоком уровне и широте предметного материала в информационном и методологическом аспектах; наличии устоявшихся концептуальных основ и состоянии непрерывного развития, связи предметного материала с общефизическими знаниями, фундаментальными модельными представлениями физики;

возможностях организации разносторонней исследовательской деятельности студентов в условиях вуза. Демонстрируя, с одной стороны, выдающееся значение экспериментальных и теоретических исследований в решении прикладных задач, а с другой стороны, роль достижений техники и технологий в развитии науки, содержание физики конденсированного состояния вещества представляет собой хорошую основу для синтеза исследовательско- и практико-ориентированного обучения физике.

Выявлен разрыв между теорией и практикой обучения физике конденсированного состояния вещества в плане развития рассматриваемых исследовательских умений. В ряде научных работ на ее предметной основе развиваются продуктивные методические подходы к формированию умений построения и анализа модельных представлений, определения границ их применимости, экспериментального решения физико-технических задач. Наиболее существенным представляется обоснование технологии учебной деятельности, структурной единицей которой является учебно-исследовательское задание, выполнение которого с необходимостью требует проявления некоторых из указанных исследовательских умений, и задачного подхода к формированию представлений и понятий теории.

Однако имеющиеся интересные методические разработки относятся, главным образом, либо к «верхним этажам» обучения, либо, напротив, к пропедевтике обучения физике конденсированного состояния вещества в общем курсе физики. Постановка же исследовательско- и практико-ориентированного обучения основам физики конденсированного состояния вещества в соответствующем учебном курсе нуждается в методическом обеспечении. В практике преподавания здесь по-прежнему доминирует дедуктивный подход. Эксперимент и элементы технической физики, хотя, конечно, присутствуют в курсе, но играют подчиненную теории роль, демонстрируя ее справедливость и возможности. Содержание курса, здесь, как правило, имеет информационную направленность, раскрывая фактуальную составляющую знаний и оставляя в тени их методологическую составляющую. Сказанное предопределило постановку сформулированных выше цели и задач данного диссертационного исследования.

Вторая глава «Развитие исследовательских умений соотнесения эксперимента, теории и практики в обучении физике конденсированного состояния вещества» посвящена разработанным методическим подходам к решению этой проблемы.

Основными концептуальными идеями здесь являются:

- взвешенное сочетание дедуктивного и индуктивного подходов в построении учебного процесса;

- представленность методологии научной деятельности на занятиях всех видов и координация их содержания, направленная на освоение исследовательских умений;

- использование предметного материала высокой научной и практической значимости, отражающего современные, признанные достижения науки и техники;

- активный характер познавательной деятельности студентов;

- целостный и завершенный характер познавательной деятельности студентов, отвечающий содержанию и структуре реального научного исследования.

Рассмотрим предлагаемые в работе методические подходы, соответствующие этим идеям. В освоении студентами модельных представлений и понятийного аппарата теории на лекционных и практических занятиях методический подход сводится к следующему.

1. Содержание теоретической части (курса лекций) строится как развивающаяся в связи с запросами со стороны эксперимента система моделей. Модельные представления теории изучаются в их становлении, столкновении с экспериментальными результатами, требующими своего объяснения и описания.

2. Изучение теоретического материала предваряется самостоятельным установлением студентом на эксперименте ключевых фактов и их анализом. Следствия, вытекающие из модельных представлений, подвергаются экспериментальной проверке. Содержание лекций и физического практикума координировано, таким образом, что составляет единое учебное исследование.

3. Экспериментальная деятельность студентов направляется не только на обоснование необходимости и проверку справедливости физической модели, но и там где это возможно, на формирование новых представлений и понятий.

4. Сопоставление теории и эксперимента осуществляется на основе конкретных результатов исследований физики конденсированных веществ. Оно состоит в сравнении эксперимента и теории не только на качественном, но и на количественном уровне, включая оценку микроскопических параметров веществ.

В части физических свойств конденсированных веществ предлагаемый подход проиллюстрирован содержанием и организацией занятий по разделу «Электропроводность полупроводников». К числу экспериментально получаемых студентами ключевых фактов здесь относятся: характерные величины и активационный характер температурной зависимости концентрации носителей заряда в полупроводниках и их проводимости, что качественно отличает неметаллическое состояние конденсированного вещества от металлического; высокая чувствительность проводимости легированных

полупроводников к содержанию электрически активных примесей; переход «полупроводник - металл» при достижении критической концентрации примесей; обратный переход сильно легированного полупроводника в неметаллическое состояние при увеличении степени компенсации основной примеси. Возможность проведения лекционного исследования, направленного на построение адекватной экспериментально установленным фактам модели, рассматривается на примерах, относящихся к моттовскому и андерсоновскому переходам. Так, при построении модели андерсоновского перехода «металл - диэлектрик» в сильно легированных и сильно компенсированных полупроводниках студенты, направляемые преподавателем, оценивают масштаб флуктуаций потенциала случайного поля неупорядоченной системы заряженных примесных центров, анализируют перенос заряда в зависимости от положения уровня Ферми и его изменения с увеличением степени компенсации. На основе построенной электронной модели находит свое объяснение сам наблюдаемый переход и делается прогноз о наличии в такой системе с крупномасшабными флуктуациями потенциала долговременной релаксации фотопроводимости в связи с пространственным разделением электронов и дырок, который проверяется экспериментально.

Выразительным примером формирования новых для студентов представлений и понятий на основе экспериментального решения задач является освоение ими элементов теории протекания, лежащей в основе физики случайно неоднородных систем. Используя вычислительный и натурный эксперименты, студенты решают задачи, сыгравшие ключевую роль в становлении этой теории - решеточные и континуальную задачи, задачу на случайных узлах. В итоге они овладевают представлениями об эффекте протекания и понятием порога протекания. Полученные значения последнего сопоставляются с экспериментальными данными по электропроводности металл - диэлектрических систем, включая используемые в электронике в качестве материалов резисторов.

Особое внимание в развиваемой модели уделяется изучению современных, удостоенных Нобелевской премии достижений физики конденсированного состояния вещества, в которых выразительно проявляется взаимосвязь эксперимента теории и практики. Разработанный здесь методический подход предполагает, наряду с ознакомлением с содержанием Нобелевской лекции и сопряженных с ней материалов, вовлечение учащихся в исследовательскую, моделирующую реальный научный поиск в изучаемой области, деятельность.

В качестве предметного материала в работе выступает физика и техника гетероструктур, достижения которой были удостоены в 2000 г. Нобелевской премии по физике (Ж.И.Алферов, Г.Кремер). Этот пример является показательным в рассматриваемом аспекте в силу ряда причин.

Прежде всего, роли и взаимосвязи экспериментальных и теоретических исследований в решении ответственных физико-технических задач в области электроники; значения полученных результатов в разработке физики низкоразмерных систем; сопряженности с другими достижениями «нобелевского уровня».

В наиболее значимой части - физике двойных гетероструктур перед студентами ставится и в ходе лекционного исследования и самостоятельной их работы решается ряд принципиальных вопросов в отвечающей действительному ходу решения проблемы создания инжекционных гетеролазеров последовательности: физические ограничения минимальной величины пороговой плотности тока в инжекционных полупроводниковых лазерах на гомо- р-n -переходах; физические эффекты в двойных гетероструктурах, определяющие их функциональные свойства; принципы выбора рабочих материалов; возможности расширения спектрального диапазона гетеролазеров, раздельного электронного и оптического ограничения на основе использования квантово-размерных наноструктур. Важно отметить, что студенты конструируют гетероструктуры (их зонные диаграммы) с заданными функциональными свойствами и проверяют результаты инженерии электронных спектров (band structure engineering) на эксперименте.

Возможности приобретения студентами опыта соотнесения эксперимента, теории и практики в целостной исследовательской деятельности открывает лабораторный практикум, построенный как цикл взаимосвязанных учебно-исследовательских заданий, ориентированный на разностороннее изучение физики определенного, значимого для науки и практики объекта (класса объектов). Такой практикум назван в работе объектно-ориентированным. В основу выбора проблематики практикума положен ряд принципов, к основным из которых относятся: актуализация; новизна содержания; представительность в методологическом плане; ^ возможность реализации в условиях вузовской лаборатории.

В качестве примера рассмотрен разработанный исследовательский, объектно-ориентированный практикум по изучению физики аморфных » оксидов переходных металлов в тонких анодных словах, состоящий из

пяти учебно-исследовательских заданий. Исследовательские умения соотнесения эксперимента, теории и практики оказываются здесь востребованными на уровне выполнения отдельных заданий и практикума в целом в связи с необходимостью: построения моделей различных наблюдаемых явлений; детального, разностороннего сопоставления эксперимента и теории, разработки научно обоснованных подходов к решению задач анализа, диагностики и управления свойствами изучаемых материалов. Так, совокупность получаемых в практикуме экспериментальных результатов, относящихся к электронным свойствам

анодных оксидов в различных и широко изменяющихся внешних условиях, описывается с единых позиций теории прыжкового переноса в неупорядоченных системах с сильной локализацией носителей заряда. С использованием этой модели из независимых экспериментов получаются сходящиеся оценки концентрации локализованных состояний; разрабатывается экспериментальная методика определения сильной электрон-фононной связи на основе анализа особенностей поведения неомической прыжковой проводимости в сильных электрических полях; формулируются и экспериментально проверяются практические рекомендации по расширению диапазона рабочих напряжений оксидных конденсаторов.

Наконец, средством освоения студентами опыта завершенной исследовательской деятельности, в которой эксперимент, теория и практика находятся в неразрывном единстве, выступает проектная деятельность. В ряду требований к тематике исследовательского проекта особое внимание в работе обращается на два следующие момента. Во-первых, целесообразность постановки задачи проекта в практико-ориентированной форме, что делает необходимым проявить умение выявить физическое содержание проблемы. Во-вторых, представленность в выполнении проекта всех форм научного исследования, что позволяет предметно освоить логико-операциональную структуру практико-ориентированного научного исследования, приобрести опыт системного подхода к научно-исследовательской деятельности.

Взаимосвязь эксперимента, теории и практики выразительно проявляется на всех этапах проектной деятельности: постановки проблемы; разработки проектного задания; реализации проекта и представления его результатов.

Возможности, открываемые использованием данного методического подхода, конкретизированы на примере проекта «Создание реверсивных ограничителей мощных световых потоков», выполненного студентами на базе Лаборатории физики фазовых переходов в твердых телах ФТИ ;

им.А.Ф.Иоффе РАН. Среди многих имеющихся в литературе подходов к решению этой проблемы выбирается подход, основанный на использовании явления фазового перехода «полупроводник - металл» (ФГГГТМ) в слоях диоксида ванадия как принципиально обеспечивающего достижение необходимых свойств оптического ограничителя. При этом оказывается необходимым получить определенную - узкую, с протяженными ветвями петлю температурного гистерезиса отражательной способности диоксида ванадия вблизи ФППМ. Отсюда вырисовывается физическая проблема: проанализировать механизм и построить модель формирования этой петли.

Для решения проблемы привлекаются современные методы получения тонких пленок (лазерная абляция), изучения морфологии их

поверхности (атомно-силовая зондовая микроскопия), оптики фазового перехода, свойств наноструюгурированного вещества в регулярной пористой матрице. Идейный замысел эксперимента, выбор его условий и методики основывается на определенных теоретических предпосылках. Итогом исследования является модель формирования петли температурного гистерезиса отражательной способности поликристаллических слоев диоксида ванадия, учитывающая целый ряд факторов, в том числе распределения кристаллитов по размерам и температурам равновесия фаз, механические напряжения в системе. Допущения модели, ее применимость и необходимость обосновываются со стороны эксперимента. Практическим результатом работы - действующий макет оптического ограничителя, в создании которого учтены основанные на результатах экспериментальных и теоретических исследований практические рекомендации.

В третьей главе «Экспериментальная проверка эффективности методических подходов к развитию у учащихся исследовательских умений соотнесения эксперимента, теории и практики» представлены результаты педагогического эксперимента, проведенного в РГПУ им.А.И.Герцена, СПбГУ, СПбГПУ, Петрозаводском государственном университете, Псковском педагогическом университете, Вологодском педагогическом университете.

На поисковом и констатирующем этапах доказана целесообразность и выявлен резерв формирования у студентов исследовательских умений соотнесения эксперимента, теории и практики на предметной основе физики конденсированного состояния вещества, обоснована необходимость соответствующего методического обеспечения.

На формирующем этапе эксперимента определялся уровень сформированное™ у студентов исследовательских умений построения модели экспериментально изучаемого явления; определения и экспериментальной проверки вытекающих из модельных представлений следствий; формулирования научно обоснованных практических рекомендаций. Достоверность получаемых результатов подтверждалась посредством метода проверки статистических гипотез.

Как показали полученные результаты, использование предлагаемых методических подходов позволяет существенно более полно овладеть исследовательским подходом в части указанных умений соотнесения эксперимента, теории и практики.

Таким образом, результаты педагогического эксперимента подтверждают гипотезу исследования и свидетельствуют о том, что предлагаемые в настоящей работе методические подходы к развитию у студентов исследовательских умений соотнесения эксперимента, теории и практики на предметной основе физики конденсированного состояния вещества педагогически целесообразны.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты и общие выводы работы состоят в следующем:

1. Раскрыт потенциал содержания физики конденсированного состояния вещества как предметной основы для формирования и повышения действенности знаний учащихся о структуре исследовательской деятельности, развития у них исследовательских умений соотнесения эксперимента, теории и практики. Выявлен существенный резерв в реализации этих возможностей в практике современного физического образования.

2. Предложена методика изучения физических свойств конденсированных веществ, основанная на сочетании дедуктивного и индуктивного подходов и предполагающая активную познавательную деятельность учащихся по экспериментальному установлению ключевых результатов, их объяснению и описанию, формулированию и экспериментальной проверке прогнозов теории, что делает студентов полноценными участниками построения, анализа и практического использования изучаемых модельных представлений. Возможности реализации предлагаемой методики продемонстрированы на содержании и организации изучения одной из центральных тем курса электропроводности полупроводников.

3. Обоснованы целесообразность и реалистичность формирования представлений и понятий физики конденсированного состояния вещества в учебном процессе на основе экспериментального решения задач, сыгравших ключевую роль в их становлении в науке. Возможности этого подхода показаны на примере обучения теории протекания как основы физики случайно неоднородных систем.

4. Развит методический подход к предметному освоению учащимися умений соотнесения эксперимента, теории и практики на материале высокого уровня научной и практической значимости, современных, удостоенных Нобелевской премии достижений физики конденсированного состояния вещества. Этот подход реализован применительно к построению содержания и организации активной познавательной деятельности студентов по изучению физики полупроводниковых гетероструктур как основы инжекционных лазеров.

5. Обоснована целесообразность использования в качестве средства приобретения студентами предметного опыта соотнесения эксперимента, теории и практики выполнения ими исследовательского лабораторного практикума, представляющего собой цикл взаимосвязанных учебно-исследовательских заданий, ориентированный на разностороннее изучение физики определенного объекта (класса объектов) и практическое использование полученных знаний. Определены принципы выбора проблематики и объекта исследования такого практикума. Предлагаемый методический подход реализован в построении и организации

исследовательского практикума по изучению физики аморфных оксидов металлов в тонких анодных слоях.

6. Показано, что эффективным средством формирования у учащихся умений строить познавательный процесс, базируясь на присущей методологии научного поиска взаимосвязи эксперимента, теории и практики, является проектная деятельность, в силу целостности и завершенности ее характера, востребованности разнообразных форм и средств научного исследования. Развит методический подход к проектированию содержания и организации выполнения проектов по решению физико-технических задач.

7. В результате педагогического эксперимента доказана эффективность развития методических подходов к формированию у студентов исследовательских умений соотносить эксперимент, теорию и практику средствами предметного содержания физики конденсированного состояния вещества, проявляющаяся в повышении уровня сформированности умений построения модели экспериментально изучаемого явления, определения и экспериментальной проверки вытекающих из нее следствий, формулирования научно-обоснованных практических рекомендаций.

Основные положения диссертационного исследования отражены в следующих публикациях:

1. Карулина Е.А., Смирнов A.A. Исследовательско-ориентированное обучение физике конденсированного состояния вещества. - Материалы Международной конференции «Физика в системе современного образования» (ФССО-ОЗ). - СПб, 2003,т.2. - С.164-167. - 0,25/0,20п.л.

2. Смирнов A.A., Ханин С.Д. Объектно-ориентированный практикум в физическом образовании в вузах/В Международном сборнике научных статей «Актуальные проблемы обучения физике в школе и вузе». - СПб.: Издательство РГПУ им. Герцена, 2003. - С.271-273. - 0,19/0,15п.л.

3. Карулина Е.А., Лагутина A.A., Смирнов A.A. Развитие умений экспериментального решения задач при обучении физике диэлектриков/В Международном сборнике научных статей «Физика в школе и вузе».-СПб.: Издательство РГПУ им. Герцена, 2004. - С.305-308. - 0,25/0,12п.л.

4. Смирнов A.A., Ханин С.Д. Методические подходы к организации экспериментальной деятельности в спецкурсе физики конденсированного состояния. - Труды VIII-ой Международной учебно-методической конференции «Современный физический практикум». - М., 2004. - С.51-52.-0,13/0,10п.л.

5. Смирнов A.A., Хинич И.И. Технологический подход к построению лабораторного практикума в вузе /В Международном сборнике научных статей «Физика в школе и вузе», выпуск 1. - СПб.: БАН, 2004. - С.225-228. - 0,25/0,20п.л.

6. Смирнов А.А. Исследовательско-ориентированный практикум по физике конденсированного состояния. - Материалы Международной конференции «Физика в системе современного образования» (ФССО-05). -СПб, 2005. - С.104-106. - 0,19 п.л.

Личный вклад автора. Работа 6 выполнена и написана лично автором. Научный руководитель Ханин С.Д. осуществлял в работах 2,4 постановку задачи и анализ результатов. В работах 1, 3 Е.А.Карулина, в работе 3 А.А.Лагутина и в работе 5 И.И.Хинич участвовали в реализации экспериментальных методик. Выполнение работ, написанных в соавторстве, принадлежит автору.

Подписано в печать 19.05.2006 Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная Объем 1,125 уч. изд. л. Тираж 100 экз.

Заказ

Санкт-Петербург, ООО «АБЕВЕГА», Московский пр., д. 2/6 Лицензия на полиграфическую деятельность ПЛД № 69-299

»1 3 9 7 9

f «

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Смирнов, Андрей Александрович, 2006 год

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ.

1.1. Методы научного и учебного познания. Концепция исследовательского обучения физике.

1.2. Эксперимент, теория, практика в методологии научного познания.

1.3. Триада эксперимент-теория-практика в личностно-ориентированном, исследовательском обучении физике.

1.4. Физика конденсированного состояния вещества как сфера предметного освоения структуры и содержания методов научных исследований.

1.5. Методические подходы к обучению физике конденсированного состояния вещества. Теория и практика обучения.

Глава 2. РАЗВИТИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ УМЕНИЙ СООТНЕСЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА, ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ В ОБУЧЕНИИ ФИЗИКЕ КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА.

2.1. Эксперимент и теория в изучении физических свойств конденсированных веществ.

2.2. Экспериментальное решение задач в формировании модельных представлений физики конденсированного состояния вещества.

2.3. Современные достижения физики конденсированного состояния вещества как предметная основа формирования умений соотнесения эксперимента, теории и практики.

2.4. Исследовательский лабораторный практикум по физике конденсированного состояния вещества как средство освоения учащимися умений соотнесения эксперимента, теории и практики.

2.5. Проектная деятельность как средство предметного освоения умений соотнесения эксперимента, теории и практики.

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ЭФФЕКТИВНОСТИ

МЕТОДИЧЕСКИХ ПОДХОДОВ К РАЗВИТИЮ У УЧАЩИХСЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ УМЕНИЙ СООТНЕСЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА, ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ.

3.1. Организация и проведение педагогического эксперимента.

3.2. Состояние проблемы в практике физического образования в вузах. Констатирующий этап эксперимента.

3.3. Формирующий этап педагогического эксперимента.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Взаимосвязь эксперимента, теории и практики в обучении физике конденсированного состояния вещества"

Актуальность темы. Современной концепции физического образования отвечает метод обучения, при котором учебный процесс строится таким образом, что по структуре и содержанию деятельности он моделирует реальное научное исследование. Ключевыми же формами научного познания были и остаются эксперимент и теория. Степень освоения и действенность знаний об их взаимосвязи между собой и практикой в значительной степени определяют уровень сформированности методологической культуры выпускника вуза. Владение умениями сопоставлять эксперимент и теорию, делать на этой основе значимые для науки и практики выводы являются необходимыми условиями достижения важнейшей цели физического образования - формирования у учащихся физического понимания на всех его уровнях: объяснения, описания и прогнозирования явлений.

Овладение исследовательскими умениями соотнесения эксперимента, теории и практики возможно лишь в активной познавательной деятельности, на определенной предметной основе. Несомненно, что они формируются на всем протяжении изучения физики в силу присущих ей, как науке, высокого уровня развития теории, наличия обширных, соотносимых с теорией, эмпирических знаний, практической значимости. Следуя П.Л.Капице, известный сборник статей и выступлений которого назван «Эксперимент. Теория. Практика», физическое образование позволяет освоить индуктивный подход на основе объяснения получаемых на лабораторных занятиях результатов экспериментов, развивает дедуктивное мышление в ходе решения задач и воспитывает диалектическое мышление на примерах преодоления противоречий между теоретическими представлениями и экспериментальными результатами.

Объектом исследования является процесс обучения студентов факультетов физики вузов.

- познавательная деятельность учащихся будет активной, иметь целостный и завершенный характер.

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

1. Определить роль обучения физике конденсированного состояния вещества в развитии у учащихся представлений о структуре и содержании методов научного исследования, формировании умений соотносить эксперимент, теорию и практику.

Теоретико-методологические основы исследования составляют:

- достижения и тенденции развития теории и методики обучения физике (Г.А.Бордовский, В.А.Извозчиков, С.Е.Каменецкий, А.С.Кондратьев, И.Я.Ланина, В.В.Лаптев, Н.С.Пурышева, А.В.Усова, Т.Н.Шамало и др.) концепция исследовательского обучения физике и технологии исследовательско-ориентированного образования (Г.А.Бордовский, М.В.Кларин, А.С.Кондратьев, В.В.Майер, В.Г.Разумовский, Т.Н.Шамало др.)

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:

- проведение педагогического эксперимента с целью определения эффективности предлагаемых методических подходов к формированию у студентов исследовательских умений соотнесения эксперимента, теории и практики.

Обоснованность и достоверность результатов и выводов исследования обеспечиваются:

- использованием различных методов, адекватных поставленным задачам;

- широтой апробации разработанной методики на факультетах физики вузов; положительными результатами проведенного педагогического эксперимента.

На защиту выносятся следующие положения:

Научная новизна результатов исследования заключается в следующем.

Теоретическая значимость работы заключается в следующем:

- раскрытии дидактического и методического значения сформированности у студентов умений соотнесения эксперимента, теории и практики в исследовательской деятельности и роли предметного содержания физики конденсированного состояния вещества в их развитии;

- определении принципов построения учебной познавательной деятельности, в которой эксперимент, теория и практика по своему месту, функциональным возможностям и значению отвечают методологии реального научного исследования; и определении принципов отбора содержания и организации исследовательского лабораторного практикума и проектной деятельности, ориентированных на приобретение студентами предметного опыта соотнесения эксперимента, теории и практики в целостной и завершенной деятельности.

Апробация результатов исследования

Основные положения и результаты работы докладывались на:

Основные положения диссертационного исследования отражены в следующих публикациях:

1. Карулина Е.А., Смирнов А. А. Исследовательско-ориентированное обучение физике конденсированного состояния вещества. - Материалы Международной конференции «Физика в системе современного образования» (ФССО-ОЗ). - СПб, 2003,т.2. - С.164-167. - 0,25/0,20п.л.

2. Смирнов А.А., Ханин С.Д. Объектно-ориентированный практикум в физическом образовании в вузах/В Международном сборнике научных статей «Актуальные проблемы обучения физике в школе и вузе». — СПб.: Издательство РГПУ им. Герцена, 2003. - С.271-273. - 0,19/0,15п.л.

3. Карулина Е.А., Лагутина А.А., Смирнов А.А. Развитие умений экспериментального решения задач при обучении физике диэлектриков/В Международном сборнике научных статей «Физика в школе и вузе».- СПб.: Издательство РГПУ им. Герцена, 2004. - С.305-308. - 0,25/0,12п.л.

4. Смирнов А.А., Ханин С.Д. Методические подходы к организации экспериментальной деятельности в спецкурсе физики конденсированного состояния. - Труды VIII-ой Международной учебно-методической конференции «Современный физический практикум». - М., 2004. - С.51-52. — 0,13/0,10п.л.

5. Смирнов А.А., Хинич И.И. Технологический подход к построению лабораторного практикума в вузе /В Международном сборнике научных статей «Физика в школе и вузе», выпуск 1. - СПб.: БАН, 2004. - С.225-228. -0,25/0,20п.л.

6. Смирнов А.А. Исследовательско-ориентированный практикум по физике конденсированного состояния. — Материалы Международной конференции «Физика в системе современного образования» (ФССО-05). — СПб, 2005. — С. 104-106. — 0,19 п.л.

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

Основные результаты и общие выводы работы состоят в следующем:

2. Предложена методика изучения физических свойств конденсированных веществ, основанная на сочетании дедуктивного и индуктивного подходов и предполагающая активную познавательную деятельность учащихся по экспериментальному установлению ключевых результатов, их объяснению и описанию, формулированию и экспериментальной проверке прогнозов теории, что делает студентов полноценными участниками построения, анализа и практического использования изучаемых модельных представлений. Возможности реализации предлагаемой методики продемонстрированы на содержании и организации изучения одной из центральных тем курса - электропроводности полупроводников.

4. Развит методический подход к предметному освоению учащимися умений соотнесения эксперимента, теории и практики на материале высокого уровня научной и практической значимости, современных, удостоенных Нобелевской премии достижениях физики конденсированного состояния вещества. Этот подход реализован применительно к построению содержания и организации активной познавательной деятельности студентов по изучению физики полупроводниковых гетероструктур как основы инжекционных лазеров.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Смирнов, Андрей Александрович, Санкт-Петербург

1. Айвазян С.А., Мхнторян И.С. Прикладная статистика и основы эконометрии - М.: ЮНИТИ, 1998,1022 с.

2. Александрова И.В., Бочарова В.И., Евсеева Р.П., Ханин С.Д., Чернюс H.JI Примеси и инжекционные токи в аморфных оксидах металлов //ЖТФ. 1987, Т57,№6, с.1394-1396.

3. Алфёров Ж.И. Двойные гетероструктуры: концепция и применения в физике, электронике и технологии (Нобелевские лекции по физике)//Успехи физических наук, 2002, Т. 172, №9, с.1068-1086.

4. Андерсон Ф. Локальные моменты и локализованные состояния//УФН, т.127, №1,1979, с. 19-20.

5. Андреев А.Н., Аронов А.Г. Чудновский Ф.А. Фазовый переход полупроводник-металл в сильном электрическом поле в У203//ЖЭТФ,61 ,вып.2(8), 1971 ,с.705.

6. Андреев В.Н., Семенова Н.Н., Чудновский Ф.А., Ханин С.Д. Явления электронного переноса в кристаллах У2Оз .//Тезисы докладов Международной конференции по физике твердых диэлектриков. СПб., 1997, секц.1, с. 17-18.

7. Антифеева Е.Л. Модели электроники твердого тела в физике диэлектриков/ЛГезисы докладов Международной конференции «Физика диэлектриков» (диэлектрики-2000). СПб., 2000, том 2, с. 192.

8. Антифеева Е.Л. Развитие умений разработки физической модели при обучении электронной теории конденсированного состояния/ЛГезисы докладов Всероссийской научной конференции «Физика полупроводников и полуметаллов» (Ф1111-2002) СПб., 2002, с. 233-234.

9. Антифеева Е.Л. Развитие умений физического моделирования при изучении электронной теории конденсированного состояния на факультетах физики вузов: Дисс. . канд. пед. наук. СПб., 2002.С.182.

10. Ю.Антифеева E.JI. Учебные исследования проблем прикладного материаловедения как средство развития умений физического моделирования//В. сб. Современные проблемы обучения физике в школе и вузе. СПб., Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2002, с.276-278.

11. Антифеева E.JL, Ханин С.Д Качественные задачи в исследовательском обучении физике//Тезисы докладов конференции «ФССО-2001». Ярославль, 2001, том 1, с.52-53.

12. М.Антифеева Е.Л., Ханин С.Д Физические модели явлений электронного переноса в изучении основ теории твердого тела//Физическое образование в ВУЗах, 1999, том 5 № 4, с. 30-36.

13. Антифеева Е.Л., Ханин С.Д Физическое моделирование и проблема единства эксперимента и теории в обучении физике твердого тела//В сб. «Методика обучения физике в школе и ВУЗе». СПб., РГПУ им. А.И. Герцена, 2000, с. 189-191.

14. Антифеева E.JI., Ханин С.Д Эксперимент, теория, практика в обучении физике конденсированного состояния//Тезисы докладов конференции «ФСС02001». Ярославль, 2000, том 1, с.50-52.

15. Антифеева Е.Л., Ханин С.Д. Физическое моделирование в решении задач электроники конденсированных сред//В кн. Физика конденсированного состояния и электроника. Проблемы науки и образования. СПб., РГПУ им. А.И. Герцена, 2000, с. 174-185.

16. Аткинсон Р. Человеческая память и процесс обучения. М.: Прогресс, 1980.-528с.

17. Ашкрофт А., Мермин Н. Физика твердого тела. В 2-х томах. М.: Мир, 1979.

18. Багров И.В., Жевлаков А.П., Сидоров А.И., Михеева О.П., Судариков В.В. Низкопороговое ограничение инфракрасного излучения в примесных полупроводниках/Юптический журнал, 2002, т.69,№2, с. 1520.

19. Блейкмор Дж. Физика твердого тела. М.: Мир, 1988.

20. Болотовский Б.М. Оливер Хейвисайд. Москва: Наука, 1985. 254 с.

21. Бонч-Бруевич B.JL, Звягин И.П., Кайпер Р., Миронов А.Г., Эдерлайн Р., Эссер Б. Электронная теория неупорядоченных полупроводников. М.: Наука, 1981.

22. Бонч-Бруевич B.JL, Калашников С.Г. Физика полупроводников. М.: Наука, 1977.

23. Бордовский Г.А. Новые полупроводниковые материалы с позиционной неупорядоченностью кристаллической решетки//Соросовский образовательный журнал, (ISSEP), №4(5), 1996.

24. Бордовский Г.А., Гороховатский Ю.А., Ханин С.Д. Элементы физики твердого тела: Учебное пособие, РГПУ им.А.И.Герцена, СПб., 1997.

25. Брунер Дж. Процесс обучения. М.: Изд-во АПН СССР, 1962. -84 с.

26. Брунер Дж. Психология познания: За пределами непосредственной информации. М.: Прогресс, 1977.-412с.

27. Брыскин В.В., Дьяконов М.Н., Муждаба В.М., Ханин С.Д. Анализ характера прыжковой проводимости по частотной зависимости тангенса угла потерь //ФТТ,1990,Т.32.№12, с.3564-3570.

28. Бугаев А.А., Захарченя Б.П., Чудновский Ф.А. Фазовый переход полупроводник-металл и его применение. JL: Наука, 1979, 183 с.

29. Ван Флек JI. Теоретическое и прикладное материаловедение. М.: Атомиздат, 1975.

30. Вест А. Химия твердого тела. Теория и приложения./В 2-х т. М.: Мир, 1988.

31. Виолин Э.Е. Виолина Г.Н., Копылов А.А., Марасина JI.M., Ханин С.Д. Статистика электронов и кинетических явлений в твердых телах: Учебное пособие, ГЭТУ СПб., - 1993.

32. Выбор методов обучения в средней школе/Под. ред. Ю.К. Барбанского.- М.: Педагогика,1981. 176 с.

33. Генденштейн Л.Э. Анатомия интереса/ЯТроблемы школьного учебника.- М.: Просвещение, 1988, в. 18.

34. Гладун А.Д. О профанации в преподавании физики//Физическое образование в вузах, 2004, т. 10,№4, с. 5-8.

35. Гладун А.Д. Физический эксперимент в курсе общей физики//Физическое образование в ВУЗах. 1996, том 2, №2, с. 14-20.

36. Горбунова И.Б. Новые компьютерные технологии и проблема преодоления формализма в знаниях по физике. СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И.Герцена, 1999. С.24-25.

37. Гороховатский Ю.А., Мосина А.В., Ханин С.Д. Проблемы и перспективы физического образования в педагогических

38. ВУЗах//Физическое образование в ВУЗах. Т.2.- 1996. -№3.- СПб.: Изд-во РПТУ им. А.И.Герцена, с. 127-131.

39. Грабарь М.И., Краневская К.А. Применение математической статистики в педагогических исследованиях. М.: Педагогика, 1997, 135

40. Гулд X., Тобочник Я. Компьютерное моделирование в физике. В 2-х частях. -М.: Мир, 1990.

41. Гурьянов А.А., Хахаев И.А., Чудновский Ф.А. Измерение оптических постоянных окиснованадиевых пленок из угловых завтсимостей их отражательной способности//ЖТФ, 1991, т. 16. №10, с.76-81.

42. Данилов В.В., Жевлаков А.П., Сидоров А.И., Тульский С.А., Ячнев И.Л., Титеритон Д. Воздействие интенсивного лазерного излучения управляемые УОг-зеркала/Юптический журнал, 2000, т.67, №6, с.31-38.

43. Зуев П.В. Теоретические основы повышения эффективности деятельности учащихся при обучении физике в средней школе: Автореф. дисс. канд. пед. наук. СПб., 2000.

44. Ильясов И.И. Структура процесса учения. М.: Изд-во МГУ, 1986.-199с.

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

46. Каганов М.И. Электроны. Фононы. Магноны. М.: Наука, 1979.

47. Калашникова М.Б., Регуш Л. А Психологические аспекты компьютеризации обучения//Дидактические основы компьютерного обучения: Межвузовский сборник научных трудов. Л., 1989.

48. Калашникова М.Б., Регуш Л. А., Гурова JI.JI. Формирование мышления учащихся в процессе овладения компьютерной грамотностью//Психолого-педагогические проблемы создания и использования ЭВМ. М, 1985.

49. Каменецкий С.Е., Солодухин НА. Модели и аналогии в курсе физики средней школы. М.: «Просвещение», 1982.

50. Кант Э. Собрание избранных трудов. -JI.-M., 1985.

51. Капица П.Л. Будущее науки.//В кн. Эксперимент, теория практика. -М.: Наука, 1985.

52. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Наука, 1978. 1.4.16

53. Кларин М.В. Инновации в обучении: Метафоры и модели: анализ зарубежного опыта.- М.: Наука, 1997.- 223 с.

54. Клитцинг К. Квантовый эффект Холла (Нобелевская лекция). «Новое в жизни науки и техники», 1986,№9.

55. Компьютеры и нелинейные явленияУ/Сб. под ред.А.А. Самарского. -М.: Наука, 1988.

56. Компьютеры, модели, вычислительный эксперимент./Под ред. Самарского А.А. -М.: Наука, 1988.

57. Кондратьев А.С Современные тенденции развития физического образования.//Тезисы докладов Международной научно-методической конференции ФССО-95. Петрозаводск, 1995, с.З.

58. Кондратьев А.С Физика как учебный предмет в третьем тысячелетии.// В сб. Физика в школе и вузе. СПб., 2001.

59. Кондратьев А.С Физическое образование как учебная модель науки.// Тезисы докладов международной конференции ФССО-97. Волгоград, 1997, с.27-28.

60. Кондратьев А.С. Математическое моделирование при обучении физике//Тезисы докладов Международной конференции ФССО-2001, -СПб., Том 1, с. 15-16.

61. Кондратьев А.С. Методика обучения физике на современном этапе развития науки//Современные технологии обучения физике в школе и вузе: Сб. науч. статей. СПб.: Изд-во РГПУ им.А.И. Герцена, 1999.-с.3-4.

62. Кондратьев А.С. Современная парадигма теории обучения физике//Современные проблемы физического образования: Материалы региональной научно-методической конференции. СПб.: Образование, 1997.- с.3-4.

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

64. Кондратьев А.С. Физика как учебный предмет высшей и средней школы на рубеже 21 века//Тезисы докладов Международной конференции ФССО-99. Том l.-СПб., с. 21-23.

65. Кондратьев А.С., Прияткин Н.А. Качественные методы при изучении физики в школе и вузе. СПб,2000.

66. Кондратьев А.С., Филиппов М.Э. Физические задачи и математическое моделирование реальных процессов. СПб., 2001.

67. Коновалова О.П., Сидоров А.И., Шаганов И.И. Интерференционные системы управляемых зеркал на основе диоксида ванадия для спектрального диапазона 0,6-10,6 мкм//Оптический журнал, 1999, т.66, №5, с. 13-21.

68. Крейтсберг П.У. Понятие целей обучения. Проблемы конкретизации целей обучения и воспитания. Тарту, 1982.

69. Крёмер Г. Квазиэлектрическое поле и разрывы зон. Обучение электронов новым фокусам (Нобелевские лекции по физике 2006)// Успехи физических наук, 2002, Т. 172, №9, с. 1087-1101.

70. Кулюткин Ю.Н. Формирование глобального мышления как педагогическая проблема: гуманистические ценности, глобальное мышление и современное образование. — СПб. 1992.

71. Лаптев В.В. Научное и учебное познание//В Международном сборнике научных статей «Актуальные проблемы обучения физике в школе и вузе». СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2003, с. 5-9.

72. Лаптев В.В. Современная электронная техника в обучении физике в школе.-Л, 1989.

73. Левитов Н.Д. Психология характера. М.: Просвещение, 1969. 424с.

74. Лернер И.Я. Дидактические основы методов обучения. М., 1981.

75. Малинин А.Н. Методология научного познания в постановке и решении учебных и физических задач//Физика в школе. 2000, №5, с. 61-66.

76. Мамардашвили М.К. Классический и неклассический идеалы реальности. М.: Лабиринт, 1994.

77. Медведев В.М., Фоминых Ю.Ф. Диалектика научного мировоззрения и духовное развитие личности. Самара: СГТУ, 1998,- 377 с.

78. Мигдал А.Б. Квантовая физика и Нильс Бор. М.: Знание, 1987.

79. Минцис Д.А. Основы физики твердого тела в курсе средней школы: Дисс. . канд. пед. наук. Спб.: Изд-во РГПУ им. А.И.Герцена, 1997,208 с.

80. Мостепаненко М.П. Философия и методы научного познания. Лениздат, 1972,262 с.

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

82. Мотт Н., Дэвис Э. Электронные процессы в некристаллических веществах. М.: Мир,1974.

83. Никитина Г.В., Тряпицина А.П. Развитие творческих исследовательских умений студентов. Методические рекомендации на основе дисциплин естественнонаучного цикла. Л.гЛГПИ, 1989.

84. Образованный ученый. М.: Наука, гл. ред. ФМЛ, 1979.92,Оконь В. Основы проблемного обучения. М.: Просвещение, 1968.-208с.

85. Орлов В.М., Рюнгенен Т.И, Новотельнова А.В., Ханин С.Д. Влияние сверхвысоковакуумной термообработки ниобия на электрофизические свойства его анодного оксида //Высокочистые вещества. 1989. — В.6.-с. 193-197.

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

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

88. Понтекорво Б. Энрико Ферми. М.: Знание, 1971, 48 с.

89. Пузанова Ю.В. Формирование представлений о границах применимости физических законов и теорий как средство развития критичности мышления учащихся: Автореф. дисс. . канд. пед. наук. -СПб., 2001.

90. Рубинштейн С.Л. О мышлении и путях его исследования. М.: Изд-во АН СССР, 1958.

91. Рубинштейн С.Л. Проблема способностей и вопросы психологической теории//Вопросы психологии. I960.- №3. с.25-35.

92. Самарский А.А. Неизбежность новой методологии/ЛСоммунист.-1989.-№1. с.84-92.

93. Самарский А. А., Михайлов А.П. Математическое моделирование: Идеи, методы, приемы. М.: Наука. Физматлит, 1997.-320с.

94. Свадковский И.Ф. Марксистско-ленинская теория познания как основа советской дидактики//Ученые записки ЛГПИ, т.40, 1941.

95. Семенова Н.Н. Изучение явлений, выходящих за границы применимости зонной теории, на физических факультетах педагогических вузов: Дисс. .канд. пед. наук. СПб., 1998.

96. Советский энциклопедический словарь. М.: «Советская энциклопедия», 1990.

97. Современный урок физики в средней школе/Под ред. В.Г. Разумовского, JI.C. Хижняковой.- М.: Просвещение, 1983.- 224с.

98. Сонин А.С. Франц Нейман. Москва: Наука, 1986. 223с.

99. Степин B.C. Специфика научного познания и предпосылки его генезиса. В-кн: «Наука и культура», М. - «Наука», 1984, с. 138-159.

100. Степин B.C., Елсуков А.Н. Методы научного познания. Минск: Высшая школа, 152 с.

101. Суханов А. Д., Голубева О.Н. Концепции современного естествознания для гуманитариев. Учебное пособие. Часть 1, -Н.Новгород, 1998,32с.

102. Тряпицина А.П. Организация творческой учебно-познавательной деятельности школьников. -М.: «Педагогика», 1989.

103. Тряпицына А.П. Педагогические основы творческой учебно-познавательной деятельности школьников: Дис. . д-ра. пед. наук: 13.00.01. Ленинград, 1991.-396 с.

104. Урицкая И.А. Изучение взаимосвязи строения и свойств твёрдого тела в курсе физики педагогических ВУЗов: Дисс. . канд. педагог, наук. -СПб., 1997.

105. Урицкая И.А., Ханин С.Д. Разноуровневый подход кисследовательскому обучению физике твёрдого тела//Материалы Международной научной конференции "Герценовские чтения". СПб., 1999,с.194-196.

106. Физический энциклопедический словарь. М: Советская энциклопедия, 1983.

107. Философский энциклопедический словарь. М: ИНФА-М, 1998.

108. Френкель В.Я., Явелов Б.Е. Эйнштейн-изобретатель. М: Наука, 1981, 160 с.

109. Ханин Д.С. Формирование представлений и понятий физики конденсированного состояния вещества в задачах общего курса физики. Дисс. канд. педагог, наук. СПб., 2005, 154с.

110. Ханин С.Д., Потапова Д.А. Задачи теории протекания в учебных экспериментах курса физики конденсированного состояния//Физическое образование в вузах, 1999, т.5, №4, с.136-141.

111. Ханин С.Д., Речнов Д.Д., Урицкая И.А., Темников K.JI. Элементы физики полупроводников в курсе педагогического ВУЗа// В сб. Современные проблемы физического образования, СПб.: Образование, 1997, с. 118-121.

112. Ханин С.Д., Семенова Н.Н. Небольцмановские типы переноса в курсе физики твердого тела// В сб.: Физика в школе и вузе, СПб.: Образование, 1998,с. 134-135.

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

114. Ханин С.Д., Семенова Н.Н. О содержании раздела "Электронная теория твердого тела" в профессиональном физическом образовании//Всб.: Обучение физике в школе и вузе, СПб. Образование, 1998, с. 123126.

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

116. Ханин С.Д., Шиян А.А. Роль экспериментального решения задач в развивающем физическом образовании/ЛГезисы докладов учебно-метод, конф. «Концепция преподавания физики в вузах». М., 1999,-с.73-74.

117. Ханин С.Д., Шиян А.А. Экспериментальное решение задач материаловедения как средство развития интеллектуальной и творческой активности учащихся//В сб. Методика обучения физике в школе и ВУЗе,— СПб., изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 1999. С. 177179.

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

119. Ханин С.Д. Хинич И.И. Методические походы к изучению физических основ электроники в педагогическом вузе//Физическое образование в вузах, 2004, т. 10,№4, с. 115-124.

120. Ханин С.Д. Хинич И.И. Физические основы курса электроники в педагогическом вузе//Физическое образование в вузах, 2004, т. 10,№4, с.106-114.

121. Хахаев И. А. Синтез и исследование оптических свойств управляемых интерференционных структур на основе диоксида ванадия: Дисс. канд. физ.-мат. наук. СПб., 1991, 155 с.

122. Холодная М.А. Психология интеллекта: парадоксы исследования. М.Томск, 1997,391 с.

123. Чудинов Э.М. О природе научной истины. М.: Политиздат, 1997.

124. Шабашов Л.Д. Развитие исследовательских умений учащихся средней школы: Автореф. дисс. канд. пед. наук. СПб., 1997.

125. Шадрин Е.Б. Оптика фазовых превращений и электретных состояний в оксидах переходных металлов: Дисс. докт. физ.-мат. наук. СПб., 1997, 556 с.

126. Шапоринский С.А. Обучение и научное познание. М.: Педагогика, 1981.-207 с.

127. Шиян А.А. Экспериментальное решение физико-технических задач в развивающем и личностно-ориентированнном обучении студентов вузов: Автореф. дисс. . канд. пед. наук. -СПб., 2000.

128. Шиян А.Ф., Шиян А, А. Совершенствование физического эксперимента на основе компьютерного моделирования//Тезисы докладов пятой междунар. конф. «Физика в системе современного образования (ФССО-99) т.2 изд-во РГПУ им АИ Герцена 1999- с 100101.

129. Штофф В.А. Введение в методологию научного познания. Л.; Изд-во ЛГУ, 1970,230 с.

130. Эйнштейн А. Физика и реальность. М„ 1965.

131. Эйнштейн А. Замечания к статьям. Собрание научных трудов в 4-х томах. М: Наука, 1967, т.4.

132. Averitt R.D., Westcott S.L., Halas N.J. Ultrafast optical properties of gold nanoshelles// J.Opt.Soc.Am.B., 1999, v.16, №10, p.1814-1823.

133. Boggess T.F., Smirl A.L., Moss S.C., Boyd I.W., Stryland E.W. optical limiting in GaAs/ЯЕЕЕ J. of Quant. Electr., 1985, QE-21, №5, p.488-494.

134. Bottger H., Bryskin V.V. Hopping Conduction in Solid. Weinheim: Deerfield Beach, Fl.: VCH, 1985, 398 p.

135. Bottger H., Bryskin V.V. Hopping conductivity in ordered and disordered systems (III)//Phys.Stat.Sol(b).1982, V.l 13,№l,p.9-49.

136. Bryskin V.V., Goltsev A.V., Khanin S.D. Nonlinear current-voltage characteristics of Ta205 and Nb2Os amorphus oxides //Phys.Stat.Sol.(b). 1990, V. 161, №2,p.777-781.

137. Danilov O.B., Belousov V.P., Belousova I.M. Non-liner optical limiters//Proc. SPIEE., 1998, v.3263, p.124-130.

138. Finkenburg W. Einfuhrung in die Atomphysik. Berlin, etc, 1967, s.4.

139. Klitzing K. von Dorda G., Pepper M. New method for high-accuracy determination of the fine-structure constant based on quotized Hall resistance//Phys. Rev. Letters, 1980, v.45, p. 494.

140. Stauffer D.Introduction to percolation theory. London: Taylor and Francis. Philadelphia, 1987.

141. Teaching the Science of Condensed Matter and new Materials/Edited by Marisa Michelini, Silvia Pugliese Yoha and David Cobai. Italy, 1996 FORUM, 516 p.

142. Tsui D.C. etal. Observation of fractional quantum number//Phys. Rev. Ser. В., 1983, v.28, p.2274.

143. Van Stryland E.W., Wu Y.Y., Kagau D.I. Optical limitiny with semiconductors//J.Opt.Soc.Am.B., 1988 v.5, №9, p. 1980-1988.

144. Zallen R. The Physics of Amorphous Solids, Wiley-Interscience, 1983.