Методика преподавания атомной физики с использованием компьютерных технологий

Физика дает нам понимание того, что нас окружает, позволяет понять процессы и законы, происходящие в природе. А в частности, подраздел «Атомная физика» даёт учащимся более глубокое понятие окружающего нас мира, ведь всё на свете состоит из атомов. Изучение подраздела «Атомная физика» является основополагающим к пониманию более сложных дисциплин, с которыми в будущем столкнуться учащиеся, при

поступлении в высшие учебные заведения с физической направленностью.

Атомная физика является одной из самых сложных в понимании учеников. И главной сложностью её преподавания является отсутствие наглядности.

Методикой изучения атомной физики в средней школе занимались такие методисты как: Б.Б. Буховцев, С.В. Громов, И.К. Кикоин, ВВ. Мултановский, М.Я. Мякишев, И.И. Нурминский, А.А. Пинский, А.В. Перышкин, Н.А. Родина, В.Г. Разумовский, Л.П. Свитков, А.А. Синявина, Л.С. Хижнякова, Э.Е. Эвенчик и др. Результаты этих исследований нашли отражение в новых учебниках физики для средней школы.

Сложность обучения связана с ограничением показа реальных экспериментов по атомной физике. Причиной этому является то, что большинство экспериментов могут производить вредное воздействие на организм человека. И не способностью школ полностью принять все средства предосторожности для исключения различных видов инцидентов.

Целью курсовой работы является исследование возможности использования электронных ресурсов в помощь ученикам при изучении атомной физики.

Объектом исследования является организация учебного процесса на различных этапах урока физики.

Предметом исследования является изучение атомной физики в основной школе.

Задачи курсовой работы:

1. Проанализировать состояние проблемы в научно-методической литературе и практике обучения.

2. Определить элементы содержания учебного материала по физике, для которых необходимо разработать электронные ресурсы.

3. Создать электронные ресурсы и методику использования разработанного материала учителем и школьниками.

Основные понятия атомной физики, изучаемые в общих и профильных школах

При определении содержания и методов изучения данного раздела необходимо руководствоваться такими основными факторами, как научной значимостью отобранного для изучения материала и важностью его практических приложений.

В процессе изучения атомной физики рассматриваются такие понятия как строение атома, протон, нейтрон, электрон, состав ядра атома, радиоактивность, деление ядер и многие другие понятия в зависимости от профиля школы. Все эти вопросы имеют очень большое значение, так как на их основе создаётся у учеников расширенное мировоззрение об окружающем нас мире.

По государственному общеобразовательному стандарту минимальный уровень усвоение знаний по атомной физике для базовых и профильных школ разделяют следующим образом:

Стандарт полного базового образования

Планетарная модель атома. Квантовые постулаты Бора. Лазеры. Модели строения атомного ядра. Ядерные силы. Дефект массы и энергия связи ядра. Ядерная энергетика. Влияние ионизирующей радиации на живые организмы. Доза излучения. Закон радиоактивного распада и его статистический характер.

Стандарт полного профильного образования

Планетарная модель атома. Квантовые постулаты Бора и линейчатые спектры. Гипотеза де Бройля о волновых свойствах частиц. Дифракция электронов. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Спонтанное и вынужденное излучение света. Лазеры. Модели строения атомного ядра. Ядерные силы. Нуклонная модель ядра. Энергия связи ядра. Ядерные спектры. Ядерные реакции. Цепная реакция деления ядер. Ядерная энергетика. Термоядерный синтез. Радиоактивность. Дозиметрия. Закон радиоактивного распада.

Разница требований к выпускникам довольно ощутимая. В профильный минимум были включены такие темы как:

-Гипотеза де Бройля о волновых свойствах частиц;

-Дифракция электронов;

-Соотношение неопределенностей Гейзенберга;

-Нуклонная модель ядра ;

-Ядерные спектры;

-Термоядерный синтез;

-Дозиметрия.

Однако многие учебники физики для базовых школ включают в себя некоторые вопросы для более углубленного изучения.

Например:

В.А.Касьянов “Физика 11 класс” включает в себя понятия по атомной физике:

Строение атома. Постулаты Бора. Лазер. Состав атомного ядра. Энергия связи. Синтез и деление ядер. Радиоактивность. Ядерная энергетика. Термоядерный синтез. Ядерное оружие. Влияние ионизирующей радиации на живые организмы. Элементарные частицы. Фундаментальные взаимодействия.

Такие учебники повышают уровень знаний учащихся базовых школ.

Демонстрационные и компьютерные эксперименты при изучении атомной физики

Демонстрационный эксперимент должен являться основной составляющей экспериментального курса физики, как правило, все основные физические понятия должны демонстрироваться на опыте. Хороший демонстрационный опыт, проведенный во время теоретического изложения и отражающий физическое явление, позволяет преодолеть часто возникающий на начальной стадии обучения формальный подход к физике. Демонстрационные опыты, как известно, формируются накопленные ранее предварительные представления, которые к началу изучения физики далеки и у всех учащихся бывают одинаковыми и безупречными. На протяжении всего курса изучения физики эти опыты накопляют и расширяют кругозор учащихся. Они зарождают правильные начальные представления о новых физических явлениях и процессах, раскрывают закономерности, знакомят с методами исследования, показывают устройство и действия некоторых новых приборов и установок, иллюстрируют практическое применение физических законов. Все это конкретизирует, делает более понятным и убедительным теоретическое изучение материала, возбуждает и поддерживает интерес к физике.

Однако поставить реальную демонстрацию по атомной физике довольно-таки сложно по причине опасности проведения для здоровья человека.

Существуют два выхода из такой ситуации:

1.Для обеспечения наглядности при изучении физики широко применяют “материальные” модели, в которых рассматриваются не сами изучаемые явления, а их аналоги.

Этот метод хорошо может применяться при изучении атомной физики. Примером такой демонстрации может служить аналогия строения атомного ядра и беспорядочного расположения детей (в равных количествах мальчиков и девочек) в центральном круге баскетбольной площадки.

Мальчики будут олицетворять протоны, а девочки нейтроны. Если же попросить детей собраться в кучки мальчики с мальчиками, а девочки с девочками, тогда в сутолоке они начнут толкаться и строй вытянется в овал, что является аналогией деления ядер.

Ещё одним примером такой модели может бать капельная модель ядра, где строение ядра рассматривается как капля жидкости.

Данные модели являются не плохой альтернативой для показа демонстраций. Однако главным минусом модельного эксперимента является то, что не ко всему можно сделать аналогию и механические модели искажают свойства микромира.

2. Для того, что бы показать любой эксперимент по атомной физике во всей его полноте прибегают к компьютерному моделированию.