СТРУКТУРА ИЗУЧЕНИЯ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ В ШКОЛЕ

THE STRUCTURE OF STUDYING QUANTUM PHYSICS AT SCHOOL

Bobrova Iuliia Nikolaevna

student, Department of Physical and Mathematical Disciplines and Vocational and Technological Education, Ishim pedagogical institute named after P. P. Yershov (branch) of Tyumen state university,

Russia, Ishim

АННОТАЦИЯ

Статья рассматривает и описывает структуру изучения раздела «квантовая физика» в школьном курсе физики.

ABSTRACT

The article considers and describes the structure of studying the section "quantum physics" in the school physics course.

Ключевые слова: квант, квантовая физика, элементарные частицы.

Keywords: quantum, quantum physics, elementary particles.

Квантовая физика оказывается особой областью в процессе преподавания физики. Ее абстрактность и упор на классическое суждение, почти полное отсутствие реальных экспериментов, подходящих для школы, и сильные традиции в преподавании, частично объясняются длительной неясной интерпретацией истории. Кроме того, в квантовой физике как яркой области исследований с многочисленными экспериментами, касающимися ее основ, разница между концепциями, выявленными недавними исследованиями, и более традиционными, видна наиболее ярко. Квантовую физику изучают в конце школьного курса физики, причем изучают впервые [2, с. 52]. Нигде на протяжении всего школьного курса физики учащиеся не встречались с дуализмом свойств частиц, вещества и поля, с дискретностью энергии, со свойствами ядра атома, с элементарными частицами.

Многие программы по физике в школе начинаются с фотоэффекта. Во время этого обучения ученики, как правило, усваивают  классические понятия.  Для повышения качества усвоения материала очень важно опираться на ранее полученные знания. Например, при изучении правил смещения при радиоактивном распаде и при изучении ядерных реакций необходимо широко опираться на законы сохранения массы и заряда. Перед изучением строения атома целесообразно повторить понятие центростремительного ускорения, законы Ньютона, закон Кулона, и т.д. [1, с. 365].

На данный момент закон об образовании обязывает осуществлять реорганизацию всей системы школьного образования через уровневую дифференциацию в рамкам многоуровневых программ. Программы обеспечивают создание благоприятной среды для обучения, в рамках специальных классов и школ с различными уклонами: гуманитарным, естественнонаучным, физико-математическим, техническим и др.

Для повышения качества усвоения материала очень важно опираться на ранее полученные знания.

Методика изучения квантовой физики имеет свои особенности. Многие представления классической физики опровергаются, что может затруднить усвоение материала. Во избежание этого необходимо формировать у школьников не просто высокий уровень абстрактного мышления, но и диалектическое мышление. Примеры таких противоречий: «волна-частица», «дискретность-непрерывность» [3, с. 12]. Подобные противоречия рассматриваются с позиций диалектического материализма. А, следовательно, учителю следует делать упор на те философские знания, которые имеют учащиеся, чаще напоминать им, что метафизическому противопоставлению диалектика противопоставляет утверждение: и да, и нет. Поэтому нет ничего удивительного в том, что свет в одних условиях ведёт себя как волна, в других – как поток частиц.

Важной характеристикой процесса обучения в рамках данного раздела будет являться широкое использование различных средств наглядности. Но число демонстрационных опытов, которые можно поставить при изучении этого раздела, в средней школе очень невелико. Поэтому кроме эксперимента можно использовать: рисунки, чертежи, графики, фотографии треков, плакаты и диапозитивы. Прежде всего, необходимо иллюстрировать фундаментальные опыты, а также разъяснять принцип устройства приборов, регистрирующих частицы, ускорителей, атомного реактора, атомной электростанции и т. п. При изучении этого раздела широко используют учебные видеофильмы, диафильмы, а также диапозитивы и настенные таблицы. Очень большие возможности в данном отношении открывает компьютерное моделирование.

При этом важно предлагать учащимся проводить самостоятельные исследования. Так, например, некоторые авторы предлагают положить начало изучения квантовой физики еще в девятом классе. Среди таких представителей наиболее известные имена ученых – Н.Е. Важеевская и Н.С. Пурышева. В своих программах они учитывают цели обучения физике учащихся основной школы, в соответствии с государственным стандартом физического образования.

Обычно на изучение всего раздела «Квантовая физика» в школьном курсе отводится от 35 до 40 учебных часов. В профильных классах или курсах повышенного уровня сложности учебная нагрузка может доходить до 48 часов. При этом структура раздела почти всегда включает в себя:

1. Изучение темы «Световые кванты»,
2. Атомная физика и спектры,
3. Ядерная физика,
4. Элементарные частицы.

Список литературы:

1. Б.Б. Буховцев, Г.Я. Мякишев, В.М. Чаругин., Физика 11 класс. Базовый и профильный уровни.
2. Байков, Ю.А. Квантовая механика: Учебное пособие / Ю.А. Байков. - М.: Бином. ЛЗ, 2013. - 291 c.
3. Ферми, Э. Квантовая механика (конспект лекции). М.: Мир, 1965