Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. ДИДАКТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ УЧЕБНОГО ФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА С УПРУГИМИ ВОЛНАМИ 13
1.1. Фактическое содержание изучения упругих волн в школе и вузе 14
1.1.1. Анализ школьных программ, учебников, практикумов.
1.1.2. Анализ вузовских учебников и практикумов.
1.1.3. Учебный эксперимент по упругим волнам.
1.2. Процесс изучения упругих волн и проблема подготовки учителя физики 32
1.2.1. Проблема экспериментальной подготовки учителя физики.
1.2.2. Содержание экспериментальной подготовки учащихся.
1.2.3. Подготовка будущих учителей к проектированию содержания занятия.
1.3. Дидактическая теория учебного эксперимента с упругими волнами 46
1.3.1. Общая структура теории учебного физического эксперимента.
1.3.2. Теоретические основы учебного эксперимента с упругими волнами.
1.3.3. Проблемы совершенствования учебного эксперимента с упругими волнами.
Глава 2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТА УЧЕБНОЙ ФИЗИКИ "УПРУГИЕ ВОЛНЫ" 66
2.1. Повышение доступности приборов для получения упругих волн 67
2.1.1. Совершенствование конструкции магнитострикционного излучателя низкой частоты. 2.1.2. Доступные конструкция и технология изготовления генератора.
2.1.3. Простейшие магнитострикционные излучатели более высокой частоты.
2.1.4. Получение ультразвука средней частоты.
2.2. Совершенствование эксперимента с упругими волнами и создание новых элементов учебной физики 81
2.2.1. Явление магнитострикции.
2.2.2. Амплитуда колебаний вибратора.
2.2.3. Интерференция изгибных волн.
2.2.4. Фокусировка изгибной волны.
2.2.5. Изгибная волна при изучении некоторых волновых явлений.
2.2.6. Совершенствование учебного эксперимента по исследованию стоячей волны.
2.2.7. Нелинейные эффекты.
2.2.8. Ультразвуковой фонтан.
2.2.9. Практическое применение ультразвука.
2.3. Организация научного и учебного познания при изучении упругих волн 124
2.3.1. Исследование явления визуализации линий равных фаз.
2.3.2. Экспериментальное исследование упругой волны в воздухе.
2.3.3. Ультразвуковой капиллярный эффект.
Глава 3. МЕТОДИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УЧЕБНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА С УЛЬТРАЗВУКОМ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ 151
3.1. Методика экспериментальной подготовки студентов при изучении упругих волн 152
3.1.1. Изготовление студентами приборов для получения упругой волны.
3.1.2. Самостоятельное выполнение студентами учебного эксперимента с ультразвуком.
3.1.3. Выполнение эксперимента с упругими волнами в учебно-исследовательской работе.
3.2. Методика подготовки будущих учителей физики к проектированию содержания учебного занятия 174
3.2.1. Программа элективного курса.
3.2.2. Проектирование студентами занятий элективного курса.
3.2.3. Составление студентами методики использования эксперимента с ультразвуком низкой частоты в школе.
3.3. Использование ультразвука низкой частоты при изучении физики упругих волн 191
3.3.1. Изучение упругих волн в курсе экспериментальной физики.
3.3.2. Использование эксперимента с ультразвуком при изучении механических волн в школе.
Заключение 203
- Фактическое содержание изучения упругих волн в школе и вузе
- Повышение доступности приборов для получения упругих волн
- Методика экспериментальной подготовки студентов при изучении упругих волн
Введение к работе
Важнейшей задачей изучения физики в школе является развитие творческой личности с высоким уровнем мотивации дальнейшего самообразования, разносторонними познавательными интересами, глубокими знаниями и способностью пополнять их. Решение этой задачи невозможно без использования на уроках физики ярких и запоминающихся экспериментов, отражающих сущность изучаемых физических явлений. Физическая наука непрерывно развивается, ее достижения быстро меняют условия повседневной жизни и становятся доступными современным школьникам, поэтому вместе с этим процессом должна обновляться и совершенствоваться система учебного физического эксперимента. Непосредственно созданию нового учебного эксперимента по различным разделам курса физики, а также методике его использования в школе и вузе посвящены работы Е. С. Агафоновой [1], Р.В.Акатова [115], Я.Е.Амстиславского [4], Л.И.Анциферова [7], М.Н.Башкатова [14], Э.В.Бурсиана [23], П.П.Головина [45], М.И.Гринбаума [52], Г.И.Жерехова [63], Б.С.Зворыкина [67], О. Ф. Кабардина [72 ], В. Ф. Колупаева [83], В. В. Майера [96 ], Р. В. Май-ера [114], Н.Я.Молоткова [124], Г.Г.Никофорова [183], Ю.Ф.Ого-родникова [133], Б.Ш.Перкальскиса [138], Р.В.Поля [141], А.Порти-са [ 143 ], М. М. Терентьева [ 178 ], С. А. Хорошавина [ 201,202 ], Н. М. Ша-хмаева [209], Н.И.Шефера [73], В.Ф.Шилова [210] и многих других исследователей.
Учебный физический эксперимент является основным средством решения важнейших дидактических проблем. Он в полной мере использовался в исследованиях Б.Т.Войцеховского [38], B.C.Данюшен-кова [56], И.Я.Ланиной [92], В.Г.Разумовского [154], А.В.Усовой
[182], Т.Н.Шамало [206, 207], посвященных развитию познавательных интересов и творческих способностей учащихся, формированию физических понятий, умений и навыков, развитию познавательной активности школьников при обучении физике. Теоретические аспекты использования учебного физического эксперимента для развития самостоятельности учащихся при изучении школьного курса физики рассмотрены также в исследованиях Е. В. Оспенниковой [137]. Методология учебного физического эксперимента исследована в работах Ю. А. Саурова [ 163 ]. Проблемам отбора содержания обучения, его проектирования и вариативного построения в средней школе, тесно связанным с совершенствованием учебного физического эксперимента, посвящены работы П. В. Зуева [68], А. А. Шаповалова [208], С. В. Бубликова [21].
Несмотря на то, что учебному физическому эксперименту в дидактике физики всегда уделялось значительное внимание, далеко не все темы школьного курса физики в должной степени обеспечены системами опытов. В частности, наблюдения показывают, что эксперимент недостаточно используется на уроках физики, посвященных изучению упругих волн. Исследования проблемы учебного физического эксперимента с упругими волнами проведены Е. С. Агафоновой [ 1 ], Н.Л.Бронниковым [18, 19], А.Р.Геннингом [41, 42], В.Ф.Колупае-вым [83], В. И.Краснюком [86], Б.Б.Кудрявцевым [88], В. В.Майе-ром [98, 99, 110-113], Р.В.Майером [114], Н. М. Маркосовой [120], А.С.Мельниковым [121], В.Ф.Ноздревым [130, 131], А.С.Смагиным [166], В. И. Соломкиным [168-170], Н. М. Шахмаевым [209, 211]. Однако не существует методики, обеспечивающей систематическое использование на уроках физики доказательного и эффектного учебного эксперимента, раскрывающего сущность явлений, связанных с упругими волнами. Дидактическая теория учебного эксперимента с упругими волнами, объясняющая факт недостаточного его применения при обучении и позволяющая вывести в качестве следствий дидактические проекты совершенствования учебного эксперимента, не разработана.
Это обосновывает актуальность проблемы исследования теории и методики учебного физического эксперимента с упругими волнами.
Проблема исследования заключается в преодолении следующих противоречий:
между необходимостью формирования творческой, способной к самообразованию личности, владеющей основами метода научного познания, и недостаточной разработанностью элементов учебной физики, обеспечивающих учебное и научное познание при изучении упругих волн в школе и вузе;
между созданными и описанными в методической литературе системами учебного эксперимента с упругими волнами акустического и ультраакустического диапазонов и недостаточным их использованием в реальном учебном процессе средней и высшей школы;
между необходимостью обеспечения учебного процесса современными поучительными, простыми и эффектными опытами и отсутствием методических рекомендаций по их использованию на уроках физики при изучении упругих волн;
между имеющимися в распоряжении учителя физики материальными и временными ресурсами и необходимостью организации активной учебно-исследовательской деятельности учащихся по созданию учебного оборудования для экспериментального изучения упругих волн;
между существующими проблемами использования учебного эксперимента с упругими волнами и неразработанностью дидактической теории учебного эксперимента вообще и учебного эксперимента с упругими волнами в частности, позволяющей предсказать пути его совершенствования.
Объект исследования: учебный физический эксперимент в средней и высшей школе.
Предмет исследования: учебный физический эксперимент для изучения упругих волн в курсах физики средней общеобразовательной и высшей педагогической школы.
Цель исследования: создание системы учебных опытов с ультразвуком низкой частоты, обеспечивающей совершенствование процесса изучения основ физики упругих волн.
Гипотеза исследования: Если повысить доступность приборов для получения ультразвука, учебность эксперимента с ультразвуком низкой частоты, эффективность методики его использования на уроках физики и во внеурочной работе с учащимися, то окажется возможным совершенствование процесса изучения упругих волн, так как 1) появятся новые элементы учебной физики, обеспечивающие учебное и научное познание физических явлений в совместной деятельности учителя и ученика; 2) система учебного эксперимента с упругими волнами будет дополнена поучительными, эффектными и интересными для учащихся опытами; 3) самостоятельное изготовление приборов будет способствовать формированию экспериментальной подготовленности учащихся; 4) новые элементы учебной физики обеспечат возможность создания полноценного элективного курса по изучению упругих волн на основе ультразвука низкой частоты.
Сформулированная гипотеза определяет следующие задачи исследования.
1. Проанализировать современное состояние изучения упругих
волн в школе и вузе. Изучить требования стандарта, содержание
школьных и вузовских учебников по физике, физических практикумов
и другой учебной и методической литературы, исследований, посвя
щенных учебному физическому эксперименту с упругими волнами.
Выявить основные проблемы методической подготовки студентов педагогического вуза, влияющие на результат процесса изучения упругих волн, раскрыть содержание этих проблем.
Построить дидактическую теорию учебного физического эксперимента с упругими волнами. Проанализировать систему учебного эксперимента с ультразвуком низкой частоты и сформулировать основные проблемы его совершенствования.
Разработать доступные конструкции и технологии изготовления приборов для получения ультразвука низкой частоты. Повысить учебность эксперимента с ультразвуком низкой частоты, создав новые опыты и учебные теории, усовершенствовать существующие. Разработать методику использования ультразвука низкой частоты при организации научного и учебного познания. Разработать элективный курс по изучению упругих волн.
Педагогическим экспериментом доказать возможность и целесообразность использования ультразвука низкой частоты при изучении явлений физики упругих волн в школе и вузе для формирования экспериментальной подготовленности учащихся и организации деятельности студентов педагогического вуза по проектированию содержания учебных занятий.
Применялись следующие методы исследования. Теоретические: 1) анализ нормативной, научной, методической, учебной литературы и диссертационных исследований по изучаемой проблеме; 2) изучение и анализ требований стандарта к уровню подготовки выпускников школ и педагогических вузов; 3) проектирование методик изучения упругих волн в курсах физики средней и высшей школы; 4) создание дидактической теории учебного физического эксперимента; экспериментальные: 5) опытно-конструкторская работа по созданию новых учебных приборов и экспериментальных установок; 6) разработка новых элементов учебной физики, включающих учебную физическую теорию, учебный физический эксперимент и методику их изучения; 7) внедрение результатов исследования в учебный процесс средней и высшей школы; 8) проверка следствий дидактической теории в педагогическом эксперименте.
Научная новизна исследования заключается в том, что: 1) предложена дидактическая теория учебного физического эксперимента с упругими волнами, включающая факты, теоретическую модель и следствия, справедливость которой обоснована педагогическим экспериментом;
обоснованы возможность и целесообразность использования при изучении упругих волн учебных экспериментов с ультразвуком низкой частоты; разработаны учебные теории явления визуализации волн на тонком упругом листе и ультразвукового капиллярного эффекта; предложена методика экспериментального изучения звуковой волны в воздухе, позволяющая серией демонстрационных экспериментов обосновать справедливость уравнения гармонической волны и тем самым доказать факт существования гармонических упругих волн;
разработаны новые учебные эксперименты по изучению прямого магнитострикционного эффекта, по исследованию явления интерференции изгибных волн при отражении от круглого края, по фокусировке изгибных волн при отражении от параболического, эллиптического и круглого краев пластинки, по наблюдению ультразвукового фонтана; усовершенствованы учебные эксперименты по изучению стоячей волны, нелинейных эффектов, практического применения ультразвука; предложен простой способ оценки амплитуды колебаний вибратора магнитострикционного излучателя и простой вывод формул для радиационного давления упругой волны.
Теоретическая значимость определяется тем, что в сфере дидактики физики
1) предложена новая дидактическая теория учебного физического
эксперимента;
теоретически обоснована необходимость совершенствования учебного эксперимента с упругими волнами с целью повышения его учебности;
определены содержание и структура понятия экспериментальной подготовленности учащихся и будущих учителей физики.
Практическая значимость состоит в следующем: 1) разработаны конструкция и технология изготовления учебного ультразвукового генератора и магнитострикционного излучателя низкой частоты, которые доступны для учителя и учащихся, а значит, могут быть использованы в учебном процессе;
созданы элементы учебной физики, которые можно непосредственно применять на учебных занятиях и в учебно-исследовательской деятельности учащихся при изучении механических волн и акустики;
разработаны содержание и методика лекционных и лабораторных занятий, обеспечивающих изучение физики упругих волн на основе ультразвука низкой частоты в рамках курса экспериментальной физики; предложен элективный курс по изучению упругих волн, предназначенный для учащихся средней школы.
Методологическую основу исследования составляют концепция учебной физики (В.В.Майер [96]), концепция формирования физических понятий (А.В.Усова [182], Т.Н.Шамало [206, 207]), концепция научного и учебного познания в обучении физике (В. В. Майер, В.Г.Разумовский [153]), идеи организации деятельности при обучении физике (Ю. А. Сауров [ 164]), системный подход в обучении физике (B.C.Данюшенков [57]).
Достоверность и обоснованность результатов исследования определяется опорой на фундаментальные положения дидактики физики; научным анализом проблемы учебного физического эксперимента с упругими волнами; экспериментальным доказательством возможности применения ультразвука низкой частоты для изучения упругих волн; личным опытом учебной работы соискателя по теме исследования; положительными результатами реально организованного учебного процесса по изучению упругих волн с использованием ультразвука низкой частоты.
Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялись в школах города Глазова, на физическом факультете ГОУ ВПО "Глазовский государственный педагогический институт имени В. Г. Короленко", Вятского государственного гуманитарного университета и Уральского государственного педагогического университета, на семинаре учителей физики северного куста Удмуртской Республики на базе Республиканской очно-заочной школы при МОУ "Физико-математический лицей" г. Глазова. Полученные результаты обсуждались
на заседаниях научного семинара физического факультета Глазовского педагогического института (2003-2006 гг.), республиканской научно-теоретической конференции "Модели и моделирование в методике обучения физике" в Кирове (2004 г.), на Международной научно-практической конференции " Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики" в Екатеринбурге (2005 г.), научно-практических всероссийских конференциях "Учебный физический эксперимент: Актуальные проблемы. Современные решения" в Глазове (2004, 2005, 2006 гг.). Основные результаты исследования представлены в 19 публикациях автора.
Положения, выносимые на защиту.
1. Построенная дидактическая теория позволяет объяснить факт
недостаточного использования учебного физического эксперимента при
изучении упругих волн.
Из предложенной дидактической теории следует необходимость совершенствования учебного физического эксперимента с упругими волнами с целью повышения его учебности, развития экспериментальной подготовленности будущих учителей физики и формирования умений проектирования содержания учебных занятий.
Разработанные элементы учебной физики позволяют дополнить существующую систему учебного эксперимента с упругими волнами поучительными, эффектными и интересными для учащихся опытами, организовать учебное и научное познание в совместной деятельности учителя и ученика. Их использование способствует формированию экспериментальной подготовленности учащихся.
Логика исследования включает следующие этапы.
Первый этап (2003-2004 гг.) связан с постановкой проблемы исследования. Разработаны конструкции и технологии изготовления ультразвукового генератора и магнитострикционного излучателя низкой частоты. Проведен педагогический эксперимент по проверке доступности изготовления этих приборов студентами. Разработана учебная
теория ультразвукового капиллярного эффекта. Изготовлены 19 комплектов приборов для опытов с ультразвуком.
Второй этап (2004-2005 гг.) связан с изучением существующих элементов учебной физики, анализом научной и учебно-методической литературы, совершенствованием учебного эксперимента с ультразвуком низкой частоты. Исследовано явление визуализации линий равных фаз на поверхности тонкой упругой пластинки, разработана методика экспериментального изучения упругой волны в воздухе. Разработана программа элективного курса. Проведен педагогический эксперимент по изучению возможности проектирования студентами содержания учебного занятия. Осуществлено руководство 10 учебно-исследовательскими работами студентов. Изготовлены 6 комплектов приборов для опытов с ультразвуком.
Третий этап (2005-2006 гг.) определяется организацией изучения упругих волн в курсе экспериментальной физики, в процессе которого происходит дальнейшее исследование учебного эксперимента с ультразвуком низкой частоты. Проведен опосредованный и прямой педагогический эксперимент в школе. Построена дидактическая теория учебного физического эксперимента с упругими волнами. Осуществлено руководство 19 учебно-исследовательскими работами студентов. Изготовлены 22 комплекта приборов для опытов с ультразвуком.
Фактическое содержание изучения упругих волн в школе и вузе
Минимальный объем знаний и умений учащихся, их содержание определяются Государственным стандартом общего образования, системы физических знаний представлены в различной учебной литературе. Анализ учебников, дидактических материалов, а также методических работ, посвященных учебному физическому эксперименту, дал нам совокупность фактов, которая позволила понять глубину изучения упругих волн, сформулировать гипотезу, объясняющую существующее положение дел, и высказать обоснованные предположения о путях совершенствования изучения упругих волн в школе.
Анализ школьных программ, учебников, практикумов. Рассмотрим требования Государственного стандарта и школьных программ по физике, относящиеся к изучению упругих волн. В школьном курсе физики упругие волны частично изучаются в теме, посвященной механическим волнам и звуку. В соответствии с Федеральным компонентом государственного стандарта общего образования, предусматривающим минимальный объем содержания образования, в школе обязательным является изучение механических волн, длины волны, звука, громкости звука и высоты тона, уравнения гармонической волны [ 165, с. 15,27].
Программа основного общего образования по физике Н. С. Пуры-шевой, Н. Е. Важеевской [165, с. 72-86] предполагает изучение темы "Звуковые явления" в 7 классе. В ней рассматриваются механические колебания и их характеристики (амплитуда, период, частота), источники звука, механические волны, длина волны, звуковые волны, скорость звука, громкость звука, высота тона, отражение звука, эхо; в повышенном уровне: математический маятник, период колебаний пружинного и математического маятников, тембр. На изучение темы отводится 6 часов. Предполагается несколько фронтальных лабораторных работ, среди которых наблюдение колебаний звучащих тел и наблюдение зависимости громкости звука от амплитуды колебаний. В 9 классе в теме "Механические колебания и волны" предусмотрено изучение распространения колебаний в упругих средах, продольных и поперечных волн, связи между длиной волны, ее скоростью и частотой колебаний, законов отражения и преломления волн, интерференции и дифракции механических волн. По программе В. А. Касьянова [ 165, с. 87-102] для базового уровня тема "Звуковые волны. Акустика" изучается в 10 классе в течение 3 часов и рассматривает звуковые волны, высоту, тембр, громкость звука. На профильном уровне эта тема рассчитана на 8 часов. Предполагается изучить распространение волн в упругой среде, отражение волн, периодические волны, стоячие волны, звуковые волны, высоту, тембр, громкость звука. В профильной программе Н. К. Ханнанова, Г. А. Чижова [165, с. 103-111] упругие волны рассматриваются в 11 классе как одна из тем раздела "Механические и электромагнитные колебания и волны" под названием "Механические волны в среде". Там изучается: модель упругой волны, колебания стержня и струны, понятие волны, продольные и поперечные волны, звук, скорость звука, эффект Доплера.
Анализ учебников для средней школы. По программе для 7-11 классов [150] механические волны изучались в только в 9 классе. Использовался в основном учебник И.К.Кикоина, А.К.Кикоина [77]. В этом учебнике не формулируется определение упругой волны. В связи с переходом на профильное обучение в старшей школе в большинстве современных учебников механические волны рассматриваются и на базовом уровне, и на профильном. Часто материал дублируется. Большинство учебников для основной школы, например, учеб ники А. В. Перышкина и Е. М. Гутник [ 139], С. В. Громова и Н. А. Ро диной [53], имеют следующую логику изучения механических волн. Сначала дается определение волны, как процесса распространения воз мущения в пространстве. Затем вводятся понятия продольных и попе речных волн, длины и скорости волны, устанавливается связь между введенными понятиями. Далее кратко рассматриваются звуковые вол ны: источники, распространение в среде, связь звуковых ощущений с величинами, характеризующими процесс распространения волны. В учебнике В. Г. Разумовского, В. А. Орлова, Ю. И. Дика и др. [ 152], на правленном на организацию экспериментальных исследований, наряду с перечисленными выше понятиями сформулировано определение ин тенсивности волны и предложен ряд заданий по исследованию звуко вых волн: установление зависимости высоты звука от частоты, изуче ние акустического резонанса (определение высоты воздушного столба, резонирующего с камертоном), выявление условий возникновения ре зонанса; несколько простых домашних экспериментальных исследова ний.
Повышение доступности приборов для получения упругих волн
Анализ требований Государственного стандарта образования, содержания школьных учебников и практикумов позволил выявить проблему недостаточного использования учебного физического экспе римента при изучении упругих волн в средней школе. В педагогиче ском вузе явления физики упругих волн также изучаются в основном теоретически: лекционные демонстрации в большинстве своем архаич ны и не вызывают устойчивого интереса у аудитории, лабораторные работы физических практикумов проводятся на готовых установках и мало способствуют формированию экспериментальной подготовлен ности студентов. Между тем полная система школьного физического эксперимента по акустике создана отечественными методистами. Раз работаны также большие серии учебных опытов с ультразвуком. Од нако в практике преподавания существующие системы опытов почти не используются. Это свидетельствует о том, что в содержательном отношении процесс изучения упругих волн в школе нельзя считать за вершенным элементом учебной физики. 2. Успешность учебного процесса по изучению упругих волн определяется не только разработанностью этого элемента учебной фи зики, но и методической подготовкой учителя. В системе методиче ской подготовки необходимо выделить экспериментальную подготов ку и подготовку к проектированию содержания учебного занятия, как наиболее значимые с точки зрения использования в обучении учебного физического эксперимента. Экспериментальная подготовка учащего ся должна включать осознание роли эксперимента в научном позна нии, интерес к эксперименту и экспериментальные умения. Она мо жет осуществляться только в процессе самостоятельной деятельности по освоению конкретных элементов учебной физики. Значительным дидактическим потенциалом в этом отношении обладает ультразвук низкой частоты, который в физическом отношении ничем не отличается от звука высокой частоты, но, в отличие от него, позволяет поставить яркие, запоминающиеся эксперименты, раскрывающие физическую сущность изучаемых явлений и возможности их использования на практике. Умение проектировать содержание учебного занятия должно формироваться в педагогическом вузе и включать способности определить целесообразность, место и методику использования конкретных элементов учебной физики в системе тем школьного курса и на конкретных уроках физики.
3. Дидактическая теория учебного физического эксперимента ци-клична и в качестве основных звеньев включает дидактические факты, теоретическую модель, следствия модели и педагогический эксперимент. Факты дает изучение сложившегося учебного процесса и анализ результатов педагогического эксперимента. Теоретическая модель представляет собой интуитивное предположение, объясняющее всю совокупность известных фактов. Логические следствия теоретической модели можно считать дидактическими проблемами. Педагогический эксперимент имеет своей целью решение этих проблем: подтверждение или опровержение следствий теории экспериментом дает новые факты. Эта общая структура дидактической теории учебного физического эксперимента применительно к эксперименту с упругими волнами позволила сформулировать основные проблемы настоящего диссертационного исследования: 1) совершенствование учебного оборудования для получения ультразвука низкой частоты с целью повышения его доступности; 2) совершенствование системы учебного физического эксперимента с ультразвуком низкой частоты с целью повышения ее учебности; 3) совершенствование процесса экспериментальной подготовки будущего учителя физики с целью создания предпосылок для использования учебного физического эксперимента на школьных уроках физики.
Методика экспериментальной подготовки студентов при изучении упругих волн
Таким образом, даже при отсутствии навыков паяния, представлений о методах сборки и налаживания электронных приборов изготовление ультразвукового генератора и магнитострикционного излучателя в соответствии с предложенными в настоящем исследовании конструкциями доступно для студента физического факультета, а значит, и для учителя физики.
Этот результат очень важен. Он показывает, что любой учитель или даже школьник может при необходимости собрать приборы для получения ультразвука низкой частоты. Успешность этой деятельности не зависит от наличия специальных умений: пайки, намотки катушки и т.д. Данный вывод был многократно проверен и в других условиях, о которых будет сказано дальше.
Самостоятельное выполнение студентами учебного эксперимента с ультразвуком. Экспериментальная подготовленность в соответствии с приведенными выше соображениями формируется не только в самостоятельном эксперименте, но и при использовании демонстрационных опытов. Здесь описана организация лабораторного практикума в рамках курса экспериментальной физики. Гипотеза, которую мы проверяли, состоит в том, что при изучении упругих волн на основе учебного эксперимента с ультразвуком низкой частоты возможна организация полноценного лабораторного практикума, предусматривающего самостоятельное выполнения студентами учебного эксперимента. Практикум проходил параллельно с лекционным курсом, но лекции шли с некоторым опережением. Содержание лекционного курса рассмотрено ниже (см.п.3.3.1, и табл.8, с. 195-197). Здесь мы будем ссылаться на нумерацию лекций по указанной таблице.
Лабораторные работы были организованы следующим образом. К 10 лабораторным работам были составлены инструкции, которые содержали следующие разделы: задача работы (в формулировку задачи входит общая цель работы, требования к содержанию отчета); теория, или теоретические вопросы, которые необходимо освоить для более успешного выполнения эксперимента; эксперимент, или экспериментальные задания, сформулированные в общем виде, методика — здесь перечислялись возможные названия методик, которые должен разработать студент (этот раздел появился с четвертой лабораторной работы), рекомендации к выполнению эксперимента содержали краткое описание условий экспериментов; литература.
Первое занятие. К этому времени уже прочитана первая и вторая лекции, то есть студенты имеют общие представления об упругих волнах, изучили источники упругих волн, в том числе конструкцию и принцип действия магнитострикционного излучателя. В течение 1,5 часов студенты делают подготовленные ими сообщения, тематика которых была распределена на первой лекции (см. табл. 8, с. 195-197). На каждый доклад отводится не более 15 минут учебного времени и самое важное дается под запись. Текст сообщения студенты предоставляют на развернутом тетрадном листе с обязательным указанием литературы.
