МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тверской государственный университет»

УТВЕРЖДАЮ

Руководитель ООП подготовки

магистров

д.ф.-м.н., проф. Пастушенков Ю.Г.

2012 г.

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Методика преподавания физики в высшей школе»

(наименование дисциплины, курс) Направление 011200.68-Физика (шифр, название направления подготовки) Специализированная программа подготовки магистров Физика магнитных явлений, Физика конденсированного состояния вещества, Физика наноразмерных систем, Физическое материаловедение монокристаллов и ориентированных структур Обсуждено на заседании кафедры Составитель:

физики сегнето - и пьезоэлектриков К.ф.-м.н., доцент:

«_18_»_января 2012 г. _Т.И.Иванова Протокол № Зав. кафедрой_профессор В.В.Иванов Тверь II. Пояснительная записка Дисциплина входит в общенаучный цикл М.1. Содержательная часть направлена на изучение методики преподавания разделов физики «Механика», «Молекулярная физика», «Электромагнитные явления», «Оптика», «Физика атома и ядра». Учебная дисциплина непосредственно связана с дисциплинами «История методология физики», «Компьютерные технологии в науке и образовании».

1. Цели и задачи дисциплины Целями освоения дисциплины являются:

- владеть, способностью использовать современные методики обучения и передачи знаний учащимся и студентам;

- способностью к подготовке и проведению лабораторных и семинарских занятий (включая участие в разработке учебно-методических пособий), к руководству научной работой студентов младших курсов и школьников в области физики и радиофизики.

2.Место дисциплины в структуре ООП магистратуры Дисциплина входит в общенаучный цикл М.1. Содержательная часть специалиста-физика направлена на методику преподавания разделов физики «Механика», «Молекулярная физика», «Электромагнитные явления», «Оптика», «Физика атома и ядра». Учебная дисциплина непосредственно связана с дисциплинами «История методология физики», «Компьютерные технологии в науке и образовании».

3.Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единиц, 108 часов.

4. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины (модуля) способностью демонстрировать углубленные знания в области математики и естественных наук (ОК-1);

способностью организовать работу коллектива для решения профессиональных задач (ПК-10);

способностью руководить научно-исследовательской деятельностью студентов младших курсов и школьников в области физики (ПК-11).

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

•Знать рассматриваемые физические явления, основные законы разделов физики «Механика», «Молекулярная физика», «Электромагнитные явления», «Оптика», «Физика атома и ядра».

•Уметь теоретически объяснять рассматриваемые физические явления, решать поставленные физические задачи, применять полученные навыки и знания в практической профессиональной деятельности.

•Владеть способностью применения полученных навыков и знаний в практической профессиональной деятельности.

5. Образовательные технологии Проблемная лекция, активизация творческой лекции, лекция с использованием мультимедийных технологий, подготовка доклада.

6. Формы контроля – экзамен III. Учебная программа Тема 1. Общие вопросы методики преподавания физики в высшей школе.

Методика чтения лекций, решения задач и проведения лабораторных занятий по курсу общей физики.

Тема 2. Избранные вопросы курса физики в высшей школе.

Законы Ньютона. Принцип относительности Галлилея. Законы сохранения в механике.

Основы специальной теории относительности.

Неинерциальные системы отсчета.

I и II начала термодинамики. III начало термодинамики. Распределение Максвелла-Больцмана.

Законы постоянного тока. Магнетики. Система уравнений Максвелла.

Законы теплового излучения и зарождение квантовой физики. Фотоэффект.

Рентгеновское излучение. Комптон-эффект.

Атом Резерфорда-Бора. Волны де Бройля и их толкование. Уравнение Шредингера.

Квантовый осциллятор. Прохождение частиц через потенциальный барьер.

Дефект массы. Энергия связи. Коэффициент упаковки. Ядерные реакции.

Тема 3. Методика проведения лекционных демонстраций.

Курс предусматривает также подготовку каждым из магистрантов в течение семестра 2-х лекций, их чтение и обсуждение.

IV. Рабочая учебная программа Наименование тем и разделов Всего Аудиторные занятия Раздел 1. Общие вопросы методики преподавания физики в высшей школе.

задач и проведения лабораторных занятий по курсу общей физики.

Раздел 2. Избранные вопросы курса физики в высшей школе.

физики.

относительности Галилея. Законы сохранения в механике.

относительности.

Неинерциальные системы отсчета начало термодинамики. Распределение Максвелла-Больцмана.

Магнетики. Система уравнений Максвелла.

зарождение квантовой физики.

Фотоэффект. Рентгеновское излучение.

Комптон-эффект.

Бройля и их толкование. Уравнение Шредингера.

Квантовый осциллятор. Прохождение частиц через потенциальный барьер.

Коэффициент упаковки. Ядерные реакции.

Раздел 3. Методика проведения лекционных демонстраций.

Экзамен ИТОГО V. Планы и методические указания по подготовке к практическим (семинарским) занятиям, выполнению лабораторных работ.

Модуль № 1. Методика изложения законов Ньютона.

2. Методика решения задач на закон сохранения энергии.

3. Принцип относительности Галлилея 4. Методика решения задач на закон сохранения импульса.

5. Основы специальной теории относительности.

6. Методика решения задач на закон сохранения момента импульса.

7. Неинерциальные системы отсчета.

8. Методика решения задач по динамике.

Модуль № 1. Методика изложения темы «I начало термодинамики».

2. Методика решения задач на законы постоянного тока.

3. Методика изложения темы «II начало термодинамики».

4. Методика решения задач по теме «магнитное поле».

5. Методика изложения темы «Распределение Максвелла-Больцмана».

6. Методика решения задач по теме «электростатика»

7. Методика изложения темы «Система уравнений Максвелла».

8. Методика решения задач по теме «I и II начала термодинамики».

VI. Список литературы (обязательной и дополнительной).

а) обязательная литература:

1. Савельев И.В. Курс общей физики, т. Механика, колебания, волны молекулярная физика, 2. Савельев И.В. Курс общей физики .Т.2.Электричество и магнетизм. 2009.

3. Иродов И.Е. Задачи по общей физике, Лань. С-Пб, 2009, 416 с.

б) дополнительная литература:

1. Г.Ф. Бушок, Е.Ф. Венгер Методика преподавания общей физики в высшей школе. –К.: «Освита Украины».2009. 415 с.

2. Методика обучения физике в школе и вузе. Сб.научных статей. С.-Пб.:

Изд. РГПУ им. А.И. Герцена, 2000.

3. Гачко Г.А., Попко Н.М., Хуторская Л.Н., Хуторской А.В. Взаимосвязь знаний и умений в подготовке специалиста-физика // Учебное знание как основа порождения культурных форм в университетском образовании:

Материалы научно-практ. конф. (Минск, 14-15 ноября 2000 г.) / Центр проблем развития образования БГУ. – Мн.: ЗАО «Пропилеи». - 2001. – С.233-242.

4. Ануфрик С.С., Матецкий Н.В., Хуторская Л.Н. Методическое обеспечение практикумов по решению задач // ТехноОбраз 2003:

Технологии непрерывного образования и творческого саморазвития личности студентов в высшей школе: Тез. докл. междун. науч.конф.

Гродно (11-12 апр. 2003). В 2 ч. - Ч.1 / Отв.ред.проф. В.П.Тарантей. – Гродно: ГРГУ, 2003. – 302 с. – С. 254-256.

5. Шаляпин А.Л., Стукалов В.И. Один из возможных методов вполне реального и эффективного разрешения противоречий в современной физике. Научно-технический журнал «Новые технологии в образовании»

(по итогам XVII Международной электронной научной конференции).

Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2006, №4(17), стр. 33-35.

6. Шаляпин А.Л., Стукалов В.И. Один из возможных подходов к разрешению некоторых противоречий, сопутствующих процессу современного физического образования. Материалы девятой международной конференции «Физика в системе современного образования» (ФССО-07). 4 июня – 8 июня 2007 г. Санкт-Петербург.

СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена. Т. 1, 504 с., стр. 139-142. Т. 2, 7. Физика за рубежом. Серия Б. Преподавание. Сборник научно-популярных статей. Москва “Мир” 8. В.А.Алешкевич, Д.Ф.Киселев, В.В.Корчажкин. Лазеры в лекционном эксперименте. Изд-во московского университета, 9. Румер Б.Ю., Рывкин М.Н. Термодинамика, статистическая физика и кинематика. Наука. М., 10. Матвеев А.Н. Оптика. М.: Высшая школа, 1985.

11. Сивухин Д.В. Курс общей физики. т.4. М.: Наука, 1985.

12. Б.С. Беликов. Решение задач по физике. Общие методы. Москва.

“Высшая школа” 13. Е.И.Ильичева, Ю.А.Кудеяров, А.Н.Матвеев. Методика решения задач оптики. Изд-во московского университета. 14. Л.И.Антонов, Л.Г.Деденко, А.Н.Матвеев. Методика решения задач по электричеству. Из-во Московского университета. 1982.

15. Е.В.Фиргант. Руководство к решению задач по курсу общей физики.

Москва. “Высшая школа”. 1977.

16. Лекционные эксперименты по оптике. Учебное пособие под редакцией проф. Н.И. Калитеевского. Изд-во ленинградского университета.

Ленинград. VII. Методические рекомендации по организации самостоятельной работы студентов На самостоятельное изучение по указанному курсу выносятся вопросы методики проведения лабораторных работ по общему курсу физики. С этой целью студентам необходимо ознакомиться с методическим материалами, находящимися в лабораториях №230, 211, 23, 201, 214 и предлагаемой литературой в соответствии со списком раздела VI УМК При выполнении самостоятельной работы студенту необходимо:

руководствоваться рабочей учебной программой, содержащейся в учебной научной литературой в соответствии со списком, содержащимся в УМК, Рекомендации по подготовке к практическим занятиям содержатся в V Основные термины и понятия: методика чтения лекция, решение задач, проведение лабораторных занятий.

Банк контрольных вопросов:

1. Методика изложения законов Ньютона.

2. Принцип относительности Галилея 3. Неинерциальные системы отсчета.

4. Основы специальной теории относительности.

5. Методика изложения темы «I начало термодинамики».

6. Методика изложения темы «II начало термодинамики».

7. Методика изложения темы «Распределение Максвелла-Больцмана».

8. Методика изложения темы «Система уравнений Максвелла».

9. Методика изложения темы «Законы теплового излучения».

10. Методика изложения темы «Атом Резерфорда-Бора».

11. Методика изложения темы «Квантовый осциллятор».

12. Методика изложения темы «Прохождение частиц через потенциальный барьер».

13. Методика решения задач по кинематике.

14. Методика решения задач по динамике.

15. Методика решения задач на закон сохранения импульса.

16. Методика решения задач на закон сохранения момента импульса.

17. Методика решения задач на закон сохранения энергии.

18. Методика решения задач по теме «электростатика»

19. Методика решения задач на законы постоянного тока.

20. Методика решения задач по теме «магнитное поле».

21. Методика решения задач по теме «I и II начала термодинамики».

22. Методика решения задач по теме «Фотоэффект».

23. Методика решения задач по теме «Комптон-эффект».

24. Методика решения задач по теме «Энергия связи».

25. Методика решения задач по теме «Ядерные реакции».

8. Требования к рейтинг-контролю 1. Первая контрольная точка. Содержание модуля 1: Темы 1.1, 2. 30 баллов, из них 15 – текущая работа, 10 – посещаемость, 5 – контрольная работа.

2. Вторая контрольная точка. Содержание модуля 2: Тема 2.2, 2.3, 2.4, 2. 30 баллов, из них 15 – текущая работа, 10 – посещаемость, 5 – контрольная работа.

Экзамен – 40 баллов Контрольная работа № Вариант 1.

1. Методика изложения законов Ньютона.

2. Методика решения задач на закон сохранения энергии.

Вариант 2.

1. Принцип относительности Галлилея 2. Методика решения задач на закон сохранения импульса.

Вариант 3.

1. Основы специальной теории относительности.

2. Методика решения задач на закон сохранения момента импульса.

Вариант 4.

1. Неинерциальные системы отсчета.

2. Методика решения задач по динамике.

Контрольная работа № Вариант 1.

1. Методика изложения темы «I начало термодинамики».

2. Методика решения задач на законы постоянного тока.

Вариант 2.

1. Методика изложения темы «II начало термодинамики».

2. Методика решения задач по теме «магнитное поле».

Вариант 3.

1. Методика изложения темы «Распределение Максвелла-Больцмана».

2. Методика решения задач по теме «электростатика»

Вариант 4.

1. Методика изложения темы «Система уравнений Максвелла».

2. Методика решения задач по теме «I и II начала термодинамики».

Контрольная работа № Вариант 1.

1. Методика изложения темы «Законы теплового излучения».

2. Методика решения задач по теме «Ядерные реакции».

Вариант 2.

3. Методика изложения темы «Атом Резерфорда-Бора».

4. Методика решения задач по теме «Фотоэффект».

Вариант 3.

5. Методика изложения темы «Квантовый осциллятор».

6. Методика решения задач по теме «Комптон-эффект».

Вариант 4.

7. Методика изложения темы «Прохождение частиц через потенциальный барьер».

8. Методика решения задач по теме «Энергия связи».

9. Вопросы для подготовки к экзамену.

1. Основные представления и законы кинематики в общем курсе 2. Динамика материальной точки. Законы Ньютона.

3. Принцип относительности Галилея.

4. Основы специальной теории относительности 5. Неинерциальные системы отсчета 6. Работа. Энергия. Мощность Закон сохранения энергии.

7. Основное уравнение динамики твердого тела. Закон сохранения 8. Всемирное тяготения.

9. Основы молекулярно-кинетической теории газов.

10. Распределение Максвелла-Больцмана 11. I начало термодинамики.

12. II начало термодинамики.

13. Теорема Нернста. III начало термодинамики. Понятие отрицательных абсолютных температур.

14. Электрическое поле в вакууме.

15. Электрическое поле в диэлектриках.

16. Проводники в электрическом поле.

17. Постоянный электрический ток.

18. Магнитное поле в вакууме 19. Магнитное поле в веществе. Магнетики.

20. Явление электромагнитной индукции.

21. Переменный ток.

22. Электромагнитное поле. Система уравнений Максвелла.

23. Интерференция света.

24. Дифракция света.

25. Поляризация света.

26. Взаимодействие электромагнитных волн с веществом.

27. Закон теплового излучения.

28. Фотоны. Фотоэффект. Эффект Комптона.

29. Боровская теория атома.

30. Квантово-механическая теория водородного атома.

31. Многоэлектронные атомы.

12. Раздаточный материал и наглядные пособия: методические рекомендации по выполнению лабораторных работ, справочные материалы, аудио- и видеоматериалы.

13. Перечень программного обеспечения и Интернет-ресурсов, используемого в преподавании дисциплины (указываются компьютерные программы и мультимедийные учебные курсы).

13.1. Лицензионное программное обеспечение Системное ПО:

Microsoft Windows (версии XP и 7);

Microsoft Windows Server (версии 2003 R2 и 2008 R2);

Novell Netware 5.1.

Обучение основам программирования и Web-разработки:

Microsoft Visual Studio 2010;

Microsoft Expression 3;

Embarcadero RAD Studio 2009 Architect.

Офисные программы:

Microsoft Office Professional (версии 2003, 2007 и 2010).

Графика:

Adobe Photoshop (версии CS2, CS4);

Adobe Acrobat Professional (версии 7, 8, 9).

Научные расчеты и графика:

MapleSoft Maple 10;

MathWorks Matlab 2010;

OriginLab OriginPro 8.1.

Моделирование и проектирование в радиоэлектронике:

Cadence OrCAD PCB 16.3.

Вспомогательное ПО:

Словари ABBYY Lingvo;

Adobe Reader 9;

Система OCR ABBYY FineReader;

Файловый менеджер Total Commander 7.x;

NetOp School;

Антивирусное ПО Symantec Endpoint Protection.

13.2. Перечень доступных для ТвГУ информационных ресурсов Внутренние информационные ресурсы:

Сервер информационно-методического обеспечения учебного процесса – http://edc.tversu.ru;

Научная библиотека ТвГУ – http://library.tversu.ru;

Сервер доступа к модульной объектно-ориентированной динамической учебной среде Moodle – http://moodle.tversu.ru;

Сервер обеспечения дистанционного обучения и проведения Webконференций Mirapolis Virtual Room – http://mvr.tversu.ru;

Репозирорий научных публикаций ТвГУ – http://eprints.tversu.ru.

Внешние информационные ресурсы:

Научная электронная библиотека eLibrary.ru;

Электронная база данных диссертаций РГБ;

База данных Реферативных журналов ВИНИТИ;

Полнотекстовый доступ к журналам AIP (Американский институт физики);

Полнотекстовый доступ к журналам и книгам издательства Springer Verlag;

Полнотекстовый доступ к отдельным журналам и книгам Института инженеров по электротехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers);

Полнотекстовый доступ к отдельным журналам Optical Society of America;

Полнотекстовый доступ к журналам ACS (Американского химического общества);

Реферативная база Inspec (доступ к рефератам и полным текстам монографий и научных статей в области физики, электротехники, электроники, коммуникаций, компьютерных наук и информационных технологий);

Коллекция электронных книг Оксфордско-Российского фонда;

Корпоративный каталог «КОРБИС (Тверь и партнеры)».

Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Лекционная аудитория оборудованная мудьтимедийной техникой.

Оборудование лабораторного практикума «Методика преподавания физики в высшей школе».