Образовательные технологии

При реализации программы учебной дисциплины «Физика» используется инновационная образовательная модульная технология, основой которой является модульный принцип построения курса физики. В рамках одного модуля «Лабораторно-практическое занятие» (ЛПЗ) объединяются лабораторное и практическое занятия.

Общими дидактическими целями лабораторно-практического занятия являются:

· обобщение, систематизация, углубление, закрепление теоретических знаний по конкретным темам учебного курса физики;

· формирование умений применять полученные знания на практике, реализацию единства интеллектуальной и практической деятельности;

· выработка при решении поставленных задач профессионально значимых качеств: самостоятельность, ответственность, точность, творческая инициатива.

Регулятивными нормами способов достижения указанных дидактических целей являются принципы верификации, междисциплинарной интегративности, единства и многообразия внутрипредметных связей.

Лабораторно-практическое занятие проводится двумя преподавателями
в течение 6 часов и как интегративный вид учебного занятия включает в себя три взаимосвязанных блока.

1. Контрольно-практический блок: самостоятельное выполнение каждым обучающимся учебной группы в течение 2 часов в процессе активного взаимодействия с преподавателями индивидуального тестового практического задания по теме предстоящего экспериментального исследования.

Цель обучения контрольно-практического блока — формирование инструментальной компетенции использовать знания основных физических теорий для решения практических задач, самостоятельного приобретения знаний в области физики, для понимания принципов работы приборов и устройств в условиях повышения личностной мотивации выполнения экспериментальной работы. Образовательными задачами контрольно-практического блока являются:

· глубокое изучение лекционного материала, изучение методов работы
с учебной литературой, получение персональных консультаций у препода-вателя;

· решение спектра практических задач, в том числе профессиональных (анализ производственных ситуаций, решение ситуационных задач и т. п.);

· выполнение вычислений, расчетов;

· работа с нормативными документами, инструктивными материалами, справочниками.

2. Экспериментальный блок: самостоятельное выполнение каждым обучающимся учебной группы в течение 2 часов в процессе активного взаимодействия с преподавателями экспериментального задания (лабораторной
работы).

Цель обучения экспериментального блока: формирование инструментальной компетенции планировать и проводить физические исследования адекватными экспериментальными методами; формирование общекультурной компетенции следовать этическим и правовым нормам, умение работать в коллективе, руководить людьми и подчиняться руководящим указаниям; формирование профессиональной компетенции понимать различие в методах исследования физических процессов, необходимость верификации теоретических выводов.

Образовательными задачами экспериментального блока являются:

· формирование практических умений работы с измерительными приборами, установками, лабораторным оборудованием;

· формирование исследовательских умений (наблюдать, сравнивать, анализировать, устанавливать зависимости, делать выводы и обобщения, самостоятельно вести исследование, оформлять результаты).

· экспериментальная проверка формул, методик расчета, установление и подтверждение закономерностей, ознакомление с методиками проведения экспериментов, установление свойств веществ, их качественных и количественных характеристик.

3. Аналитико-обобщающий блок: в процессе активного взаимодействия с преподавателями в течение 2 часов самостоятельная обработка и представление результатов эксперимента в устной форме и в виде отчета по лабораторной работе.

Цель обучения аналитико-обобщающего блока: формирование инструментальной компетенции оценивать точность и погрешность измерений, анализировать физический смысл полученных результатов; формирование общекультурной компетенции проводить доказательства утверждений как составляющей когнитивной и коммуникативной функции; формирование профессиональных компетенций: представлять физические утверждения, доказательства, проблемы, результаты физических исследований ясно и точно в терминах, понятных для профессиональной аудитории, как в письменной, так и в устной форме; понимать и излагать учебную информацию и представлять результаты физических исследований в рамках учебного процесса.

В заключительной части лабораторно-практического занятия осуществляется анализ и обобщение учебного материала по теме учебного курса физики.

Структура ЛПЗ является гибкой по содержанию и формам блоков.
На первом и втором курсах обучения (2—4 семестры) группа делится на две подгруппы, и ЛПЗ одновременно проводится в двух помещениях: в традиционной лаборатории физики и компьютерном классе, в котором обучающиеся выполняют виртуальные лабораторные работы по теме модуля. На следующем ЛПЗ подгруппы меняются, что позволяет с помощью грамотного внедрения
в экспериментальный блок ЛПЗ компьютерных технологий существенно расширить образовательные возможности учебной дисциплины при изучении каждой темы учебного модуля. В 5 семестре ЛПЗ проводится в одном помещении, где виртуальные лабораторные работы одновременно интегрируются в экспериментальном блоке с традиционными экспериментальными работами по физике.

При выполнении виртуальных лабораторных работ используются специализированные компьютерные пакеты по разделам курса физики: «Физические основы механики», «Электричество», «Магнетизм», «Физика колебаний и волн», «Волновая оптика» (2—4 семестры).

На лекционных занятиях используется мультимедийный проектор с комплектом презентаций.

5.2 ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ОБУЧАЮЩИХСЯ

Примерный перечень вопросов для зачета (2 семестр)

1. Система отсчета. Траектория, путь, перемещение.

2. Линейная скорость.

3. Ускорение. Нормальная и тангенциальная составляющие полного ускорения.

4. Равномерное и равноускоренное движения.

5. Материальная точка. Абсолютно твердое тело. Поступательное и вращательное движения.

6. Угловая скорость. Связь линейной и угловой скоростей. Период и частота вращения.

7. Угловое ускорение. Связь между линейными и угловыми характеристиками движения.

8. Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона.

9. Масса. Сила. Второй закон Ньютона.

10. Третий закон Ньютона. Закон сохранения импульса.

11. Центр масс и теорема о движении центра масс.

12. Уравнение движения тела переменной массы.

13. Силы трения.

14. Сила тяжести и вес.

15. Работа.

16. Кинетическая энергия.

17. Потенциальная энергия.

18. Закон сохранения механической энергии.

19. Абсолютно упругий и абсолютно неупругий удары.

20. Момент инерции. Теорема Штейнера.

21. Кинетическая энергия вращательного движения

22. Момент силы. Уравнение динамики вращательного движения твердого тела.

23. Момент импульса и закон его сохранения.

24. Законы гидростатики

25. Уравнение Бернулли

26. Вязкость. Закон Стокса.

27. Число Рейнольдса. Ламинарный и турбулентный режимы движения жидкости и газа.

Примерный перечень вопросов для экзамена (3 семестр)

1. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона.

2. Электростатическое поле. Напряженность и потенциал электроста-тического поля.

3. Принцип суперпозиции электрических полей.

4. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме и ее применение к простейшим задачам.

5. Циркуляция вектора напряженности электрического поля.

6. Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков. Поляризованность диэлектриков и напряженность поля в диэлектрике.

7. Проводники в электрическом поле.

8. Энергия системы зарядов.

9. Электрическая емкость. Конденсаторы.

10. Энергия заряженного конденсатора.

11. Объемная плотность энергии электрического поля.

12. Электрический ток. Сила и плотность тока.

13. Закон Ома. Сопротивление проводников.

14. Элементарная классическая теория электропроводности металлов.

15. Вывод основных законов электрического тока.

16. Работа и мощность тока. Закон Джоуля и Ленца.

17. Сторонние силы. Электродвижущая сила и напряжение.

18. Правила Кирхгофа для разветвленных цепей.

19. Мощность в цепи постоянного тока.

20. Работа выхода электрона. Термоэлектронная эмиссия.

21. Ток в газах. Типы газового разряда.

23. Магнитное поле и его характеристики.

24. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение к расчету магнитного поля.

25. Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов.

26. Магнитное поле движущегося заряда. Действие магнитного поля на движущийся заряд.

27. Движение заряженных частиц в магнитном поле.

28. Эффект Холла.

29. Циркуляция вектора магнитной индукции.

30. Магнитное поле соленоида и тороида.

31. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле.

32. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея и его вывод из закона сохранения энергии.

33. Вращение рамки с током в магнитном поле.

34. Индуктивность контура. Самоиндукция.

35. Экстратоки замыкания и размыкания.

36. Взаимная индукция. Трансформаторы.

37. Энергия магнитного поля.

38. Магнитные моменты электронов и атомов. Диа - и парамагнетики.

39. Намагниченность. Магнитное поле в веществе.

40. Ферромагнетики и их свойства. Петля гистерезиса.

41. Полная система уравнений Максвелла для электромагнитного поля.

Примерный перечень вопросов для зачета (4 семестр)

1. Виды колебаний. Свободные собственные гармонические колебания и их характеристики.

2. Гармонические колебания. Пружинный маятник.

3. Гармонические колебания. Математический маятник.

4. Гармонические колебания. Физический маятник.

5. Свободные гармонические колебания в колебательном контуре.

6. Сложение гармонических колебаний одного направления и одной частоты. Биения.

7. Cложение взаимно перпендикулярных колебаний. Фигуры Лиссажу.

8. Свободные затухающие колебания.

9. Вынужденные колебания. Резонанс.

10. Переменный ток. Получение и основные характеристики.

11. Конденсатор в цепи переменного тока.

12. Индуктивность в цепи переменного тока.

13. Сопротивление, емкость и индуктивность в цепи переменного тока.

14. Мощность, выделяемая в цепи переменного тока.

15. Волновые процессы и их характеристики.

16. Плоские и сферические волны.

17. Электромагнитные волны и их характеристики.

18. Энергия и импульс электромагнитной волны.

19. Геометрическая оптика. Основные понятия и законы.

20. Интерференция света. Когерентные источники в оптике.

21. Интерференция света. Опыт Юнга.

22. Интерференция в плоскопараллельной пластине и тонком клине.

23. Кольца Ньютона

24. Дифракция света. Метод зон Френеля.

25. Дифракция света. Метод зон Френеля. Диск.

26. Дифракция света. Дифракция Фраунгофера на прямоугольной щели.

27. Распределение интенсивности при дифракции Фраунгофера на прямоугольной щели. Метод диаграмм.

28. Поляризация света. Закон Малюса

29. Поляризация света. Угол Брюстера.

30. Поляризация света. Оптическая анизотропия.

31. Электронная теория дисперсии.

32. Зависимость показателя преломления от частоты падающего света.

33. Поглощение света. Закон Бугера.