Рефераты қызылорда, 2013ж

6М011000 - Физика мамандығы бойынша педагогика ғылымдарының магистрі академиялық дәрежесін алу үшін дайындалған диссертацияның

РЕФЕРАТЫ

Қызылорда, 2013ж.

Диссертациялық жұмыс 2013 жылы «__»_______сағат ____

Қорқыт Ата атындағы Қызылорда мемлекеттік университеті, Гуманитарлық-педагогикалық институтының «Физика-математика» кафедрасында қорғалады.

Диссертациялық жұмыспен Қорқыт Ата атындағы Қызылорда мемлекеттік университетінің ғылыми-техникалық кітапханасында (120014, Қызылорда қаласы, Байсеитова көшесі, 100) танысуға болады.

Реферат 2013 жылы «__»______________таратылды.

Мемлекеттік аттестаттау

комиссиясының хатшысы: Алмағамбетова А.

Дуализм идеясы кванттық механиканың физикалық теория болып қалыптасуының алғашқы сатысы еді. 1924 жылы де Бройль өзінің «Кванттар теориясы жөніндегі зерттеулер» деп аталатын докторлық диссертациясында корпускулалық-толқындық дуализм идеясын тек фотонға ғана емес, кез келген микробөлшекке қолдануға болатындығы жөнінде ұсыныс жасады. Көп ұзамай-ақ (1927 ж.) бір мезгілде бірнеше зертханаларда жүргізілген эксперименттік жұмыстар электронның толқындық қасиетінің бар екендігін үзілді-кесілді дәлелдеп берді.

Планктың кванттау идеясы мен дуализм идеясын өзара ұштастыру кванттық механиканың дамуына өте үлкен әсер жасады. 1925-1926 ж.ж. Гейзенберг пен Шредингер еңбектері кванттық механиканы жүйелі физикалық теорияға айналдырды.

Алдымен, 1920 жылдары, дамыған кванттық механиканы әдетте релятивтік емес кванттық механика деп атайды – ол жылдамдығы жарық жылдамдығымен салыстырғанда өте аз болатын микробөлшектердің кванттық механикасы. Кез келген мүмкін болатын жылдамдықпен қозғалатын бөлшектер үшін жазылған кванттық теория релятивтік кванттық механика деп аталады, ол 1930 жылдары қалыптасты. Міне, содан бері релятивтік кванттық механикадан бөлініп шығып, өз алдына ғылым саласына айналған, атомдағы, ядродағы және элементар бөлшектердегі құбылыстарды түсіндіретін физикалық теориялар кванттық электродинамика және өрістің кванттық теориясы болып дамуда.

Көріп отырғанымыздай қазіргі кванттық механика дамып келе жатқан, әлі соңғы тараулары жазылып бітпеген физикалық теория. Ол тек ғылыми көзқарастарда ғана емес, сонымен бірге техникада айтарлықтай төңкеріс жасауда. Біз атомдық электростанциялардың беретін тогын пайдаланудамыз. Бізді қоршаған радиоқабылдағыштар мен телевизорларда жартылай өткізгішті кванттық техника қолданылады. Жұмысы кванттық құбылыстарға негізделген интегралдық схемаларды пайдаланатын калькуляторлар мен компьютерлер тұрмысымызға кеңінен енуде. Халық шаруашылығы мен медицинада кванттық сәулелер көздері қолданылуда. Материяның кванттық қасиетіне негізделіп асқын өткізгіштерден жасалған магниттерді пайдаланып келеміз.

Кванттық механика Әлемнің пайда болуы мен эволюциясы жөніндегі біздің көзқарасымызды толық өзгертуде. Кванттық физика өзінің концептуалдық маңыздылығының саласынан техникалық қолданбалық саласына өтті. Кванттық физика идеялары жаңа техникалық құрылғылары мен технологияларында: байланыс құралдары, лазерлерлер, компьютерлерде жүзеге асырылады. Сондықтан, физикадан мектепте білім беруді жаңғырту, мектеп курсында кванттық физиканың үлесін біршама арттыруға бағытталуы тиіс.

Қоғамдық қатынастар жүйесіндегі өзгерістер мектепке зор әсер етеді және білім беруде жаңа тарихи кезеңнің міндеттеріне сәйкестікті талап етеді. Қазіргі жаратылыстанудың іргетасы ретінде физика инновациялық технологияларды жасауда прогресті қамтамасыз етеді. Физиканың барлық жетістіктері, жас кезінен болашақ инженерлердің, ғалым-физиктердің санасына сіңетін және университеттерде оқытудың тиімділігіне негіз болатын, мектептегі білімнен басталады.

Зерттеудің көкейкестілігі. Мектепте кванттық механиканы оқытудың қиындықтары, оқушылардың шектеулі танымдық мүмкіндіктерімен және материя қозғалысының кванттық формасының ерекшеліктерімен байланысты.

Ресей мектептерінде физика курсына кванттық механиканың түсініктерін енгізу мәселесі ғалым-әдіскерлердің назарынан тыс қалмаған (В.В.Мултановский, Ю.В.Сауров, т.б.). Олардың нәтижелері А.Т.Глазунов, Ю.И.Дик, О.Ф.Кабардин, В.А.Коровин, А.Н.Малинин, В.В.Мултановский, В.А.Орлов, А.А.Пинский, Л.С.Хижнякова, Л.В.Тарасова, Б.М.Яворский, тағы басқа физика мамандығы бойынша Ресей оқулықтары мен оқу құралдарына енгізілген. Орындалған әдістемелік жұмыстардың ғылыми және қолданбалы маңыздылығын жоғары бағалай отырып, кванттық физиканы оқытудың маңызды мәселелері шешімін әлі де таппағанын айта кету керек. Оның ішінде: тұтас, логикалық тізбекті құрылымды білдіретін мектеп курсының «Кванттық физика» бөлімін құрастыру; оқушылардың ғылыми ой-өрісін қалыптастыруға қажетті кванттық физиканың қазіргі заманғы идеяларын пайдалану; оқушыларды аса жүктемей, оқытылатын кванттық механикалық ұғымдар аясын кеңейту және т.б.

Кванттық механика бойынша оқушылардың білімдеріндегі кемшіліктер туралы, біздің бастапқы кезеңде жүргізілген эксперимент нәтижелері айтады. Оқушылар микрообъектілер қасиеттері мен олардың қозғалысы туралы, динамикалық теңдеулер жайлы, кванттық және классикалық физика заңдарының арасындағы қатынастық туралы білмейді. Бұған, біріншіден, кванттық ұғымдарды қалыптастыру әдістемесінің кемшіліктері мен қиындықтары себеп болды; екіншіден, қолданыстағы жалпы білім беру стандарттарымен, бағдарламаларымен және оқулықтарымен анықталған кванттық физика тарауының мазмұны ғылымның қазіргі күйіне сәйкес емес деп есептейміз.

Кванттық механика негіздерін оқыту әдістемесінің мәселелерінің қажетті деңгейде шешілмеуі, алғашқы орынға адам факторы мен инновациялық қызметті қоятын орта білім берудің жаңа мақсаттарына байланысты, жалпы білім беру орындарында физика курсын жетілдіруге кедергі болып отыр. Осыған орай талқыланып отырған әдістемелік мәселелерді шешу қоғамның қажеттілігінен туындады.

• 
  жалпы білім беретін оқу орындарында кванттық механиканың негіздерін дәстүрлі, формальды, шектеулі оқыту мен оның жүйелі тұтас, ғылыми физикалық терең мағынасының арасындағы;
  
• 
  оқушылардың жеткіліксіз математикалық даярлығы мен кванттық механиканың негіздерін математикалық құралдармен сәйкес көрсету қажеттілігі арасындағы;
  
• 
  макрообъектілердің қозғалысының кинематика мен динамикасы туралы оқушыларда бұрын қалыптасқан классикалық ұғымдары мен микрообъектілердің кинематикасы мен динамикасы туралы кванттық механикалық ұғымдарының арасындағы;
  
• 
  жалпы білім беру мекемелеріндегі физика курсындағы кванттық физиканың қалыптасқан орны, ролі мен оның концептуалды және қолданбалы маңыздылығының арасындағы.
  

Аталған қарама қайшылықтар зерттеу мәселесін анықтады: физика ғылымының мазмұны мен дидактикалық принциптерінен туындайтын, орта мектепте кванттық механика элементтерін тиімді оқытудың әдістемелік тәсілдері қандай?

-орта мектепте кванттық механика элементтерін оқыту теориялық-әдістемелік тұрғыда негізделсе және оның әдістемесі даярланса, онда:

• 
  оқушылардың тақырыпты жетік меңгеру үдерісінің тиімділігі және физиканы оқыту сапасы артады;
  
• 
  оқушыларлың оқуға деген қызығушылығы мен белсенділігі артады.
  

• 
  кванттық-механикалық ұғымдардың қалыптасуына, олардың теориялық және практикалық қолдануына;
  
• 
  классикалық және кванттық механика бойынша білімді жүйелеу және талдауға;
  
• 
  кванттық-механикалық идеяларына негізделген тұтас ғылыми көзқарастың қалыптасуына ықпал етуі тиіс.
  

• 
  зерттеу тақырыбы бойынша ғылыми-әдістемелік, педагогикалық және психологиялық әдебиеттерді талдау;
  
• 
  орта мектептің физика курсында кванттық механика элементтерін оқытудың педагогикалық тәжірибесі мен практикасын зерттеу;
  
• 
  кванттық механика элементтерін оқытудың әдістемелік негіздерін ұсыну;
  
• 
  ұсынылған әдістеменің тиімділігін тәжірибелік негізде тексеру.
  

Қойылған міндеттерді шешу және гипотезаны тексеру үшін зерттеудің әртүрлі әдістерінің жиынтығы қолданылды. Теориялық: зерттеу мәселесі бойынша ғылыми әдістемелік әдебиеттерді талдау, синтездеу, салыстыру, жүйелеу, қорыту. Эмпирикалық: кванттық физиканың мектеп курсындағы қазіргі мазмұнын талдау, моделдеу, бақылау, педагогикалық эксперимент, тестілеу, эксперттік талдау-саралау.

Диссертация негізгі мәтіннің 74 бетін, 8 кесте, 3 схема, 8 сурет, 6 гистограммадан тұрады.

Бұл бағдарламалар мен оқулықтарды талдау барысында төмендегідей қорытынды жасалды:

- Қазақстан Республикасында қолданыста жүрген оқулық «Физика-11» курсында «Кванттық механика элементтерінің» оқу материалдарының күрделілігіне байланысты мазмұнына қайта қарау және жетілдіру;

- Ресей Федерациясы мен Қазақстанда жүрген «Физика-11» оқулығындағы «Атомдық физика» тарауындағы «Кванттық механика элементтері» тақырыбының оқытылу жағдайына екі жақты талдау жасау.

- оқу материалдарын жүйелеу негізінде, оқушылардың жас ерекшеліктеріне сәйкестендіру;

-жоғарыда аталған тарауда берілген оқу материалдарына қосымша материалдар жинақтау;

-«Кванттық механика элементері» тақырыбының күрделілігіне байланысты, оқушыларға тиімді түсіндіру үшін жаңа мазмұндағы оқу құралын (электрондық оқулық) жасау қажеттілігі анықталды.

Қорытындылай келе,төмендегі нәтижелер алынды.

- Ресей Федерациясы мен Қазақстан Ресубликасында қолданыста жүрген «Физика-11» оқулығына салыстырмалы талдау жүргізілді;

- Салыстырмалы талдау нәтижесінде еліміздегі «Физика-11» оқулығының мазмұнын жетілдіру керектігіне көз жеткіздік;

- «Атомдық физика тарауындағы» кванттық механика элементтерінің материалдарына іріктеулер жүргізілді.

Қазіргі таңда Қазақстан Республикасының «Білім» туралы заңына сәйкес жалпыға міндетті 11 жылдық білім болып отыр, негізгі мектеп физика курсы ғылыми бағытқа көшті, яғни білім мазмұны күрделене түсті. Оқу материалдарының күрделілігін ескере отырып, «Кванттық механика элементтері» тақырыбын оқытудың тиімді әдістерін қарастырдық. Зерттеу жұмысы барысында «Атомдық физика» тарауына талдау жасалды. Нәтижесінде төмендегідей қорытынды жасалды:

-мектептегі оқу материалының күрделілігі;

-оқулық бойынша тақырып саны көп, ал,бағдарламада тарауды оқытуға бөлінген сағат саны аз екендігі және есептер шығаруға уақыт жеткіліксіздігі;

-«Кванттық механика элементтері» тақырыбында эксперименттік жұмыстардың жасалмайтындығына көз жеткіздік.

Жоғарыда аталған әдістемелер мен материалдарды пайдалана отырып, мектептерде педагогикалық эксперимент жүргіздік.

Педагогикалық эксперимент екі этаптан тұрды. І этапта «Кванттық механика элементтерін» тақырыптарын оқытуға ұстаздардың көзқарастары анықталды. Зерттеуге 7 мұғалім қатысты. Зерттеу барысында «Кванттық механика элементтері» тақырыбы бойынша сауалнама жүргізілді. Сауалнама қорытындысы талданып, қорытынды жасалды.

Педагогикалық эксперименттің ІІ этапында «Кванттық механика элементтерін» оқытуды деңгейлеп оқыту технологиясы тиімділігі дәлелденді. Оқыту эксперименті Қызылорда қаласында № 4, 23, 171 мектептерінде өтті. Оқыту экспериментіне 11-сынып оқушылары алынды. Зерттеу барысында сынып 2 топқа:эксперименттік топ пен бақылау топ болып бөлінді. Эксперимент нәтижесі бойынша қорытынды тест алынды. Нәтижесі төмендегі кестеделерде берілген.

Осы екі кесте нәтижелері келесі диаграммада көрсетілген:

1. 
   Негізгі мектептің «11 » сынып физикасының «Де Бройль толқындары», «Анықталмаушылық қатыстары»,»Толқындық функция» тақырыптары бойынша әдістеме ұсынылып, тиімділігі дәлелденді;
   
2. 
   Тақырыптар бойынша электрондық оқулық жасалып, күрделі тақырыптарды жеңіл түсінуге оң ықпалын берді.
   

«Орта мектепте кванттық механика элементтерін оқытудың әдістемелік негіздері» тақырыбын зерттеу барысындағы зерттеу нысаны «Де Бройль толқындары», «Анықталмаушылық қатыстары», «Толқындық функция» тақырыптары болатын. Алдымызға қойған мақсатымыз осы аталған тақырыптың тиімді оқыту әдістемесін жасау және негіздеу болатын. Зерттеу жұмысы барысында алдымызға қойылған болжамдарды айқындап, нәтижесін педагогикалық эксперимент арқылы дәлелдедік. Зерттеу жұмысын қорытындылай келе, төмендегі тұжырымдарды алдық:

1.Ресей Федерациясында және елімізде қолданылып жүрген «Физика-11» оқулығындағы кванттық механика элементтерін («ДеБройль толқындары», «Анықталмаушылық қатыстары», «Толқындық функция» тақырыптарын) оқытылу жағдайына салыстырмалы талдау жасалды;

2. Салыстырмалы талдау барысында зерттеу нысанының мазмұнын оқушыға жеңіл түсіндірілуі қажеттілігі анықталды.

Педагогикалық эксперимент нәтижесінде тарауды оқытуыдың тиімді әдісі деңгейлеп оқыту мен тірек сызба әдістері екені дәлелденді, тиісті материалдардан электрондық оқулық жасалды. Диссертациялық жұмыстың өзектілігі оқушылардың тақырыпты күрделі болғандықтан толық қабылдай алмауы, кванттық механика тақырыптарында микробөлшектерді қолмен ұстап, көзбен көру мүмкіншіліктерінің шектеулілігінен туындаған болатын. Зерттеу барысында бұл мәселелер толықтай қамтылды. Оқушылар «Кванттық механика элементтері» тақырыбы бойынша видеоақпараттар, деңгейлік есептер, зерттеген ғалымдар туралы және кванттық механиканың қазіргі таңдағы ғылыми-техникалық жаңалықтарымен таныс болуда.

Диссертациялық жұмыстың қорытындысы бойынша «Кванттық механика элементтері» тақырыбына сабақ жоспарлары құрылып, деңгейлеп оқыту мен тірек-сызба технологиялары негізінде тиімді әдістеме жасалды.

1.

2.

В магистерской диссертации исследуются проблемы изучения квантовой механики в курсе физики средней школы.

Элементарные сведения об основах квантовой механики даются на заключительном этапе изучения курса физики средней школы. Такое положение обусловлено тем, что законы квантовой механики обьективно трудны для понимания из-за противоречия с привычными законами классической физики, опирающимися на «здравый смысл» как обобщение повседневного жизненного опыта каждого человека. Анализ раздела школьного курса физики, посвященного вопросам квантовой физики, показывает, что необходимо дальнейшее совершенствование его структуры и содержания.

Объектом исследования является процесс обучения основам квантовой механики в курсе физики средней школы.

Цель исследования: обосновать и разработать методику изучения элементов квантовой механики в курсе физики средней школы.

Логика исследования включала следующие этапы:

1. Ознакомление с проблемой исследования, анализ физической, методической и психолого-педагогической литературы.

2. Сравнение и анализ Стандартов образования, типовых программ обучения и учебников, используемых в настоящее время в средних школах Казахстана и Российской Федерации.

3. Наблюдение учебного процесса преподавания, изучение передового педагогического опыта по проблеме повышения эффективности обучения основам квантовой механики в курсе физики средней школы.

4. Формирование цели и разработка гипотезы исследования, поиск адекватных методов исследования.

5. Исследование возможностей использования педагогического программного обеспечения (электронного учебника) для повышения эффективности обучения основам квантовой механики в курсе физики средней школы.

6. Разработка авторской методики обучения основам квантовой механики школьников средних школ на основе использования предложенных материалов;

7. Проведение педагогического эксперимента с целью выявления эффективности разработанной авторской методики.

Теоретический анализ и его экспериментальная проверка, проведенные в ходе настоящего исследования, позволяют сделать следующие выводы:

1. Результаты проведенного педагогического эксперимента свидетельствуют о возможности и целесообразности, доступности и определенной эффективности использования предложенных автором материалов в процессе обучения школьников средних школ основам квантовой механики;

2. Разработана конкретная методика использования предложенных автором материалов (методики изучения материала, разноуровневых заданий по теме, контрольных вопросов и тестовых заданий, электронного учебника) в процессе обучения школьников средних школ основам квантовой механики.

1. Familiarization with the problem of the study, analysis of the physical, psychological, methodological and pedagogical literature.

2. Comparison and analysis of the standards of education, model curricula and textbooks currently in use in secondary schools of Kazakhstan and the Russian Federation.

3. The observation of the educational process of teaching, learning advanced experience on the issue of improving the efficiency of learning the basics of quantum mechanics in a high school physics course

4. Formation and development of target hypotheses of the study, the search for adequate research methods.

5. Investigation of possibilities of use of educational software (electronic manual) to improve the effectiveness of teaching the fundamentals of quantum mechanics in a high school physics course.

6. Development of the author's methods of teaching the fundamentals of quantum mechanics, junior high schools based on the proposed use of materials;

7. Conducting pedagogical experiment to test the effectiveness of the developed authoring techniques.