ИСТОРИЯ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ФИЗИКИ

Программа элективного курса

В.А. Орлов

Пояснительная записка

Элективный курс «История отечественной физики» создается с целью озна­комления учащихся с вкладом российских ученых в развитие физики, форми­рования на этой основе интереса учащихся к изучению физики и воспитания чувства гордости за отечественную науку.

Ознакомление школьников с историей физики помогает насытить школь­ный курс физики яркими историческими фактами, представить основные поня­тия и законы физики в их развитии. В курсе физики средней школы роль российских ученых освещается в связи с общим ходом развития физики. В пред­лагаемом элективном курсе акцент будет сделан на изучении истории отече­ственной физики и ее творцов, начиная от М.В. Ломоносова до современных ученых-физиков.

Данный элективный курс решает задачи:

• 
  углубления знаний о материальном мире и методах научного познания природы на основе знакомства с историей открытий российских физиков;
  
• 
  развития познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей учащихся в процессе самостоятельного приобретения знаний и уме­ний по физике с использованием различных источников информации, в том числе средств современных информационных технологий;
  
• 
  овладения умениями проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, выдвигать гипотезы и строить модели для объяснения экспери­ментальных фактов;
  
• 
  воспитания навыков сотрудничества в процессе совместной работы, уважительного отношения к мнению оппонента в процессе дискуссии, развития способности давать морально-этическую оценку фактам и событиям.
  

Ожидаемыми результатами элективных занятий являются:

• 
  получение представлений о вкладе российских ученых в развитие физики, методах научного познания природы и современной физической картине мира;
  
• 
  развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей на основе опыта самостоятельного приобретения новых знаний, анализа и оценки новой информации;
  
• 
  сознательное самоопределение ученика относительно профиля дальней­шего обучения или профессиональной деятельности;
  
• 
  приобретение опыта поиска информации по заданной теме, составления реферата и устного доклада по составленному реферату, навыков проведения опытов с использованием простых физических приборов и анализа получен­ных результатов.
  

Курс построен с опорой на знания и умения, полученные учащимися при изучении физики в основной и старшей ступени школе.

При изучении данного элективного курса акцент следует делать не столько на приобретение дополнительной суммы знаний по физике, сколько на разви­тие способностей самостоятельно приобретать знания, критически оценивать полученную информацию, излагать свою точку зрения по обсуждаемому во­просу, выслушивать другие мнения и конструктивно обсуждать их. Поэтому ве­дущими формами занятий могут быть семинары и практические занятия. Темы предстоящих семинаров объявляются заранее, и каждому учащемуся предостав­ляется возможность выступить с основным сообщением на одном из занятий. На семинарских занятиях целесообразны выступления школьников, подгото­вивших демонстрационный эксперимент, иллюстрирующий те опыты, которые были проведены ученым-физиком, вклад которого рассматривается на занятии.

Практическое знакомство учащихся с экспериментальным методом изуче­ния природы наиболее продуктивно в форме проведения небольших самостоя­тельных наблюдений, опытов и исследований. Для выполнения должны пред­лагаться в первую очередь такие опыты и эксперименты, которые подводят школьников к установлению закономерностей, открытых российскими учеными, таких как: закон Джоуля-Ленца, выражение для скорости ракеты, впервые полученное К.Э. Циолковским. Школьникам можно предлагать задания на моделирование ракетной установки, радиоприемника А.С. Попова, электродвигателя Б.С. Якоби. Исследовательские задания можно предлагать в качестве индивидуальных или групповых работ для 2-х - 3-х учащихся по их выбору для выполнения в течение нескольких занятий.

Опыты, наблюдения и самостоятельные исследования рассчитаны на использование типового оборудования кабинета физики. Желательно проводить экспериментальные исследования, подобные тем, которые проводили россий­ские ученые-физики. Возможности школьного физического кабинета позво­ляют это сделать, так как школьные приборы часто по своему качеству пре­восходят многие приборы, которыми пользовались ученые при открытии физических законов.

Изучение истории физики требует иных интеллектуальных умений и мыс­лительных навыков, чем при обычном изучении физики. Здесь акцент делается на изучение личности ученого и его творений на фоне той эпохи, в которую он жил, а также ее технических возможностей. Поэтому элективные занятия должны быть организованы не как процесс передачи готовой дополнительной суммы знаний, а как процесс самостоятельной познавательной и творческой деятельности учащихся на основе использования материалов из истории физики. С этой целью в учебное пособие к элективному курсу кроме материалов по исто­рии физики должны войти задания для проведения практических занятий и хресто­матийные материалы.

Изучение вклада российских ученых в развитие физики позволяет обобщить знания по всем разделам физики, так как российские ученые внесли существенный вклад практически во все области физической науки.

Ж.И. Алферов назвал три великих открытия XX в., которые не только опре­делили научно-технический прогресс во второй половине XX в., по-новому объяснив многие вещи в физике, но и привели к масштабным социальным из­менениям и во многом предопределили современное развитие как передовых стран, так и практически всего населения земного шара:

1. 
   Открытие деления ядер урана под воздействием нейтронного облучения в разработку способов практического использования которого внесли существен­ный вклад российские ученые Игорь Васильевич Курчатов, Яков Борисович Зельдович, Юлий Борисович Харитон и другие.
   
2. 
   Открытие транзистора, которое привело к наступлению постиндустри­ального периода развития общества. Существенный вклад в развитие физики полупроводников внесли российские физики Абрам Федорович Иоффе и Яков Ильич Френкель.
   
3. 
   Открытие лазерно-мазерного принципа, сделанное в 1954-1955 гг. прак­тически одновременно Николаем Геннадиевичем Басовым и Александром Михайловичем Прохоровым в России и Чарльзом Таунсом в США.
   

В 1970 г. в России впервые в мире появились полупроводниковые лазеры, работающие в непрерывном режиме при комнатной температуре на основе так называемых полупроводниковых гетероструктур, исследованных российским физиком Жоресом Иванович Алферовым, разработана волоконно-оптическая связь. Таким образом, российские ученые внесли существенный вклад в вели­кие открытия XX века.
Содержание программы

9 класс (16 ч)

1. Начало развития естествознания в России (2 ч).

Организация Петербургской Академии наук. Исследования М.В. Ломоно­сова по молекулярной физике, оптике, электричеству.

Разработка теоретических основ аэрогидродинамики. Создание К.Э. Циол­ковским теории реактивного движения и межпланетных полетов.

Индивидуальные экспериментальные задания:

• 
  Экспериментальная проверка уравнения Бернулли.
  
• 
  Демонстрация полета ракеты.
  
• 
  Экспериментальная проверка формулы Циолковского.
  

2. Исследования российских ученых в области электродинамики (6 ч)

Открытие электрической дуги. Исследования электрических и магнитных превра­щений. Разработка электрических машин и источников света. Работы В.В. Петрова, Э.Х. Ленца, Б.С. Якоби, П.Н. Яблочкова, А.Н. Лодыгина, М.И. Доливо-Доброволь­ского. Открытие радио А.С. Поповым.

Индивидуальные экспериментальные задания:

• 
  Демонстрация электрической дуги.
  
• 
  Демонстрация правила Ленца.
  
• 
  Экспериментальная проверка закона Джоуля-Ленца.
  
• 
  Изучение принципа действия трансформатора.
  
• 
  Конструирование и демонстрация модели электродвигателя.
  
• 
  Демонстрация принципа действия трехфазного генератора.
  
• 
  Демонстрация принципа действия трехфазного электродвигателя.
  
• 
  Конструирование модели приемника А.С. Попова.
  

3. 
   Исследования российских ученых в области физики атома
   

и атомного ядра (6 ч)

Открытие периодической системы элементов Д.И. Менделеевым. Работы Я.И. Френкеля и Д.Д. Иваненко по теории строения атомного ядра. Эффект Вавилова-Черенкова. Открытие явления комбинационного рассеяния света. Работы Я.Б. Зельдовича, Ю.Б. Харитона, И.В. Курчатова по осуществлению цепных ядерных реакций. Исследования В.А. Фабриканта, В.И. Векслера, А.Д. Сахарова, Л.А. Арцимовича в области физики элементарных частиц и управляемого термоядерного синтеза.

Индивидуальные экспериментальные задания:

• 
  Демонстрация следов альфа-частиц в камере Вильсона.
  
• 
  Демонстрация кругового движения электронов в магнитном поле.
  

4. Обобщающая конференция (2 ч)

Организация и проведение аттестации учеников

Наиболее подходящей для элективных занятий может быть зачетная форма оценки достижений учащихся на основе выступлений на семинарах, посвящен­ных жизни и деятельности российских физиков, и результатов самостоятель­ного выполнения экспериментальных заданий. При написании отчетов о выполненных экспериментах учащиеся должны выделять главные признаки наблюдаемых явлений, формулировать обязательные условия осуществления опыта, кратко и логически последовательно излагать свои мысли.

Итоговый зачет ученику по всему элективному курсу можно выставлять, например, по таким критериям:

• 
  не менее одного выступления с докладом на семинарах;
  
• 
  выполнение не менее одного индивидуального экспериментально­го задания.
  

Предлагаемые критерии оценки работы учащихся на элективных занятиях не являются обязательными. Учитель может устанавливать другие критерии на основе своего опыта и с учетом состава группы.

Литература для учащихся

Энциклопедия для детей. ФИЗИКА. Т. 16. - М.: Аванта, 2000.

Энциклопедический словарь юного физика. - М.: Педагогика, 2002.

Хрестоматия по физике / Под ред. профессора Б.И. Спасского. Учебное пособие для учащихся. - М.: Просвещение, 1982.

Литература для учителя

Ильин В.А. История физики. - М.: АСАDЕМIА, 2003.

Кудрявцев П.С. История физики. Т. I-III. -М.: Просвещение, 1956-1971.

Лазарев П.П. Очерки истории русской науки / Под ред. С.И. Вавилова, МП. Во ларовича. - М.: М.-Л. АН СССР, 1950.

Развитие физики в России. Т. I-П. - М.: Просвещение, 1970.

Храмов Ю.А. ФИЗИКИ. Биографический справочник. - М.: Наука, 1983.

Развитие физики в СССР. Кн.1, 2. - М.: Наука, 1967.

Люди русской науки - Очерки о выдающихся деятелях естествознания и техники / Под ред. И.В. Кузнецова. – М.: ГИ ФМЛ, 1961.

Дорфман Я.Г. Всемирная история физики с начала XIX до середины XX в.в. - М.: Наука, 1979.

Мoщанский В.Н., Савелова Е.В. История физики в средней школе. - М.: Просве­щение, 1981.

Капица П.Л. Эксперимент, теория, практика: Статьи и выступления. - М.: Наука, 1987.

Басов Н.Г., Афанасьев Ю.В. Световое чудо века. - М.: Педагогика, 1984.

Фабрикант В.А. Физика. Оптика. Квантовая электроника: Избранные статьи. - М.: МЭИ, 2000.

Денисов С.П. Излучение «сверхсветовых» частиц (эффект Черенкова) // Соросов­ский образовательный журнал. - 1996.-№ 2.

Сэм М.Ф. Лазеры и их применение // Соросовский образовательный журнал. -1996.- №6.

Андреев В.М. Фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии // Соросов­ский образовательный журнал. — 1996. — № 7.

Горелик В.С. Комбинационное рассеяние света // Соросовский образовательный журнал. - 1997. - № 6.

Слабко В.В. Принципы голографии // Соросовский образовательный журнал. -
1997.- №7.

Бойко В.И. Управляемый термоядерный синтез и проблемы инерциального термо­ядерного синтеза// Соросовский образовательный журнал. -1999. - № 6.

Видеофильмы

• 
  «Из истории науки и техники»;
  
• 
  «Этюды о русских ученых».