Комплекс по сф. и терм. Учебнометодический комплекс по статистической физике и термодинамике область знания 100000 Образование Область образования 140000 Подготовка учителей и педагогика
 Скачать 1.82 Mb.
|
|
1 МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕСПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ НИЗАМИ ―Регистрирован‖ ―Утверждаю‖ № ----------------------- проректор ТГПИ им. Низами 2018 год --------―---------- - Д.У.Эргашев --------------------------------- ----------------------------- 2018 год УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО СТАТИСТИЧЕСКОЙ ФИЗИКЕ И ТЕРМОДИНАМИКЕ Область знания 100000 - Образование Область образования 140000 – Подготовка учителей и педагогика Направление образования 5110200 – Методика преподавания физики и астрономии Тошкент - 2018 2 ВВЕДЕНИЕ 1.1. Настоящий учебно-методический комплекс предназначен для бакалавриата по специальности 5110200 – Методика преподавания физики и астрономии. Где излагается содержания знаний по статистической физике и термодинамике и формирование соответствующих умений и навыков по их усвоению. Студенты ознакомятся с двумя методами научного познания: феноменологической термодинамикой и статистической физикой и их применением для объяснения свойств макроскопических систем в различных агрегатных состояниях. Термодинамический метод не учитывает атомно-молекулярного строения вещества и занимается нахождением их макроскопических свойств на основе взаимосвязи параметров, которые находятся из опыта. Это показывает с одной стороны общность данного метода, а с другой стороны, его ограниченность. А статистический метод при объяснении и исследовании систем основывается на свойства и законы движения и учитывает подчиняемость их на статистические закономерности. На основе этого метода объясняются свойства газов и жидкостей, теплоѐмкость твердых тел и электронного газа, вопросы излучения и др. В квантовой статистической физике свойства систем объясняется на основе квантовых свойств частиц, состовляющих систему и определяются условия перехода функций распределений в функции распределения классической статистической физики. 1.2. Требования предъявляемые к знаниям студентов: ● должны знать применени термодинамического и статистического методов к описанию и объяснению состояния системы; ● знание разделения процессов природы на обратимые и необратимые и количественной объяснение их на основе энтропии и физический смысл этого понятия; ● должны знать нахождение уравнения состояния термодинамическим и статистическим методами а также нахождения с их помощью термодинамических параметров рассматриваемой системы; ● четкое представление основных понятий статистической физики и их применение а также знание, какие из них имеют статистический характер; ● понимание статистических закономерностей и умение их применять; ● знание различие между квантовой и классической статистики , их взаимосвязь а также их применение конкретным задачам; ● знание применения функций распределений квантовой статистики, т.е. функций распределения Ферми-Дирак и Бозе-Эйнштейна к различным задачам и нахождение соответствующих результатов; ● должны знать методологические и мировоззренческие аспекты статистических закономерностей а также статистической физики и термодинамики. 3 1.3. Связь статистической физики и термодинамики с другими учебными предметами Данный раздел теоретической физики связан со всеми разделами курса общей физики, в особенности с молекулярной физикой и разделом квантовой механики курса теоретической физики, астрофизикой, химией, биологией и другими учебными предметами. Поэтому при изучении статистической физики и термодинамики целесообразно осуществить межпредметную связь с вышеназванными предметами и реализовать преемственность между различными ступенями обучения. 1.4. Средства, методы и технологии применяемые при изучении статистической физики и термодинамики. При изучении статистической физики и термодинамики применения современных педагогических и информационно-коммуникационных ўқитишда замонавий педагогик технологиялар ва ахборот-коммуникацион технологий являются важным и способствует еѐ полноценному усвоению. Наиболее эффективной считается применение компьютерной технологии обучения, это связано с тем, что многие явления которые невозможно осуществить в лабораторных условиях, можно смоделировать и с помощью компьютера показать их анимации, что способствует полноценному усвоению изучаемого курса 1.5. Семестры изучения курса статистической физики и термодинамики. Данный учебный предмет изучается на 7 семестре 4 курса. Для его изучения выделено 72 часов: 30 лекционных и 42 для практических и семинарских занятий, проводится 2 раза текущий, 1 раз промежуточный и 1 раз итоговый контроль. Для самостоятельной работы даѐтся 54 часа. Эти часы выделены следующим образом: ♦ для классической статистической физики 24 часов для лекции , 20 часов для решения задач и 20 часов для семинарских занятий. Проводятся 2 раза текущий контроль, 1 раз промежуточный и 1 раз итоговый контроль; ♦ для квантовой статистической физике выделено 6 часов для лекции, 6 часов для семинарских занятий, проводятся 1 раз текущий, 1раз промежуточный и 1раз итоговый контроль. При изучении статистической физики и термодинамики следует обратить особое внимание на следующие: ■ целесообразно устанавливать преемственность данного курса с молекулярной физикой общего курса физики и АЛ и ПК; ■ студенты должны четко представлять взаимосвязь классической и квантовой статистической физики и требования предявлямые к еѐ полноценному усвоению. 1.6. Рейтинговая таблица Максимальный балл - 100 Проходной балл - 55 4 № Виды контроля Форма контроля Максимал. балл Число контроля Набранн. балл Сроки 1 Текущий контроль 1.Устный опрос 2.Масала ишлаш (уйда ва аудит.) 3.Мустақил иш 10 10 10 10 1 1 1 10 10 15 10 В течение семестра 2 Сумма 40 3 40 3 Промежуточ контроль 1.Письменно 1.Письменно 15 15 1 1 15 15 1-контр. 2-контр. 4 Сумма 30 2 30 5 Итоговый контроль письменно 30 1 30 Согласно Грфику деканата 6 Сумма 30 1 30 7 Жами 100 6 100 1.7. Для итогового контроля допускаются студенты набравшие 55% баллов по текущему и промежуточному контролью, т.е. 46,75 и выше. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 1. Темы лекционных и практических занятий КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОГРАММЫ (лекция, практические и семинарские занятия) № Форм а занят ия Название темы. Вы Всег о деле лекц ия нные Практ. и сем. занят. час Само стоят. раб. ы Даты провед. Подпи сь препод ават. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1. Лекц ия Предмет и метод стат.физ. и терм. 4 2 2 02.09 2 Лекц ия Основные понятия статфиз. и терм. 4 2 2 03.09 3 Практ ич. Задачи по теории вер. 6 4 2 4 Лекц ия Функции распредел. класс.стат.физики 4 2 2 09.09 5 Практ Задачи для вероят. 4 2 2 6 Лекц Энтропия и еѐ связь 10.09 5 ия с вер. состоян. 4 2 2 7 Практ ич. Задачи для вычисления энтропии 4 2 2 8 Лекц ия Распр. Максвелла- Больцмана 6 2 2 2 16.09 9 Лекц ия Основные понятия стат.термод. 6 2 2 2 17.09 10 Практ Задачи для распред. Больцмана. 4 2 2 11 Лекц. Вн. энер. Температ. Работа и теплота 4 2 2 23.09 12 Практ Задачи для идеаль- ного газа 4 2 2 13 Лекц. 1-закон термод. и его приложения 4 2 2 24.09 14 Лекц. 2-закон термодин. Термич. и калорич. уравнения состоян. 4 2 2 30.09 15 Практ Задачи для вычисл. термических коэф-в 4 2 2 16 Лекц. 3-закон термодинам. Теорема Нернста. 4 2 2 17 Практ Задачи для статист. идеальн. газа 4 2 2 18 Лекц. Метод термодинами ческих функций 4 2 2 01.10 20 Практ Задачи для реальных газов 4 2 2 21 Лекц. Выраж. термод. функций через Z 4 2 2 08.10 22 Лекц. Равновесие фаз и фазовые переходы. 4 2 2 15.10 23 Лекц. Примен. статистич. метода к реальным газам 4 2 2 21.10 24 Практ Решение задач для канонич. распред-я 4 2 2 25 Лекц. Функции распределе ния квант. статистики и их 4 2 2 28.10 6 применения. 28 Лекц. Теории теплоѐмкос. Эйнштейна и Дебая 4 2 2 05.11 Всего: 124 30 20+20 54 1.8.Концептуальные основы разработки технологии обучения по чтению лекций и проведению практических занятий по статистической физике и термодинамике Технология обучения основана на принцип гуманизации. В философии, педагогике и психологии рекомендуется учет индивидуальности обучаемых. Исходя из этого при разработке технологии обучения ―Статистической физики и термодинамики‖ целесообразно основываться на следующие концептуальные подходы. ●Направленность образования на личность. Посвоему содержанию этот подход подразумевает полноценное развитие обучаемых. что способствует выполнению ГОС и интеллектуальному развитию и учета профессионально-волевых и личных качеств. ●Системный подход. Технология образования должна учитывать все признаки системы: логичность процесса, взаимосвязь его элементов и целостность. ●Практичный подход. Направить образовательный процесс формированию у обучаемых управленческих особенностей: активизация и интенсификация деятельности обучаемых; сделает использование обучаемыми способности и возможности, внимательность и инициативность объязательными. ●Диалогический подход. Обозначает необходимость психологического единство и сотрудничество субъектов, участвующих в образовательном процессе. В результате усиливается творческая активность личности. ●Организация образовательного сотрудничество. Демократия, равенство, во взаимоотношении субъектов: подразумевает равенство преподавателя и студентов, единство цели и деятельности. ●Проблемный подход. Один из способов активизация сотрудничество обучаемых на основе проблемных ситуаций в учебном процессе. В 7 результате определяется объективные противоречия научного познания и развивается творческое применение диалектического мышления для решения поставленных проблем. ●Использование новейших средств и способов сообщения информаций. Использование в учебном процессе компьютерной и информационной технологии. Используя вышеназванных концептуальных подходов в процессе изучения “Статистической физики и термодинамики” и исходя из содержания и структуры данного предмета а также объѐма выделенных часов были выбраны следующие способы и средства обучения. ● Методика и техника обучения: собеседование, кейс стадии, проблемное обучение, «мозговой штурм», обсуждение, инсерт, “ЗХЗУ” (Знаю, хочу знать, узнал), пинборд, лекция (вводная, визуальная, тематическая, лекция- конференция, обзорная, итоговая и др. ● Формы организации обучения: фронтальная, коллективная, групповая, диалогичная и взаимного сотрудничества. ●Средства обучения: кроме средств традиционного обучения (учебник, текст лекции, опорный конспект, проектор) графические органайзеры, компьютер и информационные технологии. ●Средства взаимосвязи: диагностика на основе результатов контроля. ●Способы и средства управления. Составление соответствующих технологических карт. ● Мониторинг и оценивание. Наблюдение учебного процесса и результатов обучения в течение семестра а также анализ рейтинговых оценок. Особенности и формы организации лекционного занятия 8 № Формы лекций Своеобразные особенности 1. Вводная лекция Даѐтся цельное представление об изучаемой науке и учебном предмете. Педагогическая задача: ознакомление учащихся целью и задачей данного предмета, определение его роль и место в профессиональной подготовке, даѐтся информация об изучаемом курсе, ознакомление с достижениями данной науки и вкладом ученых, которые внесли достойный вклад в еѐ развитие и проблемами стоящие перед ней, даѐтся анализ существующей учебно- методической литературы, определяется сроки и формы оценивания. 2. Лекция информация Традициолнная форма лекции. Педагогическая 9 задача: изложение и объяснение учебного материала. 3. Коментирующая лекция. Изложение концептуальных основ разделов или всего курса , ядро теоретических идей и основных понятий. к Педагогическая задача : систематизация научных знаний, осуществление межпредметных связей. 4. Проблемная лекция. Новые знания сообщается через поставленных вопросов, задач и проблем. При этом совместная деятельность учителя и ученика приближается к научному познанию. Педагогическая задача: раскрытие содержания учебного материала, постановка проблемы и организация еѐ решения, анализ современных взглядов и точек 10 зрения. 5. Визуальная лекция. Данная форма лекции предусматривает демонстрацию визуальных материалов и кратких комментариев по ним. Педагогическая задача : показание учебного материала с использованием технических средств и аудио, видеотехники. 6. Бинарная лекция Данная лекция состоит из диалога двух преподавателей или двух представителей различных школ , преподавателя- студента. Педагогическая задача : раскрытие содержания нового учебного материала. 7. Заранее запланированная ошибочная лекция. Эта лекция предназначена к поиску допущенных ошибок , в конце лекции проводится диагностика 11 слущателей и проверяются допущенные ошибки. Педагогическая задача : студенты привлекаются раскрытию содержания нового материала и пощрению. 8. Лекция конференция. Заранее поставленные проблемы и доклады (5-10 мин.) прослущивается в виде научно- практического урока в рамках учебной программы. Доклады посвящаются всестороннему изложению проблемы. В конце занятия преподаватель подытажывает доклады студентов и их уточняет, дополняет и обобщаети делает выводы. Педагогическая задача: раскрытие содержания нового учебного материала. 12 Общий и учебный объѐм курса: «Статистическая физика и термодинамика» изучается на 1 семестре 4-курса, недельная нагрузка составляет 4 часа и составляет 72 аудиторных часов: 30 лекционных, 20 практических, 22 семинарских и 54 самостоятельных часов. Студенты проходит по 2 раза текущий и 1 раз промежуточный а также 1 раз итоговый контроль. 2. Требования предъявлямые к знаниям студентов: a) должны иметь представления: - об истории и развития статистической физики и термодинамики; - межпредметную связь статистической физики и термодинамики с другими предметами. - об основных вероятностно-статистических идеях и понятиях; - о недостатках и преимуществах термодинамического и статистического методов ; - о границе применимости классической статистической физики; - Фазавом пространстве, фазавой точке , фазавой траектории, статистическом ансамбле, функции распределения или плотности вероятности; - о функциях распределении классической статистической физики; - нахождение термодинамических функций из канонического распределения; - о функций распределения квантовой статистической физики; - о применении статистик Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака; - о сопоставлении функций распределения классической и квантовой статистик. б) должны знать: - Тепловогодвижения и его видов ; - Динамических и статистических величин и закономерностей ; - Фазовое пространство, фазовую точку, фазовой траекторию, статистического ансамбля, функцию распределения и плотности вероятности; - Функции рвсаределения Гиббса; - Нахождение распределения Максвелла-Больцмана из канонического распределения Гиббса; - Классическую и квантовую теорию теплоѐмкости твердых тел: - Функции распределения квантовой статистической физики; - Применения статистик Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака; - Теорию теплоѐмкости твердых тел Эйнштейна и Дебая; - Элементы теории флуктуации в) должны выполнять: - Наблюдение массовых случайных явление природы; - Решение задач; - Получение самостоятельно знаний . Рейтинговая система 13 Форма контроля Вид контроля Код Макс. балл Назорат сони Общий балл Сроки проведения Текущий контроль 1) Активность в практич. занятиях 01 1 12 12 В течение семестра 2) Активность в лекционных занятиях . 02 0.5 18 9 3) Самостоятель- ное образование 03 3 3 9 Промежу точный контроль 1) Письменно 04 20 1 20 По графику деканата 2)Устный опрос 05 20 1 20 Итоговый контроль Письменно 06 30 1 30 По графику деканата Всего : 100 Максимальный балл – 100 балл Отборочный балл – 55 Т.К. максимал балл – 40 П.К. максимал балл – 30 И.К. максимал балл – 30 Во время лекции знания студентов оценивается следующим образом: Теоретические знания Баллы Если даѐтся полный, четкий и конкретный ответ (ППО) 5 Если ответ является правильным но не полным (ПНО) 4 Ответ правильный, но допущены существенные ошибки (НО) 3 Не имеет представление по материалам вопроса, ответ неудовлетворительный 1 – 2 Контрольные вопросы 1. Чего изучает статистическая физика и термодинамика? 2. Какова межпредметная связь статистической физики и термодинамики с другими учебными предметами? 3. Расскажите историю возникновения и развития статистической физики и термодинамики. 4. Что Вы знаете о методологии статистической физики и термодинамики? 14 Статистическая физика и термодинамика является одной из наук природы и изучает общие закономерности развития сложного мира, виды тепловых движений и законы которые описываютиха также отношения между случайными явлениями. Окружающий нас мир является вещественным, он имеет вид материи, находящийся в непрерывном движении. Реально существующие в природе все составляет материю. Конкретные виды материи разнообразны. К ним относятся электроны, протоны, нейтроны, α – частицы, атомы, молекулы, элементарные частицы, все физические тела и поля. Все частицы взаимодействуют друг с другом через посредством поля. Всякое изменение материи в природе , превращения их из одного вида в другое и другие процессы разделяются на равновесные и неравновесные процессы. Статистическая физика и термодинамика непосредственно связана с математикой, химией, биологией, экологией, астрономией, философией, техникой и другими науками. Она позволяет разработать соответствующие методы и технические средства, куоторые способствуют их успешному развитию. В настоящее время начиная с атомных реакторов и кончая с алтернативными источниками энергии основаны на законы термодинамики. |