Для технических специальностей вузов курс физики является базовым для освоения профессиональных дисциплин. Так, для радиотехнического направления подготовки курс физики лежит в основе таких курсов как «Электромагнитные поля и волны», «Электроника», «Основы теории цепей», «Электродинамика и распространение радиоволн» и т.д. Для машиностроительного направления на курсе физики базируются такие дисциплины как «Теоретическая механика», «Термодинамика», «Механика жидкости и газов», «Электротехника и электроника», «Теория упругости и пластичности» и т.д.
На сегодняшний день курс физики практически не дифференцируется с учетом направления подготовки студентов в технических вузах. Одинаковое внимание преподавателями уделяется всем разделам курса. Однако, как показывает практика, студентам различных направлений необходима различная база для освоения профессиональных дисциплин, поэтому и курс физики должен различаться качественным и количественным составом.
Целью данного исследования стала попытка создать универсальный способ формирования курса физики с учетом направления подготовки студентов в техническом вузе.
Структура курса физики. В Муромском институте Владимирского государственного университета им. Столетовых ведется подготовка студентов по различным направлениям. Из технических направлений подготовки студентов можно выделить:
- 010400.62 Прикладная математика и информатика,
- 151000.62 Технологические машины и оборудование,
- 151900.62 Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств,
- 200100.62 Приборостроение,
- 210400.62 Радиотехника,
- 210700.62 Инфокоммуникационные технологии и системы связи,
- 220400.62 Управление в технических системах,
- 230100.62 Информатика и вычислительная техника,
- 230400.62 Информационные системы и технологии,
- 230700.62 Прикладная информатика,
- 231000.62 Программная инженерия,
- 270800.62 Строительство,
- 280700.62 Техносферная безопасность.
Количество часов на изучение курса физики в каждом направлении различно. В табл. 1 приведено количество часов и форма учебной работы в соответствии с учебными планами направлений.
Таблица 1
Количество учебных часов, отведенных на различные виды занятий
|
Направление подготовки |
Количество учебных часов, отведенных на: |
|||
|
лекции |
практики |
лабораторные работы |
самостоятельное обучение |
|
|
010400.62 |
48 |
16 |
48 |
122 |
|
151000.62 |
48 |
80 |
64 |
159 |
|
151900.62 |
64 |
40 |
64 |
174 |
|
200100.62 |
48 |
48 |
48 |
198 |
|
210400.62 |
48 |
48 |
64 |
191 |
|
210700.62 |
64 |
48 |
48 |
164 |
|
220400.62 |
54 |
54 |
36 |
171 |
|
230100.62 |
48 |
48 |
48 |
144 |
|
230400.62 |
64 |
0 |
32 |
93 |
|
230700.62 |
72 |
0 |
36 |
63 |
|
231000.62 |
16 |
16 |
16 |
60 |
|
270800.62 |
32 |
32 |
32 |
88 |
|
280700.62 |
80 |
48 |
48 |
184 |
Структура общего курса физики для технического вуза состоит из разделов:
- механика,
- электричество и магнетизм,
- физика колебаний и волн,
- квантовая физика,
- молекулярная физика и термодинамика,
- теория относительности,
- физика твердого тела,
- ядерная физика.
С введением ГОСов третьего поколения из государственных стандартов исчезли требования к содержанию курса физики, а, следовательно, каждый преподаватель сам решает вопрос о содержании учебных материалов. Это дает возможность сделать дифференциацию содержания курса в соответствии с особенностями направления подготовки.
Особенности построения курса физики с учетом направления подготовки. Главная цель изучения курса физики – в получении современного представления о естественнонаучной картине мира. Поэтому в основе курса физики для любой технической специальности должна лежать базовая часть учебного материала. Поскольку минимальное количество часов, отведенное на изучение курса физики – 16 (табл.1), то это количество часов можно использовать для изучения базовой части курса, по 2 часа на каждый раздел. Базовая часть курса должна содержать основные понятия, на которых базируется данный раздел физики, понятие об основных физических законах и явлениях, а также области применения этих понятий в природе и современной технике. Примерное содержание базовой части приведено в табл. 2.
Остальные часы, отведенные на изучение курса, необходимо использовать для рассмотрения преимущественно разделов, базовых для конкретного направления подготовки. Дисциплины учебного плана, в основе которых в явном виде лежит курс физики, для всех направлений подготовки сведены в табл. 3.
Таблица 2
Содержание базовой части курса физики по разделам
|
Разделы курса физики |
Примерное содержание базовой части |
|
Механика |
Представление о материальных телах и движении их в пространстве. Законы Ньютона, всемирного тяготения, сохранения импульса и момента импульса и их роль. |
|
Электричество и магнетизм |
Природа электричества и магнетизма. Понятие о веществах, их электромагнитных свойствах. Понятие о электрических и магнитных полях и их связь. Законы сохранения заряда, Кулона. Понятие о постоянном токе и его использовании. |
|
Физика колебаний и волн |
Понятие о колебаниях и их применении в природе и технике. Понятие о резонансе и его роли. Понятие о волнах и их свойствах. Использование волн в современной жизни. |
|
Квантовая физика |
Природа теплового излучения и его законы. Понятие о движении электронов внутри атомов. |
|
Молекулярная физика и термодинамика |
Понятие об идеальных и реальных газах. Параметры состояния вещества и их взаимосвязь. Термодинамические характеристики газов и термодинамические процессы. Начала термодинамики и их роль в природе и технике. |
|
Теория относительности |
Представление о движении тел со скоростями, близкими к скорости света. Теория относительности Эйнштейна и ее роль. |
|
Физика твердого тела |
Представление о природе материальных тел и их составе и строении. Зонная теория. Понятие о сверхпроводимости и ее применение. |
|
Ядерная физика |
Атомное ядро и его строение. Радиоактивность и способы защиты от радиации. Ядерные реакции и ядерная энергетика. |
Таблица 3
Перечень дисциплин, основанных на курсе физики
|
Специальность |
Дисциплины |
|
010400.62 |
Уравнения математической физики Физические основы построения ЭВМ |
|
151000.62 |
Теоретическая механика Термодинамика Техническая механика Механика жидкости и газов Материаловедение Электротехника и электроника Теория упругости и пластичности |
|
151900.62 |
Теоретическая механика Термодинамика и тепловые процессы Механика жидкости и газов Механика трения и изнашивания твердых тел Сопротивление материалов Материаловедение Электротехника Электроника |
|
200100.62 |
Прикладная механика Физические основы получения информации Материаловедение и технология конструкционных материалов Электротехника Электроника и микропроцессорная техника |
|
210400.62 |
Электромагнитные поля и волны Физические основы электроники Радиоматериалы и радиокомпоненты Электроника Основы теории цепей Электродинамика и распространение радиоволн |
|
210700.62 |
Физические основы электроники Электромагнитные поля и волны Электроника Теория электрических цепей |
|
220400.62 |
Теоретическая механика Электротехника и электроника |
|
230100.62 |
Электротехника, электроника и схемотехника |
|
230400.62 |
Теория информационных процессов и систем Теория информации |
|
230700.62 |
Теория информации |
|
231000.62 |
Основы электроники Теория информации |
|
270800.62 |
Механика грунтов Теоретическая механика Техническая механика Механика жидкости и газа Теоретические основы теплотехники Общая электротехника и электроснабжение Гидравлика систем теплогазоснабжения и вентиляции |
|
280700.62 |
Механика Гидрогазодинамика Теплофизика Электроника и электротехника Материаловедение Физико-химические процессы в техносфере |
Анализ перечня дисциплин позволяет сделать вывод о том, что наибольшее внимание для подготовки студентов технических специальностей радиотехнического и машиностроительного профиля, необходимо уделить таким разделам физики как механика, электричество и магнетизм, колебания и волны, молекулярная физика и термодинамика.
Примерное распределение лекционных часов на каждый из разделов для различных направлений подготовки приведено в таблице 4. Разбиение проводилось с учетом выделенных выше разделов, необходимых для подготовки студентов. Количество часов указанно в виде суммы, где первое слагаемое – количество часов базовой части, а второе – специализированный курс.
Таблица 4
Примерная программа курса физики с учетом направления подготовки
|
Разделы курса физики |
010400.62 |
151000.62 |
151900.62 |
200100.62 |
210400.62 |
210700.62 |
220400.62 |
230100.62 |
230400.62 |
230700.62 |
231000.62 |
270800.62 |
280700.62 |
|
Механика |
2+4 |
2+ 12 |
2+ 20 |
2+ 10 |
2+4 |
2+6 |
2+ 10 |
2+4 |
2+8 |
2+ 12 |
2 |
2+8 |
2+ 20 |
|
Электричество и магнетизм |
2+8 |
2+8 |
2+ 12 |
2+ 10 |
2+ 10 |
2+ 16 |
2+ 10 |
2+ 10 |
2+ 10 |
2+ 12 |
2 |
2+4 |
2+ 12 |
|
Физика колебаний и волн |
2+4 |
2 |
2+2 |
2+2 |
2+8 |
2+10 |
2+4 |
2+4 |
2+6 |
2+ 10 |
2 |
2 |
2+8 |
|
Квантовая физика |
2+4 |
2 |
2+2 |
2 |
2 |
2+4 |
2+2 |
2+2 |
2+4 |
2+4 |
2 |
2 |
2+4 |
|
Молекулярная физика и термодинамика |
2+4 |
2+8 |
2+8 |
2+4 |
2+2 |
2+4 |
2+4 |
2+4 |
2+8 |
2+8 |
2 |
2+4 |
2+10 |
|
Теория относительности |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
|
Физика твердого тела |
2+6 |
2+4 |
2+4 |
2+6 |
2+8 |
2+8 |
2+8 |
2+8 |
2+ 10 |
2+ 10 |
2 |
2 |
2+ 10 |
|
Ядерная физика |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
|
Итого часов: |
48 |
48 |
64 |
48 |
48 |
64 |
54 |
48 |
64 |
72 |
16 |
32 |
80 |
Каждый раздел для разных специальностей содержит различное количество часов, а значит разный объем лекционного материала.
Практические занятия тоже необходимо дифференцировать для различных специальностей, это позволит уделять больше времени на особо важные разделы и закреплять необходимые в будущем знания. Материал практических занятий тоже следует разбить на 2 части – базовую, которая будет содержать стандартные задачи по курсу физики каждого раздела и демонстрировать основные подходы к их решению, а также специализированную часть, которая будет содержать задачи прикладного характера, по тематике близкие к профессиональной направленности. Это позволит ознакомить студентов на начальном этапе с задачами их будущей профессиональной деятельности.
Таблица 5
Примерное разбиение практического курса
|
Разделы курса физики |
010400.62 |
151000.62 |
151900.62 |
200100.62 |
210400.62 |
210700.62 |
220400.62 |
230100.62 |
230400.62 |
230700.62 |
231000.62 |
270800.62 |
280700.62 |
|
Механика |
2 |
2+ 16 |
2+ 8 |
2+ 8 |
2+4 |
2+4 |
2+ 10 |
2+4 |
0 |
0 |
2 |
2+8 |
2+ 10 |
|
Электричество и магнетизм |
2 |
2+16 |
2+ 8 |
2+ 8 |
2+ 10 |
2+ 10 |
2+ 10 |
2+ 10 |
0 |
0 |
2 |
2+4 |
2+ 8 |
|
Физика колебаний и волн |
2 |
2+6 |
2+2 |
2+2 |
2+8 |
2+8 |
2+4 |
2+4 |
0 |
0 |
2 |
2 |
2+2 |
|
Квантовая физика |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2+2 |
2+2 |
0 |
0 |
2 |
2 |
2 |
|
Молекулярная физика и термодинамика |
2 |
2+16 |
2+4 |
2+8 |
2+2 |
2+2 |
2+4 |
2+4 |
0 |
0 |
2 |
2+4 |
2+6 |
|
Теория относительности |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
0 |
0 |
2 |
2 |
2 |
|
Физика твердого тела |
2 |
2+10 |
2+2 |
2+6 |
2+8 |
2+8 |
2+8 |
2+8 |
0 |
0 |
2 |
2 |
2+ 6 |
|
Ядерная физика |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
0 |
0 |
2 |
2 |
2 |
|
Итого часов: |
16 |
80 |
40 |
48 |
48 |
48 |
54 |
48 |
0 |
0 |
16 |
32 |
48 |
Выводы
Практика работы в техническом вузе показывает, что курс физики для различных направлений подготовки не является дифференцированным. Разным направлениям преподают одни и те же разделы физики примерно в схожих объемах, без учета специфики направления. Однако требования к изучению курса физики должны основываться на нуждах специальных дисциплин, изучаемых на старших курсах. В процессе работы были проанализированы направления подготовки в Муромском институте Владимирского государственного университета и определено число часов, выделяемое на изучение лекционного курса физики для каждого направления. Исходя из этого было предложено разбить курс физики на 2 части: базовую, которая включает в себя общеобразовательные сведения о каждом из разделов физики, и специальную учитывающую требования направления подготовки.
Разбиение каждого из разделов курса физики на группы позволяет подбирать материал с учетом часов, отведенных на изучение курса, при этом исключает дублирование информации в базе данных и значительно облегчает операции подбора курса.
Библиографическая ссылка
Рыжкова М.Н., Павлова С.М. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ КУРСА ФИЗИКИ С УЧЕТОМ НАПРАВЛЕНИЯ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ В ТЕХНИЧЕСКОМ ВУЗЕ // Международный журнал экспериментального образования. – 2013. – № 10-2. – С. 215-220;URL: https://expeducation.ru/ru/article/view?id=4214 (дата обращения: 23.11.2024).