CC BY
0Педагогика
УДК 378
доктор физико-математических наук, профессор Милинский Алексей Юрьевич
Благовещенский государственный педагогический университет (г. Благовещенск); доктор физико-математических наук, профессор Барышников Сергей Васильевич
Благовещенский государственный педагогический университет (г. Благовещенск)
ДЕМОНСТРАЦИОННЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ ИНФРАКРАСНОГО
ИЗЛУЧЕНИЯ: СОВРЕМЕННЫЙ ВЗГЛЯД
Аннотация. В связи с развитием новых технологий и доступности современного оборудования, включая компьютерное моделирование и виртуальные лаборатории, возникает возможность обновления и модернизации физического практикума. Актуализация содержания и методов обучения позволяет сделать образовательный процесс более интерактивным и привлекательным для обучающихся. В данной статье прослеживаются изменения в подходах и использовании приборной базы для исследования инфракрасного (ИК) излучения на протяжении последних десятилетий. Сделан обзор книг, посвященных демонстрационному эксперименту, начиная от 1941 г. Показано, что в современном демонстрационном практикуме по физике есть возможность применения более современных и разнообразных приборов и методов.
Ключевые слова: демонстрационный физический эксперимент, приемник инфракрасного излучения, источник инфракрасного излучения, средняя школа, оборудование.
Annotation. With the development of technology and the availability of modern equipment, including computer simulation and virtual laboratories, there is an opportunity to update and modernize physics laboratory experiments. This allows for a more interactive and engaging educational process for students, as well as the actualization of content and teaching methods. This article examines the changes in approaches and the use of instrumentation for the study of infrared (IR) radiation over the past decades. It demonstrates that in modern physics demonstration labs, there is the possibility to utilize more contemporary and diverse instruments and methods. A selection of books devoted to the demonstration experiment since 1941 has been made. For instance, instead of concave metallic mirrors, focused flashlights with IR LEDs can be used, which provide a more convenient and flexible focusing adjustment.
Key words: demonstration physical experiment, infrared radiation receiver, infrared radiation source, secondary school, equipment.
Введение. Демонстрационные эксперименты по физике играют ключевую роль в образовании по нескольким причинам. Физика включает в себя множество абстрактных и сложных концепций, которые зачастую трудны для понимания без наглядного представления. Демонстрационные эксперименты позволяют обучающимся увидеть физические явления на практике и связать их с теоретическими концепциями, делая их более доступными в понимании. Кроме того, демонстрационные эксперименты позволяют школьникам непосредственно применять свои знания по физике на практике [1]. Это помогает им увидеть, как физические принципы используются в реальных ситуациях и как они могут быть применены для решения практических задач. При проведении демонстрационных экспериментов обучающиеся учатся наблюдать и анализировать физические явления, выявлять закономерности и делать выводы, что развивает у них навыки наблюдения, логического мышления и критического анализа, которые являются неотъемлемой частью работы инженеров. Учебные физические эксперименты способствуют развитию интереса и мотивации школьников к изучению физики. Визуальные эффекты и неожиданные результаты экспериментов могут их заинтриговать и вызвать желание узнать больше, что способствует более глубокому погружению в предмет и повышает эффективность образовательного процесса [2, 3].
В целом, демонстрационные эксперименты по физике необходимы для того, чтобы студенты получили полноценное представление о физических явлениях, их применении и важности в реальном мире. Они помогают развить ключевые навыки и мотивацию, необходимые для успешной карьеры в области инженерии и других наукоемких отраслях.
Современное оборудование играет важную роль в проведении демонстрационных экспериментов по физике [4]. Оно обеспечивает более высокую точность и надежность измерений, расширяет возможности проведения экспериментов и предоставляет широкий спектр сенсоров, датчиков и программного обеспечения для обработки данных. Благодаря современному оборудованию учащиеся имеют возможность изучать разные аспекты физики, визуализировать физические явления, развивать навыки работы с современными инструментами и готовиться к современной инженерной практике. Это создает более интерактивную, понятную и увлекательную учебную среду, способствующую лучшему пониманию физических явлений и запоминанию физических концепций.
Физический практикум является неотъемлемой частью образовательного процесса при изучении физики. Однако с течением времени многие книги, содержащие описания демонстрационного и лабораторного эксперимента, становятся устаревшими, а новые не выпускаются. Это касается и оборудования, которое уже не производится. Это создает ряд проблем для учебных заведений и преподавателей, которые сталкиваются с трудностями в подборе актуального и доступного оборудования для постановки демонстраций и проведения лабораторных работ.
Одним из основных решений этой проблемы является обновление и модернизация лабораторных практикумов, чтобы они отражали современные требования и возможности. Это может включать использование новых технологий, программного обеспечения и оборудования, доступного на рынке. Важно также активное взаимодействие с производителями и поставщиками оборудования для обеспечения актуальности и доступности средств доя проведения экспериментов.
Более того, с развитием информационных технологий, интернета и цифровых ресурсов становится возможным создание и распространение современных и интерактивных виртуальных лабораторий. Это позволяет учащимся иметь доступ к широкому спектру экспериментов и исследований, даже если физическое оборудование не доступно.
В данной статье на примере исследований инфракрасного (ИК) излучения приводится обзор литературы для проведения демонстрационного эксперимента, начиная с сороковых годов прошлого века, и предлагаются новые подходы с использованием современного оборудования.
Изложение основного материала статьи. Содержание литературы, посвященной демонстрационному физическому эксперименту, систематически эволюционирует в соответствии с общественными потребностями, уровнем научно-технического прогресса и технологическими достижениями. Наблюдается сдвиг акцентов от одной тематической области к другой или от одного раздела к другому, что влияет на изменение объема и включения демонстрационных экспериментов в учебную программу средней школы.
Если обратиться к истории физики, то мы обнаружим, что физическому эксперименту в методической литературе в прежнее время уделялось большее внимание, чем сейчас. Так, в книге «Физический эксперимент в школе» [5]
рассмотрению инфракрасного излучения посвящен значительный раздел. В учебнике рассматриваются темы: источники ИК излучения и фильтры; обнаружение инфракрасной лучистой энергии; приемники инфракрасных лучей; сравнение излучения черной и блестящей поверхностей; теплопрозрачность; остывание блестящего и черного тел, где в качестве ИК источника используются нагретый на горелке до 400-500°С шарик или гиря. Описаны опыты, где в качестве ИК источника применяется электрическая спираль или горелка, в качестве приемника - термоскоп с манометром или термостолбик Меллони с зеркальным гальванометром.
В книге П.А. Знаменского 1957 г. [6] исследованию ИК излучения посвящена работа «Отражение инфракрасных лучей». В качестве источника ИК излучения применялась нагретая чугунная гиря, а приемником служила закопченная колба с манометром. Для фокусировки ИК излучения применялись вогнутые металлические зеркала.
В книге под ред. A.A. Покровского [7] исследованию свойств ИК излучения посвящено уже несколько работ: «Обнаружение инфракрасного излучения в спектре», «Сигнализация инфракрасными лучами», «Отражение инфракрасных лучей» и «Преломление инфракрасных лучей». В качестве источника ИК излучения в опытах использовалась лампа накаливания, а приемником служил сернисто-серебряный вентильный фотоэлемент ФЭСС-У10 (со спектральным диапазоном 0,4-1,2 мкм), соединенный со школьным демонстрационным гальванометром. Для фокусировки и преломления ИК излучения использовались вогнутое металлическое зеркало и стеклянная призма соответственно.
В книге С.А. Хорошавина [8] исследуются зависимость поверхностной плотности потока ИК излучения от расстояния до источника, невидимые (ИК) излучения в спектре нагретого тела, свойства ИК излучения. Предлагается провести 9 опытов. В качестве источников ИК излучения использовались лампа накаливания и нагретая электрическим током проволочная спираль. Приемниками служили нихром-константановая термопара и фоторезистор ФС-К1 на основе сульфида кадмия (со спектральным диапазоном (0.2-0.9 мкм). Для фокусировки ИК излучения применялось вогнутое металлическое зеркало.
В настоящее время для проведения демонстраций по данной теме появилась возможность в качестве источников ИК излучения использовать светоизлучающие диоды (от пульта дистанционного управления с длиной волны 0,85 или 0,94 мкм) или мощные ИК диоды (до 3 Вт), применяемые в системах видеонаблюдения. На маркетплэйсах можно недорого приобрести полупроводниковые лазеры с длиной волны 0.81 мкм и мощностью до 500 мВт или фокусируемую инфракрасную лазерную указку с длинной волны излучения 850 нм (1 мВт). Достоинство использования ближней ИК области (X = 0,7-1,4 мкм) заключается в том, что в этом случае можно использовать обычные стеклянные линзы и оптические системы.
В настоящее время в качестве приемников ИК излучения используются фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, пироприемники, пленочные болометры и т.д., которые отличаются различной чувствительностью, спектральным диапазоном и схемами включения. Требования к физическому оборудованию, применяемому в учебных заведениях, включают в себя надежность, широкий спектральный диапазон, отсутствие специальных устройств сопряжения и простота для понимания учащимися принципа работы. Этим требованиям наиболее удовлетворяют фотодиоды, работающие в гальваническом режиме, которые создают ЭДС пропорциональную энергетическому потоку и могут непосредственно подключаться к гальванометру или микровольтметру. Из фотодиодов наибольшее распространение получили диоды на основе кремния (X = 0,4-1,1 мкм) и германия (X = 0,4-1,8 мкм). Отсюда следует, что в качестве ИК-приемников наиболее удобны германиевые фотодиоды с большим спектральным диапазоном.
Нами, например, в качестве ИК-приемника используется устройство, которое содержит германиевый фотодиод с рабочим диапазоном X = 0,4-1,8 мкм и конусный концентратор, закрытый инфракрасным светофильтром с полосой пропускания X = 0,8-3,0 мкм. Светофильтр отсекает видимую часть спектра, и приемник может уверенно принимать излучение с длинами волн X = 0,8-1,8 мкм. Наличие широкой полосы принимаемых длин волн позволяет регистрировать излучение большинства светоизлучающих ИК диодов и лазеров. Достоинством предлагаемого приемника является возможность регистрации теплового излучения тел, нагретых до температур выше 600°С. Такое устройство не требует дополнительных источника питания и схем сопряжения с милливольтметром или усилителем, что обеспечивает упрощение конструкции и повышение надежности работы устройства. А простота предлагаемого устройства способствует пониманию учащимися физических основ работы приемника.
Выводы. Содержание литературы, посвященной демонстрационному физическому эксперименту, постоянно меняется в зависимости от общественных потребностей, уровня научно-технического прогресса и технологических достижений. В процессе эволюции методической литературы происходит смещение акцентов от одной тематической области к другой, а также изменение объема и включения демонстрационных экспериментов в учебную программу средней школы.
Исторический анализ показывает, что в прошлом физическому эксперименту в методической литературе уделялось значительно больше внимания, чем в настоящее время. В ранних исследованиях особое внимание уделялось инфракрасному излучению, его обнаружению, отражению, фокусировке и другим свойствам. Для проведения экспериментов использовались различные источники и приемники инфракрасного излучения, такие как нагретые гиря, электрические спирали, лампы накаливания и специализированные фотоэлементы.
Сегодня в демонстрационном эксперименте появилась возможность использовать более современные источники инфракрасного излучения, такие как светоизлучающие диоды и лазеры с разной длинной волны. В данном случае преимущество имеет ближняя ИК область в связи с возможностью использования обычных стеклянных линз и оптических систем. В качестве ИК-приемников наиболее удобными являются германиевые фотодиоды, поскольку они обладают большим спектральным диапазоном. Использованием совместно с ним металлического концентратора и светофильтров позволит значительно расширить количество демонстрационных экспериментов по исследованию ИК излучения.
Таким образом, в статье подчеркивается необходимость постоянного обновления и адаптации методик преподавания физики, особенно в контексте демонстрационного физического эксперимента, чтобы соответствовать современного требованиям.
Литература:
1. Вараксина, Е.И. Учебный эксперимент в современном школьном физическом образовании / Е.И. Вараксина // Учебная физика.-2021. -№ 3. - С. 52-70
2. Мирзаева, М.М. Профессиональная направленность практикума по демонстрационному эксперименту в педагогическом вузе / М.М. Мирзаева, A.M. Магдиев, A.A. Гайдаев // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Психолого-педагогические науки. - 2018. - Т. 12, № 2. - С. 71-76
3. Учебный физический эксперимент. Современные технологии: 7-11 классы / [Г.Г. Никифоров и др.]; под ред. Г.Г. Никифорова. -М: Вентана-Граф, 2015. - 112 с.
4. Нельзин, А.Е. Исследование информационно-коммуникационных технологий в демонстрационном физическом эксперименте / А.Е. Нельзин, Е.В. Оспенникова // Известия Южного федерального университета. Педагогические науки. -2009. -№ 12.-С. 197-205
5. Физический эксперимент в школе. Том VI Акустика. Оптика / [Д.Д. Галанин и др.]; под ред. Д.Д. Галанина и С.Н. Жаркова. - Москва: Учпедгиз, 1941.-449 с.
6. Знаменский, П.А. Лабораторные занятия по физике в средней школе Ч. 2: Работы по молекулярной физике и теплоте, по электричеству и оптике / П.А. Знаменский. - Л.: Учпедгиз, 1955. - 392 с.
7. Демонстрационный эксперимент по физике в старших классах средней школы Т. 2: Электричество. Оптика. Физика атома / [В.А. Буров и др.]; под ред. A.A. Покровского. - Москва: Просвещение, 1971. - 448 с.
8. Хорошавин, С.А. Демонстрационный эксперимент по физике: оптика. Атомная физика: кн. для учителя / С.А. Хорошавин. -М.: Просвещение, 2007. - 79 с.
Педагогика
УДК 37.035.6
старший преподаватель кафедры социальной педагогики и социальной работы Мугаджирова Аида Магомедсолтановна
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Дагестанский государственный педагогический университет имени Р.Г. Гамзатова» (г. Махачкала);
кандидат педагогических наук, старший преподаватель кафедры
социальной педагогики и социальной работы Кабардиева Фарида Алимовна
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Дагестанский государственный педагогический университет имени Р.Г. Гамзатова», (г. Махачкала);
кандидат педагогических наук, доцент, заведующий кафедрой социальной
педагогики и социальной работы Шихамирова Бата Абдулгамидовна
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Дагестанский государственный педагогический университет имени Р.Г. Гамзатова» (г. Махачкала)
СОЦИАЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ШКОЛЬНИКОВ В ПРОЦЕССЕ ИХ АДАПТАЦИИ К СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ
Аннотация. В статье рассматривается процесс социального взаимодействия школьников в процессе их адаптации к средней школе. Социальное взаимодействие учащихся играет важную роль в процессе адаптации к средней школе. Переход из младшей школы в старшую сопровождается не только новой программой обучения, но также и изменением социальной среды, в которой дети проводят большую часть своего времени. Автор подчеркивает, что процесс адаптации играет важную роль в успешном переходе детей из начальной школы в среднюю школу. Рассмотрены: социальная, личностная и академическая адаптации. Автор пришел к выводу, что социальное взаимодействие является неотъемлемой частью процесса адаптации учащихся к средней школе. Взаимодействие между учениками, а также с учителями и родителями, помогает создать положительное и эффективное обучающее окружение для каждого ребенка.
Ключевые слова: социальное взаимодействие, учащиеся, процесс, адаптация, средняя школа.
Annotation. This article examines the process of students' social interaction during their adaptation to secondary school. Students' social interaction plays an important role in the process of adaptation to secondary school. The transition from junior high school to high school is accompanied not only by a new curriculum, but also by a change in the social environment in which children spend most of their time. The author stresses that the process of adaptation plays an important role in the successful transition of children from primary to secondary school. The following are considered: social, personal and academic adaptation. The author concludes that social interaction is an integral part of students' adjustment to secondary school. The interaction between students, as well as with teachers and parents, helps to create a positive and effective learning environment for each child.
Key words: social interaction, students, process, adaptation, secondary school.
Введение. Социальное взаимодействие учащихся играет важную роль в процессе адаптации к средней школе. Переход из младшей школы в старшую сопровождается не только новой программой обучения, но также и изменением социальной среды, в которой дети проводят большую часть своего времени. Одной из основных проблем, с которыми сталкиваются учащиеся на этом этапе, является проблема социальной адаптации. Ученики должны научиться адаптироваться к новой среде, новым учителям и одноклассникам. Кроме того, они должны научиться создавать новые формы социальных отношений и общения.
Новая ситуация в той или иной степени тревожит всех, но особенно это касается детей. Пятиклассники испытывают эмоциональный дискомфорт, во многом связанный с беспокойством по поводу особенностей и условий обучения, требований нового учителя, ценностей и норм поведения в классе. Дети испытывают состояние тревоги и внутреннего напряжения.
Вопрос о взаимосвязи между адаптацией и социальным взаимодействием среди учащихся изучен недостаточно хорошо. Традиционно исследователи фокусируются на отношениях между поколениями, например, между детьми и родителями. Наш интерес сосредоточен на взаимодействии со сверстниками, то есть на способности или неспособности сотрудничать, общаться и искать взаимодополняемость в поведении.
Изложение основного материала статьи. Авторы многочисленных учебников и пособий по социальной педагогике касаются социально-педагогической деятельности, ее структуры и содержания, но каждый из них рассматривает социально-педагогическую деятельность под своим углом зрения, и единого понимания этого явления пока не достигнуто. В описаниях видов, форм и аспектов социально-педагогической деятельности можно обнаружить определенные несоответствия [1,С. 151].
Социальное взаимодействие, как понятие, не имеет одно единое определение, так как, социальное взаимодействие, как феномен, описан во многих дисциплинах.
Проблема школьной адаптации подростков, на период перехода в среднее звено общеобразовательной школы, является, безусловно, актуальной. На данный момент образовательная среда требует от обучающихся быть активным, целеустремленным, достаточно успешным, для того чтобы в дальнейшем иметь возможность социализироваться и самореализоваться во многих сферах деятельности. Но если, проблеме адаптации детей на период дошкольного детства и начальной школы уделяется большое внимание, то адаптация к средней школе не кажется многим столь важным периодом.
Как известно, переход учащихся из начального в среднее звено общеобразовательной школы, совпадает с началом подросткового кризиса. Действительно, переход учащихся из начальной в среднюю школу часто совпадает с началом подросткового кризиса, который характеризуется изменением физических и психологических характеристик, ростом интересов и потребностей, а также формированием личности. В такой ситуации учащиеся сталкиваются с рядом
