CC BY
54
В заключении можно сделать вывод, что способность осуществлять эффективное иноязычное общение в ходе профессиональной деятельности является важным компонентом профессиональной подготовки будущего специалиста. Дисциплина «Иностранный язык» способствует подготовке не просто квалифицированного специалиста, а творческой личности, способной видеть свою профессиональную деятельность во всём её многообразии и принимать нестандартные решения, способствует социализации студентов, позволяет подготовить профессионала, готового к постоянному самообразованию и самосовершенствованию. И методы интерактивного (проблемного) обучения, принципы контекстного, личностно-деятельностного, компетент-ностного, коммуникативного подходов, используемые на занятиях по иностранному языку, вносят весомый вклад в формирование такой личности.
Список литературы:
1. Круглянова Н.Н. Использование проблемного метода при обучении иностранному языку на примере работы над иноязычным текстом [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.rushauka.com.
2. Ковалевская Е.В. Проблемное обучение: подход, метод, тип, система / Е.В. Ковалевская. - М.: «МНПИ», 2000. - 247 с.
3. Конышева А.В. Современные методы обучения английскому языку / А.В. Конышева. - Минск: Тетра система, 2007. - 352 с.
4. Салтыковская Г.Н. Проблемность как основная составляющая обучения в сотрудничестве [Электронный ресурс]. - Пятигорск, 2005. - Режим доступа: www.pn.pglu.ru.
5. Скалкин В.Л. Ситуативные упражнения / В.Л. Скалкин. - М.: Знание, 2004. - 100 с.
ПРОБЛЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ПОНЯТИЯ «СПИН» В ФИЗИКЕ
© Басков С.В.*
Челябинский государственный педагогический университет, г. Челябинск
В статье раскрывается сложность процессов моделирования свойств реальных объектов и физических явлений, трудности, возникающие при изучении спина частиц в школьном курсе физики, важность формирования данного понятия в условиях динамично развивающейся науки - физики частиц.
Одним из основных понятий методологии научного познания является моделирование. В физике частиц это понятие является основополагающим,
* Аспирант кафедры Теории и методики обучения.
так как с помощью моделирования процессов, происходящих в микромире, мы можем построить реальную картину поведения частиц в пространстве и экстраполировать ее на макроуровень, воспринимая «по-новому» физическое явление природы. В научных источниках используются разные подходы к понятию «моделирование»:
1. Моделирование - это исследование объектов познания на их моделях, построение и изучение моделей реально существующих объектов и явлений и конструируемых объектов для определения, уточнения их характеристик, рационализации способов их построения [5].
2. В концепции американского стандарта понятие моделирование в обобщенном виде выглядит следующим образом: modeling is creation of a mental picture or physical system on the basis of the facts taken from supervision. Моделирование - это построение мысленной картины или физической системы на основе фактов, взятых из наблюдений.
3. Моделирование - это одна из основных категорий научного познания, на которой базируется любой метод научного исследования как теоретического (знаковые и абстрактные модели), так и экспериментального (предметные модели) характера [4].
Рис. 1. Виды моделирования
Выделяют два основных вида моделирования: физическое и идеальное моделирование (рис. 1). В процессе физического моделирования формируется модель какого-либо объекта, позволяющая осуществлять научное исследование и переносить установленные свойства на реальный объект с помощью теории подобия. Данный вид моделирования является наиболее удобным для восприятия учащимися, поскольку модель демонстрирует аналогию свойства реального объекта, которое можно увидеть, потрогать. В процессе обучения использование различных моделей и методологии моделирования необходимо для того, чтобы:
- понять, как устроен конкретный объект (реальный объект, теория), каковы его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с окружающим миром;
- научиться управлять объектом (процессом) и определить наилучшие способы управления при заданных целях и критериях;
- прогнозировать прямые и косвенные последствия реализации разных способов и форм воздействия на объект.
Модель по определению всегда является лишь относительным, приближенным подобием объекта-оригинала и в информационном отношении прин-
ципиально беднее последнего. Следует заметить, что независимо от природы объекта, характера решаемой задачи и способа реализации, модель представляет собой информационное образование, которое эффективнее воспринимается учащимися в процессе изучения нового материала. Для различных физических явлений и реальных объектов исследования можно построить множество моделей, которые будут отображать то или иное свойство. Следует заметить, что в некоторых случаях модель какого-либо физического явления или свойства реального объекта построить невозможно, поскольку происходит нарушение его физического смысла.
Рассмотрим данную проблему на примере свойства частиц - «спина».
Формированию понятия «спин» в школьном курсе физики не уделяли особого внимания, так как оно не играло особой роли в формировании научного мировоззрения. Учитывая динамику развития физики частиц как основы технологического будущего человечества и увеличения значимости спина частиц в развитии информационных технологий (становление науки «Спинтроника»), это понятие приобретает ранг значимости наряду с физическим понятием «энергия». В 2001 году в новом научном издании А. Любимова и Д. Киша «Физика частиц», авторы рассматривают это понятие как одно из фундаментальных понятий физики микромира [2].
До сих пор не существует адекватной модели, описывающей это свойство частиц. В химии периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева строится на основе периодического закона, по которому в атоме электроны заполняют уровни, и четвертое квантовое число выступает здесь как собственное вращение электрона вокруг своей оси, которое имеет два дискретных значения +72. (вращение электрона по часовой стрелке и против) [6, с. 17].
Модель «вращающегося волчка» рис. 2 отражает в себе физический смысл механического момента количества движения и имеет много недостатков, противоречащих квантовой механике и специальной теории относительности.
Рис. 2. Модель спина в химии
Квантовое представление классического вращающего тела: если рассматривать вращающееся тело с большого расстояния то оно превратится в точку, частицу, имеющую собственный момент количества движения.
Понятие «спин частицы» находится в разряде абстрактных понятий. Вопросами формирования физических понятий занимались многие ученые, и огромный вклад в этой области был проделан А.В. Усовой. Для формирования понятия «спин» мы будем использовать обобщенный план изучения физических величин, изложенный в ее научном труде «Психолого -дидактические основы формирования физических понятий» [3, с. 41].
Обобщенный план:
1. Какое свойство тел или (или вещества) характеризует данная величина.
2. Определение величины.
3. Физический смысл характеристики.
4. Специфические свойства этой величины. Какая это величина: основная или производная, векторная или скалярная?
5. Определительная формула.
6. Единица величины.
7. Применение понятия в мире науки.
8. Классификации на основе этого понятия.
Содержание понятия «спин» в физике частиц:
1. Спин показывает, какие частицы выступают в роли вещества, а какие являются сгустками энергии.
2. Понятие: спин (от англ. яз. - вращение) - это векторная пространственная квантово-врожденная характеристика частиц, обуславливающая наличие момента импульса частицы, не связанного с перемещением частицы в пространстве.
3. Спин является векторной величиной, поэтому имеет проекции. Число проекций равно:
N = 2S + 1.
а) Пример: спин электрона равен 1/2.
б) Проекция вектора спина на внешнее магнитное поле строго дискретно. Проекция спина на любое направление оси 0Z в пространстве может принимать значения, которые всегда кратны h - постоянная Планка.
в) Ось спина имеет произвольное направление.
4. Обозначение: S, S2 = + 1), где j - это целое число, которое зависит от вида частиц, именно это значение в химии и называют четвертым квантовым числом.
5. Единица измерения: единицах h (приведенная постоянная Планка) [Джс].
6. Применение спина в современных технологиях: применение спина в электронике:
- Наука «Спинтроника». Рассматривается явление гигантской маг-нитнорезистивности (Giant Magneto Resistance).
- От электронного спина зависят магнитные свойства веществ.
- Он является причиной возникновения явления, которое называют электронно-парамагнитный резонанс.
- Модель GMR (спиновый клапан). Технология чтения жестких дисков основана на этом явлении. Сопротивление чередующихся магнитных и немагнитных слоев вещества давало эффект изменения сопротивления когда:
а) магнитные поля слоев были параллельны, сопротивление элемента было минимально;
б) магнитные поля слоев были антипараллельны, сопротивление элемента было максимально.
7. Спин частиц может принимать целые и полуцелые значения. На основе этого свойства все частицы разделяют на две группы:
Рис. 3
По содержанию понятия «спин» никаких вопросов, казалось, не возникает. Есть модель «вращающегося волчка» и в процессе изучения физики частиц мы можем воспользоваться ей для объяснения нового материала. Тем не менее, мы должны использовать данную аналогию свойства частицы с большой осторожностью?
Факт 1. Сложность физической сути самого понятия «спин» как квантовой характеристики, как характеристики энергетического состояния. Все частицы могут находиться в одинаковом состоянии. Данная привилегия распространяется только на частицы-бозоны, такие частицы, у которых спин содержит целое число й. На модели «вращающегося волчка» очень трудно объяснить учащимся, на каком основании физики относят все частицы с нечетным спином к фермионам, а частицы с целым спином - к бозонам. Для ясности проявления свойства частицы «спина», ученые-теоретики прибегают к аналитической хитрости, используя свойства волновых функций.
«Что происходит с объектом при его повороте на 360°?» [7]. Все объекты при полном повороте тождественны сами себе. С частицами, обладающими целым спином проблемы не возникает, их можно рассматривать как симметричное тело (сфера, при вращении которой все смещения точек тождественны самим себе. С фермионами модель вращающегося волчка приведет учащихся к непониманию. Квантовая механика, работая с волновыми функциями, показывает, что такие объекты, как фермионы будут тождест-
венны сами себе только при повороте на 720°, чего не покажешь на обычной сфере. Как ее не вращай, она будет тождественна себе при повороте и на 2т°, где п - целое натуральное число.
Свойства бозонов:
Ничто не мешает большому количеству бозонов скапливаться в пространстве в одном квантовом состоянии. Подобно каждой точке сферы все они тождественны себе. Примером служит частица фотон. Частицы фотоны ничем не отличаются друг от друга кроме энергии [1]. С помощью этого свойства удалось получить «пятое состояние вещества» - бозе-эйнштейнов-ский конденсат, когерентную материю, комок атомов в одном квантовом состоянии [1].
Таким образом, в квантовом мире частицы с целым и полуцелым спином относятся к принципиально различным классам - бозонов и фермио-нов. Бозоны - это энергетические сгустки (фотоны, W-, 2-бозоны и т.д.), и фермионы - собственно вещество (адроны, лептоны, кварки).
Факт 2. Противоречие между специальной теорией относительности и скоростью вращения частицы в пространстве. Если пытаться представить спин как вращение шарика вокруг оси, проходящей через полюса, то, например, для электрона, классический радиус которого составляет ~ 10-15 м, на экваторе линейная скорость в сотни раз превысит скорость света, что невозможно, так как противоречит теории относительности. Приведенную оценку превышения линейной скорости имеются в различных научных источниках (учебник Сивухина, т. 5, с. 216). Допустим, у нас имеется металлический сверхпрочный шар некоторого радиуса R. Раскручивая шарик, с ростом скорости вращения момент импульса (количества движения) шара будет расти. Через какое-то время линейная скорость на экваторе шара приблизится к световой скорости. Согласно СТО рост скорости на экваторе при этом практически прекратится, но момент импульса и момент инерции шара будут продолжать расти. Точно так же, как растет импульс и инертность (релятивистская масса) тела при его движении по прямой с околосветовой скоростью. Так что для конкретного момента количества движения электрона, при его заданном радиусе, существует линейная скорость вращения на экваторе, которая меньше скорости света. В настоящее время ученые продолжают спорить по поводу существующего противоречия, а применение понятия «спин» в науке приобретает все больший ранг важности данного свойства частиц.
Список литературы:
1. Журнал «Наука и жизнь». - 2002. - № 1.
2. Любимов А., Киш Д. Введение в экспериментальную физику частиц. -2-е изд., перераб. и доп. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. - 272 с.
3. Усова А.В. Психолого-дидактические основы формирования физических понятий: учеб. пособие. - Челябинск, 1988. - 88 с.
4. Большая Советская Энциклопедия.
5. Заворотов В.А. От идеи до модели. - М., 1990. - Вып. 2. - 32 с.
6. Ахметов Н.С. Неорганическая химия. - М.: Высшая школа, 1975. -672 с.
7. Фейнман Р., Вайнберг С. Элементарные частицы и законы физики / Пер. с англ. - М.: Мир, 2000. - 138 с.: ил.
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ ДЕТЕЙ С ОГРАНИЧЕННЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ ЗДОРОВЬЯ В УСЛОВИЯХ ИНТЕГРИРОВАННОГО ОБУЧЕНИЯ1
© Бибина О.А.*
Мордовский государственный педагогический институт им. М.Е. Евсевьева,
г. Саранск
В статье раскрываются теоретические и практические аспекты проектирования технологий психолого-педагогического сопровождения детей с ограниченными возможностями здоровья в условиях интегрированного обучения.
В последние десятилетия в системе образования России усилиями ученых и практиков складывается особая культура поддержки и помощи ребенку в образовательном процессе - психолого-педагогическое сопровождение. Педагоги на основе научных достижений, развития информационных технологий, с учетом собственного опыта, знаний, идей разрабатывают вариативные модели сопровождения, формируют его инфраструктуру. Одной из актуальных проблем в системе специального образования является проблема интегрированного обучения лиц с ограниченными возможностями здоровья (ОВЗ). Во многих публикациях, посвященных данному вопросу, красной нитью проходит мысль о том, что каждый человек, независимо от состояния здоровья, наличия физического или умственного недостатка, имеет право на получение образования, качество которого не должно отличаться от качества образования, получаемого здоровыми людьми.
1 Статья подготовлена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках Государственного задания ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный педагогический институт имени М.Е. Евсевьева» на 2012 год. Проект «Модели и технологии психолого-педагогического сопровождения развития детей в системе образования».
* Доцент кафедры Коррекционной педагогики и специальных методик, кандидат педагогических наук, доцент.
