МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
« Воронежский государственный педагогический университет»
«УТВЕРЖДАЮ»
Проректор по учебной работе ______
«___»_______________ 20 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Общая физика»
(Бакалавриат)
Направление подготовки: 050100.62 «Педагогическое образование»
Профиль: 050100 Математика
Факультет физико-математический
Кафедра общей физики
Разработчик:
к. ф.м. н., доцент кафедры общей физики
Трудоемкость дисциплины: 10 зачетных единиц
Количество часов: 72
В т. ч. аудиторных: 36; внеаудиторных 36
Форма отчетности зачет
г. Воронеж – 2011 г.
1. Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины являются
· дать целостное начальное представление о содержании, основных понятиях, концепциях и методах современной физической науки;
· свести разрозненные специфические физические знания в единую, мировоззренческую, по сути, систему;
· создать у студентов системные представления о роли физической науки в познании материального мира.
В процессе освоения данной дисциплины студент формирует и демонстрирует следующие компетенции:
· ОК-1 в части: владеет культурой мышления; способен к обобщению, анализу и восприятию информации.
· ОК-2 в части: способен анализировать мировоззренческие проблемы
· ОК-3в части: способен понимать значение культуры как формы человеческого существования.
· ОК-4 в части: способен использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в образовательной деятельности.
· ОПК-1 в части: обладает мотивацией к осуществлению профессиональной деятельности.
· ПК-8 в части: способен разрабатывать культурно-просветительские программы для различных категорий населения.
· СК-2 в части: способен реализовывать основные методы математических рассуждений на основе общих методов научного исследования и опыта решения учебных и научных проблем, пользоваться языком математики, корректно выражать и аргументировано обосновывать имеющиеся знания;
· СК-3 в части: способен понимать универсальный характер законов логики математических рассуждений, их применимость в различных областях человеческой деятельности, роль и место математики в системе наук, значение математической науки для решения задач, возникающих в теории и практике, общекультурное значение математики;
· СК-4 в части: владеет математикой как универсальным языком науки, средством моделирования явлений и процессов, способен пользоваться построением математических моделей для решения практических проблем, понимать принципы экспериментальной и эмпирической проверки научных теорий;
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО
2.1. Учебная дисциплина «Общая физика» относится к дисциплинам по выбору математического и естественнонаучного цикла профессиональных дисциплин первого года обучения, второй семестр.
2.2. В силу специфики содержания вступительных испытаний на физико-математический факультет ВГПУ, когда «физика» не входит в перечень обязательных к сдаче дисциплин, предполагается, что для изучения учебной дисциплины «Общая физика» необходимы знания, умения и навыки, формируемые школьными программами по математике, обществознанию и русскому языку:
Знания понятий: вектор, скаляр; функциональная зависимость, производная, интеграл; графики и свойства простейших математических функций, включая тригонометрические функции, показательные, логарифмические.
Умения: делать простейшие алгебраические преобразования; работать с векторами и их проекциями, с логарифмами и показательными функциями; делать тригонометрические преобразования; находить производные от простых и сложных функций, от произведения и частного функций; брать простейшие интегралы;
Навыки: исторического взгляда на эволюцию событий; системного мышления.
2.3. Знания, умения и навыки, формируемые учебной дисциплиной «Общая физика», необходимы для последующих за ней учебных дисциплин:
· «Культурно-просветительская деятельность» цикл профессиональных дисциплин, вариативная часть.
Для этой учебной дисциплины дисциплина «Общая физика» определяет круг фундаментальных физических понятий: материя, пространство и время, движение, взаимодействие, характер причинно-следственных связей, на раскрытии сути которых во многом строится культурно-просветительская деятельность учителя математики;
· «История науки», цикл профессиональных дисциплин, вариативная часть.
Для этой учебной дисциплины дисциплина «Общая физика» определяет круг фундаментальных физических понятий: материя, пространство и время, движение, взаимодействие, характер причинно-следственных связей, на раскрытии сути которых, собственно, и построено содержание учебной дисциплины «История науки».
· «Естественнонаучная картина мира», цикл профессиональных дисциплин по выбору.
Для этой учебной дисциплины дисциплина «Общая физика» определяет круг фундаментальных физических понятий: материя, пространство и время, движение, взаимодействие, характер причинно-следственных связей, на раскрытии сути которых, собственно, и построено содержание учебной дисциплины «Естественнонаучная картина мира»
3. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Изучение данной учебной дисциплины направлено на формирование у обучающихся
следующих общекультурных (ОК) и профессиональных (ПК, СПК) компетенций:
№ п/п | Номер/ индекс компетенции | Содержание компетенции (или ее части) | В результате изучения учебной дисциплины обучающиеся должны: | ||
Знать | Уметь | Владеть | |||
1 | ОК-1 | В части: владеет культурой мышления; способен к обобщению, анализу и восприятию информации. | Предметную область физики как элемент общей культуры человека. | Пользоваться понятием «симметрия» как инструментом для обобщения и анализа информации | Навыками системного восприятия учебной информации. |
1. | ОК-2 | В части: способен анализировать мировоззренческие проблемы | Содержание мировоззренческих проблем, стоящих перед физической наукой | Критически воспринимать информацию мировоззренческого содержания. | Навыками селекции научной информации от псевдонаучной. |
2. | ОК-3 | В части: способен понимать значение культуры как формы человеческого существования. | Сущностные признаки культуры человека. | Встраивать научные знания в систему общекультурных. | Навыками общения с явлениями материального мира с общекультурных позиций. |
3. | ОК-4 | В части: способен использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в образовательной деятельности. | Перечень фундаментальных понятий естественнонаучной картины мира. | Встраивать знания о сущностях основных понятий научной картины мира в свой образовательный процесс. | Навыками системного мировосприятия. |
4. | ОК-6 | Способен логически верно строить устную и письменную речь. | Правила грамотного построения устной и письменной речи. | Выстраивать доказательный ряд изложения своих знаний. | Навыками логически выверять свои выступления на практике. |
5. | ОПК-1 | В части: обладает мотивацией к осуществлению профессиональной деятельности. | Место и роль физических симметрий в содержании своей будущей профессиональной деятельности. | Выстраивать содержание будущей профессиональной деятельности на фундаментальных симметриях материального мира. | Навыками построения физических знаний от фундаментальных понятий физики. |
6. | ПК-8 | В части: способен разрабатывать культурно-просветительские программы для различных категорий населения. | Место и роль фундаментальных симметрий материального мира в культурно-просветительской деятельности. | Выстраивать культурно-просветительскую деятельность на основе базовых понятий физической науки. | Навыками находить связи, аналогии между фундаментальными симметриями материального мира и жизни человека. |
7. | СК-2 | в части: способен реализовывать основные методы математических рассуждений на основе общих методов научного исследования и опыта решения учебных и научных проблем, пользоваться языком математики, корректно выражать и аргументировано обосновывать имеющиеся знания; | Переводить текстовые задачи физики на язык математики. | Вводить системы параметров и находить между ними рациональные математические связи для описания состояния физических систем. | математическими методами решения уравнений состояний материальных систем. |
8. | СК-3 | в части: способен понимать универсальный характер законов логики математических рассуждений, их применимость в различных областях человеческой деятельности, роль и место математики в системе наук, значение математической науки для решения задач, возникающих в теории и практике, общекультурное значение математики; | Место и роль математики в системе физических знаний. | Вычленять из многообразия математических моделей описания материального мира наиболее рациональные с точки зрения математических методов описания событий материального мира. | Математических исследований мировоззренческих проблем современности. |
9. | СК-4 | в части: владеет математикой как универсальным языком науки, средством моделирования явлений и процессов, способен пользоваться построением математических моделей для решения практических проблем, понимать принципы экспериментальной и эмпирической проверки научных теорий; | Место и роль математики в формировании научных знаний. | пользоваться построением математических моделей для решения проблем естественных наук. принципами экспериментальной и эмпирической проверки научных теорий; | Применения математического языка в научных дискуссиях об основных мировоззренческих проблемах современности. |
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. ОБЪЕМ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | ||||
№ 1 | № | № | № | |||
часов | часов | часов | часов | |||
Аудиторные занятия (всего) | 36 | |||||
В том числе: | - | - | - | - | - | |
Лекции (Л) | 18 | |||||
Практические занятия (ПЗ), Семинары (С) | - | |||||
Лабораторные работы (ЛР) | 18 | |||||
Самостоятельная работа студента (СРС) (всего) | 36 | |||||
В том числе: | - | - | - | - | - | |
Обработка результатов ЛР и подготовка ЛР к защите. | 22 | |||||
Подготовка к компьютерному тестированию | 8 | |||||
СРС в период промежуточной аттестации | 6 | |||||
Вид промежуточ. аттестации | зачет (З) | + | ||||
экзамен (Э) | - | |||||
ИТОГО: Общая трудоемкость | Часов | 72 | ||||
зач. ед. | 2 | |||||
4.2. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
4.2.1. Содержание разделов учебной дисциплины
Общая физика.
Введение. Предмет и методология современной физической науки.
Лекция 1. Вселенная как объективное понятие. Физика как наука. Предмет физики. Цели и задачи физической науки. Материя и ее фундаментальные формы. Иерархия вещества во Вселенной. Фундаментальные взаимодействия, их характеристика и частные проявления. Материальная система. Состояние материальной системы, её движение. Формы движения. Движение как форма существования материи.
Тема I. Начала классической физики.
Лекция 2. Базовые понятия физической науки.
Симметрия. Виды симметрий: геометрические, динамические, нарушенные. Функция симметрий. Импульс, закон сохранения импульса. Энергия. Работа. Качество энергии. Трансформации энергии. Закон сохранения энергии.
Лекция 3. Базовые концепции классической физики и ее основные симметрии. Концепция атомов. Концепция абсолютного пространства и времени. Принцип инерции Галилея. Решение проблемы движения Ньютоном. Инерциальные системы и принцип относительности Галилея. Механистическая картин мира и её симметрии. Концепция дальнодействия. Основы классической теории гравитации и электродинамики. Электромагнитная картина мира. Концепция механистического детерминизма.
Лекция 4. Основные положения МКТ и термодинамики и несостоятельность механистического детерминизма.
Спецификация молекулярно-атомных систем: размер атомов, их масса, число. Микро - и макросостояния. Основная задача МКТ молекулярно-атомных систем. Математический аппарат МКТ: распределение признака, среднее, отклонение от среднего (флуктуация). Макропараметры как средние значения. Вероятностный характер описания микросостояния. Распределение Максвелла.
Абсолютная температура, ее термодинамический и статистический смысл. Энтропия как мера упорядоченности молекулярно-атомной системы. Первое и второе начала термодинамики; их феноменология.
Тема II. Основные концепции современной физики.
Лекция 5. Выдающиеся открытия конца XIX-го и начала XX-го веков. Опыт Майкельсона-Морли. Открытие сложного строения атома. Открытие естественной радиоактивности. Открытие рентгеновского излучения. Открытие электрона. Внешний фотоэффект. Давление света. Открытие Хаббла.
Лекция 6. Концепция относительности и физика пространства-времени. Симметрии пространства-времени: динамические и нарушенные; следствия из них: необратимость времени, гравитация как искривление пространства-времени.
Лекция 7. Концепция квантованности действия. Действие. Равновесное тепловое излучение и континуальность действия. Квант действия, дискретность энергии излучения. Дискретность состояний материальной системы и строение атома.
Лекция 8. Концепция дополнительности. Соотношение неопределённостей Гейзенберга. Корпускулярно-волновой дуализм. Гипотеза де Бройля. Квантово-механические принципы природы. Физическая природа волн де Бройля.
Заключение. Единство и разнообразие материального мира.
Лекция 9. Единство Вселенной. Иерархия материи и фундаментальные взаимодействия. Поиск единства фундаментальных сил природы. Типы фундаментальных
4.2.2. Разделы дисциплины, виды учебной деятельности и формы контроля
№ п/п | Наименование раздела учебной дисциплины | Виды учебной деятельности, включая самостоятельную работу студентов (в часах) | Формы текущего контроля успев-ти (по неделям семестра) | ||||
Л | ЛР | ПЗ | СРС | всего | |||
1. | Введение. Предмет и методология современной физической науки. | 2 | 2 | - | 4 | 8 | Защита ЛР (2) |
2. | Тема I. Начала классической физики. | 6 | 8 | - | 8 | 22 | Защита ЛР (4, 6,8,10) |
3. | Тема II. Основные концепции современной физики. | 8 | 8 | - | 16 | 32 | Защита ЛР (12,14) Компьютерное тестирование (16) |
4. | Заключительная лекция. | 2 | - | - | 2 | 4 | Защита ЛР (18) |
5. | Промежуточная аттестация | - | - | 6 | 6 | зачёт | |
6. | ИТОГО за семестр | 18 | 18 | 36 | 72 |
№ п/п | Наименование раздела учебной дисциплины | Наименование лабораторных работ | Всего часов |
1. | Введение. Предмет и методология современной физической науки. | 1. Общие представления о физических измерениях. | 2 |
2. | Тема I. Начала классической физики. | 1. Изучение законов кинематики механического движения. 2. Определение ускорения свободного падения. 3. Исследование законов сохранения в механике. 5.. Исследование броуновского движения. 6. Определение механического эквивалента теплоты. 7. Измерение электрических величин с помощью цифрового мультиметра. | 8 |
3. | Тема II. Основные концепции современной физики. | 1. Изучение осциллографа. 2. Исследование интерференции колебаний с помощью фигур Лиссажу. 3. Измерения показателя преломления света прозрачными средами. 4. Определение длины волны света с помощью дифракционной решётки. 5. Измерение работы выхода электрона в условиях внешнего фотоэффекта. 6. Исследование спектров излучения разреженных газов. | 8 |
ИТОГО: | 18 |
4.3. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТА
4.3.1. Виды СРС
№ п/п | Наименование раздела учебной дисциплины | Виды СРС | Всего часов |
1. | Введение. Предмет и методология современной физической науки. | 1. Математическая обработка результатов измерений, подготовка отчёта о выполнении лабораторной работы. | 4 |
2. | Тема I. Начала классической физики. | 1. Математическая обработка результатов измерений, подготовка отчёта о выполнении лабораторных работ. | 8 |
3. | Тема II. Основные концепции современной физики. | 1. Математическая обработка результатов измерений, подготовка отчёта о выполнении лабораторных работ. 2. Повторение и обобщение учебного материала к итоговому компьютерному тестированию. | 16 |
4. | Заключительная лекция. | 1. Математическая обработка результатов измерений, подготовка отчёта о выполнении лабораторных работ. 2. Написание самоанализа учебной работы по предмету. | 2 |
5. | Промежуточная аттестация | 1. Подготовка и сдача зачёта по предмету | 6 |
ИТОГО часов в семестре: | 36 |
4.3.2. График работы студента
Семестр № _1_
Форма оценочного средства | Условное обозначение | Номер недели | |||||||||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||
Доклад на семинаре. | Д | * | * | * | * | * | * | * | * | ||||||||||
Тестирование компьютерное | ТСк | * |
5. Образовательные технологии
75% - интерактивных занятий от объема аудиторных занятий
№ п/п | Виды учебной работы | Образовательные технологии |
1. | Лекция | проблемная, визуализация через компьютерные презентации, в режиме диалога (40%) |
2. | Лабораторная работа | Деятельностный подход к решению экспериментальных задач, к формулированию актуальности, цели, постановки задачи и выводов.(100%) |
3. | Компьютерное тестирование | Традиционная форма |
4. | Педагогическая рефлексия | Эссе в заданном формате. |
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ И РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
6.1. Виды контроля и аттестации, формы оценочных средств
№ п/п | Виды контроля и аттест. (ВК, ТАт, ПрАт)* | Наименование раздела учебной дисциплины (модуля) | Оценочные средства | ||
Форма | Кол-во вопросов в задании | Кол-во независимых вариантов | |||
1. | ТАт | Введение. Предмет и методология современной физической науки. | Защита ЛР | от 3 до 7 | |
2. | Тема I. Начала классической физики. | Защита ЛР | от 3 до 7 | ||
3. | Тема II. Основные концепции современной физики. | 1.Защита ЛР 2. Компьютерное тестирование | от 3 до 7 32 | 20 | |
4. | Заключительная лекция. | 1.Защита ЛР | от 3 до 7 | ||
5. | ПРат | По всей учебной дисциплине | зачёт | 2 | 20 |
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
7.1. Основная литература
№ п/п | Наименование | Автор(ы) | Год и место издан. | Используется при изучении разделов | Семестр | Количество экземпляров | |
в б-ке | на каф. | ||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
1. | Основные концепции современной физики | , | 2009 г., Москва, «Высшая школа» 350с. | Введение; Тема I; Тема II; Заключение | 1 | ||
2. | Курс общей физики. Кн.1: Механика : Учеб. пособие для студ. высш. технич. учеб. заведений 3. | 2001г. Москва Астрель; АСТ. 336 с. | Введение; Тема I; Тема II; Заключение | 1 | |||
4. | Курс общей физики. Кн.2: Электричество и магнетизм: Учеб. пособие для студ. высш. технич. учеб. заведений | 2001г. Москва Астрель; АСТ. 336 с. | Тема I; Тема II; | 1 | |||
5. | Курс общей физики. Кн.3: Молекулярная физика и термодинамика: Учеб. пособие для студ. высш. технич. учеб. заведений | 2001г. Москва Астрель; АСТ. 208 с. | Тема I; Тема II; | 1 | |||
6. | Курс общей физики. Кн.4: Волны и оптика: Учеб. пособие для студ. высш. технич. учеб. заведений. | 2001г. Москва Астрель; АСТ. 256 с | Тема I; Тема II; | 1 | |||
7. | Курс общей физики. Кн.5: Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твёрдого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц: Учеб. пособие для студ. высш. технич. учеб. заведений. | 2001г. Москва Астрель; АСТ. 368 с. | Введение; Тема I; Тема II; Заключение | 1 | |||
8. | Физика макросистем: Основные законы. Учеб. пособие для вузов. | 2001г. Москва Лаборатория базовых знаний,. 200 с. | Введение; Тема I; Тема II; Заключение | 1 | |||
9. | Механика: Основные законы. Учеб. пособие для вузов. ¾ М.: Лаборатория базовых знаний. | 2001г. Москва Лаборатория базовых знаний,. 320 с. | Тема I; Тема II; | ||||
10. | Волновые процессы: Основные законы. Учеб. пособие для вузов. ¾ М.: Лаборатория базовых знаний. | 2001г. Москва Лаборатория базовых знаний,. 256 с. | Тема I; Тема II; | 1 | |||
11. | Квантовая физика: Основные законы. Учеб. пособие для вузов. | 2001г. Москва Лаборатория базовых знаний,. 272 с. | Введение; Тема I; Тема II; Заключение | 1 | |||
12. | Электромагнетизм: Основные законы. Учеб. пособие для вузов. | 2001г. Москва Лаборатория базовых знаний,. 352 с. | Тема I; Тема II; | 1 | |||
7.2. Дополнительная литература
№ п/п | Наименование | Автор(ы) | Год и место издан. | Используется при изучении разделов | Семестр | Количество экземпляров | |
в биб-ке | на каф. | ||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
1. | Концепции современного естествознания | 2005 г., СПб, Питер 349 с | Введение; Тема I; Тема II; Заключение | 1 | 20 | ||
2. | Концепции современного естествознания. – 2-е изд.. | , | 2004 г. Москва Дрофа,. 256 с | Введение; Тема I; Тема II; Заключение | 1 | 1 | |
3. | Соросовский образовательный журнал, | 1999 — 2003. | Введение; Тема I; Тема II; Заключение | 1 | 1 | ||
5. | Первые три минуты: современный взгляд на происхождение Вселенной. — Ижевск: РХД, 2000. — 272 с. | 2000 г. Ижевск: РХД,. — 272 с. | Введение; Тема II; Заключение | 1 | 1 | ||
6. | Очарование физики. — Ижевск: РХД, 2002. — 336 с. | 2002 г. Ижевск: РХД,. 336 с. | Введение; Тема II; Заключение | 1 | 1 | ||
7. | Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности и поиски окончательной теории. | 2004— М.: Едиториал УРСС,. — 288 с. | Введение; Тема II; Заключение | 1 | 1 | ||
8. | Структура реальности.. | 2001— Ижевск: РХД, — 400 с | Введение; Тема I Тема II; Заключение | 1 | 1 | ||
9. | Синергетика и прогнозы будущего. | , , | 2001. – М.: Эдиториал УРСС,– 288 с. | Введение; Тема II; Заключение | 1 | 1 | |
10. | Математика. Утрата определенности. | 1984— М.: Мир,. — 423 с | Введение; Тема I Тема II; Заключение | 1 | 1 | ||
11. | Элементарные частицы. Диалог физика и математика. | , | 1997— М.: Фазис,. — 208 с. | Тема II; Заключение | 1 | 1 | |
12. | Эволюция картины мира. | 1961– М.: Изд. АН СССР,. — 352 с. | Введение; Тема I Тема II; Заключение | 1 | 1 | ||
13. | Расставание с простотой. | 1998. – М.: Аграф, — 480 с. | Заключение | 1 | 1 | ||
14. | Универсум. Информация. Общество | 2001. — М.: Устойчивый мир. — 200 с. | Заключение | 1 | 1 | ||
7.3. Программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
8.1. Требования к аудиториям (помещениям, местам) для проведения занятий:
Лекция и семинарские занятия: интерактивная доска, видео проектор, компьютер.
Тестирование: компьютерный класс.
8.2. Требования к оборудованию рабочих мест преподавателя и обучающихся:
Ноутбук, видеопроектор, программные средства: MS Office,Flash,MatCad,
8.3. Требования к специализированному оборудованию:
(Технологическое оборудование, лабораторные установки (стенды), мультимедийные средства, полигоны, бизнес-инкубаторы и др.)
