Введение
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.
1. 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 таблице 1 приведено количество часов и форма учебной работы в соответствии с учебными планами направлений.
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.
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 |
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.
2. Особенности построения курса физики с учетом направления подготовки
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 [1].
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 таблицу 2.
Таблица 2 – 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 3. Разбиение проводилось с учетом выделенных выше разделов, необходимых для подготовки студентов. Количество часов указано в виде суммы, где первое слагаемое – количество часов базовой части, а второе – специализированный курс.
Таблица 3 – 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 4 – 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 |
3. Моделирование курса физики
Формирование рабочих программ учебного курса для большого количества специальностей требует больших временных затрат. Поэтому такая работа требует автоматизации и компьютерной поддержки. Однако для осуществления автоматизации необходимо структурировать предметную область и создать ряд моделей, в соответствии с которыми и будет работать информационная система. Условимся, что базовая часть курса одинакова для всех специальностей и не участвует в формировании основной части курса. На рисунке 1 приведена структурная модель курса физики с учетом направления подготовки студентов в техническом вузе.
Рис. 1
В соответствии со схемой для каждой специальности из определенной темы будет выбираться необходимое количество учебного материала, разбитого по темам.
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.
Рецензенты:
Самохин А.В., д.т.н., профессор кафедры ФПМ ФГБОУ ВПО «Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых», г. Муром.
Орлов А.А., д.т.н., доцент кафедры ФПМ ФГБОУ ВПО «Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых», г. Муром.
Библиографическая ссылка
Рыжкова М.Н., Павлова С.М. МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ КУРСА ФИЗИКИ В ТЕХНИЧЕСКОМ ВУЗЕ // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 1. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=12114 (дата обращения: 21.11.2024).