История физики - Основные образовательные программы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Физико-технический институт
Кафедра моделирования физических процессов и систем
Аринштейн Э.А.
История физики.
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов направления 03.03.02 ФИЗИКА
(уровень бакалавриата), форма обучения очная
Тюменский государственный университет
2015г.
Ариштейн Э.А. История физики. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов для студентов направления 03.03.02 ФИЗИКА (уровень бакалавриата),
форма обучения очная. Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета,
2014, 12 стр.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВО с учетом рекомендаций и ПрОП ВО по направлению и профилю подготовки.
Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ: «История
физики» [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www. utmn.ru, свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой моделирования физических процессов и систем.
Утверждено и.о.директора Физико-технического института.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: заведующий кафедрой моделирования физических процессов и систем Пилипенко В.А., к.ф.-м.н., доцент
© Тюменский государственный университет, 2015.
© Аринштейн Э. А. , 2015.
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа включает следующие разделы:
1. Пояснительная записка, которая содержит:
1.1
Цели и задачи дисциплины
Целью дисциплины является изучение основных этапов развития физики, начиная с элементов науки, существовавших в древних цивилизациях. В курсе должн
быть рассмотрен период сохранения элементов античной физики в работах средневековых ученых, развитие основных направлений классической физики, начиная
от Галилея вплоть до конца 19-го века, возникновение основных направлений современной физики, связь физики и техники, роль физики в современном мире, основные проблемы, стоящие перед современной физикой. Особое место отводится
истории развития физики в дореволюционной России и Советском Союзе.
Задачи учебного курса:
– познакомить студентов с хронологией развития физики и содержанием каждого этапа этого развития,
– познакомить студентов с уровнем понимания физических явлений в древности и в
эпоху Средневековья.
– познакомить студентов с историей развития классической физики – механики, оптики, учения о теплоте и электричестве,
– познакомить студентов с историей развития современной физики – атомной и ядерной физики, физики элементарных частиц, космологии, приложений физики в химии
и биологии.
– дать навык анализа роли и значения конкретных научных достижений в физике в
сравнении с достигнутым ранее уровнем развития науки и в определенных исторических условиях.
1.2.Место дисциплины в структуре образовательной программы
Дисциплина «История физики» – это дисциплина, которая входит в вариативную часть
профессионального цикла.
Для ее успешного изучения необходимы знания, приобретенные (или приобретаемые
параллельно) в результате освоения дисциплин, входящих в цикл курсов общей и теоретической физики: механика, молекулярная физика, электричество и магнетизм, оптика, атомная и
ядерная физика, теоретическая механика, механика сплошных сред, электродинамика., квантовая механика, термодинамика, статистическая физика. Курс «История физики» содержит
обзор сведений, полученных студентами при изучении этих дисциплин, в их историческом
развитии.
Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
Курс истории физики читается на заключительном этапе обучения.
1.3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения данной образовательной программы.
В результате освоения ОП выпускник должен обладать следующими компетенциями:
 способостью критически переосмысливать накопленный опыт, изменять при
необходимости направление своей деятельности (ОПК-8).
1.3.Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине:
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
– основные этапы развития отдельных разделов физики,
– основные этапы развития физики в целом, как совокупности этих разделов,
– связь развития физики с развитием техники и других наук.
 Уметь:
– сопоставлять физические представления на различных этапах развития науки,
– оценивать роль конкретных открытий и исследований в развитии физики,
– анализировать значение рассматриваемых исторических фактов с точки зрения современных физических представлений.
 Владеть:
– навыками работы с исторической и мемуарной литературой,
– навыками критического анализа популярной литературы по темам, связанным с историей науки.
2. Структура и трудоемкость дисциплины.
Семестр 8. Форма промежуточной аттестации: зачет.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы 72 часа, из них 22
лекций, 1.9 – иные виды работы, 48.1 – самостоятельная работа.
3. Тематический план
Таблица 1.
Из них в интерактивной форме
Итого количество
баллов
1.
2
3
4
Самостоятельная работа*
2
Основные этапы развития физики.
Элементы физики в древних и
средневековых культурах.
Всего
Модуль 2
Развитие механики.
Развитие оптики.
Развитие учения о теплоте
Развитие электродинамики
Всего
Модуль 3
6
7
8
9
10
2
2
4
2
0-5
2
4
6
2
0-5
4
6
10
4
0-10
2
2
2
2
8
5
5
5
5
20
7
7
7
7
28
2
2
2
2
8
0-10
0-10
0-10
0-10
0-40
3
4
5
1
2
3
4
5
6
Итого
часов
по
теме
Лабораторные
занятия*
1.
2
Модуль 1
Семинарские
(практические)
занятия*
1
Виды учебной работы и самостоятельная работа, в час.
Лекции*
Тема
недели семестра
№
1.
2
3
Возникновение современной
физики.
Физика 20-го века.
Физика в России.
Всего
Итого (часов, баллов):
7,8
4
10
14
4
0-20
9,10
11
4
2
10
22
10
4
24
50
22
14
6
34
72
4
2
10
0-20
0-10
0-50
0-100
Из них в интерактивной форме
Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля
другие формы
Информационные системы и
технологии
электронные
практикум
комплексные
ситуационные
задания
программы
компьютерного
тестирования
Технические
формы контроля
эссе
реферат
тест
контрольная
работа
лабораторная
работа
собеседование
0-2
0-3
0 -5
ответ на семинаре
коллоквиумы
0-2
0-3
0 -5
Письменные работы
Итого количество
баллов
Таблица 2.
Устный опрос
№ темы
Модуль 1
1.
2.
Всего
10
Модуль 2
1.
2.
3
4
Всего
0-5
0-5
0-5
0-5
0-20
1.
2.
3.
Всего
Итого
0-10
0-10
0-10
0-10
0-5
0-5
0-25
0-25
10
0-50
0-50
10
Реферат выполняется в течение семестра только по одной теме курса
0-5
0-5
0-5
0-5
0-20
10
Модуль 3
0–4
0–6
0-20
0-10
0-10
0-10
0-10
0-50
0-20
0-20
0-10
0-60
0 – 100
5. Содержание дисциплины.
Тема 1. Периодизация развития физики.
Тема 2. Элементы физических знаний в античную эпоху, в средние века. Возникновение экспериментальной науки.
Тема 3. Развитие механики. Галилей и Ньютон, завершение классической механики.
Развитие механики сплошных сред. Современные проблемы механики.
Тема 4. Развитие оптики. Геометрическая и волновая оптика. Современные проблемы
оптики.
Тема 5. Развитие учения о теплоте. Термодинамика и молекулярная физика 19-го века.
Современные проблемы теплофизики.
Тема 6. Развитие физики электромагнитных явлений. Становление классических представлений об электромагнитном поле. Завершение развития классической физики. Современные проблемы электродинамики.
Тема 7. Возникновение современной физики. Открытие электрона, рентгеновских лучей, радиоактивности. Возникновение гипотезы квантов. Разработка основ современной
физики.
Тема 8. Основные разделы современной физики: атомная и ядерная физика, физика
твердого тела, химическая и биологическая физика, физика элементарных частиц, космология.
Тема 9. Физика в России.
6. Планы семинарских занятий.
Семинарские занятия не предусмотрены учебным планом.
7. Темы лабораторных работ (Лабораторный практикум).
Лабораторные работы не предусмотрены учебным планом.
8. Примерная тематика курсовых работ.
Курсовые работы не предусмотрены учебным планом
9. Учебно-методическое обеспечение и планирование самостоятельной работы студентов.
Таблица.3
№
Модули и темы
Виды СРС
обязательные
дополнительные
Неделя
семестра
Объем
часов
Кол-во
баллов
1
2
0-2
2
4
0-40
6
0-6
3
5
0-10
4
5
0-10
5
5
0-10
6
5
0-10
20
0-40
7,8
10
0-20
910
10
0-20
Модуль 1
1.1
Основные этапы развития физики.
1.2
Элементы физики в
древних и средневековых культурах.
1. Работа с
учебной литературой.
2. Проработка
лекций
1. Работа с
учебной литературой.
2. Проработка
лекций
Всего по модулю 1:
Модуль 2
2.1
Развитие механики.
2.2
Развитие оптики.
2.3
Развитие учения о теплоте
2.4
Развитие электродинамики
Всего по модулю 2:
Модуль 3
3.1
Возникновение
совре-
менной физики.
3.2
Физика 20-го века.
1. Работа с
учебной литературой.
2. Проработка
лекций
1. Работа с
учебной литературой.
2. Проработка
лекций
1. Работа с
учебной литературой.
2. Проработка
лекций
1. Работа с
учебной литературой.
2. Проработка
лекций
1. Работа с
учебной литературой.
2. Проработка
лекций
1. Работа с
учебной лите-
3.3
ратурой.
2. Проработка
лекций
1. Работа с
учебной литературой.
2. Проработка
лекций
Физика в России.
11
Всего по модулю 3:
ИТОГО:
4
0-10
24
50
0-50
0-100
10.Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации по итогам
освоения дисциплины (модуля).
10.1 Перечень компетенций с указанием этапов их формирования в процессе освоения
образовательной программы (выдержка из матрицы компетенций):
1 курс, 2 семестр.
Практики/НИРС
ОПК-8
2 курс, 3 семестр.
Экология.
2 курс, 4 семестр.
Практики/НИРС
ОПК-8
3 курс, 6 семестр.
Практики/НИРС
ОПК-8
ОПК-8
10.2 Описание показателей и критериев оценивания компетенций на различных этапах
их формирования, описание шкал оценивания:
Карта критериев оценивания компетенций
Код компетенции
Таблица 5.
ОПК-8
Критерии в соответствии с уровнем освоения ОП
пороговый
(удовл.)
61-75 баллов
базовый
(хор.)
76-90 баллов
повышенный
(отл.)
91-100 баллов
Знает:
основные этапы
развития физики
и ее разделов.
Знает:
основные этапы
развития физики
и ее разделов,
взаимное влияние этих разделов и техники.
Знает:
основные этапы
развития физики
и ее разделов,
взаимное влияние этих разделов и техники,
их роль в мировоззрении исторического развития общества.
Виды занятий
(лекции, семинар
ские, практические, лабораторные)
Оценочные
средства (тесты, творческие работы,
проекты и др.)
Лекции, , самостоятельная
работа студентов.
Рефераты,
опрос при сдаче колоквиума
и зачета.
Умеет:
сопоставлять
методы,
используемые
в различных
разделах физики.
Умеет:
сопоставлять
методы, используемые в
различных
разделах физики, сравнивать
роль различных исследований в развитии физики.
Умеет:
сопоставлять
методы, используемые в
различных
разделах физики, сравнивать
роль различных исследований в развитии физики,
оценивать достоверность
сведений, приводимых в популярной литературе.
Владеет: навыками работы с
научной литературой, посвященной вопросам истории
науки.
Владеет: навыками работы с
научной литературой, посвященной вопросам истории
науки и поиска
этой литературы.
Владеет: навыками работы с
научной литературой, посвященной вопросам истории
науки.
10.3 Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые для оценки
знаний, умений, навыков и (или) опыта деятельности, характеризующей этапы формирования компетенций в процессе освоения образовательной программы.
Аудиторная контрольная работа учебным планом не предусмотрена.
10.4 Методические материалы, определяющие процедуры оценивания знаний, умений,
навыков и (или) опыта деятельности характеризующих этапы формирования компетенций.
Контроль качества подготовки осуществляется путем проверки теоретических знаний
и практических навыков с использованием
а) Текущей аттестации:
 проверка рефератов по отдельным вопросам курса.
б) Промежуточной аттестации:
 проведение промежкточных опросов
 зачет в конце 8 семестра (к зачету допускаются студенты после сдачи колоквиума и выполнения самостоятельной работы (рефеата)).
Текущий и промежуточный контроль освоения и усвоения материала дисциплины
осуществляется в рамках рейтинговой (100-бальной) системы оценок.
Согласно «Положению о рейтинговой системе оценки успеваемости студентов Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Тюменский государственный университет» (приложение 1 к приказу
ректора № 190 от 04.04.2014г.) всех формы текущего контроля, предусмотренные рабочей
программой, оцениваются в баллах. Дисциплинарные модули, формы текущего контроля и
шкала баллов, по которым они оцениваются, отражены в разделе «Тематический план».
Студенты, набравшие по дисциплине в период проведения текущего контроля от 35 до
60 баллов допускаются к экзамену. Если в период проведения текущей аттестации студент
набрал 61 балл и более, то он автоматически получает экзаменационную оценку в соответствии со шкалой перевода, но в то же время он имеет право повысить оценку, полученную по
итогам рейтинга (удовлетворительно, хорошо), путем сдачи экзамена.
Шкала перевода баллов в оценки:
- 60 баллов и менее – «неудовлетворительно»;
- от 61 до 75 баллов – «удовлетворительно»;
- от 76 до 90 баллов – «хорошо»;
- от 91 до 100 баллов – «отлично».
Преподаватель может использовать систему штрафов, уменьшая набранные баллы за
пропуски занятий без уважительных причин, за нарушение сроков выполнения учебных заданий, за систематический отказ отвечать на занятиях и т.д. Возможно также начисление
премиальных баллов за работы, выполненные студентом на высоком уровне.
Студенты, набравшие по дисциплине менее 35 баллов к экзамену не допускаются. Необходимое количество баллов (до 35) для получения допуска к экзамену, студенты набирают
после третьей контрольной недели.
Примерные вопросы к коллоквиумам и зачету:
1. Элементы физики в античной науке.
2. Элементы физики в средневековой науке.
3. Механика Галилея.
4. Механика Ньютона.
5. Механика 18-го и 19-го веков.
6. Механика в 20-м веке.
7. Оптика Галилея и Ньютона.
8. Оптика 19-го века.
9. Развитие учения о теплоте в 18-м и 19-м веках.
10. Возникновение учения об электричестве.
11. Электродинамика начала 19-го века.
12. Электродинамика Максвелла, ее развитие.
13. Открытие электрона.
14. Открытие рентгеновских лучей.
15. Открытие радиоактивности.
16. Создание и развитие теории относительности.
17. Создание и развитие квантовой физики.
18. Развитие ядерной физики.
19. Развитие релятивистской космологии.
20. Развитие физики элементарных частиц.
21. Развитие физики в России и в СССР.
11. Образовательные технологии.
При изучении дисциплины «История физики» используются следующие образовательные технологии:
– аудиторные занятия (лекции);
– внеаудиторные занятия (самостоятельная работа, индивидуальные консультации).
В соответствии с требованиями ФГОС ВО при реализации различных видов учебной
работы в процессе изучения дисциплины «История физики» предусматривается использование в учебном процессе следующих активных и интерактивных форм проведения занятий:
– напмсние рефератов по отдельным вопросам курса,
– научные дискуссии;
– работа в малых группах по темам, изучаемым на лекциях.
12. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля).
12.1 Основная литература:
1. Аринштейн Э.А. Мир вокруг нас. Основы синергетической картины мира./ Э.А.
Аринштейн. – Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета,
2006. -140 с.
12.2Дополнительная литература:
1. Ахутин, А.В. История принципов физического эксперимента. От Античности до XVII в. /
А.В. Ахутин. - М. : Директ-Медиа, 2014. - 293 с. [Электронный ресурс]. - URL:
http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=228428
2. Методология науки: проблемы и история / под ред. А.П. Огурцов, В.М. Розин. - М. : ИФ
РАН, 2003. - 523 с. - ISBN 5-201-02121-2 ; То же [Электронный ресурс]. URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=42107 (10.09.2014)
3. Абрамов, Я.В. Майкл Фарадей. Его жизнь и научная деятельность / Я.В. Абрамов. - М. :
Директ-Медиа, 2014. - 0 с. - (Жизнь замечательных людей. Биографическая библиотека
Ф. Павленкова). - ISBN 978-5-4460-4187-9 ; То же [Электронный ресурс]. URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=94640 (10.09.2014)
4. Пригожин, И. Р.Время. Хаос. Квант : к решению парадокса времени : пер. с англ. / И. Р.
Пригожин, И. Стенгерс. - 7-е изд. - Москва : URSS, 2009. - 232 c.
5. Сонин, А. С.. "Физический идеализм" : История одной идеологической кампании / А. С.
Сонин. - Москва : Физматлит, 1994. - 224 с.
6. Аристотель, Физика / Аристотель. - М. : Директ-Медиа, 2012. - 191 с. - ISBN 978-5-99890313-7
;
То
же
[Электронный
ресурс].
URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=6937 (10.09.2014)
7. Бройль, Л. Избранные научные труды: работы 1921 - 1934 годов / Л. Бройль. - М. : Логос,
2010. - Т. 1. Становление квантовой физики. - 556 с. - ISBN 978-5-98704-505-3 ; То же
[Электронный
ресурс].
URL: http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=84979 (10.09.2014)
8. Я. Г. Дорфман. Всемирная история физики с древнейших времен до конца XVIII века.
«Наука»,
Москва.
1974.
Ю. А. Храмов. Физики. Биографический справочник. «Наука», ФМЛ, Москва. 1983.
9. М. Джемер. Эволюция понятий квантовой механики. «Наука», ФМЛ, Москва. 1985.
12.3. Интернет – ресурсы:
1. eLIBRARY – Научная электронная библиотека (Москва) http://elibrary.ru/
2. Единое окно доступа к образовательным ресурсам: http://window.edu.ru/window/
3. Федеральный портал «Российское образование»: http://www.edu.ru/
13 Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине (модулю), включая перечень программного
обеспечения и информационных справочных систем (при необходимости).
При осуществлении образовательного процесса по данной дисциплине (модулю) не
предусмотрено использования программного обеспечения и информационных справочных систем.
14 Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля).
Лекционная аудитория.
15.Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины (модуля).
Формирование у студентов способностей и умения самостоятельно добывать знания из
различных источников, систематизировать полученную информацию и эффективно её использовать происходит в течение всего периода обучения через участие студентов в лекционных и практических (семинарских) занятиях, причём самостоятельная работа студентов
играет решающую роль в ходе всего учебного процесса.
15.1. Лекции.
Для понимания лекционного материала и качественного его усвоения студентам необходимо вести конспекты лекций. В течение лекции студент делает пометки по тем вопросам
лекции, которые требуют уточнений и дополнений. Вопросы, которые преподаватель не отразил в лекции, студент должен изучать самостоятельно.
15.2. Практические (семинарские) занятия.
При подготовке к семинарским занятиям следует использовать основную литературу из
представленного списка, а также руководствоваться приведенными указаниями и рекомендациями. Для наиболее глубокого освоения дисциплины рекомендуется изучать литературу,
обозначенную как «Дополнительная» в представленном списке.
На семинарских занятиях рекомендуется принимать активное участие в обсуждении проблем, возникающих при решении учебных задач, развивать способность на основе полученных знаний находить наиболее эффективные решения поставленных проблем по тематике
семинарских занятий.
Студенту рекомендуется следующая схема подготовки к семинарскому занятию:
 проработка конспекта лекций;
 чтение рекомендованной основной и дополнительной литературы по изучаемому разделу дисциплины;
 решение домашних задач. При выполнении упражнения или задачи нужно сначала
понять, что требуется в задаче, какой теоретический материал нужно использовать,
наметить план решения задачи.
 При возникновении затруднений следует сформулировать конкретные вопросы к преподавателю.
15.3. Подготовка к экзамену.
Требования к организации подготовки к экзаменам те же, что и при занятиях в течение
семестра, но соблюдаться они должны более строго. При подготовке к экзаменам у студента
должен быть хороший учебник или конспект литературы, прочитанной по указанию преподавателя в течение семестра.
Вначале следует просмотреть весь материал по сдаваемой дисциплине, отметить для себя
трудные вопросы. Обязательно в них разобраться. В заключение еще раз целесообразно повторить основные положения, используя при этом опорные конспекты лекций.
Систематическая подготовка к занятиям в течение семестра позволит использовать время
экзаменационной сессии для систематизации знаний.
Если в процессе самостоятельной работы над изучением теоретического материала или
при решении задач у студента возникают вопросы, разрешить которые самостоятельно не
удается, необходимо обратиться к преподавателю для получения у него разъяснений или
указаний. В своих вопросах студент должен четко выразить, в чем он испытывает затруднения, характер этого затруднения. За консультацией следует обращаться и в случае, если возникнут сомнения в правильности ответов на вопросы самопроверки.
Дополнения и изменения к рабочей программе на 201__ / 201__ учебный год
В рабочую программу вносятся следующие изменения:
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
___________________________________________________________
Рабочая
программа
пересмотрена
и
одобрена
на
заседании
______________________________________ «__» _______________201 г.
Заведующий кафедрой ___________________/___________________/
Подпись
Ф.И.О.
кафедры