Технологии и физика: Технология и Физика (44.03.05) (с 2017 года приема нет)

Содержание

Образовательные программы: Ядерные физика и технологии

Описание программы:


14.03.02
Ядерные физика и технологии
Инженерное дело, технологии и технические науки
Физико-технологический институт
Бакалавриат
2015-2018

Направление подготовки 14.03.02 "Ядерные физика и технологии" относится к одному из основных инженерно-физических направлений обучения студентов в Физико-технологическом институте. Это направление имеет глубокие исторические корни и богатые традиции подготовки высококвалифицированных специалистов.

Подготовка по данному направлению в рамках образовательной программы "Ядерные физика и технологии" относится к технологии двухуровневого образования: «бакалавр - магистр», и включает в себя три образовательных траектории:

  • "Электроника и автоматика физических установок",
  • "Ядерная физика и реакторные технологии",
  • "Теоретическая ядерная физика и математическое моделирование»".

Выбор траектории студенты осуществляют на втором курсе, после освоения общих по направлению базовых дисциплин. В результате прохождения первого уровня в течение четырех лет выпускник получает квалификацию «академический бакалавр». В дальнейшем возможно обучение в магистратуре по направлению "Ядерная физика и технологии" в течение двух лет или трудоустройство на производстве.

Наши выпускники работают на различных предприятиях, специализирующихся в таких наукоемких областях, как атомная и оборонная промышленность, ядерная медицина, прикладные и фундаментальные научные исследования. Студенты успешно освоившие данную образовательную программу традиционно высоко востребованы нашими индустриальными партнерами - предприятия Госкорпорации РОСАТОМ (РФЯЦ-ВНИИТФ, ПО Маяк, Уральский электромеханический завод, ПО Уральский оптико-механический завод, Приборостроительный завод, Уралприбор, Белоярская АЭС), инженерные компании и конструкторские бюро (НПО автоматики, Прософт-системы, Микротест, К‑телеком), научно-исследовательские институты Уральского отделения РАН.

Образовательная программа "Ядерные физика и технологии" реализуется на базе кафедр Экспериментальной физики, Технической физики, Физики высокоэнергетических процессов Физико-технологического института УрФУ!

Контакты



Байтимиров Дамир Рафисович
Руководитель образовательной программы

Кандидат физико-математических наук

Заместитель директора по общим вопросам, ведущий программист, доцент
Аудитория: ул. Мира, 21, Фт-206, Фт-146
Телефон: +7 (343) 375-94-97
Электронная почта: [email protected] Байтимиров Дамир Рафисович
Доцент кафедры Физики высокоэнергетических процессов
Адрес: г. Екатеринбург, ул. Мира, 21
Аудитория: Ф-206
Телефон: 375-94-97
Электронная почта: [email protected]

Первый шаг к поступлению -
регистрация в
личном кабинете абитуриента

Электронный научный архив УрФУ: Физика. Технологии. Инновации: сборник научных трудов : Выпуск 1


Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10995/36196

Title: Физика. Технологии. Инновации: сборник научных трудов : Выпуск 1
Editors: Рычков, В. Н.
Issue Date: 2015
Publisher: УрФУ
Citation: Физика. Технологии. Инновации: сборник научных трудов : Выпуск 1 / под ред. В. Н. Рычкова ; М-во образования и науки Российской Федерации, Уральский федеральный университет. — Екатеринбург, 2015. — 358 с. — ISBN 978-5-905227-08-0.
Abstract: Сборник научных трудов «Физика. Технологии. Инновации» раскрывает актуальные проблемы современной физики, инновационных и информационных технологий, а также социальных наук. В данном выпуске объединены результаты научного анализа и эмпирических исследований, представленных известными учеными, ведущими специалистами и молодыми исследователями. Сборник будет интересен научным деятелям и практикующим специалистам в области физики, химии, информационных технологий, филологии, социологии, истории, экологии.
Keywords: СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ
СОВРЕМЕННАЯ ФИЗИКА
ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
URI: http://hdl.handle.net/10995/36196
RSCI ID: https://elibrary.ru/item.asp?id=25153166
ISBN: 978-5-905227-08-0
Origin: Физика. Технологии. Инновации (ФТИ-2015). — Екатеринбург, 2015
Appears in Collections:Конференции, семинары

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Физика и Технология. «Уральский государственный педагогический университет»

Код и наименование направления подготовки:

44.03.05 Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки)

Уровень образования

Высшее образование - Бакалавриат академический

Квалификация

не указано

Формы и сроки обучения:
Информация по образовательной программе
Описание образовательной программы
Календарный учебный график
Аннотации к рабочим программам дисциплин
Рабочие программы практик
Методические и иные документы, разработанные ОО для обеспечения образовательного процесса

Физика и Технология
Методические и иные документы, разработанные ОО для обеспечения образовательного процесса

Показать

Ядерные физика и технологии - Санкт-Петербургский государственный университет

Места прохождения практики

Обучающиеся проходят выездную практику в крупнейших отечественных и зарубежных научных центрах на современных физических мегаустановках — исследовательских ядерных реакторах, ускорителях заряженных частиц и источников синхротронного излучения:

  • Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», г. Москва
  • Международная межправительственная организация «Объединенный институт ядерных исследований», г. Дубна
  • Европейский центр ядерных исследований ЦЕРН (в рамках межправительственного сотрудничества)
  • Петербургский институт ядерной физики НИЦ «Курчатовский институт», г. Гатчина
  • НПО «Радиевый Институт»
  • производственные и проектные организации Росатома в Санкт-Петербурге и Ленинградской области

Выпускник получает образование и приобретает профессиональные компетенции, которые позволяют проводить фундаментальные и прикладные исследования в области ядерной физики, создавать и эксплуатировать современные экспериментальные и промышленные установки, разрабатывать и совершенствовать технологии, использующие ядерные излучения, пользоваться современными информационными системами и компьютерными технологиями.

Перечень ключевых профессий
  • Компьютерное моделирование, создание и эксплуатация сложных физических установок и систем для исследований в области ядерной физики, физики элементарных частиц и высоких энергий
  • Компьютерное моделирование, создание и использование ядерно-физических установок для исследований в области физики конденсированного состояния вещества
  • Компьютерное моделирование, создание и применение ядерно-физических установок для исследований в области радиационной медицинской физики, радиационного материаловедения
  • Исследование процессов распространения и взаимодействия излучения со сложными объектами живой и неживой природы
  • Обеспечение ядерной и радиационной безопасности, безопасности ядерных материалов и физической защиты ядерных объектов
  • Компьютерное моделирование, создание и применение систем контроля, автоматизированного управления и сбора информации в сложных ядерно-физических установках
  • Определение состава, структуры и свойств геологических образцов, конструкционных и функциональных материалов с помощью ядерно-физических методов;
  • Создание систем контроля технологических процессов с использованием ядерных излучений
  • Работа с глобальными базами ядерных данных, разработка и создание локальных предметно-ориентированных баз данных для исследований, использующих ядерные излучения
  • Компьютерное моделирование, разработка новых методов детектирования и создание систем регистрации элементарных частиц и ионизирующего излучения

Педагогические технологии на уроках физики

Современное преподавание в школе сталкивается с проблемой снижения интереса учащихся к изучению предметов. Такой школьный предмет как физика общество давно отнесло к категории самых сложных. Перед педагогом ставиться задача — пробудить интерес, не отпугнуть ребят сложностью предмета, особенно на первоначальном этапе изучения курса физики.

Знакомясь с множеством современных педагогических технологий по направлениям модернизации, я выбрала технологии на основе активизации и интенсификации деятельности учащихся. Принцип активности ребенка в процессе обучения был и остается одним из основных.

В своей работе на уроках физики я использую технологии поэлементно и полностью: информационно-коммуникационные технологии, проблемное обучение, игровые технологии, технологии опорных схем, метод проектов, дифференцированный подход к обучению, здоровьесберегающие технологии и др.

Информационно-коммуникационные технологии.

Информационные технологии повышают информативность урока, эффективность обучения, придают уроку динамизм и выразительность. Благодаря использованию информационных технологий на уроке можно показывать фрагменты видеофильмов, редкие фотографии, графики, формулы, анимацию изучаемых процессов и явлений, работу технических устройств и экспериментальных установок, послушать музыку и речь, обратиться к интерактивным лекциям. Компьютерные модели легко вписываются в традиционный урок и позволяют организовывать новые виды учебной деятельности.

Для самостоятельного решения в классе или дома задачи предлагаю задание, правильность решения которых они смогут проверить, поставив компьютерные эксперименты. Самостоятельная проверка полученных результатов при помощи компьютерного эксперимента усиливает познавательный интерес учащихся, делает их работу творческой, а в ряде случая приближает её по характеру к научному исследованию.

В результате, на этапе закрепления знаний многие учащиеся начинают придумывать свои задачи, решать их, а затем проверять правильность своих рассуждений, используя компьютер.

При подготовке учащихся к сдаче Единого Государственного Экзамена использование информационных технологий можно определить в следующих направлениях: проведение локального тестирования и диагностики; поиск и обработка информации в рамках подготовки к ЕГЭ с использованием сети Интернет (например, интерактивные тесты на сайте ФИПИ).

Для проведения тематического и итогового контроля знаний учащихся мною составлены и используются на уроках компьютерные тесты.

К наиболее эффективным и инновационным формам представления материала следует отнести мультимедийные презентации. Использование мультимедийных презентаций целесообразно на любом этапе урока, что позволяет мне оперативно сочетать разнообразные средства обучения, способствующие более глубокому и осознанному усвоению изучаемого материала, экономии времени на уроке, насыщению информацией.

Проблемное обучение.

Сегодня под проблемным образованием понимается такая организация занятий, которая предполагает создание под руководством учителя проблемных ситуаций и активную самостоятельную деятельность учащихся по их разрешению, в результате чего происходит овладение знаниями, умениями, навыками и развитие мыслительной деятельности. Физика в этом плане дает широкие возможности. Практически каждый урок физики — проблемный урок.

Использование элементов проблемного обучения позволяет создать на уроке условия для творческой мыслительной работы учащихся.

Проблемное обучение выступает как одна из важнейших педагогических технологий, обеспечивающих возникновение мотивационного компонента учебно-познавательной компетенции учащихся на уроках физики.

При использовании данной технологии реализуются принцип коррекции знаний и их уровневой дифференциации, что дает возможность учащимся усваивать не только стандарт образования, но и продвигаться на более высокий уровень

Игровые технологии.

Игра наряду с трудом и учением — один из основных видов деятельности человека. Игру как метод обучения люди использовали в древности. Широкое применение игра находит и в педагогике A. M. Горький писал: “Игра — путь к познанию мира, в котором они живут и который призваны изменить”.

Игровую технологию можно использовать в качестве проведения целого урока: например: при проведении повторительно-обобщающего урока в 8 классе «Физика за чайным столом», «Физика на кухне», в 7 классе — «Физика в загадках».

Игровые технологии использую во внеклассной работе.

Таким образом, игра находит широкое применение в учебно-воспитательном процессе.

Технология опорных схем.

Опорный конспект представляет собой наглядную схему, в которой отражены подлежащие усвоению информации, представлены различные связи между ними, а также введены знаки, заменяющие смысловое значение. Опорный конспект — система опорных сигналов в виде краткого условного конспекта, представляющего собой наглядную конструкцию взаимосвязанных элементов целой части учебного материала. В своей практике я использую опорные сигналы, схемы, конспекты.

Метод проектов.

Это комплексный метод обучения, позволяющий строить учебный процесс исходя из интересов учащихся, дающий возможность учащемуся проявить самостоятельность в планировании, организации и контроле своей учебно-познавательной деятельности, результаты которой должны быть «осязаемыми», т. е., если это теоретическая проблема, то конкретное ее решение, если практическая — конкретный результат, готовый к внедрению. В основе метода проектов лежит развитие познавательных, творческих интересов учащихся, умений самостоятельно конструировать свои знания, умений ориентироваться в информационном пространстве, развитие критического мышления. Метод проектов всегда ориентирован на самостоятельную деятельность учащихся — индивидуальную, парную, групповую, которую учащиеся выполняют в течение определенного отрезка времени. Этот метод органично сочетается с методом обучения в сотрудничестве, проблемным и исследовательским методом обучения.

Дифференцированный подход к обучению.

Дифференцированная организация учебной деятельности с одной стороны учитывает уровень умственного развития, психологические особенности учащихся, абстрактно-логический тип мышления. С другой стороны — во внимание принимается индивидуальные запросы личности, ее возможности и интересы в конкретной образовательной области.

В настоящее время все контрольные и самостоятельные работы по физике выполняются с учетом дифференцированного подхода: каждый выбирает задания по своим способностям. При таком подходе видно, кто из учеников переоценивает свои знания, кто объективен, кто недооценивает свои возможности, над чем ученику и учителю надо поработать.

Здоровьесберегающие технологии.

Главная задача реализации здоровьесберегающей технологии — такая организация образовательного пространства на всех уровнях, при которой качественное обучение, развитие, воспитание учащихся не сопровождается нанесением ущерба их здоровью.

Обеспечить сохранность здоровья учащихся в ходе обучения позволяет применение на уроках здоровьесберегающих технологий. Это совокупность принципов, приёмов, методов педагогической работы, которые дополнят традиционные технологии обучения и воспитания, наделяют их признаком здоровьесбережения.

Все вышеозначенные технологии позволяют добиться решения основной задачи: развития познавательных навыков учащихся, умений самостоятельно конструировать свои знания, ориентироваться в информационном пространстве, развития критического и творческого мышления.

Личность ребенка формируется в процессе его собственной деятельности, которая, в свою очередь, возможна только в общении с взрослыми, во взаимодействии с ними и под их постоянным руководством. Через общение лежит путь к родству душ.

 

Литература:

 

1.      МанвеловС. Г. Конструирование современного урока. — М.:Просвещение, 2002.

2.      Ларина В. П., Ходырева Е. А., Окунев А. А. Лекции на занятиях творческой лаборатории «Современные педагогические технологии».- Киров: 1999–2002.

3.      Петрусинский В.В Иргы — обучения, тренинг, досуг. Новая школа, 1994

4.      Громова О. К. «Критическое мышление- как это по-русски? Технология творчества. //БШ № 12, 2001

5.      А. Фонтанова Технология, которая позволяет нам стать другими«Первое сентября», 16.01.2001, 3 стр.

Основные термины (генерируются автоматически): проблемное обучение, дифференцированный подход, метод проектов, урок физики, игра, информационное пространство, метод обучения, опорный конспект, развитие, учебная деятельность.

Институт ядерной физики и технологий

                       

 

Ядерная физика и ядерные технологии с момента появления стали настоящими драйверами мирового развития. В ядерных центрах проводятся фундаментальные исследования, влияющие на все бытовые технологии. К примеру, именно в международном ядерном центре CERN был изобретен Интернет.

Общая информация

Институт ведет научно-исследовательскую работу и готовит специалистов для исследований в области физики частиц и космофизики, направленных на поиск новых состояний материи и источников энергии. Выпускники института также занимаются инженерно-технической и инновационной  деятельностью в сфере ядерных технологий и разработки новых материалов, совершенствования ядерных энергетических установок. Институт активно участвует в мегапроектах и коллаборациях с ведущими международными ядерными центрами, проводит совместные научные исследования с институтами РАН и госкорпорациями «Росатом», «Роскосмос», «Ростех». Студенты ИЯФиТ могут пройти обучение по двуязычным международным образовательным программам, аккредитованным по международным стандартам. Часть программ реализуется совместно с европейскими  университетами — партнерами НИЯУ МИФИ, входящими в Европейскую сеть ядерного образования ENEN. Выпускники этих программ одновременно с дипломом НИЯУ МИФИ получают диплом Master of Science in Nuclear Engineering (MSNE) ENEN.

Образовательные программы

Бакалавриат
Код Направление
14.03.01 Ядерная энергетика и теплофизика
14.03.02 Ядерные физика и технологии
22.03.01 Материаловедение и технологии материалов
Специалитет
14.05.01 Ядерные реакторы и материалы
14.05.02 Атомные станции: проектирование, эксплуатация и инжиниринг
Магистратура 

14.04.02/

38.04.01

Ядерные физика и технологии (НИЯУ МИФИ) и 38.04.01 Экономика (Всероссийская академия внешней торговли Министерства экономического развития Российской Федерации)
13.04.02 Электроэнергетика и электротехника
14.04.01 Ядерная энергетика и теплофизика
14.04.02 Ядерные физика и технологии
22.04.01 Материаловедение и технологии материалов 
Аспирантура 
03.06.01 Физика и астрономия
18.06.01 Химическая технология 
13.06.01 Электро- и теплоэнергетика
14.06.01 Ядерная, тепловая и возобновляемая энергетика и сопуствующие технологии
22.06.01 Технологии материалов
24.06.01 Авиационная и ракетно-космическая техника

 

Кафедры

1          Радиационная физика и безопасность атомных технологий

5          Теоретическая и экспериментальная физика ядерных реакторов

7          Экспериментальная ядерная физика и космофизика

9          Физические проблемы материаловедения

11        Экспериментальные методы ядерной физики

13        Теплофизика

40        Физика элементарных частиц

60        Физика экстремальных состояний вещества

89        Технологии замкнутого ядерного топливного цикла

91        Компьютерное  инженерное  моделирование 

Технологический потенциал

-Уникальная установка НЕВОД (регистрация мюонов космических лучей)

-Лаборатория функциональной электрофизической диагностики и неразрушающего контроля

-Учебно-научная лаборатория «Моделирование физических процессов для обоснования безопасной эксплуатации ядерно- энергетических установок»

-Ядерный реактор ИРТ МИФИ

-Комплекс аналитических тренажеров ядерно-энергетических установок

-Приборы для анализа материалов на атомном уровне

-Установки для консолидации материалов

-Подкритические стенды и приборы учета и контроля ядерных материалов

-Лаборатория экспериментальной ядерной физики, где создан нейтринный детектор нового поколения РЭД-100

С более подробной информацией можно ознакомиться на сайте и в справочных материалах.

 

Обучение по направлению Физика и технологии функциональных материалов в вузе Москвы – МИСиС

Обучение по направлению Физика и технологии функциональных материалов в вузе Москвы – МИСиС

Программа направлена на подготовку высококвалифицированных специалистов в области изучения структуры и свойств неорганических материалов (в том числе наноструктурированных и наноразмерных) для различных сфер применения, включая функциональные материалы с рекордными магнитными свойствами (магнитомягкие и магнитотвёрдые), а также материалы для биомедицинских применений. С первого года обучения в магистратуре студенты участвуют в процессах разработки, исследования и получения новых материалов, используя уникальное оборудование самого последнего поколения. Выпускники программы работают в ведущих научных организациях и компаниях с наукоемким производством.

Подать документыПодать документы

2

года обучения

Очная форма обучения на русском языке

Преимущества программы

Индивидуальная траектория обучения

Для каждого магистранта с первых дней обучения формируется индивидуальная научно-образовательная траектория в соответствии с его интересами, исследовательской проблематикой, текущими проектами и грантами. Это позволяет студентам максимально сфокусироваться на научной работе и получить необходимые навыки и знания по конкретным дисциплинам.

Ежегодно студенты кафедры принимают активное участие в конкурсах и научных конференциях, публикуют свои статьи в научных журналах, имеют возможность участвовать в программе международных стажировок в рамках существующих соглашений о сотрудничестве НИТУ «МИСиС» с зарубежными университетами, включая следующие страны: Германия (Фрайбергская горная академия, Технический университет в г. Дрездене, Рейн-Вестфальская высшая школа в г. Ахене, Технический университет в г. Клаушсталь), Австрия (Технический университет в г. Вене), Франция (Университет Лотарингии, г. Нанси), Япония (Университет Тохоку в г. Сендай).

Использование цифровых технологий

Современные технологические решения, уникальное программное обеспечение и базы данных активно используются при прогнозировании свойств материалов и анализе результатов.

Обучение у ведущих ученых и практиков индустрии

Обучение с привлечением ведущих учёных и лучших преподавателей-экспертов в сфере материаловедения позволяет студентам быть в курсе последних достижений и открытий в области физического материаловедения, новейших методов исследования материалов, а также технологий и методов их производства, актуализированных на международном уровне версий технической документации и сертификации, ГОСТов и других нормативных документов. Студенты участвуют в модификации существующих методов получения материалов, учатся применять инновационные материалы в различных секторах реальной экономики, используют цифровые технологии для конструирования структуры с целью получения материалов с заданными свойствами.

Инфраструктура для исследований

Кафедра оснащена современным аналитическим и технологическим оборудованием, позволяющим проводить исследования и аттестацию материалов в соответствии с международными стандартами. При этом во время обучения магистранты имеют возможность выполнять курсовые научно-исследовательские и дипломные работы на базе ведущих лабораторий и ключевых партнеров НИТУ «МИСиС».

Лаборатории и центры

Учебно-научная лаборатория постоянных магнитов

Учебно-научная лаборатория «Центр рентгеноструктурных исследований и диагностики материалов»

Лаборатория «Многофункциональные магнитные наноматериалы»

Учебно-научный центр «Международная школа микроскопии»

Центр компетенций «Рентгеновская дифрактометрия»

Международный опыт

Ежегодно студенты принимают активное участие в конкурсах и конференциях, публикуют статьи в научных журналах, поступают на программы международных стажировок в рамках сотрудничества с университетами-партнерами НИТУ «МИСиС».

Подробнее о направлении

20

предметов в области материаловедения, изучения оборудования и современных методов диагностики приборов для решения актуальных задач, связанных с изготовлением изделий из новых материалов

Теория фаз и фазовых превращений

Физические свойства наноматериалов

Метрология и испытания функциональных материалов

Дифракционные и микроскопические методы

Физические методы исследования материалов

Физика магнетизма (в 2-х частях)

Магнитомягкие материалы: технологии получения и обработки

Магнитотвердые материалы: технологии получения и обработки

И еще 4 дисциплины:

Аморфные, микро- и нанокристаллические материалы

Атомное строение неорганических материалов

Технология материалов

Методы исследования материалов

Преподаватели

Александр Маркович Глезер

д.ф.-м.н., профессор

С отличием окончил МИСиС по специальности «Физика металлов» в 1969 г. С 2003 по настоящее время — директор Института металловедения и физики металлов имени Г. В. Курдюмова ЦНИИчермет.

Область научных интересов — материаловедение процессов пластической деформации и разрушения материалов.


[email protected]

Владимир Павлович Менушенков

К.ф.-м.н., доцент, старший научный сотрудник, заведующий НИЛ постоянных магнитов

Область научных интересов связана с изучением процессов перемагничивания, фазовых и структурных превращений в сплавах для постоянных магнитов и установлением их роли в формировании высококоэрцитивного состояния в магнитотвердых материалах на основе литых Fe-Ni-Al, Fe-Ni-Al-Co, спеченных SmCo5, Nd2Fe14B сплавов и нанокристаллических материалах на основе системы Nd-Fe-B.

+7 495 339-69-33
[email protected]

Возможности для студентов и трудоустройство

НИТУ «МИСиС» сотрудничает с ведущими компаниями и научно-исследовательскими организациями. Выпускники программы могут продолжить обучение в аспирантуре НИТУ «МИСиС» и других ведущих университетов страны, они востребованы в качестве научных сотрудников академических организаций или сотрудников R&D отделов крупных инновационных компаний и стартапов металлургии, машиностроения, энергетики, авиакосмической отрасли, ОПК и других инновационных секторов экономики.

×

Наш сайт использует файлы cookie.
Мы не идентифицируем вас, а улучшаем работу сайта.
Оставаясь, вы даете согласие на обработку файлов cookie.

Я согласен

Физика и технология и связь физики с другими науками

Наука> Физика> Физика и другие науки

Технологии играют важную роль на благо общества. Собственно технология - это практическое применение физики и других отраслей науки. Термодинамика, раздел физики, возникла из потребности понять и улучшить работу тепловых двигателей. Паровая машина сыграла очень важную роль в промышленной революции в Англии.Физика и техника взаимно стимулируются; открытие концепций в физике обусловлено техническими проблемами, а достижения в физике порождают новые технические проблемы, которые ранее не рассматривались. Физика и техника взаимосвязаны. Замечено, что технология порождает новую физику, а иногда физика порождает новую технологию.

Физика, порождающая новые технологии:

  • Закон движения Ньютона помог в разработке ракет.
  • Принцип Бернулли помог в разработке крыльев самолета.
  • Концепция термодинамики помогла в разработке тепловых двигателей.
  • Нагревательный эффект электрического тока помог в разработке ламп накаливания и вакуумных диодов.
  • Химическое воздействие электрического тока используется в гальванике, гальванике и электролитическом рафинировании.
  • Явление электромагнитной индукции используется в электрических генераторах, электродвигателях и электропечах.
  • Принцип сохранения энергии используется на электростанциях.
  • Теория распространения электромагнитных волн применяется в телевидении, радиопередаче, а также в проводной и беспроводной связи.
  • Цифровая электроника находит применение в компьютерах и калькуляторах.
  • Открытие ядерного деления дало огромный источник энергии. В ядерных реакторах выделяется большое количество энергии, когда масса преобразуется в энергию. Эта энергия используется для производства электроэнергии на атомных электростанциях и для разрушения ядерной бомбы.
  • Явление инверсии населенностей привело к появлению лазеров, которые имеют очень широкое применение.
  • Приливная энергия морских волн и солнечной энергии используется для производства электроэнергии.

Технологии, создающие новую физику:

  • С помощью газоразрядной трубки были обнаружены катодные лучи. Когда катодные лучи были остановлены вольфрамовым блоком, получаются рентгеновские лучи. Открытие рентгеновских лучей способствовало дальнейшему развитию физики. Это помогло в изучении атомной структуры, спектральном анализе и т. Д.
  • Работа Максвелла и Герца с электромагнитными волнами привела к созданию беспроводной технологии. Развитие беспроводной технологии стимулировало научный интерес к искровому разряду и электрическому излучению. Беспроводные технологии также привели к уточнению теории атомов и развитию новой теории состояний металлов.

Важные научные принципы:

Движущая сила
Технология / прибор / машина Принцип
Паровой двигатель Термодинамика
Самолет Принцип Бернулли
Ракета
Второй и третий закон Ньютона
Гидроэнергетика Принцип сохранения энергии
Тепловые двигатели Законы термодинамики
Холодильник Законы термодинамики
Электрогенератор Электромагнитный индукция
Радио Электромагнитные волны
Телевидение Электромагнитные волны
Циклотрон Одновременное применение магнитных и электронных электрическое поле
Ядерный реактор Ядерное деление
ЛАЗЕР Инверсия населенности
Вычислители Цифровая логика электронной схемы
Компьютеры Цифровая логика электронной схемы
Атом Бомба Ядерное деление
Водородная бомба Ядерный синтез
Генная инженерия Роль ДНК в наследственности
Производство сверхсильного магнитного поля Сверхпроводимость

Физика и Другие науки:

Физика и химия:

Физика полезна при изучении химии, особенно при изучении атомной структуры, молекулярной структуры, дифракции рентгеновских лучей, радиоактивности, периодических свойств элементов, природы валентности, химических связей в молекулах, кристаллической структуры твердых тел и т. Д.

Физика и биология:

Открытие оптического микроскопа или электронного микроскопа помогло биологии в изучении микроорганизмов и структуры клеток. Рентгеновские лучи используются для изучения дефектов, переломов человеческого тела. Ультрасонография используется для исследования внутренних органов. Радиография используется для лечения рака и т. Д.

Физика и астрономия:

Галилео разработал первый оптический телескоп. Используется для изучения далеких планет. Телескопы Giants по физике используются для изучения звезд, галактик и т. Д.Радиотелескоп помог в открытии пульсаров и квазаров.

Физико-математические науки:

На самом деле математика - это язык физики или ее можно рассматривать как основу физики. Теории физики основаны на различных математических концепциях.

Physics and Society:

Опора общества на технологии свидетельствует о важности физики в повседневной жизни. Многие аспекты современного общества были бы невозможны без важных научных открытий, сделанных в прошлом.Эти открытия стали фундаментом, на котором были разработаны современные технологии.

  • Открытие самолетов помогло нам быстрее совершить кругосветное путешествие.
  • Открытие новых способов связи, таких как телефон, телекс, телепринтеры, факс и т. Д., Увеличило скорость общения.
  • Мобильная связь помогла всем в постоянном контакте друг с другом.
  • Обществу доступны радио, телевидение и другие развлечения.
  • Различное оборудование, используемое в медицинской практике, помогло нам диагностировать болезнь и эффективно лечить пациента.
  • Атомная энергетика - наиболее эффективный способ производства электроэнергии.

Из приведенного выше объяснения можно сделать вывод, что мир стал ближе и уровень жизни повысился. Но в то же время это создало определенные проблемы в обществе.

  • На основе знаний физики разработана атомная бомба. В результате взрыва атомной бомбы в Хиросиме и Нагасаки погибли тысячи людей, многие стали инвалидами.
  • Постоянное использование энергии привело к проблеме глобального потепления и парникового эффекта.
  • Постоянное использование техники днем ​​и ночью сделало нашу жизнь ленивой.

Для получения дополнительных тем по физике щелкните здесь

Наука> Физика> Физика и другие науки

Технологии для обучения физике - журнал CITE

Публикация «Говорят учителя естествознания», опубликованная Национальной ассоциацией учителей естественных наук (NSTA) 1990 года: ведущий документ NSTA по научно-техническому образованию Для 21 века призвал преподавателей разработать и внедрить учебные программы по естествознанию, которые объединяют соответствующие технологии и делают обучение естественным наукам более эффективным и действенным с помощью компьютеров.Кроме того, NSTA (1999) утверждает, что «компьютеры должны играть важную роль в преподавании и изучении естественных наук» (Rationale, 1).

Стандарты были предложены ведущими национальными организациями естественнонаучного образования для интеграции технологий в классы естественных наук и для подготовки учителей естественных наук (Flick & Bell, 2000), которые включают следующее:

  1. Технологии должны быть внедрены в контексте научного содержания.
  2. Технология должна обращаться к стоящей науке с соответствующей педагогикой.
  3. Технологическое обучение в науке должно использовать уникальные особенности технологии.
  4. Технологии должны сделать научные взгляды более доступными.
  5. Инструктаж по технологиям должен развивать понимание взаимоотношений между технологиями и наукой. (стр. 40)

Подобные стандарты были предложены для подготовки учителей математики (Garofalo, Drier, Harper, Timmerman, & Shockey, 2000):

  1. Представьте технологию в контексте.
  2. Занимайтесь полезной математикой с помощью соответствующей технологии.
  3. Воспользуйтесь преимуществами технологий.
  4. Подключите математические темы.
  5. Включите несколько представлений. (стр. 66)

Эти руководящие принципы подходят не только для использования технологий при подготовке учителей естественных наук и математики, они также актуальны для использования технологий во всех естественных и математических дисциплинах. Общее «практическое правило» состоит в том, что технологии должны использоваться в преподавании и изучении естественных наук и математики, когда они позволяют проводить исследования, которые либо были бы невозможны, либо не были бы столь же эффективными без ее использования.Хотя для обучения физике доступно несколько технологий, отвечающих этим критериям для использования в учебных целях, некоторые преподаватели все еще «борются с тем, относится ли технология только к калькуляторам и компьютерам или к гораздо более широкому спектру потенциальных учебных пособий» (Lederman & Niess, 2000, p. 345).

Примеры технологий

Согласно Mottmann (1999), две из наиболее важных причин для внедрения технологий и других педагогических инноваций в физическое образование: 1) улучшение физических способностей учащихся и 2) улучшение негативных реакций учащихся на физика »(с.75). Риос и Мадхаван (2000) определили четыре классификации технологий, которые подходят для обучения физике, и предоставили краткие описания нескольких примеров. Классификациями были (а) компьютерное интерфейсное оборудование для сбора и обработки данных, (б) экспериментальное или теоретическое моделирование, (в) компьютерное моделирование, требующее графики, и (г) исследовательские / справочные / презентационные программы для сбора, отчетности и / или отображения Информация. Ниже приводится обновленное и расширенное описание и обсуждение нескольких форм технологий, соответствующих каждой из этих категорий, которые преподаватели физики должны найти наиболее успешными в содействии лучшему пониманию концепций физики.Также включены отдельные исследования, связанные с использованием каждого из них.

Компьютерное интерфейсное оборудование для сбора и обработки данных

Рисунки 1a и 1b . Скриншоты с калькулятором Ranger (CBR).

Некоторыми из наиболее распространенных устройств сопряжения являются датчики, которые подключаются к графическим калькуляторам или компьютерам. Согласно NSTA (1999), «Микрокомпьютерные лабораторные устройства (MBL) должны использоваться, чтобы позволить студентам собирать и анализировать данные, как это делают ученые, и проводить наблюдения в течение длительных периодов времени, позволяя проводить эксперименты, которые в противном случае были бы непрактичными» (Декларации, ¶ 3).Доступные датчики, обычно используемые в физике, включают таймеры, силовые шкалы, «звуковые рейнджеры», термометры, светомеры и шумомеры, а также датчики, служащие электрическими мультиметрами. Студенты могут быстро и эффективно собирать данные с датчиков, а затем отображать их графически и / или вводить их в программу электронных таблиц для дальнейших манипуляций. «Основным преимуществом использования интерфейсного оборудования является экономия времени, когда учащимся больше не нужно выполнять повторяющиеся наблюдения, в которых они не приобретают новых навыков» (Риос и Мадхаван, 2000, стр.94). Использование этого типа технологии позволяет студентам иметь больше времени для выполнения повторных проб по сбору данных и концептуального анализа экспериментальных данных.

Наиболее широко используемые датчики включают продукты, доступные от поставщиков материалов для научных исследований, таких как PASCO, Vernier и Texas Instruments. На рисунке 1 показаны примерные результаты одномерного движения, отображаемые на экране графического калькулятора TI 83+, которые были получены с использованием калькулятора Texas Instruments Ranger (CBR). Сравнение стоимости, функциональности и совместимости некоторых из этих продуктов можно получить у Риоса и Мадвавана (2000), хотя их описания теперь могут быть датированы.

Исследования показывают, что использование датчиков / зондов эффективно, особенно в области графической интерпретации. «Brasell (1987) и Thorton and Sokoloff (1990) обнаружили, что студенты, использующие графики в реальном времени с MBL, значительно улучшили свои навыки построения кинематических графиков и понимание качественных аспектов движения, которое они наблюдали, по сравнению со студентами, использующими графики времени задержки» ( Escalada & Zollman, 1997, стр. 469). Раннее исследование Бейхнера (1990) показало, что студенты, обучавшиеся с помощью MBL, достигли большего успеха, чем студенты, обучаемые с помощью моделирования и демонстрации, хотя значительные улучшения в компьютерном моделировании, поскольку исследование может привести к другим результатам сегодня.Хотя Brungardt и Zollman (1995) не обнаружили существенных различий между обучением в реальном времени и анализом времени задержки, они заметили, что студенты, использующие MBL, оказались более мотивированными и продемонстрировали больше дискуссий в своих группах.

Экспериментальное или теоретическое моделирование

Упражнения по моделированию предлагают студентам «представление о том, как настоящий физик работает в определении уравнений, соответствующих проводимому исследованию» (Риос и Мадхаван, 2000, стр. 95). Хотя математические модели, вероятно, являются наиболее распространенным типом моделей, используемых в физике, модели также могут быть конкретными физическими представлениями, словесными аналогиями, статическими или динамическими визуальными представлениями и комбинациями каждого из них.

Поскольку большинство физических концепций и взаимодействий можно легко смоделировать с помощью математических соотношений, компьютерные модели этих соотношений можно найти практически во всех областях физики. Программа электрического моделирования, «в которой учащиеся явно конструируют, оценивают, пересматривают и улучшают свою модель электричества» (Steinberg & Wainwright, 1993, p. 357), показала как улучшение достижений, так и повышение уверенности в результате программы. Исследование также показало, что уровень уверенности студенток значительно повысился в результате этой программы.

Некоторые компьютерные модели стремятся значительно упростить моделируемую ситуацию ( концептуальных моделей ), в то время как другие стремятся представить моделируемую ситуацию как можно более реалистично ( феноменологических моделей ). На рисунке 2 показан снимок экрана динамической веб-концептуальной модели зарядки электроскопа, которая связана с веб-сайтом Ross Sheppard Physics http://www.shep.net/resources/curricular/physics/P30/Unit2/electroscope. .html. Такое использование знаков «плюс» (+) и «минус» (-) для обозначения заряженных объектов и / или заряженных областей объекта является обычным явлением, когда студенты пытаются развить понимание электростатики.

Рисунок 2. Концептуальная модель зарядки электроскопа.

Отеро, Джонсон и Голдберг (1999) выступали за использование как феноменологических, так и концептуальных моделей в тщательно разработанных обучающих последовательностях. Хотя может быть много форм моделей, «цель, для которой любая модель изначально создается в науке, - это упрощение явления, которое будет использоваться в исследованиях для разработки его объяснений» (Gilbert, Boulter, & Elmer 2000, p.11). Среди пунктов, которые Грэм и Роулендс (1998) перечислили как «основные преимущества использования компьютерного программного обеспечения при разработке ментальных моделей» (стр. 483), есть соображения, связанные с детализацией предоставляемой информации, управлением временем, воспроизводимостью экспериментов, способностью варьировать параметры эксперимента и возможности анализа. Способность моделировать динамические события с помощью динамических моделей также является важной возможностью компьютерных моделей.

Рисунок 3. снимок экрана NetLogo.

Хотя большинство компьютерных симуляций, особенно те, которые можно найти в Интернете, не предлагают студентам манипулировать допущениями, лежащими в основе моделей, некоторые программы позволяют студентам создавать свои собственные модели и программы с различными предположениями. Одна из таких программ, NetLogo, позволяет пользователям программировать сложные динамические модели взаимодействия систем практически без ограничений по количеству и типу допущений, которыми руководствуется модель (рис. 3).

Еще одна популярная программа моделирования - STELLA.Как и NetLogo, STELLA позволяет пользователю создавать динамические модели взаимодействия систем. Каждая из них является отличной программой для моделирования причинно-следственных связей и взаимодействий и может быть эффективно использована в некоторых физических приложениях. Однако их нельзя считать лучшим выбором для моделирования физических явлений начального уровня из-за сложности требуемого программирования.

Напротив, Интерактивная физика (рис. 4) - это коммерчески доступная программа, разработанная специально для физического моделирования, которая все чаще используется в Соединенных Штатах на вводных курсах физики в средней школе и университетах.Программа моделирования, такая как Interactive Physics, «представляет собой среду, в которой можно воссоздать и контролировать практически любую физическую ситуацию» (Graham & Rowlands, 2000, стр. 486) и может «обеспечивать превосходные визуальные изображения в сочетании с числовыми, графическими или векторными представлениями. разного количества »(стр. 489). Эта программа использовалась при моделировании сил, связанных как со статическими, так и с динамическими ситуациями, и было показано, что она позволяет достичь «отличного согласия между реальной и смоделированной системами» (Hasson & Bug, 1995, p.235). В настоящее время существует множество других программ моделирования, и можно предположить, что они будут разрабатываться и в дальнейшем, со все большей степенью сложности и простоты использования.

Рис. 4. Interactive Physics

Одним из видов технологических инноваций, который можно считать «гибридом» между оборудованием для взаимодействия с компьютером / сбором данных и программным обеспечением для моделирования, являются программы анализа цифрового видео (Bryan, 2005). Видеокамера используется для «сбора» данных о положении и времени, которые затем можно использовать для математического и графического моделирования всего, что связано с положением и / или движением объекта.Используя функции продвижения кадров цифрового видео и «отмечая» положение движущегося объекта в каждом кадре, учащиеся могут более точно определять положение объекта с гораздо меньшими временными интервалами, чем это было бы возможно с обычными устройствами синхронизации, такими как фотостоки. , секундомеры или механические «точечные таймеры». После того, как ученик собирает данные, состоящие из положений и времени, этими значениями можно управлять для определения скорости и ускорения, и, если масса известна, другими значениями, такими как кинетическая и потенциальная энергия, сила, импульс и т. Д.Затем студенты могут графически отображать собранные и рассчитанные данные и вставлять эти графики и информацию в другие документы.

Несколько относительно недорогих коммерчески доступных программ видеоанализа, таких как VideoPoint, Physics ToolKit (ранее известный как World-in-Motion) и Measurement-in-Motion, в настоящее время получают широкое распространение в учебных заведениях по физике. Vernier также добавил возможности видеоанализа в последнюю версию своего программного обеспечения LoggerPro. Другие программы также становятся доступными бесплатно (например,g., DataPoint и трекер). Эти программы служат эффективным средством как для сбора, анализа и представления данных, так и для анализа некоторых ситуаций, которые в противном случае были бы невозможны. Например, анализ кинетической и потенциальной энергии, связанной с прыгающим мячом, позволяет изучить сохранение энергии при подъеме и падении мяча после каждого отскока, а также изучить потерю общей механической энергии во время каждого отскока (Bryan, 2004). . Видео объекта, вращающегося вокруг внешней точки, позволяет пользователю легко изучить как вращательное, так и линейное движение.

Шесть важных преимуществ видеоанализа перед зондами и датчиками MBL: а) видеоанализ позволяет изучать двухмерное движение, например вращающийся объект или снаряды, б) видеоанализ не имеет ограничений по расстоянию, в) более одного объекта могут анализироваться в видео, что приводит к подробному сравнению объектов, находящихся в одной системе, г) видеоанализ может выполняться без использования всех громоздких проводов и датчиков, д) большинство программ видеоанализа позволяют пользователю исследовать несколько представлений явления (обратите внимание на подробные графические, табличные, математические и графические представления движения, отображаемые «бок о бок» в одном и том же полноэкранном окне компьютера (рис. 5), в отличие от одиночных небольших схематичных изображений, созданных с помощью «звукового рейнджера» на рис. 1 и е) все, что снято на пленку - прошлое, настоящее или будущее - может быть проанализировано.

Рисунок 5. Снимок экрана данных, собранных с помощью VideoPoint2.5.

В то время как большинство симуляторов и других технологий исключают возможность «экспериментальной ошибки», учащиеся могут включить ошибку в видеоанализ с помощью процесса «маркировки». Собранные данные могут быть настолько точными, насколько ученики отмечают одно и то же место на движущемся объекте (объектах) в каждом кадре. Хотя каждый кадр точно рассчитан цифровой записью, точное положение объекта в это время зависит от навыков маркировки ученика.Качество видео также является фактором ошибок маркировки. Чем быстрее движется объект, тем менее отчетливо он может отображаться в каждом кадре. Хотя это обычно не приводит к такой большой ошибке, как в других методах измерения времени и положения, введение ошибки действительно делает эту форму анализа более реалистичной как научный процесс, чем многие моделирование.

Цифровой видеоанализ представляет собой одно из самых последних и мощных технологических инноваций и еще не стал предметом детального исследования его эффективности в качестве методики обучения.Хотя исследования этой формы технологии в настоящее время ограничены, было проведено несколько исследований, связанных с использованием видео. Было обнаружено, что интерактивное цифровое видео оказывает положительное влияние на чувство комфорта учащихся при использовании компьютеров (Escalada & Zollman, 1997). Другое исследование показало, что использование видеозаписей для ознакомления с лабораторными экспериментами по физике положительно влияет на отношение студентов, но не влияет на их успеваемость (Lewis, 1995). Однако это исследование было проведено до того, как недавние инновации в области видеоанализа сделали возможными более простые и подробные процессы анализа.

Другие исследования, связанные с использованием зондов / датчиков и манипулированием данными с электронными таблицами, также могут быть применимы к видеоанализу. После того, как видео помечено, студенты имеют возможность просматривать видео в реальном времени и наблюдать, как графики в реальном времени реагируют на движение объекта, что приводит ко многим из тех же преимуществ, которые дает анализ MBL в реальном времени. Дополнительное преимущество возможности анализировать ситуации способами, которые иначе были бы невозможны, также делает эту технологию важным дополнением к любой среде обучения физике.

Компьютерное моделирование, требующее графики

Рис. 6. Компьютерное моделирование Air Track .

Одной из постоянно растущих форм технологии, доступной для студентов, изучающих физику, является использование готовых концептуальных и феноменологических компьютерных симуляций и / или моделей физических явлений. NSTA (1999) рекомендовал, чтобы для обеспечения эффективности «программное обеспечение для моделирования должно предоставлять возможности для изучения концепций и моделей, которые не всегда доступны в лаборатории» («Объявления», 2).Когда стоимость, безопасность, время или другие факторы являются препятствующими факторами, моделирование также может «дать возможность исследовать физические ситуации, в которых проведение реального эксперимента непрактично или невозможно» (Steinberg, 2000, стр. S37). Эти симуляции могут включать различные уровни интерактивности, но чаще всего включают динамическое движение, моделирующее реальное событие. Компьютерное моделирование используется для «создания когнитивной структуры или структуры для дальнейшего обучения в соответствующей предметной области» и «предоставления возможности для усиления, интеграции и расширения ранее изученного материала» (Brant, Hooper, & Sugrue, 1991, p. .469).

Примером компьютерного моделирования, которое студенты могут использовать для быстрого манипулирования переменными и сбора данных с большей детализацией и легкостью, чем это было бы возможно с использованием только физического оборудования, является веб-моделирование воздушной трассы, доступ к которой осуществляется по ссылке на механику по адресу http: //host.explorelearning.com/ESClassic/interact.htm (рисунок 6). Могут быть указаны начальные условия, такие как масса, скорость и степень упругости. После столкновения отображаются конечные скорости и импульсы.

Как и все компьютерное моделирование, у этой моделируемой воздушной трассы есть ограничения. Массы сталкивающихся объектов могут быть указаны только в диапазоне от 0,2 до 3,0 кг, что делает невозможным моделирование столкновения между двумя объектами сильно различающихся масс. Начальная скорость каждого объекта может быть не более 10 м / с, что делает невозможным моделирование столкновений между объектами с сильно различающимися скоростями. Отображение значений импульсов является полезной функцией этого моделирования, но нет аналогичного отображения кинетических энергий, что затрудняет для учащихся возможность легко изучить изменения кинетических энергий при манипулировании упругостью столкновения.

Обильный ресурс компьютерного моделирования, доступный учителям физики и используемый в настоящее время во всем мире, - это Physlets®, разработанный Вольфгангом Кристианом и колледжем Дэвидсона (рис. 7).

Рис. 7. Пример Physlets ®.

Эти простые Java-апплеты можно загружать и использовать в некоммерческих образовательных целях без запроса разрешения Davidson College. Были разработаны апплеты, охватывающие практически все области физических концепций, включая движение в одном и двух измерениях, силы, термодинамику (Cox, Belloni, Dancy, & Christian, 2003), волны, звук, оптику (Dancy, Christian, & Belloni, 2002). ), электричество, магнетизм, теория относительности (Belloni, Christian, & Dancy, 2004) и квантовая механика (Belloni & Christian, 2003).

Использование компьютерного моделирования может принести огромную пользу студентам для понимания концепций физики. «Некоторые ученые утверждают, что симуляции и компьютерные модели являются наиболее мощными ресурсами для развития и применения математики и естествознания с момента возникновения математического моделирования в эпоху Возрождения» (Bransford, Brown, & Cocking, 2000, стр. 215). Несмотря на этот потенциал, исследования его эффективности в обучении дали противоречивые результаты.Например, хотя было показано, что моделирование улучшает понимание студентами в областях кинематики (Grayson & McDermott, 1996; Hewson, 1985) и оптики (Goldberg, 1997), раннее исследование Черрихолмса (1966) рассмотрело «шесть исследований и пришло к выводу, что за исключением повышенного интереса, не удалось найти никаких существенных доказательств в поддержку утверждений о том, что имитационное моделирование дает больший когнитивный эффект и эмоциональные изменения, чем другие методы обучения »(Brant et al., 1991, p. 469).

Вероятно, что возросшая сложность и реалистичность моделирования, доступного сегодня, может привести к другим результатам, если аналогичные исследования будут выполнены снова.Фактически, недавно разработанная коллекция компьютерных симуляций, свободно доступная во всемирной паутине, называется Physics Education Technology, или PhET (Perkins et al., 2006; Wieman & Perkins, 2005), стала предметом более поздних исследований. Это исследование эффективности компьютерного моделирования показало, что «студенты, которые использовали компьютерное моделирование вместо реального оборудования, лучше справлялись с концептуальными вопросами, связанными с простыми схемами, и развили большую способность манипулировать реальными компонентами» (Finkelstein et al., 2005).

Неэффективность компьютерного моделирования не может быть результатом плохо спроектированного моделирования. Brant et al. (1991) объясняли неэффективность компьютерного моделирования несоответствующими учебными ролями, для которых моделирование используется. Одна из проблем заключается в том, что «использование компьютерного моделирования в классах часто сводится к пошаговым методам поваренной книги, предписываемым учителями ученикам» (Windschitl & Andre, 1998, p. 148). Компьютерное моделирование, используемое как таковое, дает не больше возможностей для облегчения концептуального понимания, чем любая другая деятельность под руководством учителя.Brant et al. (1991) также обнаружили, что «эффективность моделирования зависит от последовательности представления учебной деятельности студентам» (стр. 477) и что «оптимальное размещение моделирования в учебной последовательности, по-видимому, зависит от сложности учебной деятельности. предмет и цель обучения »(с. 479). Стейнберг (2000) также утверждал, что «влияние использования моделирования зависит от деталей программы и способа ее реализации» (стр. S37).Как и в случае с любым другим инструментом, его правильное использование в правильных ситуациях для правильных целей определяет его ценность.

Даже при правильном использовании симуляций остается предостережение, что, хотя «симуляции - чрезвычайно полезные педагогические инструменты, они не являются экспериментами и поэтому имеют лишь ограниченную полезность в качестве замены реальных лабораторий» (McKinney, 1997, p. 591). Одна из опасностей использования компьютерного моделирования заключается в том, что «учащиеся не увидят необходимости брать на себя ответственность за собственное понимание, проверку или оспаривание» и «могут привести к тому, что учащиеся будут изучать науку пассивно» (Steinberg, 2000, p.s39). Другие опасения, высказанные Чинном и Малхотрой (2002), заключаются в том, что, поскольку компьютерное моделирование заранее запрограммировано с причинными переменными, «беспорядок в естественном мире искусственно очищается» (стр. 208) и «студенты могут не научиться управлять переменными в ситуации, когда им не представлены априорные списки переменных »(стр. 209).

При использовании моделирования важно, чтобы преподаватель помог студентам осознать и критически оценить допущения, на основе которых написана программа моделирования.Болтер и Бакли (Boulter and Buckley, 2000) повторили эти настроения в своем заявлении о том, что студенты «часто путают упрощенные, неполные и деконтекстуализированные модели, представленные с самими явлениями» и не могут «понять природу взаимосвязи между явлениями и их представлениями в моделях» ( стр.42). Некоторые студенты могут на самом деле верить, что положительные и отрицательные знаки действительно существуют в атомах и перемещаются в объекте. Студенты не всегда осознают, что моделирование может быть запрограммировано на выполнение чего-либо, что можно вообразить, даже если это не является феноменально точным.

Программы исследований / справок / презентаций для сбора, отчетности и отображения информации

Хотя компьютеры могут использоваться для многих целей, «в школах чаще всего компьютеры используются для обработки текстов» (Rios & Madhavan, 2000, p. 96). Такие программы, как широко используемый Microsoft Word, упрощают вставку данных и информации, полученных из других источников, в исследовательский документ. Другие программы исследования / справки / презентации, используемые для составления отчетов и / или отображения информации, включают программы слайд-шоу, такие как Microsoft PowerPoint, программы электронных таблиц, такие как Microsoft Excel, и программы веб-страниц, такие как Microsoft Front Page.

Изучая восприятие студентами презентаций слайд-шоу при обучении в больших группах, Кэссиди (1998) определил, что компьютерные презентации превосходили традиционные лекции в следующих областях: «1) способность удерживать внимание класса, 2) интересно характер материала, 3) организация материала, 4) подготовленность преподавателя, 5) легкость следования презентации, 6) ясность информации и 7) поток информации в презентации »(стр. 185).В этом исследовании, однако, не предпринималось никаких попыток измерить успеваемость учащихся и высказывалось предупреждение, что, возможно, «завышенные оценки компьютерных презентаций возникли из-за новизны» (стр. 186). Организационные качества и способность беспрепятственно интегрировать другие формы учебных методов (например, моделирование, видеоклипы, изображения и графику) делают его наиболее ценным активом для презентаций в больших группах. Несколько презентаций по физике можно найти на веб-сайте Центра математического и естественнонаучного образования Техасского университета A&M: http: // www.science.tamu.edu/CMSE/powerpoint/index.asp.

Таблицы в настоящее время используются в обучении физике разными способами. Согласно заявлению о позиции NSTA (1999), «Базы данных и электронные таблицы должны использоваться для облегчения анализа данных с помощью их организационных и визуальных возможностей представления» ( деклараций , § 4). Чаще всего используется для простого отображения данных в графической форме. В дополнение к отображению данных электронные таблицы могут предоставлять уравнение «наилучшего соответствия» для нанесенных на график точек.Примеры других более сложных применений электронных таблиц включают программирование для моделирования при анализе электрических цепей (Kellogg, 1993; Silva, 1994), планетных орбитах (Bridges, 1995), двухщелевой интерференции (Field, 1995) и эффекте Комптона (Kinderman). , 1992).

Всемирная паутина также является богатым источником информации при изучении концепций физики. Многие веб-сайты теперь содержат учебники по физике с разной степенью интерактивности. Помимо «круглосуточной» доступности для пользователя, еще одним преимуществом этой формы технологии является то, что учащиеся, имеющие доступ в Интернет, могут работать с этими учебными пособиями в своем собственном темпе вне школы так часто, как им нравится.Эти учебные пособия часто включают как текст, так и моделирование и могут даже включать диагностические инструменты самооценки. Популярные учебные сайты включают Physics 2000, Physics Classroom, Fear of Physics, ThinkQuest’s Visual Physics, а также Physics Place Пола Хьюитта (за небольшую плату).

Успешное внедрение технологии

Само присутствие технологии не гарантирует обучения студентов, равно как и внедрение инновационных практик (Coleman, Holcomb, & Rigden, 1998).Фактически, согласно обзору литературы Моттманна (Mottmann, 1999, p. 76), «нет измеримых различий в физических знаниях, полученных при сравнении реформ и традиционных методов обучения». Такие заявления, вероятно, являются скорее указанием на то, как были реализованы технологии или инновационные методы, чем обвинением в качестве или полезности продукта. Обучение студентов будет максимальным только тогда, когда учебные практики «разработаны в соответствии с различными образовательными и психологическими теориями и принципами» (Schacter & Fagano, 1999, p.339) с учетом индивидуальных потребностей и способностей учащихся. Кроме того, эффективность компьютерных технологий зависит не только от того, как используются компьютер и программное обеспечение, но и от взаимодействия студентов, которые используют эту технологию (Otero et al., 1999).

Независимо от типа используемой технологии,

процесс обучения в классе может стать значительно богаче, поскольку учащиеся получают доступ к новым и различным типам информации, могут манипулировать ею на компьютере с помощью графических дисплеев или управляемых экспериментов различными способами. никогда раньше, и может сообщать свои результаты и выводы с помощью различных средств массовой информации своему учителю, ученикам в следующем классе или ученикам по всему миру.(Департамент образования США, 1996 г., Преимущества использования технологий, 5)

Один из лучших способов облегчить обучение при использовании технологий или других инноваций - создать среду обучения в соответствии с моделью Брансфорда Как люди Узнайте (Брансфорд и др., 2000). Согласно этой модели, эффективная учебная среда должна быть одновременно «ориентированной на учащегося» (стр. 23), «ориентированной на знания» (стр. 24), «ориентированной на оценку» (стр. 24) и «ориентированной на сообщество». (п.25). Используя эту модель, разработчики эффективной среды обучения должны учитывать уникальные характеристики отдельных учащихся и процессы, с помощью которых они учатся лучше всего, должны проводить формирующие оценки и должны оказывать поддержку сообществу учащихся. Исследования, касающиеся достижений учащихся в богатой технологиями среде, служат поддержкой каждой из этих характеристик эффективной учебной среды. Следовательно, эффективность внедрения технологии зависит от тех же характеристик, которые делают любую учебную практику эффективной.

Источники

Байхнер Р. (1990). Влияние анализа движения видео на навыки интерпретации кинематических графиков. Диктор AAPT, 26 , 86.

Беллони М. и Кристиан У. (2003). Physlets® для квантовой механики. Вычислительная техника в науке и инженерия, 5 (1), 90-96.

Беллони М., Кристиан В. и Дэнси М. (2004). Обучение специальной теории относительности с использованием Physlets®, Учитель физики, 42 (5), 284-290.

Боултер, К., и Бакли, Б. (2000). Построение типологии моделей естественнонаучного образования. В J. Gilbert & C. Boulter (Eds.), Разработка моделей в естественнонаучном образовании (стр. 41-57). Нидерланды: Kluwer Academic Publishers.

Брансфорд, Дж., Браун, А., & Кокинг, Р. (ред.). (2000). Как люди учатся: мозг, разум, опыт и школа . Вашингтон: Национальная академия прессы.

Брант Г., Хупер Э. и Сагрю Б. (1991). Что будет раньше, симуляция или лекция? Журнал образовательных компьютерных исследований, 7 (4), 469-481.

Brasell, H. (1987). Влияние лабораторного построения графиков в реальном времени на изучение графических представлений расстояния и скорости. Journal of Research in Science Teaching, 24 (4), 385-395.

Бриджес, Р. (1995). Подгонка планетных орбит с помощью электронной таблицы. Физическое образование, 30 (5), 266-271.

Brungardt, J., & Zollman, D. (1995). Влияние интерактивного обучения на видеодиске с использованием анализа в реальном времени на навыки построения кинематических графиков у школьников-физиков. Journal of Research in Science Teaching, 32 (8), 855-869.

Брайан Дж. (2004). Программное обеспечение для видеоанализа и исследования сохранения механической энергии. Современные проблемы в технологиях и педагогическом образовании [Онлайн-сериал], 4 (3). Получено 20 марта 2006 г. с сайта https://citejournal.org/vol4/iss3/science/article1.cfm .

Брайан Дж. (2005). Видеоанализ: исследования по вторичной математике в реальном мире. Обучение и лидерство в технологиях, 32 (6), 22-24.

Кэссиди Дж. (1998). Восприятие студентами и преподавателями эффективности компьютерных лекций на курсах бакалавриата. Journal of Educational Computing Research, 19 (2), 175-189.

Черрихолмс, К. (1966). Некоторые текущие исследования эффективности образовательного моделирования: последствия для альтернативных стратегий. Американский ученый-бихевиорист, 10 , 4-7.

Чинн, К., и Малхотра, Б. (2002). Эпистемологически достоверное исследование в школах: теоретическая основа для оценки исследовательских задач. Научное образование, 86 , 175-218.

Коулман А., Холкомб Д. ​​и Ригден Дж. (1998). Проект «Введение в физику» 1987–1995: чего он добился? Американский журнал физики, 66 , 212-224.

Кокс, А., Беллони, М., Дэнси, М., и Кристиан, В. (2003). Обучение термодинамике с Physlets® на вводных курсах физики. Физическое образование, 38 (5), 433-440.

Дэнси М., Кристиан В. и Беллони М. (2002). Обучение с Physlets®: Примеры из оптики. Учитель физики, 40 (8), 494-499.

Escalada, L., & Zollman, D. (1997). Исследование влияния использования интерактивного цифрового видео в классе физики на обучение и отношение учащихся. Journal of Research in Science Teaching, 34 (5), 467-489.

Филд, Р. (1995). Табличное моделирование эксперимента Юнга с двойной щелью. Физическое образование, 30 (4), 230-235.

Финкельштейн, Н., Адамс, В., Келлер, К., Коль, П., Перкинс, К., Подолефски, Н., Рид, С., и ЛеМастер, Р. (2005). Когда изучение реального мира лучше проводить виртуально: исследование замены лабораторного оборудования компьютерным моделированием. Physical Review Специальные темы - Исследования в области физического образования, 1 (1), 010103.

Флик, Л. и Белл, Р. (2000). Подготовка учителей естественных наук завтрашнего дня к использованию технологий: Руководство для преподавателей естественных наук. Современные проблемы технологий и педагогического образования, 1 (1), 39-60.

Гарофало, Дж., Дриер, С., Харпер, С., Тиммерман, М., и Шоки, Т. (2000). Содействие надлежащему использованию технологий в подготовке учителей математики. Современные проблемы технологии и педагогического образования, 1 (1), 66-88.

Гилберт, Дж., Боултер, К., и Элмер, Р. (2000). Модели позиционирования в естественнонаучном образовании, а также в дизайне и технологическом образовании. В J. Gilbert & C. Boulter (Eds.), Разработка моделей в естественно-научном образовании (стр. 3-17). Нидерланды: Kluwer Academic Publishers.

Голдберг, Ф. (1997). Построение понимания физики в компьютерной среде. Труды конференций Американского института физики, 399 , 903-911.

Грэм Т. и Роулендс С. (2000). Использование компьютерных программ в обучении механике. Международный журнал математического образования в науке и технологиях, 31 (4), 479-493.

Грейсон Д. и Макдермотт Л. (1996). Использование компьютера для исследования мышления студентов по физике. Американский журнал физики, 64 , 557-565.

Хассон Б. и Баг А. (1995). Практическое и компьютерное моделирование. Учитель физики, 33 , 230-236.

Хьюсон, П. (1985). Диагностика и исправление альтернативной концепции скорости с помощью микрокомпьютерной программы. Американский журнал физики, 53, , 684-690.

Келлог Д. (1993). Схема электронных таблиц. Учитель естественных наук, 60 (8), 21-23.

Киндерман Дж. (1992), Исследование эффекта Комптона с помощью электронной таблицы. The Physics Teacher, 30 (7), 426-428.

Ледерман, Н., & Нисс, М. (2000). Технологии ради технологий или для улучшения преподавания и обучения? Школа естественных наук и математики, 100 (7), 345-348.

Льюис Р. (1995). Видео-знакомство с лабораторией: Студенты положительные, оценки без изменений. Американский журнал физики, 63 (5), 468-470.

McKinney, W. (1997). Образовательное использование компьютерных симуляций науки: некоторые уроки философии науки. Наука и образование, 6 , 591-603.

Моттманн Дж. (1999). Нововведения в преподавании физики. Учитель физики, 37 , 74-77.

Национальная ассоциация учителей естественных наук. (1990). Выступают учителя естественных наук: доклад NSTA о научно-техническом образовании в 21 веке . Вашингтон, округ Колумбия: Автор.

Национальная ассоциация учителей естественных наук. (1999). Положение NSTA: Использование компьютеров в естественнонаучном образовании .Получено 20 марта 2006 г. с сайта http://www.nsta.org/159&psid=4

Отеро В., Джонсон А. и Голдберг Ф. (1999). Как компьютер способствует развитию физических знаний будущими учителями начальных классов? Журнал образования, 181 (2), 57-89.

Перкинс, К., Адамс, В., Дубсон, М., Финкельштейн, Н., Рид, С., Виман, К., и ЛеМастер, Р. (2006). PhET: Интерактивные симуляторы для преподавания и изучения физики. Учитель физики, 44 (1), 18-23.

Риос Дж. И Мадхаван С. (2000). Руководство по внедрению технологий в классе физики. Учитель физики, 38 , 94-97.

Schacter, J., & Fagano, C. (1999). Улучшают ли компьютерные технологии обучение и успеваемость учащихся? Как, когда и при каких условиях? Журнал образовательных компьютерных исследований, 20 (4), 329-343.

Силва, А. (1994). Моделирование электрических цепей с помощью электронной таблицы. Компьютеры и образование, 22 (4), 345-353.

Стейнберг, Р. (2000). Компьютеры в обучении естествознанию: моделировать или не моделировать? Приложение к Американскому журналу физики, 68 (s7), s37-s41.

Стейнберг, М., и Уэйнрайт, К. (1993). Использование моделей для обучения электричеству - проект ЗАМОК. Учитель физики, 31 , 353-357.

Торнтон, Р., и Соколофф, Д. (1990). Изучение концепций движения с использованием лабораторных инструментов на базе микрокомпьютеров в реальном времени. Американский журнал физики, 58 , 858-867.

Министерство образования США. (1996). Подготовка американских студентов к 21 веку: решение проблемы технологической грамотности - отчет для страны о технологиях и образовании . Получено 18 апреля 2006 г. с веб-сайта http://www.ed.gov/about/offices/list/os/technology/plan/national/index.html

Wieman, C., & Perkins, K. (2005). Преобразование физического образования, Physics Today, 58 (11), 36.

Windschitl, M., & Andre, T.(1998). Использование компьютерного моделирования для повышения концептуальных изменений: роли конструктивистского обучения и эпистемологических убеждений учащихся. Journal of Research in Science Teaching, 35 (2), 145-160.

Технологические ресурсы

DataPoint - http://www.stchas.edu/faculty/gcarlson/physics/datapoint.htm

Fear of Physics - http://www.fearofphysics.com/

Интерактивная физика - http: // www.Interactivephysics.com/

LoggerPro - http://www.vernier.com/soft/lp.html

Измерение в движении - http://www.learn.motion.com/products/measurement /index.html

NetLogo - http://ccl.northwestern.edu/netlogo/

Physics 2000 - http://www.colorado.edu/physics/2000/index.pl

Physics Education Technology - http://www.colorado.edu/physics/phet/web-pages/index.html

Physics Place - http: // occawlonline.pearsoned.com/sms_files/physicsplace/login. html

Physics ToolKit (ранее известный как World-in-Motion) - http://www.physicstoolkit.com/

PowerPoint Physics - http://www.science.tamu.edu/CMSE /powerpoint/index.asp.

Physlets ® - http://webphysics.davidson.edu/Applets/Applets.html

STELLA - http://www.iseesystems.com/softwares/Education/StellaSoftware.aspx

The Physics Класс - http: // www.Physicsclassroom.com/

Tracker - http://www.cabrillo.edu/~dbrown/tracker/index.html

VideoPoint - http://www.lsw.com/videopoint/

Visual Физика - http://library.thinkquest.org/10170/main.htm

Информация об авторе

Джоэл Брайан
Техасский университет A&M
[email protected]

Всего просмотров 2428, сегодня 2 просмотров

Физика в космической науке и технологиях - видео и стенограмма урока

Физика и технологии

Хотя мы уже немного говорили о том, как технология космических полетов зависит от физики, связь между физикой и технологиями идет гораздо дальше.

Физика помогла нам разработать медицинские технологии, такие как сканеры магнитно-резонансной томографии (МРТ), рентгеновские снимки, лучевая терапия для лечения рака и аппараты ИВЛ для пациентов, чьи легкие не могут дышать.

Сканеры

МРТ используют гигантские магниты для съемки внутренних частей человеческого тела, включая сам мозг. Они делают это, выравнивая все магнитные частицы в вашем теле и определяя, сколько времени требуется частицам в разных тканях, чтобы вернуться в нормальное состояние.Рентгеновские лучи используют волны в определенной части электромагнитного спектра для создания изображений ваших костей. Рентгеновские лучи могут проходить через мягкие ткани, но отражаться от костей. Лучевая терапия использует другую часть электромагнитного спектра для уничтожения раковых клеток. Наконец, аппараты ИВЛ используют физические принципы давления и потока жидкости для искусственной работы ваших легких.

Тогда есть повседневные технологии. Компьютеры, телевизоры, микроволновые печи и многое другое - все это результат сотен лет физических открытий.Даже относительно абстрактные и недавние темы, такие как квантовая механика, являются неотъемлемой частью работы компьютеров и телевизоров.

Микроволны используют часть электромагнитного спектра для нагрева пищи. Какая часть спектра? Конечно же, микроволновая часть! Мы должны понять, как работают эти волны, чтобы создавать такие устройства и настраивать их для приготовления нашей еды. Телевизионные экраны и компьютерные мониторы содержат электроны, и эти электроны создают изображение. Но электроны - крошечные частицы, и их поведение объясняется квантовой механикой.Мы не смогли бы управлять ими и создавать картину, если бы не понимали эту абстрактную и сложную часть физики.

Резюме урока

Хорошо, давайте на минутку рассмотрим, что мы узнали о физике и космической науке и их взаимосвязи, а также взаимосвязи с технологиями. Как мы узнали с самого начала, физика - это отрасль науки, которая пытается объяснить Вселенную, используя фундаментальные законы и математику, а космическая наука - это изучение всего, что связано с космосом, включая то, где и как жизнь может формироваться в определенных местах. кроме Земли, и включает в себя многие области науки, а также историю космических полетов и исследований.

Без понимания того, что дает нам физика Вселенной, космическая наука была бы вообще невозможна. Мы не могли побывать на Луне, исследовать состав звезд и планет или поддерживать связь с астронавтами без физики. Ни физики, ни космической науки.

Физика также помогла нам разработать такие технологии, как сканеры МРТ, рентген, лучевая терапия для лечения рака, компьютеры, телевизоры, микроволновые печи, холодильники и многое другое.

Технологии будущего зависят от сегодняшней физики

Знаете ли вы, что вы уже любите физику? Подумайте о технологиях, которые вас окружают.

Микрочипы вашего компьютера были построены из транзисторов с использованием квантовой физики. GPS-навигация? Чувствителен к наносекундным вычислениям, основанным на общей теории относительности Эйнштейна. При сканировании ПЭТ используется трехмерное изображение тела, которое стало возможным благодаря физике элементарных частиц. Даже Интернет, обслуживающий эту статью, был творением физики, задуманным Тимом Бернерсом-Ли из CERN для передачи больших файлов физических данных.

Карманное устройство GPS.

Современные технологии настолько укоренились в физике, что от них зависит наш образ жизни.Увеличенная вычислительная мощность и более высокий уровень жизни, основанные на технологиях, основанных на физике, позволяют нам стремиться к более глубокому пониманию физики, что снова приводит к усовершенствованию технологий - и так далее.

Или, по крайней мере, должен. Эта проблема? Связь между физическими исследованиями и технологиями очевидна только в ретроспективе. На самом деле многие открытия не поддаются немедленному практическому применению, и могут потребоваться десятилетия, чтобы чистые исследования превратились в повсеместные, легко узнаваемые технологии, такие как GPS.

Это важно, потому что спонсоры могут ошибочно принять чистое исследование за роскошь, а не за необходимость. По этой причине самый крупный источник финансирования - государство - непостоянный союзник.

Только в прошлом году Министерство энергетики сократило бюджет на исследования в области физики высоких энергий в среднем на 23%. У младших исследователей сокращение было еще хуже: общее снижение составило более 30%. В 2011 году программа НАСА «Созвездие» - пятилетний проект стоимостью 9 миллиардов долларов, призванный стать преемником программы космических шаттлов НАСА и открыть новую эру пилотируемых космических полетов - была исключена из федерального бюджета как слишком дорогостоящая и отстающая от графика.(Подробнее о том, почему НАСА имеет значение, ниже.)

Отчасти проблема заключается в общественном восприятии и приоритетах. Этот десятилетний разрыв между теорией и применением - немыслимо долгое время для генерации мгновенных сообщений (и да, Wi-Fi использует физику). Без общественного давления на выборных должностных лиц - чьи долгосрочные цели обычно не выходят далеко за рамки следующего избирательного цикла - правительства отводят научным исследованиям низкий бюджетный приоритет.

Следующее поколение будет страдать от сегодняшнего отсутствия видения.

Эдуард Брезен, член Института Франции, приводит доводы в пользу того, чтобы сделать науку приоритетной: «Как еще мы можем решить задачу по сокращению или сдерживанию выбросов углерода, найти средства, чтобы накормить примерно 9 миллиардов человек, которые ожидаются к 2050 году. , продолжить борьбу с бедностью, обеспечить адекватную медицинскую помощь и принять вызов для дальнейшего существования Земли, какой мы ее знаем? »

Космический шаттл НАСА "Атлантис".

Инвестиции в фундаментальные исследования (помимо чистой физики) не только полезны для технологий, но и стимулируют экономический рост.

В 1962 году НАСА разработало План использования технологий, который делает технологии НАСА доступными на коммерческом рынке. Исследование, впервые проведенное в НАСА, привело к появлению почти 1800 дополнительных технологий, включая камеры для мобильных телефонов, программное обеспечение для обнаружения рака груди и конструкцию крыла самолета, настолько эффективную, что удалось сэкономить более 2 миллиардов галлонов реактивного топлива. На каждый доллар, вложенный в НАСА, дополнительные доходы увеличивают экономику на 7–14 долларов.

Однако это не сенсационная новость, и все же государственное финансирование науки непостоянно.Итак, в условиях приливов и отливов государственного финансирования, где еще мы можем обратиться за более последовательной поддержкой?

В последнее время сверхбогатые люди стали поддерживать научные исследования из любопытства или личного интереса. Уязвимость к болезням, например, не зависит от финансового положения, и многие клиенты использовали свое богатство для продвижения медицинских исследований в областях, имеющих непосредственное отношение к ним. Хотя отчасти это может быть связано с личными интересами, преимущества такой благотворительности распространяются на все мировое сообщество.

Как отмечает Ашутош Джогалекар, «Фонд кистозного фиброза, финансируемый состоятельными людьми, чьи дети были поражены разрушительной болезнью, дал Vertex Pharmaceuticals около 70 миллионов долларов. Вливание частично позволило Vertex создать Kalydeco, первый по-настоящему революционный препарат для лечения болезни, для которой раньше практически не было других вариантов ».

Хотя такая поддержка, безусловно, приветствуется, будущее науки больше нельзя определять исключительно за дверями лабораторий и на частных галах.Альтернатива? В последние годы краудфандинг стал одним из самых успешных и демократичных приложений технологий - и я обнаружил, что это отличный способ вовлечь общественность непосредственно в научные исследования и поддержать новые интересные проекты.

Это причина, по которой я недавно основал Fiat Physica, краудфандинговую организацию по физике, в которой многие люди делают скромные пожертвования (начиная с нескольких долларов) для достижения более крупной цели.

Fiat Physica позволяет общественности участвовать в физических исследованиях, обучении и просветительской деятельности на беспрецедентном уровне.Каждая из наших физических кампаний предлагает «льготы» или вознаграждения за пожертвования, чтобы стимулировать участие. Они могут варьироваться от цифровых фотографий с высоким разрешением до личного взаимодействия с исследовательской группой и, на самом высоком уровне, даже соавторства и пожертвований. И дело не только в финансировании, но и в разъяснительной работе.

У нас есть активная группа в социальных сетях для энтузиастов физики и блог, в котором мы публикуем статьи, связывающие абстрактные концепции с конкретными повседневными примерами.А для тех, кто хочет встретиться лично, мы спонсируем ежемесячные собрания в Нью-Йорке, чтобы обсудить физику в непринужденной обстановке.

Я не верю, что краудфандинг когда-либо заменит традиционных источников поддержки, таких как государственные гранты, частные фонды или отдельные покровители. Скорее, я считаю, что это дает новую возможность для общественности более активно взаимодействовать с физическим сообществом, особенно для проектов, которые не поддерживаются такими традиционными средствами.

Уэйн Гретцски сказал: «Хороший хоккеист играет там, где шайба. Великий хоккеист играет там, где должна быть шайба ». А краудфандинг - это будущее финансирования и поддержки фундаментальных исследований.

Доктор Марк Дж. Джексон - уроженец Портленда, штат Орегон. Он получил докторскую степень в области суперструнной космологии в Колумбийском университете в 2004 году. Затем он проводил постдокторские исследования в Фермилаб, Институте теоретической физики Лоренца, Парижском центре космологической физики. , Парижский астрофизический институт и Африканский институт математических наук.

Недавно он переехал в Нью-Йорк и основал Fiat Physica (Twitter: @fiatphysica.).

Это чрезвычайно захватывающее время для сообщества физиков, и общественность теперь может принимать непосредственное участие. Fiat Physica налаживает и налаживает отношения с фондами и компаниями, поддерживающими фундаментальные исследования и образование в области физики.

Изображение предоставлено: Shutterstock.com ; NASA / Wikimedia Commons

Физика, технологии и общество | eMedicalPrep

Физика, технологии и общество

Оглавление

Введение в физику, технологии и общество

Технология менялась со временем. Функционирование мира полностью отличается от того, как это было раньше. Достижения науки сыграли большую роль в изобретении новых технологий. Например: мобильных телефонов; они перешли от клавиатуры к сенсорным экранам с помощью новых наборов микросхем и сетевых технологий. Разработчики и ученые теперь стремятся превратить смартфоны в гибкие и складные. Так технологии переходят из одной формы в другую, чтобы сделать человеческую жизнь более комфортной и экономичной.

Чтобы улучшить технологии, мы понимаем потребности общества и выясняем, как принципы физики могут помочь нам в достижении наших целей.

Пример: Раньше люди думали, что энергия не может быть получена с помощью атомов. Но по иронии судьбы мы действительно производим ядерную энергию из атомов для удовлетворения энергетических потребностей общества.

Все изобретения, от железной булавки до гигантских космических кораблей, все является продуктом концепции физики и критического мышления. Это делает понимание физики более обязательным для развития общества.

Как связаны физика, технологии и общество?

Термины физика, технология и наука взаимосвязаны.Связь между наукой, технологией и наукой можно понять на следующих примерах:

  • Термодинамика - отрасль науки, которая имеет дело с энергией и материей, возникла, когда люди почувствовали необходимость понять и улучшить эффективность двигателей. Изучение термодинамики помогло в изобретениях, таких как автомобили, новые двигатели, холодильники, воздуходувки и т. Д.
  • Изобретение паровой машины привело к промышленной революции в Англии и повлияло на человеческие цивилизации
  • Существующая физика помогает в разработке новых технологий и иногда открывает новые концепции физики.Например, беспроводная технология основана на концепциях тока, электричества и магнетизма, представленных в 18, , веке,
  • .
  • Кремниевый чип заслуживает похвалы за компьютерную революцию за последние три десятилетия. Это стало возможным с развитием полупроводников и базовой электроники, которые являются подразделами Physics
  • .

Приложения физики в реальной жизни становятся трудными, если во время эксперимента не соблюдаются определенные экспериментальные условия.Раньше великий физик Эрнест Резерфорд не мог извлечь энергию из атомов, но позже, в 1938 году, два физика Хан и Мейтнер достигли процесса, посредством которого нейтрон атома Урана может быть индуцирован его делением. Это явление индуцированных нейтронов используется на атомных станциях для производства ядерной энергии и поставки ядерного оружия.

Физические и энергетические ресурсы

Альтернативное энергосбережение - это область, в которой физика вносит наибольший вклад. Альтернативная экономия энергоресурсов предполагает правильное использование ресурсов.Правильное использование ресурсов осуществляется с помощью нескольких программ и программ, таких как «Устойчивое развитие», «Утилизация» и т. Д.

Пример: ископаемое топливо сокращается, и существует острая необходимость в поиске эффективных и доступных источников энергии. Большая часть проблемы решается с помощью форм преобразования энергии, разработанных на основе законов физики, поскольку теперь мы знаем, как преобразовать геотермальную или солнечную энергию в электричество.

Ученые и вклад

Многие ученые упорно трудились, чтобы раскрыть секреты природы и использовать их на благо человека.Мир, который мы видим сегодня, полностью отличается от того, каким он был десятилетия и столетия назад. Это изменение произошло благодаря изобретениям, идеям и открытиям. Ниже представлена ​​таблица с указанием ученых и их вкладов в области физики.

Имя

Вклад

Страна

Виктор Фрэнсис Гесс Космическое излучение

Австрия

Вольфганг Паули Принцип исключения электронов

Австрия

Нильс Бор Квантовая модель и теория Бора

Дания

Луи Виктор де Бройль Волновая природа вещества

Франция

Вт.К Рентген Рентгеновские снимки

Германия

Вернер Гейзенберг Квантовая механика и принцип неопределенности

Германия

Рудольф Герц Генерация электромагнитных волн

Германия

Альберт Эйнштейн Фотоэлектрический эффект и теория относительности

Германия

Архимед Понятие плавучести и рычаг

Греция

Кристиан Гюйгенс Объясненный свет в форме волны

Голландия

Дж.К Бозе Короткие радиоволны

Индия

C.V Раман Неупругое рассеяние света молекулами

Индия

M.N Saha Термическая ионизация

Индия

S.N Bose Квантовая статистика

Индия

Хоми Джахангир Бхабха Каскадный процесс космического излучения

Индия

С.Чандрасекхар Эволюция и структура звезд, предел Чандрасекара

Индия

Галилео Галилей Закон инерции

Италия

Энрико Ферми Управляемое ядерное деление

Италия

Хидеки Юкава Теория ядерных сил

Япония

Эрнест Резерфорд Ядерная модель атома

Новая Зеландия

Абдус Салам Объединение слабых и электромагнитных взаимодействий

Пакистан

Мария Кюри Радиоактивность и обнаружены новые элементы, такие как радий и полоний

Польша

Исаак Ньютон Закон всемирного тяготения, законы движения, телескоп

Великобритания

Майкл Фарадей Законы электромагнитной индукции

Великобритания

Джеймс Кларк Максвелл Электромагнетизм и объяснение того, что свет является электромагнитной волной

Великобритания

Дж.Дж. Томсон Электрон

Великобритания

Поль Дирак Квантовая статистика, релятивистская теория электрона

Великобритания

Джеймс Чедвик Нейтрон

Великобритания

Р.А. Милликен Измерение электронного разряда

США

Эдвин Хаббл Расширяющаяся вселенная

США

Эрнест Орландо Лоуренс Циклотрон

США

Заключение

Физика помогает лучше понять мир.Вклад ученых в физику значительный, и именно благодаря их принципам и концепциям мы ведем комфортный образ жизни с достаточным использованием ресурсов. Ученые не только формулируют существующие законы природы, но и предлагают изменить существующие, чтобы обеспечить устойчивое использование всех ресурсов и благ человечества.

Посмотрите это видео, чтобы получить дополнительную информацию


Другие чтения

Физика, технологии и общество

Образцы экзаменационных работ NEET и AIIMS

Физика для современных технологий | КПУ.около


Диплом физика нового типа в Канаде

Бакалавр. Специальность «Физика для современных технологий» даст студентам солидный фон в области физики, а также в области применения физики в современных технологиях. Физика является основной движущей силой развития новых технологий, а новые технологии, в свою очередь, позволяют ученым расширять границы знаний. Отношения являются симбиотическими, поэтому эта программа предназначена для тех, кто интересуется как фундаментальной наукой, так и практическим применением этой науки в промышленных и / или лабораторных условиях.Помимо изучения физики, студенты получат технические навыки, которые очень важны для работы в местной промышленности.


Содержание программы

Для того, чтобы выпускники могли успешно найти работу по окончании учебы, содержание программы было разработано с учетом потребностей местной промышленности и будет включать стажировку. Содержание программы будет включать такие темы, как:

  • Квантовая физика,
  • Теплофизика,
  • Оптика и оптоэлектроника,
  • Электричество и магнетизм,
  • Электроника,
  • Компьютерное программирование,
  • Бизнес,
  • Управление производственными процессами,
  • Обработка сигналов и изображений.

Также запланированы специальные темы, такие как «Зеленая энергия» и «Географические информационные системы».

Выпускники программы могут рассчитывать на продолжение карьеры в таких областях, как электроника, экологически чистая энергия, телекоммуникации, управление производственными процессами, технические продажи и обучение, среди других.


Требования для зачисления

Прием в первый год : «Физика для современных технологий - базовый год»
Студент, подающий заявление на первый год, базовый год, должен только соответствовать общим требованиям для поступления в университет.Студенты, которые поступают в университет без предварительных требований, имеют возможность повышения квалификации в течение подготовительного года.

Зачисление на 2-й курс : бакалавр наук Специальность «Физика для современных технологий»
Для зачисления заявитель должен иметь 30 кредитов университетского уровня, в том числе:
PHYS 1120 или PHYS 1101
PHYS 1220 или PHYS 1102
MATH 1120 или MATH 1130
MATH 1230 или MATH 1220, а также
ENGL 1100
Требуется оценка не ниже C в каждом курсе, применяемом к этим 30 кредитам.


Переводы

Из других программ КПУ

  • Сертификат инженера - если вы завершили программу Сертификата инженера, вам дадут продвинутый статус для CHEM 1110, 1210, ENGL 1100, MATH 1120, 1220, 2721, PHYS 1120, 1600, 1220, а также девять кредитов и может подать заявку на вступление непосредственно во 2-й год.
  • Другие научные специальности - если вы закончили PHYS 1120 (или 1101), PHYS 1220 (или 1102), MATH 1120 (или 1130) и MATH 1220 (или 1230), вы можете подать заявку на поступление непосредственно на второй год (см. Выше) .Вам нужно будет составить какие-либо специальные курсы, которые еще не прошли, включая PHYS 1600, который необходимо пройти в осеннем семестре 2-го года обучения.

Из других учреждений

Мы приветствуем заявки на перевод от студентов, изучающих естественные науки в других университетах и ​​колледжах, и перевод будет особенно плавным, если он происходит до начала 2-го года обучения. Эквивалентные курсы, взятые в другом месте, будут предоставлены в KPU. Пожалуйста, обратитесь к BC Transfer Guide или физический отдел с радостью вам поможет.


Ресурсы

Следите за новостями и обновлениями (особенно если вы будущий студент) на этой веб-странице, а также на нашей странице в Facebook и Twitter.

Твиттер: @KwantlenModTech

Facebook: KpuPhysicsForModernTechnology

Официальное предложение по программе (утверждено)

Описание программы (Календарь KPU)

Физика и технологии будущего | Курсы | Онлайн

Описание курса

В этом курсе, предназначенном для студентов, которые интересуются наукой и техникой, но еще не изучали физику, участники знакомятся с ключевыми концепциями в этой области и смотрят, как эти концепции меняют мир.

Охватываемые темы включают электромагнетизм, квантовую механику, термодинамику, ньютоновскую механику, волны, звезды и галактики, ядерную физику, теорию относительности Эйнштейна и теорию струн. Получив некоторое представление об этих концепциях, студенты изучают новые технологии в таких областях, как интерфейсы мозга и компьютера, искусственный интеллект, анализ последовательности генов, возобновляемые источники энергии, виртуальная реальность и биотехнологии.

Участники исследуют виртуальные эксперименты, чтобы понять отражение и преломление, написать код для распознавания объектов и работать с MATLAB (программное обеспечение, используемое учеными и инженерами) для создания имитированных моделей.Они получают представление о передовых методах исследования и учатся рецензировать научные статьи. Они также работают в группах над проектами, которые представляют в конце курса.

В рамках этого курса пионер дополненной реальности Амир Барадаран работает с инструктором над разработкой приложения дополненной реальности My DigiLab, которое будет доступно студентам на протяжении всей программы. Платформа представляет собой многопользовательское педагогическое программное обеспечение, доступное через смартфоны Android и iOS, которое погружает студентов в интерактивную научную лабораторию, созданную в цифровом формате, которая имитирует практические учебные эксперименты и эксперименты в реальном времени.Студенты будут учиться, наблюдая, взаимодействуя и манипулируя виртуальными объектами, которые накладываются поверх их физического пространства. Эта концепция образовательных игр позволяет студентам совершенно по-разному взаимодействовать с существующей онлайн-программой.

Студенты, которые уже изучали физику, могут быть заинтересованы в астрономии и астрофизике.

Руководство по регистрации и номер (а)


Чтобы просмотреть подробную информацию о конкретном предложении, щелкните номер вызова, чтобы перейти в каталог Directory of Courses.

Сессия 1 | Телефонный номер: 10515

Сессия 2 | Телефонный номер: 10516

Дополнительные инструкции по процессу регистрации можно найти здесь.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *