Учебно-методический комплекс по курсу «Методика преподавания физики» для студентов 3 курса

Лекция 3. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СОВРЕМЕННОЙ ФИЗИКИ И АСТРОНОМИИ И ИХ РОЛЬ В РАЗВИТИИ ИННОВАЦИОННОГО РАЗВИТИЯ. НАНОТЕХНОЛОГИЯ И ЕЕ МЕСТО В СИСТЕМЕ ФИЗИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ.
План лекции

1. 
   Инновационные методы преподавания с использованием новых достижений в области современной физики и астрономии.
   
2. 
   Основные направления современной науки.
   
3. 
   Связь нанотехнологии с учебными предметами и ее роль в преподавании физики.
   
4. 
   Нанотехнологии и их применение.
   

1. Инновационные методы преподавания с использованием новых достижений в области современной физики и астрономии.
В буквальном переводе с греческого слово «physis» означает «природа», стало быть, физика – наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира. Физика – главная из естественных наук, поскольку она открывает истины, справедливые для всей Вселенной. Законы физики являются основой знания о строении и функционировании Вселенной, лежат в основе научного постижения действительности.
Два обстоятельства мешают понять современную физику: применение сложнейшего математического аппарата и невозможность создать наглядную модель современных физических представлений (искривленное пространство; частицу, одновременно являющуюся волной и т.д.). Прогресс физики (и науки в целом) связан с постепенным отказом от непосредственной наглядности. Это связано с тем, что некоторые стороны реальности незаметны для поверхностного наблюдения и наглядность может ввести в заблуждение. Механика Аристотеля покоилась на принципе: «Движущееся тело останавливается, если, сила, его толкающая, прекращает свое действие». Он оказался соответствующим реальности просто потому, что не замечалось, что причиной остановки тела является трение. Для того, чтобы сделать правильный вывод, потребовался эксперимент, который был не реальным экспериментом, невозможным в данном случае, а экспериментом идеальным. Такой эксперимент провел великий итальянский ученый Галилео Галилей. Для того, чтобы данный мысленный эксперимент стал возможным, потребовалось представление об идеально гладком теле и идеально гладкой поверхности, исключающей трение. Эксперимент Галилея, позволил сделать вывод, что если ничто не будет влиять на движение тела, то оно сможет продолжаться бесконечно долго.
Современная физика выделяет три структурных уровня Вселенной: микромир, макромир и мегамир. Исследование микромира осуществляет микрофизика, макроми­ра – макрофизика и мегамира – астрофизика. Микромир – это мир непосредственно ненаблюдаемых объек­тов, имеющих пространственные размеры от 10-10 до 10-18 м. Вре­мя жизни этих объектов может составлять всего 10-24с. Движение объектов микромира подчиняется законам квантовой механики и электродинамики. Макромир – мир объектов, размеры которых сопоставимы с масштабами человеческого опыта, закономерности движения объектов в нем сформулированы классической механикой и электродинамикой. Мегамир – мир космических расстояний и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами. Время существования этих объектов достигает миллионов и миллиардов световых лет. Движение объектов мегамира описывается закономерностями специальной и общей теории относительности.
В современной физике возник ряд новых направлений, неведомых классической. Ограничимся перечислением лишь некоторых и очертим круг задач, стоящих перед ними.

2.