Наука и техника как направления человеческой деятельности существуют с давних пор. Однако, если в прошлых столетиях проблемы этих областей интересовали лишь узкий круг причастных к ним интеллектуалов, а отношение к технике было сугубо прикладным, то наше время выдвинуло оба этих явления в центр общественного внимания, привлекло к ним взоры миллионов людей.
Экономисты и социологи именуют 21 век, как веком научно-технической или второй промышленной революции. Физики — веком атома и космоса. Химики — веком синтетики. Кибернетики и техники — веком автоматики. Атомная и термоядерная энергия, начало космической эры, автоматизация и кибернетизация производства, компьютеризация повседневной жизни — это такие достижения науки, которые говорят о том, что наука способна оказывать огромное и все возрастающее влияние на все сферы общественной жизни. При этом если раньше область техники ограничивалась сферой производства материальных благ, то в 21 веке она влияет на все области и сферы общественной жизни.
Техника, революционизировала транспорт, она властно вторглась в нашу культуру, быт, отдых.
Ныне нет такой крупной народнохозяйственной проблемы, решение которой не было бы так или иначе связано с тенденциями развития научно-технической революции, также она оказывает все более заметное влияние на политику, идеологию, искусство, религию, на мировоззрение человека и также в большей степени на образование.
При этом, достижения физики обуславливают научно-технический прогресс, и эта роль физики не изменяется. С возрастанием роли науки и техники в современной действительности, повышается и роль физики, как важнейшей мировоззренческой науки. Поскольку в огромном разнообразии окружающих нас событий и явлений физическая наука видит некое единство, и создав уникальный способ описания, соединила разрозненные части необычайно сложного мира. Следовательно, современное развитие науки и техники влечет за собой изменения и в подходе к изучению физики.
Таким образом, предмет исследования данной работы современные открытия в науке и технике.
Целью данной работы является исследование открытий в науке и технике и применение их в школьном курсе физики.
Цель исследования определила ее задачи:
1. Раскрыть сущность современных открытий в науке и технике.
2. Определить основную роль науки в современном образовании физики.
3. Рассмотреть основные направления применения научно-технического прогресса в школьном курсе физики.
Развитие науки и техники в XVIII-XX веках
... отдельных фигур и их действий(«качественно»). В 18 веке на передовой научно-технической мысли оказалась западная Европа: это и ... приводит к объединению мощных пластов химии, физики, анатомии и других естественных наук. Медицина берёт у химии строгую номенклатуру ... конца XVIII в. в развитии отечественной промышленности и техники с достаточной ясностью вырисовывается из уже опубликованных, хотя ...
После решения всех задач, цель исследования будет достигнута.
наука открытие физика школьный
- ГЛАВА 1. СУЩНОСТЬ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА И ЕГО РОЛЬ В ОБРАЗОВАНИИ
1.1 Влияние научно-технического прогресса на жизнь общества
В настоящее время динамично развивается научно-технический прогресс (НТП).
Произошли глубокие, качественные изменения во многих областях науки и техники. Появление НТП связанно с великими открытиями в области фундаментальной физики. Открытие радиоактивности, электромагнитных волн, ультразвука, реактивного движения и т.д. привело к тому, что человек применяя эти знания, двинул далеко вперед развитие техники. Человек научился передавать на расстоянии не только звук, но и изображение. Человек вышел в космос высадился на луну, увидел ее обратную сторону. С помощью уникальных оптических приборов возможно узнать из какого вещества состоят далекие планеты. Полученные новые данные когда-нибудь позволят человеку сделать новые невероятные открытия, которые приведут к новым достижениям в науки и технике. Во всем мире наблюдаются глубокие качественные перемены в основных отраслях техники. НТП коренным образом изменил роль науки в жизни общества. Наука стала непосредственной производительной силой.
Прикладная электроника бывшая до недавнего времени частью общей физики стала независимой областью науки, так же как и физическая химия, геофизика и астрофизика отделились от общей физики. Основные достижения в последние годы были получены на стыке разных наук — в биофизике, физике твердых тел и астрофизике. Расшифровка структур ДНК, синтез сложных протеиновых молекул и достижения генной инженерии были осуществлены благодаря достижениям спектроскопии, рентгеновской кристаллографии и электронному микроскопу.
Изобретение транзистора привело к настоящей революции в области радиоэлектроники. На основе транзисторной технологии появилось новое направление в науке и технике — микроэлектроника. Что позволило человеку построить первые полупроводниковые ЭВМ. Физика вносит решающий вклад в создание современной вычислительной техники, представляющей собой материальную основу информатики. За короткий промежуток времени вычислительная техника шагнула далеко в перед. Современные персональные компьютеры имеют огромную скорость обработки информации, большие объемы памяти, позволяющие осуществлять практически любые расчеты. С помощью периферийных устройств компьютер видит, слышит, рисует, чертит, печатает, говорит, показывает, играет в игры, обучает, управляет технологическими процессами на производстве, следит за космическим полетом и т.д. Трудно представить себе сегодняшний день без компьютера. С помощью компьютера в наши дни осуществляется связь по компьютерной сети с любой точки земного шара О создании системы непрерывного образования учителей физики // режим доступа http://vestnik.yspu.org/releases/uchenue_praktikam/5/.
Таким образом, идет обмен видео, аудио и текстовой информации между людьми в разных странах. Это позволяет людям понять друг друга лучше, узнать много нового друг о друге, получить требуемую информацию. Электронная почта в считанные секунды доставит ваше сообщение огромного объема в любой уголок земли. Развитие компьютерной техники и технологии, дают возможность ученым физикам производить сложнейшие расчеты, анализировать вероятностные ситуации, строить математические модели различных процессов природы и самого человека.
Наука, техника и технология — роль для экономики
... уровни управления производством. Развитие технологии сопровождается ее превращениями (метаморфозами) в свои формы, особенно технику. Технология тесно связана с другими науками. В нем прочно сочетаются естественные науки, наука и технологии, экономика, политика и менеджмент. Технология основана на ...
Сегодня прогресс достиг небывалых темпов роста и продолжает динамично развиваться. Современный мир сложен, многообразен, динамичен, пронизан противоборствующими тенденциями. Он противоречив, но взаимозависим, во многом целостен.
Если двадцатый век называли веком науки и техники, то нынешний век будет веком информационным. Главной ценностью становится информация. Еще в XIX в. появились первые признаки того, что наука стала мировой, объединив усилия ученых разных стран. Возникла, развилась в дальнейшем интернационализация научных связей. Расширение сферы применения науки в конце XIX — начале XX в. привело к переменам в жизни десятков миллионов людей, проживающих в развитых промышленных странах, и объединению их в новую экономическую систему.
Возрастание роли техники и технического знания в жизни общества характеризуется зависимостью науки от научно-технических разработок, усиливающейся технической оснащенностью, созданием новых методов и подходов, основанных на техническом способе решения проблем в разных областях знания, в том числе, и военно-техническом знании. Современное понимание технического знания и технической деятельности связывается с традиционным кругом проблем и с новыми направлениями в технике и инженерии, в частности с техникой сложных вычислительных систем, системотехникой и др. Научно-технический прогресс выдвинул на передний план проблему применения техники нового типа. Подобная техника — электронно-вычислительные машины (ЭВМ), автоматизированные системы управления (АСУ) — в наше время проникла в самые разнообразные области общественной жизнедеятельности и науки Розин В.М. Философия техники и культурно — исторические реконструкции развития техники. // Вопросы философии 1996 г., № 3. От эффекта ее практического применения стали непосредственно зависеть успехи в развитии этих важнейших областей.
Следует отметить, что развитие техники происходило не только по пути ее усложнения, но также и в направлении повышения ее качества и надежности. Компьютеризация может привести не только к позитивным, прогрессивным изменениям в жизни человека, но и спровоцировать негативные изменения, например, такие как уменьшение интеллектуальной активности человека, снижению творческой активности.
Таким образом, сейчас приходится сталкиваться с положительными и отрицательными последствиями применения научных достижений.
Цель науки — сохранять и преумножать знания для общества и последующих поколений. Знания позволяют человеку, зная природу вещей делать верный выбор из имеющихся вариантов, тем самым делая свою жизнь более богатой во всех смыслах. В этом суть того, зачем нужны знания.
1.2 Роль науки в образовании
Наука является неотъемлемой, составной частью культуры, она взаимодействует со всеми формами духовной деятельности. Более того, динамический характер современной техногенной цивилизации во многом обусловлен динамическим характером науки и научного познания.
Техническая теория. Специфика технического и технологического знания
... науки и техники, приведшие к развитию технических наук: В первый период (донаучный) последовательно формируются три типа технических знаний: практико-методические, технологические и конструктивно-технические; Во втором периоде происходит зарождение технических наук ... специфики технического знания и технических наук необходимо анализировать их строение. В настоящее время научно-технические дисциплины ...
Особенно важна роль науки в образовании. Можно отметить несколько моментов, раскрывающих ее значение в этой сфере.
В основе образовательного процесса лежит научная картина мира, формирующая научное, достоверное знание о мироздании, о самых разных областях и сферах действительности. Образование — это тот исходный момент, с которого начинаются встреча каждого человека с наукой, подготовка к жизни, формирование мировоззрения.
Научные подходы и методы пронизывают все содержание учебного процесса. Образовательные модели опираются на сугубо научные обоснования и достижения разнообразных наук — педагогики, психологии, физиологии, дидактики и т.д. Сегодняшнее образование и обучение переживают большие перемены: стремительно внедряются в учебный процесс новые информационные технологии обучения, что, в свою очередь, требует переосмысления целей и задач образования. Современное общество нуждается в специалистах, не просто обладающих определенной суммой знаний, но и способных находить выход из нестандартных ситуаций, умеющих адаптироваться к быстроменяющимся условиям среды и потока информации Роль науки в образовании, научный журнал Биофайл // режим доступа http://biofile.ru/his/13503.html .
Одной из важнейших задач современного образования является внедрение достижений научно-технического прогресса в обучение, что требует компьютеризации школ, учебных заведений, создания и развития единой информационной среды, разработки обучающих программ, методик обучения, виртуальных компьютерных практикумов и т.д.
Науке многое предстоит сделать для создания таких моделей образовательного процесса, в которых возможным было бы сбалансированное соотношение естественнонаучных и гуманитарных компонентов современного знания. Сам процесс обучения должен быть максимально приближен к конкретным жизненным ситуациям, а потому большое значение имеет внедрение в обучение таких методов, как мозговой штурм, деловые игры, тренинги, анализ нетипичных ситуаций и т.д. Необходимо помнить, что в процессе образования создается тот человеческий интеллектуальный потенциал, который «войдет» в современную техногенную цивилизацию, отличающуюся, как уже указывалось, динамизмом.
Усиливающаяся роль науки требует осмысления вопроса о том, каковы ее функции. Это важно, поскольку они меняются, как меняется весь ее облик и характер взаимосвязей с обществом.
Традиционно принято выделять три группы функций науки: культурно-мировоззренческую, функцию производительной силы общества и социальной силы, поскольку ее методы и научное знание в целом оказывают заметное влияние на решение разнообразных проблем, возникающих в современном обществе.
Культурно-мировоззренческая функция науки утверждалась в жесткой полемике с религией и теологией. Вплоть до XVII века монополией на формирование представлений о мироздании, месте человека в нем, о ценностях и смысле жизни обладала теология. Научные же знания во внимание не принимались и функционировали наравне и вместе с обыденными, частными.
Открытие Николая Коперника послужило тем толчком, благодаря которому наука вышла на мировоззренческую проблематику, поскольку его система опровергла Аристотелево-Птолемеевскую картину мира, на которую опиралась и теология; более того, гелиоцентрическая система Коперника противоречила обыденным представлениям об устройстве мироздания Роль науки в образовании, научный журнал Биофайл // режим доступа http://biofile.ru/his/13503.html .
Развитие технических наук и новых научно-инженерных направлений в XX веке
... века: автомобилестроение, авиация, электротехника, связь, химия, энергетика, космонавтика и так далее. наука технический неклассический 1. Взаимосвязь науки и техники В отличие от фундаментальных наук, технические науки имеют исключительно прикладное, практическое назначение. Практическая направленность научно ...
Прошло также немало времени, прежде чем достижения науки стали применяться в производстве. Этому способствовало возникновение, наряду с теоретическими, ряда прикладных, технических наук, таких как сопротивление материалов, технология металлов, электроника, теория механизмов и машин. Прикладная наука непосредственно была поставлена на службу производству, но только в XX веке о науке заговорили как о непосредственной производительной силе общества. Развернувшаяся научно-техническая революция привела к кардинальным изменениям в сфере труда: замене ручного труда машинным, механизации и автоматизации трудоемких процессов, применению компьютеров, информационной техники во многих отраслях хозяйствования. С целью сближения науки с производством создаются конструкторские бюро, объединения ученых, занимающихся научными исследованиями в области производства. Беспрецедентные масштабы и темпы современного научно-технического прогресса демонстрируют результаты ее во всех сферах жизни, во всех отраслях трудовой деятельности человека. С другой стороны, и сама наука с расширением сферы ее применения получает мощный импульс для своего развития.
Это приводит к тому, что влияние науки выходит за рамки производственной сферы, она все активнее оказывает влияние на социальную сферу. Сегодня ни одно из социально-экономических преобразований не осуществляется без разработки масштабных планов и программ, в которых не принимали бы участие ученые. Как правило, такие планы имеют комплексный характер, а потому предполагают взаимодействие общественных, естественных и технических наук.
Превращение науки в социальную силу порождает комплекс проблем внутри науки: как управлять самой наукой в условиях научно-технического прогресса, какие методы научной познавательной деятельности применимы к другим формам познания и культуры (паранауке, обыденному познанию, искусству) с целью научного управления культурными процессами, какое влияние оказывают на науку социальные реалии и многое другое.
Таким образом, можно говорить, что научно-технический прогресс к концу XX века обусловил технологизацию не только многочисленных отраслей производства, он неумолимо вторгся в сферу культуры, гуманитарных областей знаний. Сегодня мы уже говорим об информационных, медицинских и других подобных технологиях, в том числе и в сфере образования.
В основу образовательной системы в качестве генеральной идеи должно быть положено гуманистическое мировоззрение, предусматривающее формирование таких качеств личности, как осознание природы и человека в их единстве, отказ от авторитарного, мифологического стиля мышления, терпимость, склонность к компромиссу, уважительное отношение к чужому мнению, иным культурам, ценностям и верованиям Можакова Т.Ю. Использование технологий развивающего обучения в школьном курсе физики, 2012 г. // режим доступа . Гуманитарное назначение физики состоит в том, что она вооружает школьника научным методом познания, позволяющим получать объективные знания об окружающем мире.
Нобелевские лауреаты в области физики
... Нобелевские лауреаты», ведь, чтобы познавать новые области физики, чтобы понимать суть современных открытий, необходимо хорошо усвоить уже устоявшиеся истины. Мне было очень интересно в процессе моей работы над рефератом ... Физико-технического института АН СССР. Главный редактор журнала «Физика и техника полупроводников». Ж. Алферов – автор фундаментальных работ в области физики полупроводников, ...
В какой мере решение этой задачи связано с технологизацией образования. Исторически понятие «технология» возникло в связи с техническим прогрессом и согласно словарным толкованиям (teche — искусство, ремесло, наука + logos — понятие, учение) есть совокупность знаний о способах и средствах обработки материалов. Технология включает также и искусство владения процессом, в результате чего персонализируется.
С развитием науки и техники значительно расширились возможности человека, появились новые технологии (например, промышленные, электронные, информационные) с колоссальными обучающими ресурсами. Качественные изменения, возникающие при этом, свидетельствуют о том, что привычные процессы «научения» уже не укладываются в рамки традиционных методик и средств обучения, а также индивидуальных способностей преподавателя. Появляются новые технические, информационные, полиграфические, аудиовизуальные средства с присущими им новыми методиками, которые становятся неотъемлемым компонентом образовательного процесса, внося в него определенную специфику. Такой подход позволяет говорить о своеобразии педагогической технологии.
Таким образом, можно говорить о том, что развитие науки и техники в современном мире влечет за собой развитие всех сфер человеческой деятельности, и в частности данное развитие влияет на образование. Ясно, что кроме дополнительных возможностей в изложении дисциплин, которые возникают с развитием технологий, меняется и сам подход к образованию, меняются и сами цели образования, что оказывает непосредственное влияние как на содержание учебных дисциплин, так и на методы и формы его изложения. Таким образом, в следующей главе данного исследования рассмотрим вопрос о том, каким образом, развитие науки и техники оказало влияние на школьный курс физики.
ГЛАВА 2. СОВЕРЕМЕННЫЕ ОТКРЫТИЯ В НАУКЕ И ТЕХНИКЕ И ПРИМЕНЕНИЕ ИХ В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ФИЗИКИ
2.1 Новые научно — технические открытия 21 века
По мере углубления в недра структуры окружающей нас материи мысленному взору человека открываются все новые тайны и ранее неизвестные явления. Иные тайны уже разгаданы, но множество других еще остается загадкой для человечества. Очередной шаг к их познанию, возможно, будет сделан с помощью Большого адронного коллайдера (Large Hadron Collider — LHC), сооруженного в Женеве, в Европейском центре ядерных исследований объединенными усилиями международного сообщества ученых и инженеров. Комплекс Большого адронного коллайдера — это поистине масштабное воплощение в реальность самой передовой научной и инженерной мысли.
В экспериментах на Большом адронном коллайдере предполагается продолжить исследования фундаментальных симметрий в мире элементарных частиц.
Большой адронный коллайдер был задуман создателями как современный мощный физический прибор, позволяющий дать ответы на многие вопросы, поставленные физикой частиц. Эксперименты, для которых он предназначается, нацелены в том числе на поиск бозона Хиггса и суперсимметричных партнеров — свидетельств существования темной материи и темной энергии, а также справедливости Стандартной модели; на исследование кварк-глюонной плазмы.
История Большого адронного коллайдера ведет начало с октября 1990 г., когда на совещании в Аахене (Германия) руководители Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН), в то время — К. Руббиа и Дж. Брианти, высказали предложение соорудить в 27-километровом тоннеле действовавшего тогда электрон-позитронного коллайдера ЦЕРНа протон-протонный ускоритель с энергией 16 ТэВ и светимостью 1034 см?2 с?1.
Исследование фонтанных скважин
... Р=20-40 МПа). 3.3 Исследование фонтанных скважин Исследование фонтанных скважин проводятся по двум методам. На установившихся и неустановившихся режимах. Исследование на установившихся режимах ... которым понимают максимальный дебит скважины, допустимый условиям рациональной эксплуатации залежи и обеспечиваемый продуктивной характеристикой скважин. Исследования на неустановившихся режимах заключается ...
Основой ускорителя должен был стать дипольный магнит, разработанный по типу «два в одном» (встречные пучки протонов удерживаются на орбите с помощью одного магнита с двумя апертурами).
Магнит был рассчитан на температуру 1,8 К (-271,20С) и должен был обеспечивать магнитное поле 10 Тл. В 1994 г. совет ЦЕРНа утвердил этот проект под названием «Большой адронный коллайдер» с несколько измененными параметрами: магнитное поле — 8,33 Тл, полная энергия в системе центра масс — 14 ТэВ (энергия каждого из ускоренных пучков — 7 ТэВ).
Сразу после утверждения проекта в рамках межправительственных соглашений, заключенных ЦЕРНом со многими странами, включая Россию, США, Японию, Индию, Китай, ряд государств бывшего Советского Союза, началось совместное сооружение Большого адронного коллайдера на территории и под эгидой Европейского центра ядерных исследований со штаб-квартирой в Женеве. Около 20 % вклада в стоимость коллайдера и детекторов пришлись на долю стран, не являющихся членами ЦЕРНа, в первую очередь на Россию, США и Японию Можакова Т.Ю. Использование технологий развивающего обучения в школьном курсе физики, 2012 г. // режим доступа .
Заметим, что в реализации проекта Большого адронного коллайдера отражаются характерные особенности современной физики частиц. Эта область естествознания в наши дни, как никогда ранее, имеет ярко выраженный интернациональный характер, поскольку интегрирует национальные программы развитых стран мира. Ведь критическая проверка предсказаний существующих теорий, поиск и открытие новых фундаментальных частиц и закономерностей на недостижимом ранее уровне проникновения в глубь материи требуют предельно возможных ныне значений энергии, чувствительности приборов, колоссальных объемов экспериментальных данных и скорости их обработки в режиме реального времени.
Решение столь сложных задач по плечу лишь большим международным коллаборациям ученых, специалистов вомногих областях науки и техники, обладающим значительными интеллектуальными и материальными ресурсами и современными промышленными технологиями. Большой адронный коллайдер — это 27-километровое кольцо, пробитое на 100-метровой глубине в толще горных пород.
Между двумя горными массивами — Юрскими горами и Альпами — под территорией Швейцарии и Франции расположился Большой адронный коллайдер 51 цепь ускорителей, где последовательно разгоняются частицы до скорости, близкой к скорости света. В кольце подземного тоннеля они достигают 11 тыс. оборотов в секунду. Удерживают частицы встречных пучков двухапертурные сверхпроводящие магниты ускорителя — коллайдера. Каждый сверхпроводящий диполь — один из элементов системы сверхпроводящих магнитов — весит около 25 т и имеет длину 15 м. Он может работать только при сверхнизкой температуре в 1,8 К, для чего охлаждается жидким сверхтекучим гелием. Включаясь в работу, такой сверхпроводящий магнит создает поле величиной более 8 Тл. А всего диполей в системе магнитов коллайдера 1236. Эту систему дополняют еще 860 квадруполей и более 6 тыс. корректирующих магнитов. Очень важную часть комплекса составляют четыре детектора — огромные и сложнейшие сооружения, позволяющие анализировать образующиеся в результате столкновений потоки частиц. Большинство экспериментов по физике частиц теперь выполняется на ускорителях частиц высоких энергий, в том числе на ускорителях со встречными пучками частиц, которые и называются коллайдерами. Энергия каждого из пучков частиц может достигать огромной величины, несколько тераэлектронвольт. Вся эта энергия во время столкновения концентрируется в микроскопическом объеме, что приводит к гигантским ее плотностям и множественному рождению частиц, среди которых могут появиться и новые, ранее еще неизвестные. При подобных огромных плотностях энергии воссоздаются (в малом объеме, конечно) условия для протекания процессов, которые невозможны сейчас на Земле, но в изобилии могли случаться во Вселенной на ранних стадиях ее возникновения. Для регистрации сигналов от физических процессов (реакций), протекающих во время столкновения частиц, используются сложнейшие детекторы. Современные экспериментальные установки представляют собой комбинацию нескольких детекторов и достигают индустриальных масштабов — размеров в десятки метров и веса в тысячи тонн. Потоки информации, поступающей в непрерывном режиме с детекторов, огромны. В экспериментах на ускорителях работают большие коллективы физиков и инженеров из разных стран. Этого требует уникальный характер физических установок, которых зачастую насчитывается одна-две на весь мир. Эксперименты на таких установках продолжаются долго, чтобы в максимальной степени использовать их потенциал. Поэтому сам характер работы в современной физике частиц сопряжен с широким международным сотрудничеством Роль науки в образовании, научный журнал Биофайл // режим доступа http://biofile.ru/his/13503.html .
По физике «Использование интерактивных технологий обучения ...
... преподавания физики в современной школе, Задачи: Изучить инновационные методы обучения в школе; Рассмотреть методику использования ИКТ на уроках физики; Изучить методику воспитания и обучения М.П. Щетинина; На основе ... -коммуникационных технологий (ИКТ) в образовательном процессе нам не обойтись. Актуальность темы исследования Я работаю в лицее учителем физики второй год. В своей работе стараюсь ...
Для проведения экспериментов на Большом адронном коллайдере международными коллективами физиков были созданы четыре уникальные экспериментальные установки — детекторы частиц ATLAS (A Toroidal Large hadron collider Apparatus), ALICE (A Large Ion Collider Experiment), CMS (Compact Muon Solenoid) и LHCb (The Large Hadron Collider beauty experiment).
В научных коллаборациях, объединившихся для работы на этих детекторах, участвуют ученые и инженеры из полутора сотен институтов более чем 30 стран мира. Солиден не только вес и размер самих конструкций установок, измеряемый в тоннах и метрах, но и научно-техническое наполнение их современными детектирующими элементами. Как известно, в одном столкновении двух сгустков протонов происходят десятки событий, а в каждом событии рождаются тысячи частиц. Экспериментальные установки должны быть способны зафиксировать «портрет» события, определив траектории частиц, их типы, заряды, энергию. В нормальном режиме работы всех четырех установок Большого адронного коллайдера поток информации столь огромен, что собрать и переработать такой объем информации невозможно обычными средствами. Представляется практически нереальным В.А. Матвеев, А.Н. Сисакян, А.Н. Скринский производить запись первичной экспериментальной информации, полученной, например, за один год работы ускорителя, на компакт-диски. Для обработки данных детекторов Большого адронного коллайдера создана глобальная международная вычислительная сеть на основе передовых GRID-технологий.
Технические средства в обучении технологии
... на уроке технологии по теме «Творческий проект «Юбка». ГЛАВА I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ НОВЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ТРАДИЦИОННЫХ ТСО §1. Значение использования средств новых информационных технологий и традиционных ТСО в обучении ... ] §2. Роль ТСО в учебном процессе Активное применение технических средств обучения - это не привилегия отдельных учителей ТСО становятся неотъемлемой ...
На всех уровнях руководящих органов ЦЕРНа постоянно подчеркивается, что вклад ученых и специалистов, институтов и предприятий России, а также некоторых республик постсоветского пространства в разработку и реализацию проекта Большого адронного коллайдера исключительно велик. Это касается не только материально-технического обеспечения ряда ключевых позиций, но также использования передовых идей и достижений в физике и технике ускорителей. Неслучайно две улицы ЦЕРНа носят имена российских ученых, внесших основополагающий вклад в мировую ускорительную науку, — академиков В.И. Векслера и Г.И. Будкера. К счастью для физики, накопленный в СССР технологический и интеллектуальный потенциал, несмотря на трудные годы политических и экономических преобразований, в значительной степени сохранился в России и других странах — бывших республиках Советского Союза. И это одна из важных предпосылок эффективного научного и технического вклада физиков России, стран — членов Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в проект Большого адронного коллайдера Ellis J. The superstring: theory of everything, or of nothing? // Nature. 1986.Vol. 323. P. 595.
Ведущие научные центры России — Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СОРАН, Институт ядерных исследований РАН, Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова РАН, Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Институт физики высоких энергий, РНЦ «Курчатовский институт», Институт теоретической и экспериментальной физики, РФЯЦ «Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики», РФЯЦ «Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики», Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына, МГУ, Объединенный институт ядерных исследований (координирующий деятельность ученых и специалистов из 18 стран — участниц ОИЯИ) — эффективно включились в реализацию проекта — как в сооружение самого ускорителя, так и в создание экспериментальных установок, дополняющих друг друга и в отношении решаемых задач, и в использовании экспериментальных методик и технологий.
Реализация проекта «Большой адронный коллайдер» пришлась на самые трудные для российской экономики времена. Тем не менее, благодаря устремлениям российских физиков и усилиям Миннауки России, по распоряжению Правительства Российской Федерации 24 июня 1996 г. был подписан протокол об участии в этом проекте — приоритетном и глобальном научном проекте на рубеже XX и XXI вв. С 1997 по 2007 гг. российские научно-производственные центры выполнили огромный объем работ по созданию и изготовлению необходимого оборудования для ускорителя и четырех экспериментальных установок-детекторов ATLAS, CMS, ALICE и LHCb Skrinsky A. INP Studies for Tau/Charm Factory // SLAC Proceedings. 1994. № 451..
Научные центры России и стран — участниц ОИЯИ с самого начала активно участвуют в освоении и развитии GRID-технологий. Наращиваются компьютерные мощности и каналы связи, создана разветвленная структура, объединяющая компьютерные центры ЦЕРНа с вычислительными комплексами научных центров ведущих стран мира и обеспечивающая российским физикам доступ практически к неограниченным мировым компьютерным ресурсам. Таким образом, выстраивается система, которая позволяет получить полноценный, равноправный доступ к обработке гигантских массивов экспериментальных данных.
Перечислим основной вклад физических центров России в создание Большого адронного коллайдера. Специалисты Института ядерной физики СО РАН разработали, изготовили, установили в ЦЕРНе и наладили 360 диполей, 180 квадруполей для магнитов коллайдера, сверхвысоковакуумное оборудование, электронный охладитель тяжелых ионов и множество другой высокотехнологичной аппаратуры суммарным весом около 5000 т. В каналах перепуска Большого адронного коллайдера, созданных новосибирцами, пробный пучок дошел до нужной точки «с первого выстрела». Институт физики высоких энергий сдал «под ключ» 45 магнитов для системы инжекции пучка на Большом адронном коллайдере.
Специалисты Института ядерных исследований РАН и ОКБ им. В.М. Мясищева создали прецизионные кассеты из композитных материалов с уникальными механическими свойствами. По инициативе и при участии Петербургского института ядерной физики РАНЦНИИ «Электрон» изготовил радиационностойкие и нечувствительные к магнитному полю фотоприемники. Большую роль в сложившемся международном разделении труда сыграли промышленные предприятия России. Богородицкий завод технохимических изделий (Тульская обл.) изготовил сложные кристаллические детекторы из вольфрама та свинца для электромагнитного калориметра. Усилиями специалистов НПО «Машиностроитель» (г. Пермь) по инициативе Московского инженерно-физического института при участии Петербургского института ядерной физики РАН и ОИЯИ разработана технология изготовления опорных колец из углепластика для трекового детектора переходного излучения установки ATLAS. Сотрудники РНЦ «Курчатовский институт» активно участвовали в организации массового производства кристаллов вольфрамита свинца для детектора ALICE.54 В.А. Матвеев, А.Н. Сисакян, А.Н. Скринский.
Еще на этапе разработки концептуальных проектов установок ATLAS, CMS и ALICE сотрудники ОИЯИ внесли важный вклад в выбор технологий, изготовление и испытания прототипов детекторов. Ими созданы камеры мюонного спектрометра, жидкоаргонового и сцинтилляционного адронного калориметра для детектора ATLAS, изготовлены большой дипольный магнит, дрейфовые камеры детектора переходного излучения, фотонного спектрометра на основе кристаллов вольфрамита свинца для детектора ALICE. Детектор CMS благодаря работам, проведенным коллаборацией российских институтов и научных организаций в странах — участницах ОИЯИ, был оснащен торцевыми адронными калориметрами, катодными стриповыми камерами переднего мюонного спектрометра и предливневым детектором электромагнитного калориметра.
Физики и специалисты российских научных центров и Объединенного института ядерных исследований вместе со своими зарубежными коллегами трудятся над созданием новой экспериментальной базы в области физики элементарных частиц и тяжелых ионов в широком диапазоне энергий, а также изучением наноструктур нейтронными источниками. Это еще один пример тесного международного сотрудничества ученых, которое должно быть «обоюдоострым» и взаимовыгодным Sissakian A.N., Sorin AS., Toneev V.D. Search for a mixed quark-hadron phase of QCD matter at the JINR Nuclotron // Phys. Part. Nucl. 2008. Vol. 39. P. 1062..
Еще одно не маловажное открытие направленное на рекордную длительность хранения энергии аккумуляторов. Опережающей все мировые показатели, удалось добиться ученым Национальной ускорительной лаборатории SLAC совместно с коллегами из Стенфордского университета. Достичь подобных результатов помогла особая конструкция электрода, напоминающая желток яйца. Как известно, на сегодняшний день литий-ионные аккумуляторы способны сохранять около 80 процентов первоначальной емкости после 500 циклов заряд/заряд. А новая технология на основе серы обеспечивает высокую эффективность аккумулятора и после 1000 подобных циклов.
Более того, новый катод может вмещать объем энергии, в 5 раз превышающий объемы хранения самых лучших современных коммерческих литий-ионных аккумуляторов. С появлением данной технологии открываются новые возможности в создании батарей нового поколения, которые станут более легкими, емкими и долговечными и найдут применение в электрических транспортных средствах, портативной электронике и во многих других технических разработках. До настоящего времени ученым было известно о способности серы к хранению большого количества ионов лития, и как следствие, большего объема энергии. Но возникали две проблемы при практическом использовании серы в аккумуляторах: при поглощении ионов лития электродом в процессе зарядки происходило их слияние с атомами серы, и создавались промежуточные соединения, ограничивающие емкость аккумулятора, и вторая проблема заключалась в растрескивании любых защитных покрытий электрода и сокращении срока службы аккумулятора вследствие притока ионов, который приводил к увеличению объема катода на 80%.
Решение новой технологии заключается в создании катода на основе наночастиц диаметром 800 нанометров. Таким образом получается крошечная частица серы, окруженная твердой оболочкой, состоящей из пористого диоксида титана — некое подобие яичного желтка в яичной скорлупе. Между «скорлупой» и «желтком» остается полое пространство, позволяющее сере беспрепятственно расширяться. В процессе разрядки ионы лития, проходя через оболочку, связываются с серой, которая начинает расширяться и заполнять пустоту между «скорлупой» и «желтком», не разрушая твердую оболочку, а защищая серу от появления промежуточных соединений. Эксперименты с новым аккумулятором показали, что новая технология даже после 1000 циклов заряд/заряд позволяет сохранить 70% емкости, что и без оптимизации превышает аналогичные показатели самых продвинутых коммерческих аккумуляторов. Следующим шагом, направленным на совершенствование технологии станут эксперименты с добавлением других элементов в «скорлупу», в частности кремния.
2.2 Необходимость использования нововведений в школьном курсе физики
Стремительное развитие науки и техники, проникновение научных методов во все сферы человеческой деятельности вызвали необходимость формирования творческих и познавательных способностей каждого ученика.
Главным показателем эффективности обучения становится не только и не столько сумма предметных знаний, усвоенных учащимися, сколько сформированность у них умения и навыков самостоятельно приобретать новые знания в процессе учебной и дальнейшей трудовой деятельности. Неким «сухим остатком» всего обучения физике, когда будут позабыты частные факты, формулы, выводы, определения, должны остаться фундаментальные знания и умения, которые позволят человеку, независимо от рода его деятельности, разобраться в новых явлениях, тенденциях, продуктах научно-технического прогресса, успешно осуществлять наиболее эффективный подход к решению производственных проблем, занять активную жизненную позицию в современном обществе.
В связи со стремлением науки и техники вперед программу обучения в разных сферах и отраслях приходиться постоянно обновлять. Так же это касается учебных программам, по курсу школьной физики. Исходя из приведенных ранее примеров открытий 21 века таких как Большого адронного коллайдера, темной энергии, кварк-глюонной плазмы, двухапертурные сверхпроводящие магниты, более долговечные аккумуляторы применяются в школьном курсе физики таких разделах как квантовая оптика. Эта теория установила своеобразие свойств и закономерностей микромира, способы описания состояния и движения микрочастиц.
Результаты этих исследований находят все большее применение в технике. Квантовая теория является более высокой ступенью познания, нежели классическая физика. Она установила ограниченность многих классических представлений. Необходимость обновления школьной программы очень важный момент, иначе знания, полученные школьниками при изучении курса физики, останутся на уровне XIX в. Представления учащихся о строении и свойствах окружающего мира будут неполными и неадекватными современному научному знанию о них.
Однако введение основ квантовой оптики в среднюю школу — сложная методическая задача. Малая наглядность квантово механических объектов (частица — волна), сложность математического аппарата, необычность исходных идей и понятий квантовой оптики создают методические трудности. Поэтому вопросы квантовой оптики очень осторожно вводят в школьный курс Skrinsky A.N. Accelerator prospects for high energy physics. Report on 33d ICHEP, Moscow, 2006 // World Scienti?c. Vol. 1. P. 175 / ed. by A. Sissakian, G. Kozlov, E. Kolganova. Singapore, 2006..
Программа общеобразовательной школы усиливает внимание к вопросам квантовой физики. Она ввела в школьный курс отдельный раздел «Квантовая оптика», который включает в себя уже две темы, содержание которых значительно обновлено. Есть вопросы о строении атома и квантовых представлениях, пусть на качественном уровне, и в базовом курсе физики. Основные познавательные задачи (рис.1) этого нового раздела — ознакомить учащихся со специфическими законами, действующими в области микромира, и завершить формирование представлений о строении вещества, начатое в базовой школе. Рассмотрим, как решают каждую из этих задач.
Первой познавательной задачей является изучение вопросов о световых квантах и действиях света в квантовой идее. Они узнают, что свет, который в явлениях интерференции и дифракции ведет се6я как волна, представляет собой поток фотонов!?! энергия фотонов не может принимать произвольных значений, она дискретна, кратна некоторой постоянной величине (постоянной Планка) Козлов Г.Л., Красников Н.В., Матвеев В.А. Введение в Стандартную модель основу современных представлений о строении материи // В глубь материи. Физика XXI века глазами создателей экспериментального комплекса на Большом адронном коллайдере в Женеве. М.: Этерна, 2009. С. 319..
Корпускулярные свойства света проявляются при взаимодействии света с веществом (в фотоэффекте, фотохимических реакциях и т.п.) тем ярче, чем больше энергия фотона. Важным доказательством существования частиц света (фотонов), обладающих определенным импульсом, энергией и массой, является эффект Комптона, изучение которого впервые в последние годы предусматривает школьная программа.
При изучении строения атома по Бору учащиеся узнают, что энергия электрона в атоме также имеет дискретный характер, она квантуется. При изучении строения атома они узнают также, что дуализм свойств присущ не только фотонам (частицам) света, но и всем элементарным частицам — электрону, протону, нейтрону и др.
Объяснение корпускулярно—волнового дуализма свойств частиц света и вещества знакомит их качественно (без изучения уравнения Шредингера) со своеобразием движения микрочастиц: поведение каждой элементарной частицы описывается вероятностными законами, для нее нельзя строго указать координату и импульс, лишено смысла понятие «траектория» и т. п.
С вероятностными закономерностями, действующими в области микромира, учащиеся встречаются и при изучении законов радиоактивного распада: распад каждого атома — случайное явление, для которого можно указать лишь меру его вероятности, а одной из главных характеристик атома и любой элементарной частицы является среднее время их жизни. Так постепенно знакомят школьников со своеобразием законов, действующих в микромире: корпускулярноволновым дуализмом свойств частиц, дискретным характером их состояний, дискретностью величин (на примере энергии), вероятностным характером законов.
Нововведения, или инновации, характерны для любой профессиональной деятельности человека и поэтому естественно становятся предметом изучения, анализа и внедрения. Инновации сами по себе не возникают, они являются результатом научных поисков, передового педагогического опыта отдельных учителей и целых коллективов. Этот процесс не может быть стихийным, он нуждается в управлении.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе проведенного рассуждения можно сделать следующие выводы.
Наука является неотъемлемой, составной частью культуры, она взаимодействует со всеми формами духовной деятельности. Более того, динамический характер современной техногенной цивилизации во многом обусловлен динамическим характером науки и научного познания.
Особенно важна роль науки в образовании. Можно отметить несколько моментов, раскрывающих ее значение в этой сфере.
В основе образовательного процесса лежит научная картина мира, формирующая научное, достоверное знание о мироздании, о самых разных областях и сферах действительности. Образование — это тот исходный момент, с которого начинаются встреча каждого человека с наукой, подготовка к жизни, формирование мировоззрения.
Научные подходы и методы пронизывают все содержание учебного процесса. Образовательные модели опираются на сугубо научные обоснования и достижения разнообразных наук — педагогики, психологии, физиологии, дидактики и т.д. Сегодняшнее образование и обучение переживают большие перемены: стремительно внедряются в учебный процесс новые информационные технологии обучения, что, в свою очередь, требует переосмысления целей и задач образования.
В основу образовательной системы в качестве генеральной идеи должно быть положено гуманистическое мировоззрение, предусматривающее формирование таких качеств личности, как осознание природы и человека в их единстве, отказ от авторитарного, мифологического стиля мышления, терпимость, склонность к компромиссу, уважительное отношение к чужому мнению, иным культурам, ценностям и верованиям Можакова Т.Ю. Использование технологий развивающего обучения в школьном курсе физики, 2012 г. // режим доступа . Гуманитарное назначение физики состоит в том, что она вооружает школьника научным методом познания, позволяющим получать объективные знания об окружающем мире.
Таким образом, можно говорить о том, что развитие науки и техники в современном мире влечет за собой развитие всех сфер человеческой деятельности, и в частности данное развитие влияет на образование. Ясно, что кроме дополнительных возможностей в изложении дисциплин, которые возникают с развитием технологий, меняется и сам подход к образованию, меняются и сами цели образования, что оказывает непосредственное влияние как на содержание учебных дисциплин, так и на методы и формы его изложения.
Школьный курс физики — системообразующий для естественно-научных учебных предметов, поскольку физические законы лежат в основе содержания курсов химии, биологии, географии и астрономии.
Развитие науки и техники требует постоянного совершенствования методов и содержания обучения. Одной из насущных проблем современности является поиск путей интенсификации познавательной деятельности, создания стимулирующего среды для ее субъектов. Для усвоения все возрастающего количества информации на должном за качеством уровне необходимы новые средства и технологии обучения.
Как уже было указано, развитие современной науки и техники привело к созданию множества образовательных ресурсов, технологий, которые дают возможность для совершенствования образовательного процесса, повышения наглядности и мотивации учащихся. Так появились такие понятия как: интерактивное обучение, интерактивный контроль, интерактивная доска и многие другие. Все эти новшества направлены на повышение уровня образования современного общества, на осуществление целей образования, а также на то, чтобы создать дополнительную мотивацию освоения знаний учащимися.
Использование новых технологий в учебном процессе приводит к:
- развитию новых педагогических методов и приемов;
- изменению стиля работы преподавателей, решаемых ими задач;
- структурным изменениям в педагогической системе.
По мнению российских экспертов, новые компьютерные технологии обучения позволяют повысить эффективность занятий по естественнонаучным дисциплинам на 30 %. Использование компьютерных программ на уроках физики способствует развитию интереса учащихся к предмету, повышает эффективность их самостоятельной работы и учебного процесса в целом, позволяет решить задачи индивидуализации и дифференциации процесса обучения.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/novoe-v-nauke-i-tehnike/
1. Аванесов В. Проблема объективности педагогических измерений // http://testolog.narod.ru/Theory34.html
2. Аванесов В. С. Проблема становления системы педагогических измерений. ПИ, №1, 2008. С.18. http://viperson.ru/wind.php?ID=435316&soch=1
3. Гейхман Л.К. Интерактивное обучение общению: подход и модель. — Пермь: Изд-во Перм. гос. ун-та, 2002.// http://iii04.pfo-perm.ru/Data2004/DConf04/GeihmanLK.htm
4. Гильмутдинов А.Х., Ибрагимов Р.А., Цивильский И.В. Электронное образование на платформе Moodle. — Казань: Изд-во Казан. гос. ун-та, 2009. — 186 с.;
5. Глебова Л.И. Применение активных методов обучения в практики преподавания // Современные медиа-технологии в образовании и культуре, 2012г.// www.informio.ru
6. Документация по компонентам Moodle [Электронный ресурс]/ / URL: http://uztest.com/help.php?file=index.html (05.11.2010)
7. Ефремова Н.Ф. Тестовый контроль в образовании http://coollib.net/b/183051/read
8. Жалелова Ю.Ж. Применение интерактивных технологий // http://collegy.ucoz.ru/publ/65-1-0-6615
9. Жиркова В.А. новые информационные технологии в преподавании физики // режим доступа
10. Жунусакунова А. Д. Разновидности заданий в тестовой форме [Текст] / А. Д. Жунусакунова // Актуальные вопросы современной педагогики: материалы II междунар. науч. конф. (г. Уфа, июль 2012 г.).
— Уфа: Лето, 2012. http://www.moluch.ru/conf/ped/archive/60/2572/
11. Компьютерное тестирование. Компьютерное образовании /http://slmini.narod.ru/art/art3.html
12. Концевая Г.М. Тестовые задания: логико-грамматическая структура
13. Коротаева Е. В. ИНТЕРАКТИВНОЕ ОБУЧЕНИЕ: ВОПРОСЫ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ОБУЧЕНИЯ //Педагогическое образование в России, №2, 2012г.// http://cyberleninka.ru/article/n/interaktivnoe-obuchenie-voprosy-teorii-i-praktiki-obucheniya
14. Кочелаева Е.Р., учитель информатики МОУ «Гимназия No3» Об основных подходах к отбору содержания оценочных материалов //
15. Кулагин В.П., Кузнецов Ю.М., Заботнев М.С., Линецкий Б.Л. Интегрированная информационная среда обучения [Электронный ресурс]. / URL: http://edu.of.ru/attach/17/13468.doc
16. Мали Л. Д., Сычёва М. В. — Педагогические условия эффективного использования тестов как средства диагностики достижения планируемых результатов в начальной школе // Известия ПГПУ им. В. Г. Белинского. 2011. № 24. С. 717-723. Научная библиотека КиберЛенинка: http://cyberleninka.ru/article/n/pedagogicheskie-usloviya-effektivnogo-ispolzovaniya-testov-kak-sredstva-diagnostiki-dostizheniya-planiruemyh-rezultatov-v-nachalnoy#ixzz2uz9ttLoF
17. Мельниченко Р.Г. Интерактивный экзамен: проверка и развитие компетенций // Право и образование, 2013 №11 // http://melnichenko.net/_p_name179.html
18. Микляева Н. Интерактивно — значит творчески. Учительская газета. // www.ug.ru
19. Можакова Т.Ю. Использование технологий развивающего обучения в школьном курсе физики, 2012 г. // режим доступа
20. О создании системы непрерывного образования учителей физики // режим доступа http://vestnik.yspu.org/releases/uchenue_praktikam/5/
21. Пискарева Т.И., Анисина И.Н. Использование новых технологий в обучении физики // режими доступа
22. Розин В.М. Философия техники и культурно — исторические реконструкции развития техники. // Вопросы философии 1996 г., № 3
23. СУВОРОВА Н. Интерактивное обучение: новые подходы. URL: http://balota2.narod.ru/data/mietodyka.html
24. Роль науки в образовании, научный журнал Биофайл // режим доступа http://biofile.ru/his/13503.html
25. Шпилевская Н.С. СОЗДАНИЕ ИНТЕРАКТИВНЫХ ТЕСТОВ В СРЕДЕ ISPRING // Всемирная научно-практическая конференция «Применение информационно-коммуникативных технологий в образовании», 2013 г. // http://mari.ito.edu.ru/2013/section/214/98299/
26. [1] Higgs P. Broken symmetries, massless particles and gauge ?elds // Phys. Lett. 1964. Vol. 12. P. 132.
27. [2] Сахаров А.Д. Нарушение CP-инвариантности. С-асимметрия и барионная асимметрия Вселенной // Письма ЖЭТФ. 1967. Т. 5. С. 32.
28. [3] Козлов Г.Л., Красников Н.В., Матвеев В.А. Введение в Стандартную модель основу современных представлений о строении материи // В глубь материи. Физика XXI века глазами создателей экспериментального комплекса на Большом адронном коллайдере в Женеве. М.: Этерна, 2009. С. 319.
29. [4] Вайнберг С. Идейные основы единой теории слабых и электромагнитных взаимодействий // Успехи физических наук. 1980. Т. 132. С. 201.
30. [5] Ellis J. The superstring: theory of everything, or of nothing? // Nature. 1986.
31. Vol. 323. P. 595.
32. [6] Skrinsky A. INP Studies for Tau/Charm Factory // SLAC Proceedings. 1994. № 451.
33. [7] The Project of Tau-charm factory with crab waist in Novosibirsk / Blinov A. [et al] // ICFA Beam Dyn. Newslett. 2009. Vol. 48. P. 268-279.
34. [8] Sissakian A.N., Sorin AS., Toneev V.D. Search for a mixed quark-hadron phase of QCD matter at the JINR Nuclotron // Phys. Part. Nucl. 2008. Vol. 39. P. 1062.
