№ 12дәріс. “Электродинамика” бөлімін ғылыми-әдістемелік талдау және оқыту әдістемесі.
Электродинамиканың негізгі ұғымдарын оқып-үйрену әдістемесі.
Қарастырылатын сұрақтар (дәріс жоспары):
1. "Электрдинамика" бөлімінің құрылымы.
2. "Электрдинамика" бөлімінің ерекшеліктері.
3."Электрдинамика" бөліміндегі негізгі ұғымдарға ғылыми-әдістемелік талдау жасау.
Дәрістің қысқаша мазмұны:
Электрдинамикабөлімінің құрылымы. "Электрдинамика" мектептегі физика курсындағы ең күрделі бөлім, мұнда электр және магниттік құбылыстар, электрмагниттік тербелістер мен электрмагниттік толқындар, толқындық оптика, салыстырмалық теориясының элементтері оқытылады.
Қазіргі кездегі физикаға байланысты ұғымдар электрмагниттік өріс, электр заряды, электрмагниттік тербелістер, электрмагниттік толқын және оның жылдамдығы енгізіледі. Сондай-ақ электрмагниттік толқындардың қасиеттері, олардың кеңістіктегі тарауы, радиобайланыс принциптері, теледидар қарастырылады.
Оқушылар осы бөлімде Дж.К. Максвеллдің электрмагниттік толқындар теориясымен сапалық түрде танысады.
Электрдинамика бөлімінде материяның тағы бір түрі электрмагниттік өріс ұғымын тереңірек оқып үйренді. Негізгі мектепте материяның түрлері зат және өріс ұғымын, оның ішіиде электр жәые магнит өрістері қарастырылған. Бірақ олардың сипаттамасы толық берілмеді. Ал оқушылар жоғарғы сыныптарда электрмагниттік өрістің заттан қандай айырмашылығының барын оқып үйренеді.
Салыстырмалылық теориясын оқып үйренгенде оқушылар қазіргі кездегі уақыт пен кеңістік туралы түсініктермен танысады.
Оқушыларға политехникалық білім беруде электр энергиясын өндіру және қолданулары айтылады. Олар электр құрал-жабдықтарымен жұмыс істеу икемділіктеріне дағдыланады.
Оқушыларды еңбекке баулуда электрдинамиканың алатын орны ерекше, себебі көптеген өндіріс орындарыңда, ауыл шаруашылығында, балалар электр энергиясының қолданылуымен кездеседі. Білім беруде, халық шаруашылығында, халықтың күнделікті тұрмыс-тіршілігінде, радиобайланыс пен теледидардың алатын орыын көрсету маңызды болып табылады.
Электрдинамиканы оқып үйренуде дамыта оқытудың мәселелері: логикалық, теориялық, ғылыми-техникалық, диалектикалық ойлау қабілеттерін дамыта оқыту қолданылады. Қорытындысында оқушылардың зердесі және шығармашылық қабілеттері дамып жетіледі. Элсктрдинамикада оқушылардың ой-өрісін кеңейтетін, логикалық ойлау қабілетін дамытатын жалпы танымдық әдістерді (талдау, іріктеу, иңдукция, дедукция, салыстырымдьшықжәне басқа) қолданып түсіі-щіреіін материалдар көп. Электрдинамикада теориялық ойлаудың қалыптасуы жалпылауға және идеялауға мүмкіндік туғызады. Оқушылар құбылыстарды оқып үйрену кезінде ең маңыздыларын бөліп алады, абстракциялайды, одан ары керекті қорытындылар жасайды, жалпыдан жекеге көшу дағдысықалыптасады.
Оқушылар электрдинамика бөлімінде шығармашылықпен орындалатын эксперименттік тапсырмаларды орындау кезінде және әртүрлі салада электрдинамиканың қодданылуымен танысқанда (түрлі электр қозғалтқыштары, жарықтандырғыштар және т.б.) ғылыми
1.3-сұлба
Электрдинамнкабөлімінің құрылымы
Ойлау қабілеттері дамиды. Әлемнің физикалық бейнесін қалыптастыруда да электрдинамиканың алатын үлесі зор.
Оқушыларға әлемнің физикалық бейнесінің дамуын: табиғатты танып білуде механикалық және макроскопиялық электрдина-миканың қолданылуының шегі бар екенін түсіндіру қажет. Макроскопиялық электрдинамиканың қолданылу шегін анықтау табиғатты танып білуге көмектеседі және танып білудің шексіз екенін көрсетеді, яғни диалектикалық ойлауды қалыптастырады.
Электрдинамика бөліміиің құрылымы: электр заряды және электрмагниттік өріс ұғымдарын қалыптастыру; зат пен өрістің өзара әсерін оқып-үйрену; заттың электрлік, магниттік, оптикалық қасиеттері; әртүрлі ортадағы электр тоғы; тұрақты ток заңдары; электр тізбектері; арнаулы салыстырмалық теориясының элементтері; электрдинамиканың негізгі техникалық құрылғыларда қолданылуы қарастырылады (1.3-сұлба).
Электрдинамика бөлімінің ерекшеліктері. Электрдинамикада ұғымдар абстрактілі және қиын болғандықтан, оларды оқып үйренуде көптеген көрнекіліктерді, сұлбалар мен кестелерді, демонстрациялық экспериментті, әртүрлі үлгілерді, суреттерді қолданады.
Оқушы көптеген электр және магнит құбылыстарын жақсы түсінеді, егерде осы құбылыстарды түсіндіретін теорияны білетін болса. Мұндай теория Максвеллдің математикалық дифференциал теңдеулермен берілген, электрмагнитгік өріс теориясы. Орта мектепте оқушылардың математикадан дайындығы бұл теңдеулерді шешуге жарамайды. Сондықтан да орта мектепте Максвелл теориясы сапалық деңгейде электрдинамиканың барлық тақырыптарын қамтиды. Яғни электрмагниттік өріс, оның материялылығы, өрістің энергиясы, әсер ету жылдамдығының шектілігі және т.б.
Электрдинамиканы оқып үйренуде оқушылардың көңілін іргелі тәжірибелерге аудару керек. Іргелі тәжірибелер оқытуда, ғылымда негізгі болып табылады және олардың рөлі зор.
Электрдинамикада іргелі тәжірибелер қатарына:
- Кулон тәжірибесі (1785-1788 жж.) екі зарядтың өзара әсерлесуі зарядтардың шамалары мен ара қашықтығына байланысты тағайындалады;
- Эрстед тәжірибесі (1820 ж.) электр тогының магнит тілшесіне әсері көрсетіледі;
- Ампер тәжірибесі (1820 ж.) тоғы бар параллель өткізгіштердің өзара әсері;
- Ом тәжірибесі (1826 ж.) ток күші және кернеудің арасындағы байланысты анықтайтын;
- Фарадей тәжірибесі (1831-1837 ж.ж.) электрмагаитгік индукция құбылысын көрсететін;
- Герц тәжірибесі (1870-1880 ж.ж.) электрмагниттік толқынды шығарып және тарататын толқындық қасиеттерін зерттеуге арналған;
- Милликен және Иоффе (1912-1913 ж.ж.) элементар электр зарядының шамасын анықтайтын;
- Толмен-Стюарт тәжірибесі (1916 ж.) (немесе Мандельштам-Папалекси, 1913 ж.) металдардың электр өткізгіштігі, олардағы еркін электрондардың қозғалысынан болатындығын анықтайтын;
- Майкельсон және Морли тәжірибесі (1881 ж.) айырықша санақ жүйесінің артықшылығы байқалмаған;
- Ремер (1676 ж.), Физо (1849 ж.) және басқа ғалымдардың жарық жылдамдығын өлшеу туралы тәжірибелері;
- Юнг тәжірибесі жарықтың толқындық қасиетін анықтаған және т.б. жатады.
Көріп отарганымыздай электрдинамикада іргелі тәжірибелер өте
көп.
Келтірілген тәжірибелердің кейбіреулері мектепте демонстрация ретінде көрсетілмейді, оларды сурет немесе компьютерлік үлгілеу арқылы көрсететіп түсіндіруге болады. Мысалы, Иоффе және Милликен, Ремер мен Физо тәжірибелері. Басқалары мектептегі бар құрал жабдықтарды пайдаланып демонстрация жасап көрсетіледі.Мысалы, Эрстед, Фарадей, Ампер және т.б. тәжірибелер жасап түсіндіреді. Бірақ оқушыларға осы тәжірибелер қазіргі кезде оңай жасалынып, түсіндірілгенімен оларды жасауда ғалымдардың қандай қиындықтарға кездескенін және оларды қалай жеңгені туралы әңгімелеп берген дұрыс.
Электрдинамикада іргелі тәжірибелерден басқа физикалык ұғымдарды енгізуге арналған тәжірибелер де бар. Оларға электр және магнит өрістерін жекелей көрсетуге, қозғалыстағы зарядтардың айналасында бір мезгілде болатын өрісті көрсететін және т.б. тәжірибелер жатады. Сондай-ақ шамалардың арасындағы сандық қатынастарды көрсететін тәжірибелер бар. Электрдинамикада көрсетілетін тәжірибелердің өту механизмін біз тікелей бақылай алмаймыз. Сондықтан да физикалық құбылысты түсіндіруге үлгі, аналогиялық (салыстыру) ойша эксперимент әдістері электрдинамикада кең қолданылады.
Электрдинамика негізін оқып үйренуде келесі үлгілер: еркін электрон (идеал үлгі); электрондық газ үлгісі (идеал үлгі); өткізгіш және жартылай өткізгіштер үлгісі (материалды үлгі); өткізгіштің, диэлектриктің, жартылай өткізгіштің зондық үлгісі (идеал үлгі) жатады.
Электрдинамиканы оқып үйренгенде аналогиялық (салыстыру) әдіс кеңінен қолданылады. Мысалы, гравитациялық және электрстатикалық, магнит өрістерін; электр тоғы мен сұйық ағынын; өздік индукция және инерция құбылыстарын; термоэлектрондық эмиссия және сұйықтың кебу құбылысын және т.б. салыстыруға болады. Мұнда өтілген материалдарды қайталау кезінде, 6,7-кестелерді пайдалануға болады.
6-кесте
| 
