Введение 3
Глава I. Элективные курсы в предпрофильной и профильной подготовке учащихся 7
1.1. Типология элективных курсов и их роль в организации профильного и предпрофильного обучения 7
1.2. Цель элективных курсов 12
1.3. Правила оформления программ 14
1.4 Критерии оценки программы элективного курса 16
1.5. Психолого-педагогические требования к разработке элективных курсов 17
Глава II. Элективный курс для учащихся старших классов по теме «Стохастическое ускорение» 21
2.1. Пояснительная записка 21
2.2. Тематическое планирование курса 25
2.3. Содержание курса 26
2.4. Методические рекомендации 63
2.5. Список литературы 64
Заключение 65
Список использованной литературы и источников 67
Приложение А 69
Космические лучи - потоки высокоэнергичных заряженных частиц, приходящих на Землю из космического пространства, - представляют собой одну из величайших загадок природы. Учёные до сих пор не могут уверенно объяснить, откуда в космосе берутся частицы таких колоссальных энергий, что их достижение проблематично даже для современных мощнейших ускорителей. Космические лучи рождают вспышки сверхновых, частицы ускоряются облаками межзвёздного газа и т.д. Высокоэнергичные частицы космического излучения издавна сравнивали с частицами, получаемыми в ускорителях [3].
С помощью космических лучей физики открыли множество разных интересных частиц, которых на Земле тогда не знали. Сейчас их научились получать на ускорителях [4].
Основная загадка здесь, конечно, состоит в том, откуда они берутся. Даже самый мощный ускоритель, который у нас сейчас есть, — Большой адронный коллайдер — близко не подбирается к этим энергиям.
Какие же экзотические объекты во Вселенной представляют собой такие ультрабольшие адронные ускорители? На сегодняшний день однозначного ответа на этот вопрос нет. Это вопрос одновременно и к физике космических лучей, и к астрофизике, так как, чтобы разобраться в этом, можно попытаться смотреть, откуда они прилетают. Но это невозможно определить, они прилетают из совершенно произвольных направлений, не указывая на какие-либо источники. Это является загадкой.
С другой стороны, астрофизический анализ показывает, что ни один из известных астрофизических объектов гарантированно в качестве такого ускорителя работать не может.
Что еще интересного могут нам дать эти частицы сверхвысоких энергий? Оказывается, что можно пытаться использовать их для целей не только астрофизики. Откуда они берутся и как устроены объекты, их ускоряющие, — это астрофизическая задача. А есть задачи, которые полностью связаны с физикой элементарных частиц, потому что, когда такая ускоренная частица сталкивается с каким-то веществом в атмосфере Земли, она взаимодействует с каким-то атомом, с ядром, и энергия в системе отсчета центра масс примерно раз в 30 превышает энергию столкновений протонов в Большом адронном коллайдере. Поэтому если мы сможем изучить эти столкновения, то у нас получится продвинуться в понимании взаимодействия частиц очень далеко, куда мы, во всяком случае, в обозримом будущем в земных экспериментах не сможем зайти [5].
Актуальность исследования: исследование процессов ускорения космических лучей представляет интерес, главным образом, по двум причинам. Во-первых, свойства ускоренных частиц несут сведения о явлениях, протекающих в среде, и величинах параметров в области их ускорения. Во-вторых, ускоренные частицы часто сами являются активным компонентом, существенно влияющим на динамические процессы плазмы в космосе.
Цель дипломного исследования: осуществление профильной ориентации учащихся с помощью элективного курса «Стохастическое ускорение»....
Основные выводы, которые мы сделали в процессе исследования следующие:
• вводить обучение по направлениям (профилям) следует после того, как школьники получат базовое физическое образование и утвердятся в своих склонностях, для этого требуется введение факультативов;
• на старшей ступени обучения следует обеспечить возможно большее количество направлений (профилей) обучения;
• разработка элективных курсов является важной задачей современного образования, так как данный вид курсов позволяет учитывать различные интересы школьников, выбравших определенный профиль.
В предложенном элективном курсе учтены выявленные в процессе исследования требования к разработке элективных курсов. Данный элективный курс оформлен в соответствии с выявленными требованиями [17] к оформлению элективных курсов. Он содержит:
• пояснительную записку;
• содержание;
• тематическое планирование;
• методические рекомендации;
• список литературы.
В процессе исследования были решены все поставленные задачи:
• проанализирована научно - методическая литература и требования по разработке элективных курсов;
• проведен анализ учебной и научной литературы по теме «Стохастическое ускорение»;
• рассмотрены основные механизмы стохастического ускорения заряженных частиц;
• проведен обзор программного продукта открытого типа Scilab для моделирования;
• разработана школьная лекция по теме «Механизмы ускорения Ферми»;
• представлен план проведения экскурсии в город Железногорск (Горно-химический комбинат и «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф.Решетнёва»).
Таким образом, можно сделать вывод о том, что задачи исследования решены, цель исследования - разработка элективного курса по теме «Стохастическое ускорение», достигнута,
Материалы дипломной работы могут быть использованы студентами - практикантами, учителями физики, для возможной доработки и внедрения данного курса в практику школ физического профиля.
