Тема: Разработка элективного курса для старших школьников «Особенности парциальных систем на примере пружинно-математическою маятника»

Актуальность: Сегодняшний день характеризуется постоянным ускорением темпа жизни, что возможно, в том числе, благодаря стремительному развитию наукоемких процессов. Наблюдаемый рост высокотехнологичных производств требует все большего числа кадров, способных работать в новых условиях. И речь в данном случае идет именно о высококвалифицированных кадрах, чьи навыки, умения и компетенции могли бы стойко отвечать техническим вызовам, которые ставит сегодняшние реалии.
Общеобразовательная школа, существующая сегодня в условиях крайне ограниченного количества часов, выделенных на ту или иную дисциплину, не способна по большей части подготовить будущих специалистов, что особенно заметно по курсу физики. Сегодня этот курс носит в первую очередь характер знакомства с базовыми физическими концепциями, что позитивно влияет на общий уровень образованности, но совершенно недостаточно для решения практических задач, понимания научных основ физических законов и, как следствие - недостаточно для подготовки будущих специалистов [22].
Выше обозначенная проблема решается по-разному: с помощью репетиторов, внешкольных кружков и секций, а так же через самостоятельную учебно-исследовательскую деятельность старших школьников, что напрямую способствует развитию необходимых для дальнейшего профильного развития специалиста компетенций.
Формирование учебно-исследовательских компетенций обучающихся возможно при учете их индивидуальных особенностей, стремлений и профессиональных интересов, что соответствует задачам профильного обучения. Именно такое обучение способно дифференцировать образовательный процесс, индивидуализировать его под конкретные задачи обучения через изменение структуры, форм, методов и, конечно же, содержания [11].
Именно естественнонаучные дисциплины в образовательном плане в большей степени ориентированы на формирование учебно-исследовательских компетенций, так как имеют наибольшие возможности для поведения непосредственных исследовательских процессов, таких как лабораторные работы и эксперименты. Однако для повышения уровня физического образования необходим постоянный поиск новых, эффективных форм его реализации. И в первую очередь этому могут поспособствовать элективные курсы. Именно в рамках элективных курсов по физике возможна интеграция выходящего за пределы обязательной программы содержания в образовательный процесс, через повышение сложности содержания курса и метапредметных аспектов, включающих в себя смешные области научного знания.
Элективный курс для старших школьников «Особенности парциальных систем на примере пружинно-математического маятника» - это как раз тот курс, который способствует подготовке будущих специалистов в области высоких технологий, необходимых обществу, через углубление содержания курса и сопутствующее развитие учебно-исследовательских компетенций.
Проблема исследования: каким должен быть элективный курс «Особенности парциальных систем на примере пружинно-математического маятника» для старших школьников, формирующий их самостоятельную учебно-исследовательскую деятельность.
Объект исследования: пружинно-математический маятник как компонент системы профильного обучения по физике в школе.
Предмет исследования: аспекты перекачки энергии в системе и способы интеграции школьников в совместное научное исследование в рамках элективного курса.
Проблема, объект и предмет исследования определяют цель исследования: Изучение аспектов явления перекачки энергии в системе «пружинно-математический маятник» и возможностей адаптации темы в научное исследование школьников....
Купить

В ходе данного исследования были получены следующие теоретические и практические результаты:
1. Создан программный модуль для демонстрации степени перекачки энергии, определена величина, служащая мерой искомой степени и ее независимые переменные;
2. На основании полученной диаграммы установлено, что зависимость от аргументов не является дельтаобразной при соотношении частот мод 1:2, а является плавной, то есть перекачка энергии в различной степени наблюдается в широкой области параметров в окрестности отмеченного соотношения частот 1:2;
3. Установлено, что степень перекачки энергии зависит не только от соотношения частот мод, но и от начальных условий (от соотношения энергий);
4. На диаграмме отмечается слабый резонанс при удвоенной по отношению к первой частоте (1:4) («обертон»);
5. Разработан алгоритм с различными dt, позволяющий сохранять примерно одинаковую точность на всей диаграмме;
6. Обнаружено отсутствие симметрии свойств пружины по отношению к растяжению-сжатию (z>0, z<0);
7. Получены интересные законы движения для использования с дидактической целью;
8. Определены направления дальнейших исследований системы (возможность детерминированного хаоса, расширение модели до трехмерной, произвольно большие амплитуды).
9. Рассмотрены и в дальнейшем применены все требования в области разработки элективных курсов для старших школьников;
10. Разработано содержание элективного курса «Особенности парциальных систем на примере пружинно-математического маятника».
Таким образом, все поставленные задачи выполнены, а цель исследования достигнута. Дальнейшая работа в рамках данного исследования может быть сосредоточена в двух основных направлениях - продолжение исследование особенностей парциальных систем со стороны физического содержания работы, и апробация разработанного элективного курса с методической стороны данного исследования.
Купить