авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 12 |
-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования и науки Российской Федерации

Научно-методический совет по физике Минобрнауки РФ

Российская академия наук

Московский государственный университет

им. М. В. Ломоносова

Российский государственный педагогический университет

им. А. И. Герцена

Петрозаводский государственный университет

ФИЗИКА В СИСТЕМЕ

СОВРЕМЕННОГО ОБРАЗОВАНИЯ

(ФССО-2013)

Материалы

XII Международной научной конференции (Петрозаводск, 3–7 июня 2013 г.) Том I Петрозаводск Издательство ПетрГУ 2013 УДК 537.226;

537.11;

538.97 ББК 22.3 Ф 503 Р ед а к ц и он н а я к ол л ег и я :

Афанасьев В. В., Богданов С. Р., Голубева О. Н., Гороховатский Ю. А., Данильчук В. И., Иванов В. К., Кожевников Н. М., Королёв М. Ю., Ляпцев А. В., Морозов А. Н., Назаров А. И. (отв. ред.), Никифоров К. Г., Потапова М. В., Пурышева Н. С., Салецкий А. М., Старков В. В., Стафеев С. К., Стефанова Г. П., Стефанович Г. Б., Трухачёва В. А., Яковлева Н. М.

Ответственный за выпуск :

О. В. Сергеева, канд. физ.-мат. наук, доц.

Ф503 Физика в системе современного образования (ФССО-2013) : материалы XII Международной научной конференции. Петрозаводск, 3–7 июня 2013 г.: в 2 т. / отв. ред.

А. И. Назаров Петрозаводск : Изд-во ПетрГУ, 2013.

Т. I. 390 с.: ил.

ISBN 978-5-8021-1655- Международная конференция «Физика в системе современ ного образования» проводится на регулярной основе при сотрудниче стве Российской Академии наук, российских и зарубежных вузов, других научных и образовательных учреждений.

Цель конференции – обсуждение современных достижений физики и поиск путей их использования, интеграция академической и вузовской науки. На конференции предполагается рассмотреть следу ющие вопросы: интеграция физической науки и образования, новые перспективные материалы и структуры, физика наноструктур, прибо ры и устройства с повышенным сроком службы и низкой материало ёмкостью, теория и методика преподавания физики в вузах и школах в современных условиях.

УДК 537.226;

537.11;

538. ББК 22. © Объединённое физическое общество РФ, ISBN 978-5-8021-1655- © Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, © Российский государственный педагогический универси тет им. А. И. Герцена, © Петрозаводский государственный университет, Конференция проводится при поддержке фонда РФФИ, грант №13-02-06052 Г.

Конференция проводится при поддержке Программы стратегического развития ПетрГУ на 2012–2016 гг.

СОДЕРЖАНИЕ Пленарные доклады …………………………………………………… Стефанович Г. Б., Grishin A. Оксидная электроника: достижения и пер спективы развития …...…………………………………………………….... Завестовская И. Н., Крохин О. Н., Стриханов М. Н. Пути развития маги стратуры Национального исследовательского ядерного университета МИФИ ……………………………………………………………………….... Пурышева Н. С. Физическое образование в зеркале современных реформ Алешкевич В. А. Эволюционно-синергетическая парадигма и окружаю щий мир …………………………………………………………..................... Кожевников Н. М. Эволюция курса общей физики от Хвольсона до наших дней …………………………………………………………………… Ханин С. Д., Остроумова Ю. С. Проблематика современных научно технических достижений как составляющая содержания подготовки педагогических кадров по физике ………………………………………….. Чирцов А. С., Марек В. П. Электронные образовательные ресурсы по физике плазмы для нового тома «Атомная и субатомная физика» муль тимедийного сборника «Физика: модель, эксперимент, реальность» …… Песоцкий Ю. С. Опыт комплексного оснащения университетских кафедр физики ………………………………………………………………………… Мамаев А. Н. Современный физический практикум в российских учеб ных заведениях ……………………………..................................................... Секция 1. Профессиональное физическое образование…………… Авакянц Л. П., Боков П. Ю., Салецкий А. М., Слепков А. И., Червяков А. В. Задача общего физического практикума «Свободные и вынужденные колебания пружинного маятника» …………………………. Алыкова О. М., Смирнов В. В. Дипломное проектирование как средство реализации всемирной инициативы CDIO…………………………………. Бочкарева Т. В., Игнатьев А. А., Медведев Б. А., Прозоркевич А. В., Спи ридонова Т. А. Магнитные наночастицы для биомедицинских исследова ний……………………………………………………………………......…… Бушина Т. А., Николаев В. И. «Вечные барьеры» в курсе общей физики… Буханов В. М., Васильева О. Н., Жукарев А. С., Лукашева Е. В., Русаков В. С. Методические пособия по ведению семинарских занятий курса «Электричество и магнетизм»……………………………………….. Горяев М. А. Технология физического эксперимента: фотоэлектрические исследования…………………………………………………………………. Дзидзигури Э. Л., Николаев В. И. Рентгеновский дифрактометр «Дифрей» в системе естественнонаучного образования………………….. Жуков Л. В., Семенова Е. Ю., Васильев Н. А. Роль изучения достижений астрофизики и космологии студентами физических специальностей ву зов в формировании современной естественнонаучной картины мира….. Игнатьев А. А., Кудрявцева С. П., Романченко Л. А. Подготовка бакалав ров по профилю «Физика микро- и низкоразмерных структур с цифро выми технологиями» направления 011200 «Физика»……………………… Игнатьев А. А., Куликов М. Н., Данке О. Г. Классический эксперимент в современном лекционном курсе физики……………………………………. Игнатьев А. А., Ляшенко А. В. Базовая кафедра – основа инновационных процессов университета в современном производстве (кластер «СГУ – Тантал»)……………………………………………………………………….. Калашников Н. П., Муравьев-Смирнов С. С. Методика преподавания общей физики в магистратуре НИЯУ МИФИ……………………………… Кастро Р. А., Лушин Е. Н. Определение температуры стеклования полимерных композиционных материалов в курсе спецпрактикума для магистрантов физических специальностей…………………………………. Козлов В. И. Антология общего физического практикума. Часть III.

Электричество и магнетизм………………………………………………….. Красников А.С, Лукичев Д.Н. Методикa изучения рентгеновских лучей в курсе физики высшей школы……………………………………………….. Курашев С. М. Оптика анизотропных сред в формализме комплексного представления электромагнитного поля (в теории Максвелла)………….. Курашев С. М. Оптика диэлектриков и металлов в формализме комплекс ного представления электромагнитного поля (в теории Максвелла)……… Леонова Л. Ю., Волошина Т. В., Кавецкая И. В., Смирнов М. С. Специ альный физический практикум баклавриата кафедры оптики и спектро скопии…………………………………………………………………………. Махмудов Б. М., Миртошев З. Д., Хамраев Ю. Б., Самандаров К., Хасанова Н. Некоторые вопросы механизма ускорения галактических кос мических лучей………………………………………………………………….. Михалкин В. С. Опыт внедрения билингвистического модуля курса об щей физики в техническом вузе…………………………………………….. Мольков С. И. К вопросу обоснования начал термодинамики и статисти ческой физики………………………………………………………............... Радченко В. В. Физика микро- и макромира и современное физическое образование…………………………………………………………………… Руснак А. И., Кудрявцев В. В. Креативность ученых как фактор развития истории науки………………………………………………………………… Смирнов Е. В. Стоячие волны электронной плотности в нанообъектах….. Терентьев А. Д., Сулейманов Р. Х., Григорьев А. Ю. Исследование пара докса Даламбера……………………………………………………………… Фисенко М. А., Джалмухамбетов А. У. Модели астрономических систем в задачах-оценках по статистической физике и термодинамике………….. Секция 2. Физика в системе инженерного образования…………... Авдеев Н. А., Артамонов О. Н., Спирин О. В. Лабораторный практикум по твердотельной электронике………………………………………………. Авенариус И. А., Захаров В. Г. Методическое обеспечение курса физики для бакалавров………………………………………………………………... Балашов Д. И., Березина О. Я. Способы решения проблемы «слабых»

студентов младших курсов…………………………………………………... Безрядин Н. Н., Рожкова Т. А., Прокопова Т. В., Сыноров Ю. В., Власов Ю. Н. Физический эксперимент в формировании непрерывности образо вательного пространства «школа – вуз» …………………………………… Валишева А. Г., Крутова И. А. Внедрение принципов инициативы CDIO для реализации профессионально-ориентированной подготовки инжене ра в университете…………………………………………………………….. Елаховский Д. В. Основы цветоведения как фрагмент физического обра зования студентов строительной специальности…………………………... Елаховский Д. В. Проблемы преподавания курса физики на строительном факультете и возможные сценарии их решения…………………………… Елаховский Д. В. Электротепловое моделирование стационарных темпера турных полей………………………………………………………………….. Задерновский А. А., Паламарчук И. В. Методическое обеспечение миниа тюрной физической лаборатории «Электричество и магнетизм»

МФЛЭМ-1…………………………………………………………………….. Ильин Н. П. Специальная теория относительности в курсе общей физики Калачев Н. В. Вопросы оптимизации физических практикумов в техни ческих университетах………………………………………………………… Коновалец Л. С. Проблемное изложение лекционного материала по физике с использованием компьютерных презентаций……………………………… Кургаева Н. Е., Ткачева Т. М. Формирование компетенций инженера в процессе решения задач по физике…………………………………………. Луизова Л. А. Квантовая физика как элемент научного мировоззрения инженера……………………………………………………………………… Мошкина Е. В. Методы обеспечения качества преподавания физики на заочном отделении…………………………………………………………… Нилова Л. И., Алексеенко А. В. Лабораторная работа «Гармонические колебания» на базе модуля ЦАП-АЦП ZET-210 «Sigma USB»…………… Песоцкий Ю. С., Григорьева О. В. Физическое образование как основа для обучения предпринимательской деятельности………………………... Полякова И. Б., Иванов В. Ю. Проверка базовых знаний студентов по молекулярной физике и термодинамике с помощью теста перед экзаме ном……………………………………………………………………………. Проклова В. Ю. Профессиональная направленность обучения физике при подготовке студентов технологического профиля……………………. Сергеева О. В. Физика в бакалавриате инженерных специальностей, оп тимизация самостоятельной работы студентов……………………………. Смык А. Ф. Организация самостоятельной работы студентов……………. Степанова Т. Р., Вяххи Е. Н. Лабораторный физический практикум для магистров……………………………………………………………………… Тимофеева Г. Ю., Ткачева Т. М. Оценка сформированности компетенций у студентов технического вуза: опыт МАДИ………………………………. Трунов Г. М. О предстоящем переопределении килограмма и моля……… Трунов Г. М. Формирование у студентов побудительного мотива к изу чению курса общей физики………………………………………………….. Трухачева В. А., Бородин В. И. Введение основных понятий в волновую оптику………………………………………………………………………… Усманов О. В, Шевчук М. И., Кожевников Н. М. Волны в ансамбле маят ников…………………………………………………………………………... Холзенева М. А., Ильин В. А., Бахтина Е. Ю. Биографический справоч ник по истории отечественной радиофизики………………………………. Чеботарёва Н. Е., Федорихин В. А., Бурханов А. И. Учебно-практическое пособие для организации самостоятельной работы студентов – бакалав ров строительного направления по физике………………………………… Чеботарёва Н. Е., Федорихин В. А., Жога Л. В. Выработка навыков определения физического смысла величин………………………………… Черных А. В. Критическое мышление – профессионально значимое каче ство будущего инженера…………………………………………………….. Шишелова Т. И., Коновалов Н. П. Особенности проведения физического практикума по оптике по направлению бакалавриата «строительство» на кафедре физики ИрГТУ……………………………………………………… Шишелова Т. И., Чиликанова Л. В. Организация самостоятельной работы бакалавров направления «Строительство» на кафедре физики НИ ИрГТУ………………………………………………………………………… Яковлева Д. С. Проблемы преподавания курса общей физики в условиях ограниченного количества часов……………………………………………. Секция 3. Физика в системе естественнонаучного образования…. Алиева Н. З. Физическое образование в контексте постнеклассической науки…………………………………………………………………………... Бирюкова И. П., Евсикова Н. Ю., Камалова Н. С., Кумицкий Б. М., Сав расова Н. С. Итоговая аттестация бакалавров и физический практикум в вузах…………………………………………………………………………… Бубнова О. Н., Сазонова Е. В., Селивановских В. В., Шевченко С. С. Реа лизация компетентностного подхода в рамках модульно-рейтинговой технологии при преподавании курса общей физики в ВУЗах…………….. Вологдин А. Г. Специальный курс «Физические основы зондирования поверхности Земли»………………………………………………………….. Гавриленкова И. В. Профессиональная ориентация как наиболее пер спективное направление применения информационно коммуникационных технологий при обучении учащихся предметам естественнонаучного цикла………………………………………………… Гильмиярова С. Г., Матвеева Л. М., Носиков С. Е. Междисциплинарная интеграция астрономии и физики…………………………………………… Дубнищева Т. Я. От аналогий – к моделированию в преподавании физи ки лазеров и нелинейной спектроскопии…………………………………… Ефремов Е. В., Бахтина Е. Ю., Иванова И. Г. Новые технологии обуче ния…………………………………………………………………………….. Заварыкина Л. Н., Королев М. Ю., Королева Л. В., Петрова Е. Б. Маги стерская программа «Современное естествознание»: структура и органи зация научно-исследовательской работы студентов (Московский педаго гический государственный университет, Москва, Россия)……………….. Заварыкина Л. Н., Королев М. Ю., Королева Л. В., Петрова Е. Б. Форми рование профессиональных компетенций в рамках магистерской про граммы «Современное естествознание»…………………………………... Карулина Е. А., Попова И. О. Применение мини-конспекта при органи зации самостоятельной работы студентов по физике на естественнона учных факультетах………………………………………………………….

. Кириличева Л. А. О преподавании физики бакалаврам эколого биологического факультета……………………………………………….. Коврижных Д. В., Коробкова С. А. Тестирование по физике на языке посреднике в условиях дидактической среды медвуза…………………… Королев М. Ю., Королева Л. В., Петрова Е. Б. Концепция магистерской программы «Современное естествознание»………………………………. Ларионов А. Н., Воищев В. С., Воищева О. В., Ларионова Н. Н. Развитие творческих навыков студентов агроинженерного факультета Воронеж ского государственного аграрного университета при изучении курса физики……………………………………………………………………….. Махмудов Б. М., Алимов Т. А., Турниязов Р. К., Юсупов А. А., Зохидов У., Миртошев З. Д. Об особенностях преподавания физики студентам есте ственных факультетов………………………………………………………. Павлов С. В. Новый образовательный стандарт глазами рядового препо давателя……………………………………………………………………… Попова И. А., Чернышова Т. Д., Чернышев В. В., Кукуев В. И. Формиро вание интереса к физике в процессе научно-исследовательской работы студентов……………………………………………………………….......... Смирнов Ю. М., Кенжин Б. М., Сон Т. Е., Сыздыков А. К. Метод case study как форма организации самостоятельной работы студентов………. Трухачева В. А., Бородин В. И. Роль визуального и вербального компо нентов в современных образовательных технологиях…………………….. Секция 4. Подготовка педагогических кадров по физике………… Анисимова Н. И., Гороховатский Ю. А., Данильчук В. И., Карулина Е. А.

Учебно-методические комплексы по курсу общей физики для педагоги ческих вузов…………………………………………………………………... Анисимова Н. И., Грабов В. М., Зайцев А. А., Семенова Е. Ю. Особенно сти построения учебного плана сетевой магистерской программы «Фи зика наноструктур и наноэлектроника»…………………………………….. Антонова Д. А., Нельзин А. Е., Оспенников А. А. Совершенствование методической подготовки студентов педагогических вузов по методике и технике школьного демонстрационного физического эксперимента….. Атаманчук П. С., Никифоров К. Г., Губанова А. А., Мыслинская Н. Л.

Основы формирования ключевых компетентностей по физике у бакалав ров и магистров педагогического образования в России и Украине…….… Барышников С. В. Изучение вопросов, связанных с размерными эффек тами в курсе физики педвузов……………………………………………….. Белянин В. А. Уровни предметной исследовательской компетенции бу дущего учителя физики………………………………………………………. Богданов С. Р., Тевель И. Р., Попов О. А. «Радиационная безопасность»:

дидактическая периферия или незадействованный ресурс?........................ Броздниченко А. Н., Долгинцев Д. М. Роль наукоёмких технологий в под готовке учителя физики……………………………………………………… Гриценко Н. И., Пустовый О. Н. Лабораторный практикум по физике жидких кристаллов…………………………………………………………… Гуния Н. Ю., Кастро Р. А. Исследование диэлектрических свойств кри сталлов прустита в рамках курса физического практикума в педагогиче ских университетах…………………………………………………………... Десненко С. И. Методическая подготовка учителя физики в аспекте си туационно-контекстного подхода…………………………………………… Доронин В. А., Остроумова Ю. С., Ханин С. Д. Элементы нанофизики в предметной подготовке педагогических кадров…………………………… Доронин В. А., Пронин В. П., Хинич И. И. Знакомство учащихся школ с экспериментальными методами нанофизики в рамках научно образовательного проекта…………………………………………………… Зеличенко В. М. Структура, формирование и оценивание компетенций… Ильин В. А., Кудрявцев В. В. Курс «История физики» в системе подго товки будущих учителей…………………………………………………….. Исаев Д. А. О мониторинге и коррекции педагогической деятельности начинающих учителей физики……………………………………………… Кашкарова Е. А., Ларченкова Л. А. Проблема диагностики профессио нальных компетенций при подготовке бакалавров в области физического образования………………………………………………………………….. Кондратьев А. С., Ляпцев А. В. Математическое моделирование при обучении физике: междисциплинарные исследования и метапредметные навыки………………………………………………………………………… Крысанова О. А. Новые учащиеся! Новая школа! Новые учителя?! ……. Кудрявцев В. В. Учебно-методическое обеспечение спецкурса «История радиофизики»………………………………………………………………… Мольков С. И. Метод размерностей в курсах физики и астрономии……... Остроумова Ю. С. Интеграция фундаментальной и теоретической со ставляющих предметной подготовки педагогических кадров по физике... Остроумова Ю. С. Образовательные цели обогащения содержания под готовки педагогических кадров проблематикой современных наукоём ких технологий……………………………………………………………….. Остроумова Ю. С., Ханин С. Д. Ключевые концепты современных науко ёмких технологий в содержании подготовки магистров…………………… Переведенцева Л. А. Организационно-педагогические условия управле ния самостоятельной работой студентов-заочников по физике средства ми дистанционной оболочки Moodle………………………………………. Потапова М. В., Карасова И. С. Преемственность в формировании ком петенций у студентов (бакалавров, магистрантов) на учебных и педаго гических практиках по физике……………………………………………… Рогожникова О. А., Никифоров К. Г. Исследовательский эксперимент по волновой оптике в уровневой подготовке преподавателей физики……… Саранин В. А. Электростатика: старые заблуждения и новые решения….. Сёмаш В. Д. Экспериментальная авторская программа по электрорадио технике при подготовке бакалавров педагогического образования профиль «физика»……………………………………………………………………….. Тагиров М. С., Даминов Р. В. Демонстрационный эксперимент как сред ство контроля знаний учащихся…………………………………………….. Тетелева Е. М., Богданов С. Р. Кинематические секреты старинных игр.

Городки……………………………………………………………………….. Ханин Д. С., Ханин С. Д. Учебная модель специализации студентов в предметной области при освоении физики………………………………… Ханин Д. С. Экспериментальное решение задач при специализации сту дентов в предметной области……………………………………………….. Худякова И. И., Чистякова О. В. Вариативный подход в организации лабораторного практикума по физике в педвузе………………………….. Чернышова А. А., Ильин В. А. Оптические иллюзии как объект изучения в курсе истории физики……………………………………………………… Чижов Г. А. Простая модель распространения электромагнитной волны в линии……………………………………………………………………….. Ширина Т. А, Ильин В. А. Инновационные аспекты преподавания физики и истории физики в педагогическом вузе………………………………….. Яковлева Н. М., Савченко О. И., Чупахина Е. А., Филь А. В. Применение балльно-рейтинговой системы оценивания знаний при изучении от дельных разделов физики студентами ФМФ КГПА……………………… Указатель имён авторов……………………………………………….. ПЛЕНАРНЫЕ ДОКЛАДЫ Оксидная электроника: достижения и перспективы развития © Г. Б. Стефанович Петрозаводский государственный университет (Петрозаводск, Россия) gstef@yandex.ru © А. Grishin Royal Institute of Technology, (Stockholm, Sweden), grishin@kth.se В настоящее время идет поиск микро-, наноэлектронных и фотонных материалов, которые обладают интеллектуальными свойствами: способно стью улавливать и анализировать внешние сигналы, сохранять полученную информацию, выбирать вариант ответа, активизировать и владеть функция ми обучаемости и настройки, становиться «разумнее» со временем. Стан дартные полупроводники (Si, АIIIВV) несмотря на «продвинутую» техноло гию не могут решить ряд актуальных и перспективных задач, в то время как оксиды металлов и полупроводников позволяют получить новые техниче ские решения. Они обладают широким диапазоном функциональных свойств: фазовым переходом металл – изолятор, различными формами электронных неустойчивостей, пьезоэлектрическим и электрострикцион ным эффектами, пироэлектрическим откликом, магнитосопротивлением, высокой электрической и магнитной поляризуемостью, остаточной элек трической и магнитной поляризацией. Сочетание всех этих свойств в про стых и тем более в многослойных структурах позволяет получить настраи ваемость функциональных свойств с помощью как электрического, так и магнитного полей.

В качестве примера можно привести изучение эффекта переключе ния с памятью в оксидных пленках. В настоящий момент этот эффект (re sistance switching) рассматривается как главное физическое явление для разработки высокоинтегрированной энергонезависимой памяти с нанораз мерным масштабом основных элементов.

Долгое время развитие компьютерной памяти шло двумя параллель ными, практически невзаимодействующими направлениями.

В первую очередь нужно отметить развитие динамических систем хранения информации, необходимых для работы компьютера Типичным представителем такой памяти является динамическая память с произволь ным доступом (DRAM), наиболее широко используемая в качестве опера тивных запоминающих устройств (ОЗУ) любого современного компьютера.

Такая память должна обеспечивать достаточно большой объем хранения информации, но главное требование определяется быстродействием совре менных компьютеров. В настоящий момент DRAM являются самими высо коинтегрируемыми микросхемами с наноразмерным масштабом отдельных элементов и временем доступа на уровне единиц наносекунд.

Другое направление развития компьютерной памяти сосредоточено на разработке систем хранения информации. Типичными представителями являются различные накопители на оптических (CD, DVD, Blue ray) или магнитных дисках (HDD). Для такой памяти принципиальным требованием является информационный объем, энергонезависимость (сохранение ин формации при отключении питания), с относительно высокой скоростью доступа.

Бурное развитие мобильной электроники (ноутбуки, мобильные те лефоны, навигаторы, подвижная техника для специальных применений) привело к появлению энергонезависимых микросхем памяти, которые прак тически объединяют основные требования к компьютерной памяти. Эта технология flash памяти, опирающаяся на использовании самого технологи чески продвинутого компонента современной микроэлектроники – полево го транзистора, проводимостью канала которого управляет информацион ный электрический заряд, накопленный в дополнительном затворе с плава ющем потенциалом (коммерциализованный продукт). Другой подход осно ван на использовании свойства аморфных диэлектриков к захвату экспери ментально определяемого заряда на достаточно глубокие электронные ло вушки, чей потенциал управляет проводимостью канала полевого транзи стора (технология находится в стадии разработки).

Однако многочисленные и дорогостоящие исследование показали, что flash технология, основанная на использовании стандартного (но прак тически безальтернативного для данного подхода) планарного процесса (CMOS) кремниевой технологии, не позволяет реализовать необходимый объем памяти. Для реализации того же информационного объема, который реализован в современных HDD, необходим переход к 3D-интеграции, ко торый невозможен в современном планарном процессе кремниевой техно логии.

Наиболее перспективной 3D-технологией в данный момент считает ся многослойная конструкция памяти (stackable memory), каждый слой ко торой организован в виде системы перпендикулярных металлических про водников, в точках, пересечения которых расположены ячейки – хранители информации (cross-point memory) (рис. 1) [1, 2]. Необходимо отметить, что такая конструкция памяти выдвигает на первый план требование использо вания низкотемпературных технологических процессов.

Для реализации 3D-памяти рассматривается ряд физических явле ний: сегнетоэлектрический переход в наноразмерных конденсаторах, изме нение намагниченности наноразмерных доменов, электрохимический рост проводящих нанокластеров, резистивное переключение. Каждое явление имеет ряд ограничений и наиболее продвинутым эффектом (без физически непреодолимых ограничений) в настоящий момент считается резистивное переключение в оксидных пленках (RRAM).

Рис. 1. Схема отдельной ячейки 1D1R памяти и фрагмент одного слоя многослойной cross-point memory Физические механизмы переключения не определены и для эффек тивного использования явления для разработки универсальной памяти необходимы дополнительные исследовании, позволяющие понять механиз мы переключения, взаимодействия оксидов с материалами контактов, что позволит синтезировать новые оксидные пленки, оптимизировать суще ствующие оксидные системы и осуществить smart material engineering рези стивных ячеек памяти. Оптимальная структура cross-point memory должна включать в состав отдельной ячейки памяти два элемента: собственно ком понент, хранящий информацию и последовательно включенный компонент доступа, исключающий взаимное влияние соседних ячеек в открытом и закрытом состояниях. В настоящий момент в качестве компонента доступа рассматривается тонкопленочные диодные структуры с выпрямлением.

В этом случае cross-point memory обозначается как 1D1R memory, что пока зывает основную схемотехническую структуру ячейки памяти. Схема ячей ки 1D1R memory и структура cross-point memory показана на рис. 1.

С учетом того, что низкотемпературной технологии тонкопленочных р-n гомопереходов не существует, перспективными приборами считаются гетероструктуры на основе оксидных полупроводников. Существует боль шое количество достаточно технологичных оксидных материалов как p-, так и n-типа проводимости с широким набором важных для данного прило жения физических параметров: ширина запрещенной зон, подвижность, диффузионная длина время жизни неравновесных носителей.

Однако физические механизмы работы гетероструктур на основе ма териалов с достаточно низкой подвижностью не определены и для оптими зации разработки элемента доступа универсальной памяти необходимы дополнительные исследования [3].

Отметим также, что параллельно ведутся масштабные исследования по разработке периферийных схем, обеспечивающих работу новой памяти.

Для этого необходимы тонкопленочные транзисторы, получаемые из тех же оксидных материалов низкотемпературными методами, что позволит внед рить периферийные управляющие схемы прямо в структуру 3D-памяти.

Подчеркнем еще раз, что проблема 3D-энергонезависимой памяти далека от решения, однако научное и финансовое обеспечение (за счет ги гантского рынка микроэлектронной промышленности) позволяет рассчиты вать на близкий прогресс и вывод на рынок новых изделий оксидной элек троники.

Однако существуют важные проблемы с учебно-методическим обес печением подготовки инженерных кадров в области оксидной электроники.

На фундаментальном уровне такая подготовка реализуется лишь в незначи тельном числе ведущих (инновационных) вузов РФ. Однако в ближайшее время для работодателей станет актуальным формирование образователь ных программ, удовлетворяющих требованиям современного производства изделий оксидной электроники, обеспечивающих системную подготовку инженеров в высокотехнологичных областях науки и производства. В этой связи представляется необходимым разработать комплекс дополняющих друг друга рабочих программ и электронных учебно-методических ком плексов дисциплин, обеспечивающих единый подход к обучению и форми рование доступных для широкого круга студентов индивидуальных траек торий обучения в указанных выше высокотехнологичных областях науки и производства. При этом актуальным является поиск, разработка и обосно вание методик и способов, позволяющих сохранить инвариантную фунда ментальную составляющую образования в области наукоемких технологий, основу которого составляет физика.

Литература 1. Low-Temperature-Grown Transition Metal Oxide Based Storage Materials and Oxide Transistors for High- Density Nonvolatile Memory, Myoung-Jae Lee, Sun I. Kim, Chang B.Lee, Huaxiang Yin,Seung-Eon Ahn, Bo S. Kang, Ki H. Kim, Jae C. Park, Chang J. Kim, Ihun Song, Sang W. Kim, Genrikh Stefanovich, Jung H. Lee, Seok J. Chung, Yeon H. Kim, and Youngsoo Park, Adv. Funct. Mater. 2008, 18, P. 1–7.

2. 2-stack 1D-1R Cross-point Structure with Oxide Diodes as Switch Elements for High Density Resistance RAM Applications, Myoung-Jae Lee;

Youngsoo Park;

Bo-Soo Kang;

Seung Eon Ahn;

Changbum Lee;

Kihwan Kim;

Wenxu Xianyu;

Stefanovich G.;

Jung-Hyun Lee;

Seok Jae Chung;

Yeon-Hee Kim;

Chang-Soo Lee;

Jong-Bong Park;

In-Kyeong Yoo, Electron Devices Meeting, 2007. IEDM 2007. 10-12 Dec. 2007. P. 771 – 774.

3. High-Current-Density CuOx/InZnOx Thin-Film Diodes for Cross-Point Memory Ap plications, Bo Soo Kang, Seung-Eon Ahn, Myoung-Jae Lee, Genrikh Stefanovich, Ki Hwan Kim, Wen Xu Xianyu, Chang Bum Lee, Youngsoo Park, In Gyu Baek, Adv. Mater. 2008, 20, P. 3066–3069.

Пути развития Института магистратуры Национального исследовательского ядерного университета МИФИ © И. Н. Завестовская, О. Н. Крохин, М. Н. Стриханов Национальный исследовательский университет МИФИ (Москва, Россия) Физический институт имени П. Н. Лебедева РАН (Москва, Россия) INZavestovskaya@mephi.ru Одной из главных целей Национального исследовательского универ ситета МИФИ является кадровое и научно-инновационное обеспечение атомной отрасли и других высокотехнологичных отраслей по профильным специальностям университета на основе системной модернизации много уровневого профессионального образования университета, обеспечение интеграции науки, образования и производства. Основой образовательной программы развития НИЯУ МИФИ является переход на двухуровневую систему подготовки кадров в рамках ФГОС-3 с учетом особенностей и стратегических задач исследовательского университета: тесная интеграция науки и образования и обеспечение на ее основе эффективной образова тельной и научно-исследовательской деятельности;

нацеленность на обес печение эффективного трансферта технологий в экономику;

проведение фундаментальных и прикладных исследований по широкому спектру прио ритетных направлений развития науки, технологий и техники и критиче ских технологий в Российской Федерации;

наличие высокоэффективной системы подготовки магистров и кадров высшей квалификации, развитой системы программ переподготовки и повышения квалификации кадров.

Приоритетным направлением образовательной деятельности для университета является развитие магистратуры НИЯУ МИФИ, которая должна обеспечить подготовку кадров для атомной отрасли и других высо котехнологичных отраслей на уровне лучших мировых стандартов. В свою очередь, проблема подготовки высококвалифицированных магистров в НИЯУ МИФИ требует разработки и реализации новых образовательных подходов, учитывая заинтересованность значительной части выпускников региональных ВУЗов в получении элитарного высшего образования в од ном из самых престижных университетов Российской Федерации.

Программа создания и развития Национального исследовательского ядерного университета МИФИ предусматривает увеличение числа студен тов, обучающихся в магистратуре, до 5000–5500 человек к 2017 году. При этом доля магистрантов, поступивших после окончания сторонних вузов, должна будет составлять 60–80 %.

Переход на ФГОС-3 подразумевает обеспечение со стороны НИЯУ МИФИ возможности выпускникам региональных университетов (бакалав рам, магистрам и специалистам) получить высококачественное магистер ское образование по профильным специальностям университета. Однако разный уровень и отличия в программах образования различных региональ ных университетов создают определенные трудности для магистрантов, потупивших в НИЯУ МИФИ.

В МИФИ имеется значительный практический опыт на базе факуль тета Высшая школа физиков им. Н. Г. Басова, который более 40 лет осу ществляет подготовку специалистов по физическим, физико математическим, физико-техническим, информационным направлениям и специальностям среди студентов региональных вузов, которые на конкурс ной основе зачисляются на шестой семестр НИЯУ МИФИ. Особенностью факультета является выстраивание индивидуальных образовательных тра екторий для студентов с целью достижения максимально эффективного обучения и тесное сочетание учебного и исследовательского процесса в лучших лабораториях МИФИ и научных центров Москвы.

На базе опыта работы ВШФ им. Н. Г. Басова в 2012 году был, в НИЯУ МИФИ был создан Институт магистратуры, призванный обеспечить систему качественного набора и обучения в магистратуре НИЯУ МИФИ выпускников региональных университетов и вузов РФ и стран СНГ. Инсти тут магистратуры реализует образовательный процесс для граждан РФ, стран СНГ и иностранных граждан, имеющих диплом бакалавра и выше, по физическим, физико-математическим, физико-техническим, информацион ным направлениям подготовки НИЯУ МИФИ.

Основа деятельности Института магистратуры – партнерские отно шения: партнерские отношения с университетами и вузами РФ обеспечива ют эффективную систему набора в магистратуру, партнерские отношения с Российскими научными центрами и институтами РАН – раннее вхождение в практику реального научного исследования, что позволяет готовить спе циалистов высокого уровня.

Институт магистратуры создан как учебное структурное подразделе ние, обеспечивающее самостоятельно обучение магистрантов и содейству ющее кафедрам НИЯУ МИФИ в выполнении работ по инициированию, разработке, апробации и внедрению магистерских образовательных про грамм. Создание Института магистратуры позволит:

1. Обеспечить эффективную систему набора и последующего обу чения в магистратуре НИЯУ МИФИ граждан РФ, стран СНГ и иностранных граждан, имеющих диплом бакалавра и выше, по всем направлениям подго товки НИЯУ МИФИ;

2. Разработать единую политику по набору и обучению магистран тов, имеющих разный входной уровень знаний;

3. Обеспечить высокое качество магистерских диссертационных работ по передовым направлениям науки и техники.

В настоящее время обучение в Институте магистратуры идет на кафедрах НИЯУ МИФИ по 6 направлениям подготовки, включающим магистерские программы.

Учебный процесс содержит адаптационный период, в течение кото рого студенты подтягиваются до уровня подготовки студентов НИЯУ. Этот процесс включает в себя ответственный этап формирования индивидуаль ных образовательных траекторий и широкое вовлечение студентов в науч ную работу в лабораториях университета и ведущих научных центров и институтов РАН.

Для улучшения качества набираемых магистрантов в Институте ма гистратуры НИЯУ МИФИ разработана система набора и предмагистерской подготовки, которая включает в себя:

проведение обучения студентов региональных вузов на базе ВШФ им. Н. Г. Басова по программе мобильности;

проведение отборочных олимпиад для студентов региональных вузов;

ежегодное проведение Молодежной научной школы «Современ ные проблемы физики и технологий»

on-line кураторство профессорско-преподавательским составом НИЯУ МИФИ курсовых работ студентов бакалавриата и специалитета ре гиональных вузов;

организация выездных курсов лекций силами ППС НИЯУ МИФИ в вузах-партнерах;

внедрение технологий дистанционного обучения для чтения об щих подготовительных курсов;

разработка системы входных требований, системы предваритель ного тестирования и предварительной аттестации.

Ценным оказался опыт ВШФ им. Н. Г. Басова по организации вы ездных комиссий по набору, а также возрождение целевой подготовки спе циалистов для региональных предприятий и вузов.

Акцент в ИМ НИЯУ МИФИ сделан на создании совместных учебно научных лабораторий, базовых кафедр для обеспечения выполнения работы по теме магистерской диссертации в ведущих научных центрах РФ, а также обеспечение дальнейшего трудоустройства выпускников НИЯУ МИФИ.

Конечной целью Института магистратуры НИЯУ МИФИ является обеспечение системы подготовки магистров, обладающих знаниями, позво ляющими реализовывать себя в производственных и научных структурах отраслей экономики РФ, успешно осуществлять деятельность в области научных исследований, педагогики и инженерной деятельности.

Физическое образование в зеркале современных реформ © Н. С. Пурышева Московский педагогический государственный университет (Москва, Россия) npurysheva42@rambler.ru Состояние системы физического образования, напрямую связано с реформами в системе образования в целом. В нашей стране система общего среднего образования находится в процессе перманентного реформирова ния, наиболее значимой реформой, затронувшей содержание образования, в том числе физического, следует считать реформу 60-х гг. прошлого века.

Коренное реформирование системы высшего профессионального образо вания началось в нашей стране после подписания Россией Болонского со глашения в году. Документами, определяющими содержание образования, являются Федеральные государственные образовательные стандарты обще го среднего образования (ФГОС ОСО) второго поколения и высшего про фессионального образования (ФГОС ВПО) третьего поколения.

Предпосылками реформирования системы образования и введения новых стандартов служил целый ряд обстоятельств:

- изменение положения России в мире;

- изменение социально-экономических отношений в России;

- развитие технологий, в том числе информационных;

Сложилось противоречие, выявленное в целом ряде отечественных и международных исследований, между потребностями современного рынка труда и сложившейся традиционной системой образования, не способной удовлетворить эти потребности. Предполагается, что эти противоречия мо гут быть разрешены при переструктурировании системы образования и из менении содержания образования, что получило отражение в новых образо вательных стандартах.

Следует отметить корреляцию исходных теоретических подходов, принятых при разработке ФГОС ОСО и ФГОС ВПО:

- компетентностный и системно-деятельностный подходы в ФГОС ОСО и компетентностный подход в ФГОС ВПО как отражение идеи «уче ние через всю жизнь»;

- предоставление учреждениям ОСО и ВПО свободы в наполнении образовательных программ;

- увеличение вариативной части программы, в том числе учебного времени на курсы по выбору студентов и учащихся, - усиление доли самостоятельной работы в учебном процессе, наце ленность ее на приобретение обучаемыми исследовательских, проектных и др. компетенций.

Реализация этих идей и подходов должна позволить:

- при определении содержания образовательной программы учиты вать потребности регионов в кадрах разной квалификации, мотивы и инте ресы обучаемых и строить их индивидуальные образовательные траекто рии;

- включить в систему требований к результатам обучения, помимо предметных, метапредметные и личностные результаты;

- определить профили обучения в системе ОСО, содержание пред метного образования в системе ВПО исходя из запросов рынка труда, про фессиональных задач и гибко реагировать на их изменение.

К сожалению, все эти современные подходы и идеи не получают должной реализации в образовательной практике, поскольку реформы про водятся без учета национальных традиций, финансовых возможностей, из менений, происходящих в социуме. Таким образом, можно констатировать отсутствие системного подхода к проведению реформ, отсутствие объек тивной оценки рисков и границ применимости нововведений.

Рассмотрим реальную ситуацию, сложившуюся в настоящее время в системе образования, в том числе физического.

Общее среднее образование.

Результаты единого государственного экзамена по физике в 2011 и 2012 гг. В таблице 1 приведено число учащихся, сдававших экзамен по фи зике.

Таблица Число учащихся, сдававших экзамен по физике Год Число Число, % 2010 194339 2011 185432 2012 206029 В таблице 2 указаны границы первичных баллов.

К выполнению заданий с выбором ответа не приступили 26 % уча щихся, сдававших физику, 0 баллов получили 20,5 % учащихся, больше нуля баллов – 53,6 % учащихся.

Причин такого состояния физического образования достаточно мно го, основные являются результатами проводимых реформ. Внедрение про фильного обучения (Закон РФ «Об образовании» – 1992 г.), стандартов г. привело к уменьшению числа часов на изучение физики при существен ном увеличении содержания учебного материала. Результатом введение ЕГЭ в качестве формы итоговой аттестации и вступительного экзамена в ВУЗ (конец 90-х годов прошло века) стало натаскивание учащихся и приве ло к тому, что учащиеся непрофильных классов физикой по существу не занимаются.

Таблица Границы первичных и тестовых баллов Год Макси- Мини- Минималь- Средний Не пре сималь мальная ная граница первичный одолели маль- граница тестовых балл порога ный первичных баллов пер- баллов вичный балл 2010 50 31 8 19,4 6,4% 2011 51 33 10 22,9 7,4% 2012 51 36 11 20,1 12,6% В настоящее время разработаны примерные учебные планы образо вательных учреждений общего образования Российской Федерации, в том числе учебные планы среднего (полного) образования для классов разных профилей. Общее распределение времени на учебные предметы образова тельной области «Естественные науки» приведено в таблице 3.

Таблица Распределение времени на учебные предметы образовательной области «Естественные науки»

Учебные пред- Число часов в неделю меты Базовый уровень Углубленный уровень Х ХI Х ХI Естествознание 3 Физика 3 3 6 Химия 3 3 5 Биология 2 2 3 Учащийся может выбрать предмет из образовательной области «Естественные науки» и изучать его на базовом или углубленном уровне.

Примерные учебные планы для классов разных профилей приведены в таб лице 4.

Анализ примерных учебных планов средней (полной) школы позво ляет сделать вывод о том, что физика будет изучаться учащимися классов физико-математического профиля на профильном уровне, а общеобразова тельного и естественнонаучного – на базовом уровне. Все остальные уча щиеся будут изучать курс естествознания.

Таблица Физика в примерных учебных планах Учебные Х класс ХI класс Профили предметы (уровень) (уровень) Физика Б/3 Б/3 Универсальный Химия Б/3 Б/ Биология Б/2 Б/ Физика Б/3(5) Б/3(5) Естественнонаучный Химия Б/5 Б/5 (направления – медицин Биология Б/5 Б/5 ское, нанотехнологии) Естествознание Б/3 Б/3 Физико-математический Физика У/6(5) У/6(5) (направления – физиче ское, информатика) Физика У/5 У/5 Физико-математический (направление – матема тическое) Таким образом, введение ФГОС второго поколения еще больше осложняет ситуацию, поскольку они, сохраняя существующие проблемы, добавляют к ним другие, обусловленные новыми условиями финансирова ния школьного образования.

По образному выражению Ямбурга, в настоящее время происходит «реформа не образования, а его экономического и сервисного обеспече ния… В ветхой, плохо оснащенной школе, в которой трудятся нищие немо тивированные учителя, никакое реальное реформирование невозможно».

Высшее профессиональное образование ФГОС ВПО подготовки бакалавров направления «Педагогическое образование» является единым для всех педагогических специальностей, различается лишь вариативная часть в зависимости от профиля подготовки.

Формирование вариативной части ООП в большинстве случаев осуществ ляться исходя не из целей образования (заданных компетенций), а из част ных интересов кафедр и задачи сохранения, а порой и расширения кадрово го состава. Это напрямую относится к положению физики в ООП вузов и специальностей, для которых физика не является профильной дисциплиной.

Так, на математическом факультете одного из педвузов физика для бака лавров профиля «математика» представляет собой односеместровый курс в объеме 36 зачетных единиц, а студенты, получающие подготовку по ин форматике, физику не изучают совсем. Аналогичная ситуация складывается и на естественнонаучных факультетах. При этом и в школе студенты изуча ли в лучшем случае физику на базовом уровне, а возможно не изучали вовсе.

Введение курсов по выбору студентов находится в противоречии с системой финансирования ВПО. Курс может быть открыт, если на него за писалось не менее 10 студентов. При снижении плана приема и наличии специализаций достаточно сложно организовать несколько групп необхо димой численности, соответственно, идея выбора курса студентами реали зована быть не может. Особенно остро эта проблема стоит в магистратуре, если план приема на программу составляет всего 10 человек.

Сама идея двухуровневой подготовки педагогических кадров, особен но при внедрении пятилетнего бакалавриата, является сомнительной, по скольку статус магистра образования не определен. Не ясно, чем отличаются профессиональные обязанности магистра от профессиональных обязанностей бакалавра. Во всяком случае, сегодня бакалавр образования и магистр обра зования – это учитель физики с начальным 7 или 8 разрядом по старой та рифной сетке. Это делает проблематичным само существование магистрату ры направления «педагогическое образование» (профиль «физика»).

Эволюционно – синергетическая парадигма и окружающий мир © В. А. Алешкевич Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова victoraleshkevich@rambler.ru Во второй половине ХХ века получила развитие концепция глобаль ного эволюционизма, согласно которой законы эволюции едины для любой формы движения материи. Хотя и имеется определенное своеобразие для каждого конкретного случая, однако принцип существования систем живой и неживой природы един, как едины и наиболее общие законы их формиро вания и развития.

Универсальный эволюционизм охватывает рождение Вселенной, возникновение солнечной системы и нашей планеты, появление жизни на Земле, появление человека и пр. Вся история Вселенной от «Большого взрыва» до возникновения человечества рассматривается как единый про цесс, в котором космический, химический, биологический и социальный типы эволюции имеют генетическую и структурную преемственность.

Таким образом, глобальный эволюционизм является мировоззрени ем, на основе которого может быть создана методология исследования раз нообразных научных проблем.

Своим появлением эта концепция обязана в первую очередь иссле дованиям эволюции физической и химической форм движения материи.

Среди них работы А. А. Фридмана, показавшего, что Вселенная не может быть стационарной (1922 г.);

И. Р. Пригожина [1], исследовавшего неравно весные термодинамические системы, в которых, при определённых услови ях, поглощая вещество и энергию из окружающего пространства, могут образовываться диссипативные структуры (1947 г.);

Б. П. Белоусова, от крывшего концентрационные автоволны в химических реакциях (1951 г.), и А. М. Жаботинского, предложившего первое объяснение механизма реак ции и простую математическую модель;

ячейки Бенара (упорядоченные конвективные ячейки в форме цилиндрических валов или правильных ше стигранных структур возникающих в слое вязкой жидкости с вертикальным градиентом температуры);

создание Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым мазера (1955 г.) и др.

Особо следует отметить работы Г. Хакена [2], создавшего новое направление в междисциплинарных исследованиях, получившее название синергетика (1969 г.). Синергетика является учением о взаимодействии элементов внутри сложных систем, в результате которого в неравновесной открытой системе, в которую накачивается энергия и вещество, вследствие флуктуации и конкуренции параметров порядка (мод) возникает когерент ное поведение элементов (самоорганизация), как это происходит, например, в лазере.

Единый подход к различным уровням организации материи на осно ве обсуждаемой концепции требует учета стохастичности многих процес сов, которые, тем не менее, подчиняются определенным ограничениям (за коны сохранения, второй закон термодинамики, принцип минимума дисси пации энергии, естественный и целенаправленный отбор и др.). В частно сти, принцип минимума диссипации энергии означает, что реализуются такие движения материи, при которых рассеяние (диссипация) энергии ми нимально. Более общий принцип экономии энтропии, предложенный Н. Н. Моисеевым, гласит: наивысшие шансы на развитие имеет форма материи, наиболее полно и эффективно утилизирующая внешнюю энергию.

Поэтому направление эволюции определяется условием минимального ро ста энтропии.

На рис. 1 схематично изображена экосистема, получающая энергию от Солнца. Эта система является открытой и обменивается с окружающей природной средой веществом, энергией и информацией. Постоянный обмен веществом и энергией проявляется в усвоении абиотических (неорганиче ских) элементов среды (солнечная энергия, вода, минеральные вещества и т.п.) и переносе биотической (пищевой) энергии через ряд организмов по средством трофических (пищевых) связей, при этом каждый из последую щих организмов (консументов) питается предыдущим. В осуществлении биохимического круговорота необходимо присутствие микроорганизмов (редуцентов), разлагающих растительные и животные остатки. Продуктами их деятельности частично могут быть растворимые вещества, вновь усваи ваемые растениями, и образующиеся запасы ископаемого топлива.


Солнечная Консументы - энергия (травоядные) Продуценты Консументы - (зеленые растения) (плотоядные - 1) ВХОД Растворимые Консументы - вещества (плотоядные - 2) ВЫХОД Нефть, уголь, Редуценты торф, (микроорганизмы) и др.

Рис. При переносах энергии в живых системах от уровня к уровню эф фективно используется около 10 % энергии, а остальная энергия рассеива ется в окружающей среде. Поэтому биомасса или численность всех после дующих организмов всегда меньше, чем предыдущих (правило пирамиды.) По разным оценкам, число жителей планеты, которые могут жить в равно весии с природой и не расходовать невозобновляемые ресурсы не превос ходит 500–800 млн. чел.

В ходе эволюции система обменивается со средой энергией и произ водит энтропию. В частности, энтропийный баланс Земли отрицателен:

S 2 1022 Дж/К год (Земля отдает больше энтропии в окружающее про странство, чем получает ее от Солнца). Производство энтропии обусловле но рассеянием энергии при трофических передачах энергии, а деятельность человека добавляет лишь доли процента в общий энтропийный баланс.

Следует отметить что проблема «тепловой смерти Вселенной» в рамках этой парадигмы остается не решенной. Тому есть несколько причин.

Прежде всего, неизвестно, применимо ли второе начало термодинамики ко всей Вселенной. Ответ на этот вопрос может дать только опыт, а его прове сти невозможно. Если и допустить его (второго начала) применимость, то можно утешить себя, например, тем, что возможны гигантские спаситель ные флуктуации, приводящие к упорядочению и самоорганизации, при этом временной масштаб этих флуктуации чрезвычайно велик.

Надо отметить, что сомнения в универсальности второго начала тер модинамики в разное время высказывали Г. Гельмгольц, Н. А. Умов, К. А. Тимирязев, К. Э. Циолковский, М. Планк, Э. Шредингер, В. И. Вернадский и другие известные ученые. В основе таких сомнений лежат многочисленные динамические явления, имеющие «антиэнтропий ную» направленность. Дискуссия о всеобщности или ограниченности дей ствия второго закона и его применимости к живым организмам, особенно активно проводившаяся в середине XX века, оставила главный вопрос от крытым.

Пригожиным был сформулирован расширенный вариант второго начала термодинамики: В открытой системе изменение энтропии будет обусловлено не только процессами внутри системы, в которых энтропия не может убывать (второе начало термодинамики), но и процессами об мена энергией и веществом с окружающей средой, в которых энтропия может как убывать, так и возрастать.

Более актуальной и неотложной проблемой на сегодняшний день является прогнозирование развития мировой системы на ближайший век.

Компьютерная модель «МИР-3», представленная в докладе Д. Медоуза «Пределы роста» (1972 г.) [3] являлась попыткой оценить поведение гло бальной системы от 1900 до 2100 годов.

При сохранении мировых тенденции в политике и экономике дина мика состояния мира и материального уровня жизни будет выглядеть так, как показано на рис. 2. Если мировая система пойдет по такому стандарт ному (пессимистическому) сценарию, то нас ожидает резкий спад числен ности (вымирание) населения и производственных мощностей, что приве дет к катастрофическим последствиям.

Рис. Наиболее фундаментальным фактором, влияющим на динамику всех процессов, является ограниченность продуктов питания. Человечество рас полагает 3,2 млрд. га земель, пригодных для сельхозпроизводства, из кото рых обрабатывается только половина. Переломить эти угрожающие тен денции не удастся ни решением энергетической проблемы, (например, с помощью управляемого ядерного синтеза), ни увеличением объема исполь зуемых земных ресурсов (например, в результате удвоения разведанных запасов). Усовершенствование методов очистки отходов производства и даже полный контроль над рождаемостью также не решит проблему и лишь отодвинет катастрофу. Причиной надвигающейся катастрофы по-прежнему остается ограниченность сельскохозяйственных площадей, которые посто янно уменьшаются вследствие усиливающегося загрязнения окружающей среды.

Единственный выход, по мнению авторов компьютерной модели, со стоит в ограничении роста промышленного производства на уровне долларов в год на душу населения (при уровне производства на тот момент 500 долларов в год) в сочетании с увеличением производства продуктов питания (на базе современных технологий), жесткий контроль над загряз нением среды и ограничение рождаемости.

Надо отметить, что в модели не заложены природные катаклизмы (землетрясения, эпидемии, аварии, наводнения и т. д.) и негативные соци альные явления (беспорядки, забастовки, революции и т. д.), поэтому даже такая динамика может считаться чересчур оптимистичной. Ее тестирование осуществлялось внесением в виде начальных условий данных 1900 года и сравнением с результатами 1970 года. Такое сравнение подтвердило разум ность модели.

При описании динамических систем широко применяется теория ка тастроф. Под катастрофой понимается скачкообразное изменение парамет ров системы при плавном изменении внешних параметров. Часто при этом система теряет устойчивость и переходит в качественно новое состояние, при этом такой переход часто носит бифуркационный характер.

Наглядным примером бифуркации в механике является задача об устойчивом равновесии вертикального упругого стержня длиной l при его продольном сжатии с силой F (задача Л. Эйлера). Если F Fкр 2 EJ / l 2 ( E модуль Юнга, J момент инерции сечения стержня), то в устойчивом положении стержень не изгибается: случайные F Fкр, отклонения от вертикали (флуктуации) гасятся. Если то прямо линейная форма еще устойчива, но устойчивым будет и другое (изогнутое) состояние стержня. Таким образом, если внешний параметр (сила) достига ет критической величины, флуктуации не гасятся, и система скачком может перейти в одно из двух качественно новых состояний.

В эволюционной парадигме этапы относительно плавного развития прерываются точками бифуркации, когда система исчерпывает свои адап тивные возможности. После точек бифуркации часто наблюдается ветвле ние путей эволюции, что есть проявление принципа дивергенции – расхож дение признаков и свойств первоначально близких групп.

История науки даёт богатый материал для иллюстрирования прин ципа дивергенции. В науке ветвление путей эволюции обусловлено диффе ренциацией знания в процессе его развития: от натурфилософии до физики, химии, биологии и др. По мере накопления научного знания в физике, наряду с механикой, появились сначала термодинамика и статистическая физика, а затем электродинамика, оптика, атомная и ядерная физика, кото рые сами стали дифференцироваться на науки, обладающие определённой самостоятельностью. Как правило, каждая точка ветвления сопряжена с проблемой, решение которой требует новых (подчас революционных) под ходов.

Наглядным примером последовательных бифуркации является исто рия религий [4], фрагмент которой в виде упрощенной схемы развития не которых христианских направлений показан на рис. 3.

Рис. Первой точкой ветвления (III век н. э.) оказалось зарождение раннего христианства в рамках ветхозаветного иудаизма. Следующей точкой би фуркации оказался Халкидонский вселенский собор 451 г., на котором про изошло разделение христианской церкви и появление монофизитских направлений в христианстве, представителями которого являются Армян ская, Коптская, Яковитская (Сирийская), Эфиопская и другие церкви.

Важнейшим событием в истории христианства стало отделение ка толицизма от ортодоксального христианства или православия (1054 г.).

В середине XVII веке патриарх Никон при поддержке царя Алексея Михайловича осуществил религиозную реформу русского православия.

Результатом стало появление двух новых ветвей: старообрядчества и со временного русского православия. Значительно больше бифуркации пре терпела католическая ветвь христианства.

Последовательные бифуркации, согласно сценарию одного из созда телей теории хаоса М. Файгенбаума, через каскад удвоения могут приво дить к хаосу. В математике хаос означает апериодическое детерминирован ное поведение динамической системы, очень чувствительное к начальным условиям. Бесконечно малое возмущение граничных условий для хаотиче ской динамической системы приводит к конечному изменению траектории в фазовом пространстве. Универсальность такого сценария подтверждается при решении задач магнитной гидродинамики, нелинейных колебаний, ро ста популяции насекомых и пр.

В докладе рассматриваются различные сценарии, приводящие к хао су, анализируется семейства фазовых траекторий и морфология, образова ние аттракторов и пр.

С другой стороны, упоминавшиеся ранее «антиэнтропийные» про цессы могут приводить к самоорганизации. Синергетика хотя и тожде ственна в широком смысле самоорганизации, однако чаще всего под ней понимается физико-математическая дисциплина, оперирующая с ограни ченной группой нелинейных дифференциальных уравнений [5]. В качестве примера в докладе описывается динамика эволюции двух конкурирующих видов животных в условиях ограниченных пищевых ресурсов. Этой же це ли служит и система уравнений Лотки-Вольтерра, описывающая отношения типа хищник-жертва.

Теория самоорганизации знаменует сдвиг в парадигме научного зна ния от редукционисткого видения Мира, (основанного на небольшом коли честве простых исходных принципов) к целостному его восприятию. В це лостном Мире действуют одни и те же законы природы, которые привели к появлению как простых материальных объектов, так и через системы орга нической природы к появлению человека и сложных социальных образова ний [6].


В основе всех процессов, происходящих в Мире, лежит стохастич ность и неопределенность. Хаос – это естественное состояние материи – из него рождаются все временно стабильные образования и в него же, умирая, они превращаются. Конкуренция процессов конвергенции и дивергенции, обусловленных наличием как положительных, так и отрицательных обрат ных связей, и определяет, в конечном счете, динамику системы, в которой имеет место как плавное развитие и усложнение системы, так и бифурка ция, катастрофическая перестройка и ее последующее угасание.

В качестве иллюстрации в докладе приводится основные положения теории этногенеза Л. И. Гумилева, в которой ключевой характеристикой является пассионарность.

Считаю своим приятным долгом выразить признательность заведу ющему кафедрой общей и теоретической физики КГУ им Н. А. Некрасова профессору П. Н. Белкину за полезные дискуссии при подготовке данного доклада.

Литература 1. Пригожин И.Р, Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с при родой. – Пер. с англ. Общ. ред. В. И. Аршинова, Ю. Л. Климонтовича и Ю. В. Сачкова.

М.: Прогресс, 1986, 432 с.

2. Хакен Г. Информация и самоорганизация. Макроскопический подход к слож ным явлениям. – М.: Мир, 1991, 240 с.

3. Медоуз Д., Рандерс Й, Медоуз Д. Пределы роста. 30 лет спустя. – М.: ИКЦ Академкнига, 2007, 342 с.

4. Белкин П.Н., Белкина Т.Л. Принцип дивергенции в развитии природы и обще ства. Материалы межвузовской научно-методической конференции «Преподавание ин формационных и естественнонаучных дисциплин» – Кострома, КГУ им. Н. А. Некрасова, 2007, С. 102–107.

5. Лоскутов А.Ю., Михайлов А.А. Введение в синергетику. – М.: Наука, 1990, 272 с.

6. Моисеев Н.Н. Расставание с простотой. – М.: Аграф, 1998, 480 с.

Эволюция курса общей физики от Хвольсона до наших дней © Н. М. Кожевников Санкт-Петербургский государственный политехнический университет (Санкт-Петербург, Россия) nkozhevn@mail.ru Курс общей физики в вузах за последние сто лет претерпел суще ственные изменения, отражающие как эволюцию самой физики, так и мето дику ее преподавания, не в последнюю очередь связанную с социально культурной атмосферой в обществе. Если в начале ХХ века это был огром ный, многотомный курс, вмещающий в себя практически все известные факты о неживой природе, то с появлением квантовой физики все большее место в курсе стали занимать микроскопические механизмы, обусловлива ющие новые явления в конденсированных средах.

Начиная с середины ХХ века, наблюдается ярко выраженная тенден ция к теоретизации курса общей физики, включение в него достаточно раз витых модельных представлений, ранее характерных для курсов теоретиче ской физики. При этом объем общей физики уменьшается, она становится все труднее для восприятия вчерашними школьниками. Тем не менее ситу ация тогда еще не вышла из-под контроля, так как добротная «школьная»

физика обеспечивала необходимый фундамент для освоения вузовской про граммы общей физики.

Сейчас положение дел с преподаванием физики в вузах становится критическим. Переход на ФГОС-3 сопровождается резким (на 30–50 %) уменьшением трудоемкости, в первую очередь, за счет аудиторных занятий.

Слабая школьная подготовка, основанная на формальных знаниях в форма те ЕГЭ, требует введения в курс общей физики серьезного пропедевтиче ского компонента. Наконец, отсутствие мотивации к получению знаний, падение престижа инженерно-технических профессий делают традицион ные методики обучения малоэффективными.

Из положительных моментов, характеризующих современную обра зовательную систему, можно, пожалуй, отметить только появление Интер нета, обеспечивающего «шаговую доступность» любой информации, а так же интерактивную связь учителя с учениками.

Эти и другие обстоятельства делают необходимым смену парадигмы преподавания физики в вузе. Основным фактором становится не объем фак тов из разных областей науки, а логическое осмысление, оценка этих фак тов, анализ взаимосвязи фундаментальных положений физики. Можно ис ключить из курса тот или иной раздел, тем более, что одно нажатие кнопки на компьютере – и вся необходимая информация высвечивается на монито ре. Поэтому главным на лекции, в лабораторном практикуме, на упражне ниях становится рассуждение, обоснование, анализ эмпирической и теоре тической информации, концептуальной базы физики в целом и отдельных ее разделов.

Именно такой подход был принят Научно-методическим советом по физике Минобрнауки Российской Федерации, когда обсуждалась пример ная программа по дисциплине «Физика», согласованная с ФГОС-3. Эта про грамма адресована и классическим университетам, и инженерно техническим, и педагогическим, и медицинским, и сельскохозяйственным вузам. Все определяется трудоемкостью соответствующего курса. Про грамма минимального уровня (8–10 зачетных единиц) предполагает спо собность студентов воспроизводить типовые ситуации, использовать их в решении простейших задач. На этом уровне рассматриваются только мо дельные представления, описывающие достаточно ограниченный круг экс периментальных ситуаций.

Базовый уровень программы рассчитан на 10–14 зачетных единиц и предполагает способность решения сложных задач, требующих знания всех разделов физики. Наконец, расширенный уровень (14–20 зачетных единиц) обеспечивает способность к построению и анализу развитой теоретической модели, фокусирующей внимание на отклонениях в поведении реальных прототипов от прогнозов простейшей теории.

В отличие от ФГОС-3, которые теперь определяют, какие компетен ции формирует та или иная дисциплина, примерная программа по физике содержит инвариантное содержание модулей дисциплины, с указанием ди дактических единиц каждого раздела. В программе также приводится при мерное содержание практических занятий и примерный список лаборатор ных работ физического практикума, а также основная и дополнительная литература для каждого уровня.

Примерная программа по физике, опубликованная в бюллетене № НМС по физике, была с воодушевлением принята научно-педагогической общественностью страны. В настоящее время эта программа является един ственным нормативным документом, определяющим содержание и методи ческий уровень преподавания общей физики в российских вузах.

Проблематика современных научно-технических достижений как составляющая содержания подготовки педагогических кадров по физике © С. Д. Ханин, Ю. С. Остроумова Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена (Россия, Санкт-Петербург) Предметное освоение проблематики современных научно технических достижений, тенденций и перспектив развития высоких техно логий – вызов времени, относящийся к подготовке не только научных и инженерных кадров, но и педагогических кадров как ответственных за формирование у учащихся готовности к жизни в условиях нарастающих технологических изменений, профессиональному образованию в маги стральных направлениях научно-технического развития, творческому уча стию в нем.

Наряду с очевидными запросами социокультурной ситуации обнов ление содержания подготовки педагогических кадров проблематикой со временных наукоемких технологий отвечает и задачам самого физического образования. В настоящей работе анализируются открываемые здесь воз можности в плане интеграции предметного содержания и процесса подго товки будущих учителей и определяются необходимые инновации в ней.

Речь, в первую очередь, идет об интеграции фундаментальной и при кладной составляющих содержания предметной подготовки педагогиче ских кадров по физике. Целесообразность привлечения для решения этой проблемы в качестве учебного материала проблематики современных наукоемких технологий определяется целым рядом факторов, в том числе:

опорой современных научно-технических достижений на фунда ментальные физические знания;

неразрывностью фундаментальной и прикладной составляющих в современной научно-технической деятельности, присущим ей проектно исследовательским характером;

важной ролью технологических инноваций как фактора, способ ствующего расширению возможностей физического эксперимента, откры тию новых фундаментальных явлений;

мультидисциплинарностью проблематики современных наукоем ких технологий, делающей необходимыми для своего освоения интегриро ванные знания.

Основываясь на предметном материале проблематики современных технологий электроники и оптроники, интеграция фундаментальной и при кладной составляющих содержания предметной подготовки педагогических кадров по физике предполагает следующее. Во-первых, придание изуче нию фундаментальных физических явлений направленности на освоение:

физических принципов формирования функциональных свойств (принципов управления свойствами) твердотельных материалов и структур и подходов к реализации при конструировании различных приборных устройств;

физических принципов, определяющих перспективные направле ния и лежащих в основе технологических инноваций;

физических основ инструментальных инноваций, аналитических возможностей методов характеризации и диагностики микро- и нанострук тур, используемых здесь технологических средств;

фундаментальных основ современных био-, информационных и когнитивных технологий, научно обоснованный анализ тенденций, проблем и перспектив их развития.

Во-вторых, обновление содержания предметной подготовки следу ющим:

фундаментальными физическими эффектами, актуализирован ными развитием современных технологий и обязанными самим своим от крытием технологическим инновациям;

методами экспериментальных исследований, развитыми на осно ве современных научно-технических достижений.

Другим аспектом интеграции, где освоение проблематики современ ных наукоемких технологий имеет важное значение, является усиление ин теграции предметной и методической подготовки педагогических кадров, направленной на формирование у будущих учителей физики готовности к решению профессионально-педагогических задач в условиях высокотехно логичного общества. Предметные знания физических основ и методов наукоемких технологий могут служить основой для освоения и развития научно-методического обеспечения преподавания современного материала физико-технического содержания – ценностно-целевых ориентиров, мето дического потенциала, содержания, образовательных технологий, инфор мационного обеспечения, развития научно-образовательной среды.

В плане подготовки будущих учителей к преподаванию рассматри ваемого материала особо отметим следующие два момента. Во-первых, вос требованность и, соответственно, открывающиеся возможности формиро вания умений дидактического преобразования предметного материала вы сокой научной и практической значимости.

Во-вторых, обусловленную динамичностью развития новых техно логий востребованность непрерывного, продуктивного, в плане решения профессионально-педагогических проблем, самообразования, проблемно ориентированной информационно-аналитической деятельности.

Наконец, речь идет об интеграции учебной, исследовательской и практической деятельности обучающихся на предметной основе проблема тики современных наукоемких технологий. Наиболее эффективным здесь представляется проектно-исследовательское обучение как способствующее системному формированию у обучающихся умений и реализованного опы та самообразования, включая оценку своих возможностей и дефицитов в реальных познавательных ситуациях, определение необходимого для осво ения образовательного содержания, проектирование и реализацию про граммы образовательной деятельности, ее информационное обеспечение, самоорганизацию в процессе динамичного осуществления, целостной ис следовательской деятельности – выявления, постановки и сущностного видения проблемы, обоснованного целеполагания, проблемно детерминированного поиска, отбора и анализа имеющейся информации, выбора и, при необходимости, нахождения новых, нестандартных методов экспериментальных и теоретических исследований, их реализации, практи ческой деятельности – принятия на основе имеющихся знаний коструктив ных решений, их воплощения, как в плане решения самих проблем научно технической деятельности, так и преподавания ее физических основ, ис пользования приобретенных в ходе решения проблем знаний и умений для дальнейшего обучения и работы и, наконец, критически-рефлективного анализа полученных результатов и процесса их достижения. Приобретение этих способностей находится в русле реализации компетентностного под хода в физическом образовании и, что особенно важно, формированию у будущих учителей готовности к обновлению своих компетентностей.

Электронные образовательные ресурсы по физике плазмы для нового тома «Атомная и субатомная физика»

мультимедийного сборника «Физика: модель, эксперимент, реальность»

© А. С. Чирцов, В. П. Марек Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет Информационных технологий, механики и оптики, Санкт-Петербургский государственный университет (Санкт-Петербург, Россия) alex_chirtsov@mail.ru Серия мультимедийных сборников «Физика: модель – эксперимент реальность» является своеобразной библиотекой электронных материалов, предназначенных для информационного сопровождения преподавания об щих курсов по физике [1]. В сборники включены постоянно обновляемые электронные конспекты лекций, списки оригинальных задач, сборники во просов к письменной и устной частям экзаменов. Основную часть сборни ков составляют интерактивные компьютерные модели изучаемых физиче ских систем и явлений природы, разрабатываемые с помощью специально создаваемых программ-конструкторов, обеспечивающих сравнительно про стую (без использования алгоритмического программирования) генерацию таких апплетов [2]. Другим важным типом включаемых в сборники элек тронных ресурсов являются короткие учебные видеофрагменты, создавае мые по «гибридной технологии», подразумевающей сочетание видеозапи сей реальных явлений или лабораторных установок с соответствующими им анимированными 3D-моделями. Последние, как правило, представляют собой упрощенные (не содержащие излишних, не носящих принципиально го характера для эксперимента технических детализаций) копии используе мых физических установок, нередко дополняемые анимированными изоб ражениями трудно наблюдаемых (или вообще ненаблюдаемых) элементов изучаемой системы (полей, эквипотенциальных поверхностей и т. д.). По мимо перечисленных основных информационных ресурсов, в сборники включаются анимированные аудио лекции, представляющие собой краткое изложение основного материала в минимальном объеме, достаточном для приобретения запланированных для изучаемой дисциплины компетенций.

Текст лекций-обзоров сопровождаемые контекстно-зависимой графической информацией и формулами. Наконец, сборники содержат интерактивные тесты для самоконтроля качества усвоения материала.

В ходе работы над сборниками была апробирована методика созда ния мультимедийных описаний лабораторных работ физических практику мов, сопровождающих теоретические курсы [3]. Такие описания в извест ном смысле повторяют структуру сборников. В них объединены традици онная текстовая часть описания, анимированные аудио инструктажи по выполнению работы, видеозаписи непосредственного выполнения экспери мента, методов обслуживания, юстировки и ремонта установки и иная по лезная для будущих исследователей информация, практическое освоение которой не может быть предложено в рамках организации поточного про хождения практикумов Важнейшей особенностью мультимедийных описа ний, не имеющей аналогов при традиционной организации подготовки к работам, является возможность использования компьютерных тренажеров – виртуальных электронных аналогов установок, работа на которых дает обу чаемым право на совершение ошибок, крайне нежелательных в реальном эксперименте со сложным дорогостоящем оборудованием.

В настоящее время в рамках описанной концепции созданы мульти медийные сборники по механике, молекулярной физике, электродинамике и оптике [4]. Следующим этапом работы над библиотекой учебных ресурсов является разработка аналогичного сборника материалов по атомной и суб атомной физике. В основу разработки положены оригинальные курсы лек ций читаемых Н. Н. Безугловым («Основы квантовой микрофизики»), А. С. Чирцовым («Квантовая теория атомно-молекулярных спектров» и «Введение в физику плазмы»), А. В. Кудрявцевым («Физика низкотемпера турной плазмы»). Запланированы следующие разделы сборника: «Принци пы квантовой механика», «Строение атомов и молекул», «Физика плазмы», «Физика твердого тела», «Субатомная физика». Отличительной особенно стью первых двух первых разделов сборника является демонстрация воз можности использования двух подходов к интерпретации явлений, соответ ствующих тематике разделов: в рамках модели Бора-Резерфорда и развива емого на ее базе квазиклассического приближения и на стандартном языке квантовой механики. Объединение двух указанных подходов в рамках од ного электронного издания представляется обоснованным, поскольку не только дает возможность обучаемым проследить связь между квантовым и классическим описаниями, но и знакомит их с двумя альтернативными математическими аппаратами, применимыми для выполнения конкретных физических расчетов.

Интерактивные модели, соответствующие квазиклассическому при ближению, строятся на базе оригинальной программы-конструктора «Дви жение заряженных частиц в силовых полях». В созданную для моделирова ния систем классической физики иерархию классов наряду с классическими и релятивистскими частицами добавлено два новых типа объектов, модели рующих квантовые частицы: бозоны и фермионы. В результате оказывается возможным создание демонстраций, иллюстрирующих процессы излучения и поглощения света в рамках планетарной модели, полуклассические иллю страции механизмов возникновения магнитных свойств вещества, модели классических экспериментов по демонстрации корпускулярно-волнового дуализма и т. д. Помимо перечисленных блоков виртуальных компьютер ных моделей подготовлены мультимедийные ресурсы, демонстрирующие такие широко упоминаемые в курсах физики явления, как фотоэффект, све товое давление, опыты со слабыми световыми потоками.

Для создания интерактивных апплетов, допускающих выполнение квантовомеханических расчетов, необходимых для создания моделей стро ения атомов и молекул, радиационных и столкновительных процессов с участием многоэлектронных атомов рассматривалась задача выбора срав нительно простого и быстрого, но обеспечивающего достаточную точность построения одноэлектронных волновых функций многоэлектронных ато мов. Очевидно, что использование стандартного метода Хартри-Фока вряд ли может рассматриваться в качестве реальной базы для разработки элек тронных ресурсов, допускающих удаленное обращение и выполнение весь ма ресурсоемких расчетов в реальном времени проводимых занятия. Ука занная задача была решена в результате использования описанного в [5] алгоритма вычисления полуэмпирических волновых функций, получаемых в результате численного интегрирования уравнения Шредингера для опти ческого электрона, движущегося в эффективном потенциале атомного остатка V(r). В качестве исходного приближения для функции V(r) исполь зовались результаты расчетов потенциала с помощью волновых функций водородоподобных состояний атома. При построении волновых функций оптического электрона использовались известные из эксперимента значе нием энергии ионизации рассматриваемого связанного состояния Wnl. При интегрировании уравнения вместо энергии в качестве варьируемого пара метра задачи на собственные значения использовался масштабный множи тель, уточняющий пространственное поведение функции V(r), определя ющей вид потенциала атомного остатка:

1 d rRnl r l (l 1) 2V r 2Wnl Rnl r 0, r dr 2 r2 r Rnl r 0 ~ r l, Rnl r ~ exp a n.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 12 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.