Курсовая работа: Методика организации и проведения элективного курса по основам рентгеноструктурного анализа

Содержание

Введение

Физика – это наука, которая не должна быть просто скучной теорией, оторванной от жизни. Однако именно такой она часто предстает перед старшеклассниками, когда речь заходит о явлениях микромира [4] В современном школьном образовании сложилась странная ситуация, так самые захватывающие открытия конца XIX – начала XX века, перевернувшие представление человечества о материи, изучаются «на пальцах». Классический пример – рентгеновское излучение, открытое Вильгельмом Конрадом Рентгеном в 1895году стало не просто новой страницей в науке, оно дало человечеству «новое зрение», позволившее заглянуть внутрь непрозрачных тел и, что еще важнее, расшифровать структуру кристаллов и молекул. Но в рамках стандартной школьной программы эта тема часто сжимается до пары параграфов, снимка кисти с кольцом и упоминания трубки Кулиджа.

Сегодня ситуация в образовании меняется кардинально. С появлением Технопарков универсальных педагогических компетенций в педагогических вузах и профильных школах открывается доступ к оборудованию, о котором раньше можно было только мечтать. Современные учебные установки, такие как PHYWE XR 4.0 это не просто демонстрационные приборы, а полноценные лабораторные комплексы, позволяющие проводить серьезный структурный анализ вещества, безопасный для здоровья и доступный для понимания [18]. Использование подобных установок в учебном процессе создает условия для осмысленного изучения основ рентгеноструктурного анализа и формирования у обучающихся целостного представления о методах исследования строения вещества [4].

Актуальность выбранной темы определяется сразу несколькими факторами.

Во–первых, требования Федерального государственного образовательного стандарта среднего общего образования (ФГОС СОО) прямо ориентируют учителя на достижение метапредметных результатов, предполагающих владение навыками учебно-исследовательской и проектной деятельности, а также умение работать с современным научным оборудованием.

Во–вторых, в условиях стремительного развития нанотехнологий и материаловедения становится очевидной необходимость углубления знаний о строении вещества, выходящих за рамки базового учебника. Вместе с тем практика школьного обучения показывает, что изучение физики микромира нередко носит сугубо теоретический, абстрактный характер и зависит преимущественно от наличия демонстрационного оборудования, которое в большинстве школ морально устарело.

Особенно наглядно проблема разрыва между современной наукой и школьной программой проявляется при изучении рентгеновского излучения. С одной стороны, рентгеноструктурный анализ является фундаментом современной физики твердого тела, биологии и химии, позволившим расшифровать структуру ДНК и создать новые материалы. С другой стороны, в школьном курсе эта тема часто сжимается до исторической справки и упрощенных схем, не давая представления о реальных методах исследования. Появление Технопарков универсальных педагогических компетенций с установками типа PHYWE XR 4.0 открывает доступ к оборудованию, но учителя сталкиваются с отсутствием методической базы для его использования.

Таким образом, возникает противоречие между объективной потребностью в формировании исследовательских компетенций учащихся в области современной физики и отсутствием адаптированных методик проведения элективных курсов с использованием высокотехнологичного рентгеновского оборудования. Разрешение данного противоречия возможно через разработку программы и методических указаний для элективного курса «Основы рентгеноструктурного анализа».

Объектом исследования в данной курсовой работе является учебно-воспитательный процесс при изучении разделов физики, связанных со строением вещества и излучением, в старшей школе.

Предмет исследования – методика использования методов рентгеноструктурного анализа и соответствующего учебного оборудования (на примере PHYWE XR 4.0) при организации элективных курсов.

Цель курсовой работы заключается в теоретическом обосновании и практической разработке методики организации и содержания элективного курса «Основы рентгеноструктурного анализа», направленного на формирование исследовательских компетенций учащихся.

Задачи исследования:

1. Проанализировать физические основы и образовательный потенциал рентгеноструктурного анализа, разработав на этой базе структуру и содержание программы элективного курса.
2. Разработать методику проведения лабораторного практикума на учебной рентгеновской установке, включая детальное описание исследовательской работы по проверке закона Мозли.

Теоретической базой исследования послужили труды отечественных и зарубежных ученых по физике рентгеновских лучей и кристаллографии (Э.В. Суворов, П.В. Павлов), а также методические разработки в области педагогики и использования учебного оборудования (PHYWE).

Практическая значимость курсовой работы заключается в полной готовности разработанных материалов (программы курса, тематического планирования, инструкций к лабораторным работам) к внедрению в учебный процесс профильных школ и центров дополнительного образования, оснащенных современным оборудованием.