Аттестационная работа (ИАР/ВАР) на тему Разработка и методика использования элективного курса «Сверхпроводимость» для учащихся профильной школы.

Содержание:

Введение 5 1 Теоретические основы
методики использования элективного курса «Сверхпроводимость» для учащихся
профильной школы 5 1.1
О явлении сверхпроводимости 5 1.2
Понятие и требования к структуре элективных курсов 16 2 Практические аспекты
разработки элективного курса «Сверхпроводимость» для учащихся профильной
школы 23 2.1
Разработка календарно-тематического плана элективного курса 23 2.2
Разработка конспектов занятий элективного курса 37 Заключение 53 Список
использованных источников 55

Введение:

Актуальность
исследования.

Совершенствование
школьного образования возможно через развитие прикладной направленности
дисциплин. Реализацией этого направления применительно к предмету физика
является формирование у учеников способности применять знания, полученные на
уроках физики, в практической деятельности.

Такие
концентры обучения, как основная школа – старшая школа, старшая школа – вуз
можно связать элективными курсами предпрофильной и профильной подготовки. Все
элективные курсы пропедевтического содержания можно проектировать на основе
методологии учебного познания по единому плану независимо от предметной области
знания.

Сегодня
сверхпроводимость – это одно из наиболее перспективных направлений для изучения
в физике. Оно открывает перед человечеством большие перспективы. Проводники,
свободные от всяких энергетических потерь при совершенно обычных условиях,
совершили бы революцию в электротехнике. Большое распространение получили
приборы, основанные на явлении сверхпроводимости, а именно высокотемпературные
сверхпроводники. Без них уже не может обойтись ни современная электроника, ни
медицина, ни космонавтика.

Актуальность
работы определяется огромными изменениями в окружающем мире, оказывающими
решающее влияние на будущее сверхпроводимости. Успешное использование
прикладной сверхпроводимости может стать главным ответом на возникающие
потребности. Выгода от широкого использования явления сверхпроводимости
очевидна: радикальное снижение потерь электроэнергии при ее выработке и
передаче, уменьшение в разы размеров генерирующего оборудования и двигателей,
создание новых электронных приборов, разработка сверхмощных электромагнитов для
научных исследований и промышленности, разработка новых направлений в медицине,
использование эффекта левитации на железной дороге. Появление
высокотемпературных сверхпроводящих материалов с высокими токонесущими
характеристиками создало принципиально новые возможности для практического
использования этого явления.

Разработка
элективного курса позволит расширить и углубить представления учащихся о
сверхпроводимости и активизировать знания учащихся по соответствующим разделам
школьного курса. Данный курс не только отвечает общим задачам, стоящим перед
обучением физики в старших классах средней школы, но и активизирует
межпредметные связи.

Объект
исследования – явление
сверхпроводимости. Предмет
исследования – методика изучения явления
сверхпроводимости в профильной школе.

Цель
исследования – разработка элективного курса
«Сверхпроводимость» для учащихся профильной школы.

Задачи
исследования:

— изучить явление сверхпроводимости.

— рассмотреть понятие и требования к
структуре элективных курсов.

— разработать тематический план элективного
курса.

— разработать конспекты занятий элективного
курса.

Методы
исследования: анализ литературы, практическое изучение
опыта работы учителей, классификация, обобщение, систематизация, синтез.

Структура
работы. Работа состоит из введения, двух глав, заключения,
списка литературы.

Заключение:

В ходе выполнения работы были получены
следующие результаты:

1.
Сверхпроводимость – это явление, при котором определенные материалы
демонстрируют нулевое электрическое сопротивление, и выброс магнитных полей
ниже характерной температуры. Теоретически это позволяет передавать
электрическую энергию между двумя точками с идеальной эффективностью, не теряя при
этом тепла

Возможности
применения сверхпроводимости в настоящее время распространяются на многие сферы
жизни. В недалеком будущем сверхпроводимость станет одной из базовых
составляющих технического прогресса во многих секторах экономики и будет играть
важную роль в нашей повседневной жизни. Благодаря нанотехнологиям будет
развиваться комнатная сверхпроводимость, что сможет изменить жизнь к лучшему.
Стоит отметить невозможность наблюдения явления сверхпроводимости в условиях
школьной лаборатории, так как при понижении температуры  удельное сопротивление меди постепенно
понижается  при температуре несколько
кельвинов, но сверхпроводником медь не становится. Но можно подтвердить
возможность создания условий для наблюдения уменьшения сопротивления проводника
при изменении таких факторов как температура воздуха, материал, площадь
поперечного сечения, длина проводника.

2.
Элективные курсы позволяют развивать и формировать у учащихся:

¾ культуру мышления;

¾ разносторонние интересы;

¾ умение самостоятельно восполнять знания;

¾ математическую культуру;

¾ приобщают школьников к самостоятельной
исследовательской работе;

¾ дают возможность познакомиться с
некоторыми современными достижениями науки.

Элективные
занятия дают шанс наиболее успешно применять индивидуальный подход к каждому
школьнику, учитывая его способности, и более полно удовлетворить познавательные
и жизненные интересы учащихся. Помимо этого, они помогают раскрыться
внутреннему потенциалу учеников, а также создают условия для их самореализации
и развития.

3.
Был разработан элективный курс «Сверхпроводимость», рассчитанный на 22 учебных
часов. Элективный курс «Сверхпроводимость» является интегрированным, где
базовым предметом будет являться физика, а также научные исследования,
возникшие на стыке многих других наук.

Сверхпроводимость
не только увлекательна, но и невероятно полезна. Сверхпроводники уже
используются в таких разнообразных приложениях, как наблюдение изнутри
человеческого тела и обнаружение происхождения массы. Какими бы важными ни были
эти достижения, их перспективы для будущих революционных технологий могут быть
еще более значительными.

На
сегодняшний день за исследования в области сверхпроводимости было присуждено
пять Нобелевских премий по физике. Сверхпроводимость была открыта голландским
физиком Хайке Камерлинг-Оннесом в 1911 году в Лейдене. Он был удостоен
Нобелевской премии по физике в 1913 году за свои исследования низких
температур. Некоторые материалы, когда они охлаждаются, ниже определенной
температуры их удельное сопротивление исчезает, что означает, что они
демонстрируют бесконечную проводимость. Открытие сверхпроводимости определенно
открыло новые горизонты исследований в области проводимости.

4.
Разработаны и представлены конспекты занятий элективного курса  «Сверхпроводимость». Среди конспектов
представлены: знакомство с историей сверхпроводимости, лабораторная работа по
теме «Сверхпроводимость», урок решения задач по теме «Сверхпроводимость».

Таким
образом, цель работы достигнута, задачи решены.

Фрагмент текста работы:

Глава 1
Теоретические основы методики использования элективного курса
«Сверхпроводимость» для учащихся профильной школы

1.1. О явлении сверхпроводимости

Сверхпроводимость
– это явление, при котором определенные материалы демонстрируют нулевое
электрическое сопротивление, и выброс магнитных полей ниже характерной
температуры. Теоретически это позволяет передавать электрическую энергию между
двумя точками с идеальной эффективностью, не теряя при этом тепла [1].

В
обычных сверхпроводниках сверхпроводимость вызвана силой притяжения между
определенными электронами проводимости, возникающей из-за обмена фононами, что
заставляет электроны проводимости проявлять сверхтекучую фазу, состоящую из
коррелированных пар электронов. Также существует класс материалов, известных
как нетрадиционные сверхпроводники, которые проявляют сверхпроводимость, но чьи
физические свойства противоречат теории обычных сверхпроводников.

Сверхпроводимость
встречается в самых разных материалах, включая простые элементы, такие как
олово и алюминий, различные металлические сплавы, некоторые сильно легированные
полупроводники и определенные керамические соединения, содержащие плоскости
атомов меди и кислорода [2]. Последний класс соединений, известный как купраты,
представляет собой высокотемпературные сверхпроводники. Сверхпроводимость не
встречается в благородных металлах, таких как золото и серебро, или в
большинстве ферромагнитных металлов, хотя в последние годы был обнаружен ряд
материалов, демонстрирующих как сверхпроводимость, так и ферромагнетизм.

Большинство физических
свойств сверхпроводников варьируются от материала к материалу, например
теплоемкость и критическая температура, при которой сверхпроводимость
разрушается. С другой стороны, есть класс