Как влияет физика на технику: Связь физики с другими науками и техникой

Содержание

Связь физики с другими науками и техникой

Физика и философия. Вследствие общности и широты своих законов Ф. всегда оказывала воздействие на развитие философии и сама находилась под её влиянием. С каждым новым открытием в естественнонаучной области, по словам Ф. Энгельса, материализм неизбежно должен менять свою форму.

В достижениях современной Ф. всё большее подтверждение и конкретизацию находит высшая форма материализма – диалектический материализм. При переходе к исследованию микромира закон диалектики – единство противоположностей – проявляется особенно отчётливо. Единство прерывного и непрерывного находит своё отражение в корпускулярно-волновом дуализме микрочастиц. Необходимое и случайное выступают в неразрывной связи, что выражается в вероятностном, статистическом характере законов движения микрочастиц. Провозглашаемое материализмом единство материального мира ярко проявляется во взаимных превращениях элементарных частиц – возможных форм существования физической материи. Особенно важен правильный философский анализ в революционные эпохи развития Ф., когда старые представления подвергаются коренному пересмотру. Классический образец такого анализа был дан В. И. Лениным в книге “Материализм и эмпириокритицизм”. Лишь понимание соотношения между абсолютной и относительной истинами позволяет правильно оценить сущность революционных преобразований в Ф., видеть в них обогащение и углубление наших представлений о материи, дальнейшее развитие материализма.

Физика и математика. Ф. – количественная наука. Основные её законы формулируются на математическом языке, главным образом с помощью дифференциальных уравнений. С др. стороны, новые идеи и методы в математике часто возникали под влиянием Ф. Анализ бесконечно малых был создан Ньютоном (одновременно с Г. В. Лейбницем) при формулировке основных законов механики. Создание теории электромагнитного поля привело к развитию векторного анализа. Развитие таких разделов математики, как тензорное исчисление, римановская геометрия, теория групп и др. , стимулировалось новыми физическими теориями: общей теорией относительности и квантовой механикой. Развитие квантовой теории поля ставит новые проблемы функционального анализа и т.д.

Физика и другие естественные науки. Тесная связь Ф. с др. отраслями естествознания привела, по словам С. И. Вавилова, к тому, что Ф. глубочайшими корнями вросла в астрономию, геологию, химию, биологию и др. естественные науки. Образовался ряд пограничных дисциплин:астрофизика, геофизика, биофизика, физическая химия и др. Физические методы исследования получили решающее значение для всех естественных наук. Электронный микроскоп на несколько порядков повысил возможности различения деталей объектов, позволив наблюдать отдельные молекулы. С помощью рентгеноструктурного анализа изучаются не только кристаллы, но и сложнейшие биологические структуры. Подлинным его триумфом явилось установление структуры молекул ДНК, входящих в состав хромосом клеточных ядер всех живых организмов и являющихся носителями наследств, кода. Революция в биологии, связанная с возникновением молекулярной биологии и генетики, была бы невозможна без Ф.

Метод т. н. меченых атомов играет огромную роль в исследовании обмена веществ в живых организмах; многие проблемы биологии, физиологии и медицины были решены с их помощью. Ультразвук применяется в медицине для диагностики и терапии.

Как говорилось выше, законы квантовой механики лежат в основе теории химической связи. С помощью меченых атомов можно проследить кинетику химических реакций. Физическими методами, например с помощью пучков мюонов, полученных на ускорителях, удаётся осуществить химические реакции, не идущие в обычных условиях. Используются структурные аналоги атома водорода – позитроний и мюоний, существование и свойства которых были установлены физиками. В частности, с помощью мюония удаётся измерять скорость протекания быстрых химических реакций. (См. Мюоны.)

Развитие электроники позволяет наблюдать процессы, протекающие за время, меньшее 10-12сек. Оно же привело к революции в астрономии – созданию радиоастрономии.

Результаты и методы ядерной Ф. применяются в геологии; с их помощью, в частности, измеряют абсолютный возраст горных пород и Земли в целом (см. Геохронология).

Физика и техника. Ф. образует фундамент главнейших направлений техники. Электротехника и энергетика, радиотехника и электроника, светотехника, строительная техника, гидротехника, значительная часть военной техники выросли на основе Ф. Благодаря сознательному использованию физических законов техника из области случайных находок вышла на широкую дорогу целенаправленного развития. Если в 19 в. между физическим открытием и первым его техническим применением проходили десятки лет, то теперь этот срок сократился до нескольких лет.

В свою очередь, развитие техники оказывает не менее существенное влияние на совершенствование экспериментальной Ф. Без развития электротехники, электроники, технологии производства очень прочных и лишённых примесей материалов было бы невозможно создание таких устройств, как ускорители заряженных частиц, огромные пузырьковые и искровые камеры, полупроводниковые приборы и т. д.

Возникновение ядерной энергетики связано с крупными достижениями ядерной Ф. Ядерные реакторы-размножители на быстрых нейтронах могут использовать природный уран и торий, запасы которого велики. Осуществление управляемого термоядерного синтеза практически навсегда избавит человечество от угрозы энергетического кризиса.

Техника будущего будет основываться не на готовых природных материалах, а главным образом на синтетических материалах с наперёд заданными свойствами. Создание и исследование структуры вещества играют в решении этой проблемы определяющую роль.

Развитие электроники и создание совершенных ЭВМ, базирующиеся на достижениях Ф. твёрдого тела, неизмеримо расширили творческие возможности человека, а также привели к построению “думающих” автоматов, способных быстро принимать решения в обстановке, требующей обработки большого объёма информации.

Огромное повышение производительности труда достигается благодаря использованию ЭВМ (автоматизация производства и управления). По мере усложнения народного хозяйства объём перерабатываемой информации становится чрезвычайно большим. Поэтому очень важно дальнейшее усовершенствование вычислительных машин – увеличение их быстродействия и объёма памяти, повышение надёжности, уменьшение габаритов и стоимости. Эти усовершенствования возможны только на основе новых достижений Ф.

Современная Ф. стоит у истоков революционных преобразований во всех областях техники. Она вносит решающий вклад в научно-техническую революцию.

О развитии Ф. в СССР см. раздел Физические науки. См. также статьи Физические журналы,Физические институты.

Влияние физики на развитие техники. Связь физики с другими науками

Еще не так давно люди ездили в тарантасах, запряженных лошадьми, жали серпами рожь, коротали вечера при свете горящих лучин. И только в сказках мечтали о чудесах: ковре-самолете, топоре-саморубе, золотом петушке – верном стороже от «набега силы бранной», чудо-огоньке. Стала ли сказка былью? Да! Сегодня люди летают на самолетах, ездят на автомобилях. Комбайны жнут рожь, электропилы в считанные минуты спиливают деревья. Электролампы освещают помещения. А вместо сказочного золотого петушка – современные радиолокационные установки. Мобильная связь расширила возможности общения друг с другом. Ракеты выводят на орбиту искусственные спутники Земли. Человек достиг космоса.

Все это стало возможным благодаря не волшебнику, а использованию достижений различных наук, одной из которых является физика.

Слово «физика» в переводе с греческого означает «природа». Физика – наука о природе

. Природа – это вода, земля, воздух, леса, горы, животный и растительный мир, это все окружающие нас объекты: физические тела и физические поля. Но происходящее в природе изучают и такие науки, как биология, биофизика, химия, астрономия, астрофизика, география, геология и др. Могут ли эти науки обойтись без физики? Конечно же, нет! Например, на уроках биологии вы будете работать с микроскопом. Его устройство и принцип действия основаны на законах физики.

Но и другие науки помогают физике. Например, математика. С ее помощью описываются физические явления и законы. Математика позволяет установить связи между физическими величинами и представить их в виде формул и графиков.

Физика, являясь фундаментом техники, развивает ее. Техника в свою очередь создает более совершенные приборы, позволяющие физике проникать в неразгаданные тайны природы, открывать новые явления.

Но какими бы умными не были приборы, главное в развитии физики – это гениальность и упорный труд ученых всего мира. В процессе изучения физики вы познакомитесь с именами и вкладом в физику многих выдающихся ученых, в том числе и белорусских.

Знания, полученные при изучении физики, полезны для повседневной жизни, для выбора будущей профессии, для развития ваших интеллектуальных способностей. Физические знания сформируют у вас научное представление об окружающем мире. Они защитят вас от влияния различного рода экстрасенсов, провидцев, астрологов и других представителей лженауки.

До XIX в. практически не существовало такой профессии, как физик. Этой наукой занимались врачи, математики, инженеры, философы и люди других профессий.

Читать далее

Физика и техника. Физика. 7 класс. – Объяснение нового материала.

Комментарии преподавателя

Физика и техника.

Развитие физики сопровождалось измене­нием представлений людей об окружающем мире. Отказ от привычных взглядов, возник­новение новых теорий, изучение физических явлений характерно для физики с момента за­рождения этой науки до наших дней.

Важное значение имеют открытия в области физики для развития техники. Например, дви­гатель внутреннего сгорания, приводящий в движение автомобили, тепловозы, речные и морские суда был создан на основе изучения тепловых явлений.

С развитием науки в технике за последние десятилетия произошли грандиозные измене­ния.

То, что раньше считалось научной фантасти­кой, сейчас является реальностью. Сегодня трудно представить нашу жизнь без телевизо­ра, DVD-плеера, компьютера, мобильной и ин­тернет-связи.

Современное кинопроизводство, телевиде­ние, радио, магнитная запись  — всё это возникло после того, как были изучены многие звуковые, световые и электрические явления.

В свою очередь, развитие техники влияет на развитие науки. Так, например, усовершенст­вованные машины, компьютеры, точные из­мерительные и другие приборы используют­ся учёными при исследовании физических явлений. После того как были созданы раке­ты и современные электронные приборы, ста­ло возможным глубже изучить космическое пространство.

Подобных примеров можно при­вести множество. Открытия, сделан­ные в науке, являются результатом упорного труда многих учёных раз­ных стран.

Рассмотрим некоторые этапы раз­вития физики.

Основу современных взглядов на картину мира заложил итальянский учёный Галилео Галилей. С помощью изобретённого им телес­копа учёный проводил эксперименты по наб­людению небесных тел. Сделанные Галилеем открытия опровергли ранее существовавшие взгляды на окружающий мир и оказали влия­ние на развитие физической науки.

Возникновение физической теории связано с именем выдающегося английского физика и математика Исаака Ньютона. Обоб­щив результаты наблюдений и опы­тов своих предшественников (И. Кеп­лера, Г. Галилея), Ньютон создал ог­ромный труд «Математические нача­ла натуральной философии». В этой работе учёный изложил важнейшие законы   механики,   которые   были названы его именем (законы Ньюто­на). Они привели к бурному развитию пред­ставлений о механическом движении.

Дальнейшее развитие физики определилось изучением тепловых и электромагнитных яв­лений. Стремление учёных проникнуть в глубь тепловых процессов привело к зарождению идей о молекулярном строении вещества.

Исследования электромагнитных явлений коренным образом изменили научную картину мира. Оказалось, что нас окружают физические тела и поля. Общую теорию электромагнитных явлений создал

Джеймс Максвелл.

Теория Максвелла объяснила при­роду света и помогла разработке но­вых технических приборов и уст­ройств, основанных на явлениях электромагнетизма.

Новый этап бурного развития фи­зики начался в XX в. Возникли и стали развиваться новые направле­ния: ядерная физика, физика эле­ментарных частиц, физика твёрдоготела и др. Возросла роль физики и её влияние на технический и социальный прогресс. Свой вклад в развитие современной физики внес­ли видные учёные России: Н. Г. Басов, П. Л. Капица, Л. Д. Ландау, Л. И. Мандельш­там, А. М. Прохоров и др.

Ярким подтверждением связи науки и тех­ники явился огромный прорыв в области изу­чения космоса. Так, 4 октября 1957 г. в нашей стране был запущен первый в мире искусствен­ный спутник Земли, а 12 апреля

1961 г. Юрий Алексеевич Гагарин стал первым космонавтом. Его полёт длился 1 ч 48 мин. А спустя четыре года, в 1965 г. советский космонавт Алексей Архипович Леонов стал первым человеком, вышедшим в открытый космос. Продолжитель­ность его «прогулки» составила 12 мин 9 с. Следующим этапом в развитии кос­монавтики стала посадка на Луну американс­кого космического корабля с астронавтами на борту: Нейлом Армстронгом и Эдвином Олдрином, осуществлённая 21 июля
1969
г.

Большой вклад в научную и техническую разработку космических полётов сделал Сер­гей Павлович Королёв. Он являлся главным конструктором первых боевых и космических ракет, искусственных спутников Земли, пило­тируемых космических кораблей. С. П. Коро­лёв стал основоположником практической кос­монавтики.

Искусственные спутники Земли (ИСЗ) стали опорными станциями, с помощью которых исследуется кос­мическое пространство, ведётся на­блюдение и изучение Земли, осуще­ствляется телевещание, спутниковая радиосвязь. Запуск первого ИСЗ по­служил толчком для развития про­цесса управления некоторыми объектами, т.

е. навигации: космической, астро­номической, спутниковой и др.

Здесь названы лишь основные этапы разви­тия физики и перечислены немногие из выдаю­щихся людей науки, сделавших важные от­крытия, благодаря которым развивалась эта наука.

 

Домашняя работа.

Ответить на вопросы:
1. Какое значение имеет физика для техники? Покажите это на при­мерах.
2. Каких учёных вы знаете? Какие открытия ими были сдела­ны?
3. Какие естественные науки вам известны? Что они изучают?
4. Выполнить задание:
1. Проведите исследование по теме «На­чало космической эры и роль учёных нашей страны в изучении Все­ленной».

2. Используя Интернет, подготовьте сравнительную таблицу «Покори­тели космоса XX — XXI вв.» (длительность полёта, число космонав­тов, стран).
3. Проведите исследование по теме «Спутниковая связь и её роль в жиз­ни человека» и подготовьте презентацию.

Физика вокруг нас.

Физика в быту
  • Участник:Федаева Анна Владимировна
  • Руководитель:Гусарова Ирина Викторовна
Цели и задачи данной работы:

1)Выяснить, как физика влияет на жизнь человека и сможет ли современный человек прожить без её применения;

2) Показать необходимость физических знаний для повседневной жизни и познания самого себя;

3) Проанализировать, насколько человек интересуется физикой в 21 веке.

Введение

Человека, как высшую ценность нашей цивилизации, изучает ряд научных дисциплин: биология, антропология, психология и другие. Однако создание целостного представления о феномене человека невозможно без физики. Физика является лидером современного естествознания и фундаментом научно-технического прогресса, а оснований для этого достаточно. Физика в большей мере, чем любая из естественных наук, расширила границы человеческого познания. Физика дала в руки человека наиболее мощные источники энергии, чем резко увеличила власть человека над природой.  Физика является сейчас теоретическим фундаментом большинства основных направлений технического прогресса и областей практического использования технических знаний. Физика, ее явления и законы действуют в мире живой и неживой природы, что имеет весьма важное значение для жизни и деятельности человеческого организма и создания естественных оптимальных условий существования человека на Земле. Человек – элемент физического мира природы. На него, как и на все объекты природы, распространяются законы физики, например, законы Ньютона, закон сохранения и превращения энергии и другие. Поэтому, на мой взгляд, затронутая тема является чрезвычайно актуальной для современного человека.

Обоснование выбора проекта: мы каждый день, не замечая этого, соприкасаемся с физикой. Мне стало интересно, а, как и где мы соприкасаемся с физикой в быту или на улице.

Цели и задачи моей работы:

  1. Выяснить, как физика влияет на жизнь человека и сможет ли современный человек прожить без её применения.
  2. Показать необходимость физических знаний для повседневной жизни и познания самого себя
  3. Проанализировать, насколько человек интересуется физикой в 21веке.

Центростремительная сила

Вот мальчик вращает камень на веревке. Он крутит этот камень все быстрее, пока веревка не оборвется. Тогда камень полетит куда-то в сторону. Какая же сила разорвала веревку? Ведь она удерживала камень, вес которого, конечно, не менялся. На веревку действует центробежная сила, отвечали ученые еще до Ньютона.

Еще задолго до Ньютона ученые выяснили, для того, чтобы тело вращалось, на него должна действовать сила. Но особенно хорошо это видно из законов Ньютона. Ньютон был первым ученым, кто систематизировал научные открытия. Он установил причину вращательного движения планет вокруг Солнца. Силой, вызывающей это движение, оказалась сила тяготения.

Раз камень движется по окружности, значит, на него действует сила, изменяющая его движение. Ведь по инерции камень должен двигаться прямолинейно. Эту важную часть первого закона движения иногда забывают.

Движение по инерции всегда прямолинейно. И камень, оборвавший веревку, также полетит по прямой линии. Сила, исправляющая путь камня, действует на него все время, пока он вращается. Эта постоянная сила называется центростремительной слой. Приложена она к камню.

Но тогда, по третьему закону Ньютона, должна появиться сила, действующая со стороны камня на веревку и равная центростремительной. Эта сила и называется центробежной. Чем быстрее вращается камень, тем большая сила должна действовать на него со стороны веревки. Ну и, конечно, тем сильнее камень будет тянуть — рвать веревку. Наконец ее запаса прочности может не хватить, веревка разорвется, а камень полетит по инерции теперь уже прямолинейно. Так как он сохраняет свою скорость, то может улететь очень далеко.

Проявление и применение

Если у вас есть зонтик, та вы можете перевернуть его острым концом в пол и положите в него, например кусочек бумаги или газеты. Затем сильно раскрутите зонтик.

Вы удивитесь, но зонтик выкинет ваш бумажный снаряд, перемещая его от центра к раю обода, а затее и вовсе наружу. То же самое произойдет, если вы положите предмет потяжелее, например детский мячик.

Сила, действие которой вы наблюдали в этом опыте, называется центробежной силой. Эта сила является следствием более глобального закона инерции. Поэтому предметы участвующие, во вращательном движении стремясь согласно этому закону сохранять направление и скорость своего первоначального состояния как бы «не успевают» двигаться по окружности и поэтому начинают «вываливаться» и двигаться к краю окружности.

С центробежной силой мы встречаемся практически постоянно в нашей жизни. О чем сами и не подозреваем даже. Вы можете взять камень и привязать его к веревке и начать вращать. Вы сразу почувствуете, как веревка натягивается, и стремиться разорваться под действием центробежной силы. Эта же сила помогает велосипедисту или мотоциклисту в цирке описывать «мертвую петлю». Центробежной силой извлекают мед из сотов и сушат белье в стиральной машине. И рельсы для крутых поворотов поездов и трамваев именно из-за центробежного эффекта делают «внутренний» ниже, чем «наружный».

Рычаг

Каждому кто изучал физику, известно высказывание знаменитого греческого ученого Архимеда: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю». Оно может показаться несколько самоуверенным, тем не менее основания к такому заявлению у него были. Ведь если верить легенде, Архимед воскликнул так, впервые описав с точки зрения математики принцип действия одного из древнейших механизмов рычага. Когда и где впервые было использовано это элементарное приспособление, основа основ всей механики и техники, установить невозможно. Очевидно, еще в глубокой древности люди заметили, что отломить с дерева ветку легче, если нажать на ее конец, а палка поможет приподнять с земли тяжелый камень, если поддеть его снизу. Причем чем длиннее палка, тем легче сдвинуть камень с места. И ветка, и палка являются простейшими примерами применения рычага принцип его действия люди интуитивно понимали еще в доисторические времена. Большинство древнейших орудий труда мотыга, весло, молоток с ручкой и другие основаны на применении этого принципа. Простейший рычаг представляет собой перекладину, имеющую точку опоры и возможность вращаться вокруг нее. Качающаяся дощечка, лежащая на круглом основании, вот самый наглядный пример. Стороны перекладины от краев до точки опоры называются плечами рычага.

Доменико Фетти. Задумавшийся Архимед. 1620 г. Уже в V тысячелетии до н. э. в Месопотамии использовали принцип рычага для создания равновесных весов. Древние механики заметили, что, если установить точку опоры ровно под серединой качающейся дощечки, а на ее края положить грузы, вниз опустится тот край, на котором лежит более тяжелый груз. Если же грузы будут одинаковы по весу, дощечка примет горизонтальное положение. Таким образом, опытным путем было обнаружено, что рычаг придет в равновесие, если к равным его плечам приложить равные усилия. А что, если сместить точку опоры, сделав одно плечо более длинным, а другое коротким? Именно так и происходит, если длинную палку подсунуть под тяжелый камень. Точкой опоры становится земля, камень давит на короткое плечо рычага, а человек на длинное. И вот чудеса! тяжеленный камень, который невозможно оторвать от земли руками, поднимается. Значит, чтобы привести в равновесие рычаг с разными плечами, нужно приложить к его краям разные усилия: большее усилие к короткому плечу, меньшее к длинному. Этот принцип был использован древними римлянами для создания другого измерительного прибора безмена. В отличие от равновесных весов, плечи безмена были разной длины, причем одно из них могло удлиняться. Чем более тяжелый груз нужно было взвесить, тем длиннее делали раздвижное плечо, на которое подвешивалась гиря. Конечно, измерение веса было лишь частным случаем использования рычага. Куда более важными стали механизмы, облегчающие труд и дающие возможность выполнять такие действия, для которых физической силы человека явно недостаточно. Знаменитые египетские пирамиды и по сей день остаются самыми грандиозными сооружениями на Земле. До сих пор некоторые ученые выражают сомнение в том, что древним египтянам было под силу возвести их самостоятельно. Пирамиды строили из блоков весом около 2,5 т, которые требовалось не только перемещать по земле, но и поднимать наверх.

Статическое электричество

Со статическим электричеством сталкивается каждый из нас. Например, вы, наверное, замечали, что после продолжительного расчёсывания ваши волосы начинают «торчать» в разные стороны. Либо же во время снятия одежды в темноте наблюдаются небольшие многочисленные разряды.

Если же рассматривать данный эффект с физической стороны, то это явление характеризуется потерей предметом внутреннего баланса, который вызван утратой (или приобретением) одного из электронов. Проще говоря – это самопроизвольно образующийся электрический заряд, возникающий из-за трения поверхностей друг о друга.

Причиной этому служит соприкосновение двух различных веществ самого диэлектрика. Атомы одного вещества отрывают электроны другого. После их разъединения каждое из тел сохраняет свой разряд, но при этом разность потенциалов растёт

Применение статического электричества в быту 

Электричество может быть вашим хорошим помощником. Но для этого следует досконально знать его особенности и умело использовать их в нужном направлении. В технике применяют различные способы, которые основываются на следующих особенностях. Когда маленькие твёрдые либо жидкие частицы веществ попадают под воздействие электрического поля, то они притягивают ионы и электроны. Происходит накапливание заряда. Их движение продолжается уже под воздействием электрического поля. В зависимости от того, какое использовать оборудование, можно при помощи этого поля осуществлять различное управление движением данных частиц. Всё зависит от процесса. Такая технология стала часто применяться в народном хозяйстве.

Покраска

Окрашиваемые детали, которые перемещаются на контейнере, например, детали машины, заряжают положительно, а частицы краски – отрицательно. Это способствует быстрому их стремлению к деталям. В результате такого технологического процесса формируется очень тонкий, равномерный и достаточно плотный слой краски на поверхности предмета.

Частицы, которые были разогнаны электрическим полем, с большим усилием ударяются о поверхность изделия. Благодаря этому достигается высокая насыщенность красочного слоя. При этом расход самой краски существенно уменьшается. Она остаётся только на самом изделии.

Электрокопчение

Копчение представляет собой пропитку продукта с помощью «древесного дыма». Благодаря его частичкам, продукт получается очень вкусным. Это помогает предотвратить и его быструю порчу. Электрокопчение основывается на следующем: частички «коптильного дыма» заряжают положительными зарядами. В качестве отрицательного электрода выступает, как вариант, туша рыбы. Эти частицы дыма опускаются на неё, где происходит их частичное поглощение. Данный процесс длится всего лишь считанные минуты. А обычное копчение – это очень длительный процесс. Так что выгода очевидна.

Создание ворса

Для того чтобы в электрическом поле образовался ворсяной слой на любом виде материала, его заземляют, а на поверхность наносят слой клея. Потом сквозь специальную заряженную сетку из металла, которая располагается над данной плоскостью, начинают пропускать ворсинки. Они очень быстро ориентируются в данном электрическом поле, что способствует их равномерному распределению. Ворсинки опускаются на клей чётко перпендикулярно плоскости материала. При помощи такой уникальной технологии удаётся получить различные покрытия, схожие с замшей или даже бархатом. Такая методика позволяет получить различные разноцветные рисунки. Для этого используют ворс разной окраски и специальные шаблоны, помогающие создать определенный узор. Во время самого процесса их прикладывают поочерёдно на отдельные участки самой детали. Таким способом очень легко получить разноцветные ковры.

Сбор пыли

В чистоте воздуха нуждается не только сам человек, но ещё и очень точные технологические процессы. Из-за наличия большого количества пыли всё оборудование приходит в негодность раньше своего срока. Например, засоряется система охлаждения. Улетающая пыль с газами – это очень ценный материал. Обусловлено это тем, что очистка различных промышленных газов сегодня крайне необходима. Сейчас данную проблему очень легко решает электрическое поле. Как это работает? Внутри трубы из металла находится специальная проволока, играющая роль первого электрода. Вторым электродом служат её стенки. Благодаря электрическому полю, газ в нём начинает ионизироваться. Ионы, заряженные отрицательно, начинают присоединяться к частицам дыма, который поступает вместе с самим газом. Таким образом, происходит их заряд. Поле способствует их движению и оседанию на стенках трубы. После очищения газ движется на выход. На крупномасштабных ТЭС удаётся уловить 99 процентов золы, которая содержится в выходящих газах.

Смешивание

Благодаря отрицательному либо положительному заряду мелких частиц, получается их соединение. Частички при этом распределены очень равномерно. К примеру, при производстве хлеба не нужно совершать трудоёмкие механические процессы, чтобы замесить тесто. Крупинки муки, которые предварительно заряжают положительным зарядом, поступают при помощи воздуха в специально предназначенную камеру. Там происходит их взаимодействие с водными каплями, заряженными отрицательно и уже содержащими дрожжи. Они притягиваются. В результате получается однородное тесто.

Заключение

При изучении физики в школе надо больше внимания уделять вопросам практического применения физических знаний в быту. В школе следует знакомить учащихся с физическими явлениями, лежащими в основе работы бытовых приборов. Особое внимание надо уделять вопросам возможного негативного воздействия бытовых приборов на организм человека. На уроках физики учащихся надо учить пользоваться инструкциями к электроприборам. Перед тем, как позволить ребёнку пользоваться бытовым электроприбором, взрослые должны убедиться в том, что ребёнок твёрдо усвоил правила безопасности при обращении с ним. Для того чтобы избежать большинство неприятных бытовых ситуаций нам необходимы физические знания!

Физика наука точная и сложная. Поэтому возникает вопрос, есть ли кому в 21 веке продвигаться в этой науке дальше, изучать её более глубже и уделять особое внимание?

Думаю что скамья запасных еще не опустела, есть множество ВУЗов с факультетами изучающими этот предмет, а значит и людей которые занимаются данной наукой, конечно не каждому хочется связать свою жизнь именно с физикой, но при получении образования или уже выбора профессии физика может являться весомым фактором, которая определит кем тебе быть в дальнейшем. Ведь физика – одна из самых удивительных наук! Физика столь интенсивно развивается, что даже лучшие педагоги сталкиваются с большими трудностями, когда им надо рассказать о современной науке.

подготовить сообщение как физика влияет на технику

Физика тесно связана с техникой. До середины прошлого столетия связь между физикой и техникой носила такой характер, когда техника шла впереди. Создавались технические устройства, возникали технические проблемы, которые затем вызывали к жизни соответствующие физические исследования. VIII век – создана паровая машина. Начало ХIХ века – встал вопрос об увеличении кпд тепловых машин. Сади Карно решил эту проблему, и его работа стала фундаментом для возникновения общего учения о передаче и превращении энергии – термодинамики. Затем крупные физические открытия стали приводить к созданию новых отраслей техники. Академик С.И. Вавилов (1891 – 1955), советский физик и общественный деятель, сказал, что теснейшая связь физики с другими отраслями естествознания привела к тому, что физика глубочайшими корнями вросла в химию, геологию, астрономию, биологию и др. Возникли новые смежные дисциплины: астрофизика, биофизика, геофизика, физическая химия и т.д. Физика является основой многих технических наук: теоретической механики, сопромата, электротехники. Физика явилась фундаментом, на котором выросли такие области техники как – электро – и радиотехника, электронная и вычислительная техника, приборостроение. Техника стимулирует развитие физики и наоборот. Могучая ускорительная техника способствует развитию исследований по физике атомного ядра и элементарных частиц. Содружество физики и техники приводит к сокращению временных интервалов между научными открытиями и их технической реализацией. фотография – 110 лет радио – 50 лет транзистор – 15 лет лазер – 7 лет Физика тесно связана с математикой. Без математического описания невозможен точный инженерный расчет и развитие физических теорий. Физика – база для создания новых отраслей техники, или научная база, на которой должна основываться общетехническая подготовка специалистов. Физику подразделяют на классическую и квантовую. Начало классической физики было положено И. Ньютоном, сформулировавшим основные законы механики, а завершено развитие классической физики созданием в 1905 г. А. Эйнштейном специальной теории относительности и учитывающей требования этой теории релятивистской механики.

Физика и техника

МОУ Ильинская основная общеобразовательная школа

имени Подольских Курсантов

Рабочая программа элективного курса по физике для 9 класса

«Физика и техника»

Пояснительная записка.

Значение физики в школьном образовании определяется ролью физической науки в жизни современного общества, ее влиянием на темпы развития научно-технического прогресса, эффективным применением знаний физической науки в практики человека.

1. развитие способностей ориентироваться в окружающей действительности, в явлениях природы, в социальных и культурных явлениях, включая мир духовных ценностей;

2. способности брать ответственность на себя, участвовать в совместном принятии решений;

3. потребности в самообразовании и достижении успехов в личной и общественной жизни.

При изучении данного курса акцент следует делать не столько на приобретении дополнительной суммы знаний по физике, сколько на развитие способностей самостоятельно приобретать знания, критически оценивать полученную информацию, излагать свою точку зрения по излагаемому вопросу, выслушивать другие мнения и конструктивно обсуждать их.

Элективный курс”Физика и техника” помогает ученику увидеть многообразие видов деятельности , оценить собственные способности , склонности и интересы и соотнести их с реальными потребностями рынка труда. Ведущими формами занятий могут быть семинары и практические занятия. Темы предстоящих семинаров объявляются заранее и каждому учащемуся предоставляется возможность выступить с основным сообщением на одном из занятий. Элективный курс «Физика и техника» следует считать предметно-ориентированным.

На повышении эффективности усвоения основ физической науки направлено использование принципа генерализации учебного материала – такого отбора информации и методики преподавания, при которых главное внимание уделено изучению основных факторов, понятий, законов, теорий и методов физической науки, обобщению широкого круга физических явлений на основании теории. Отсюда вытекают требования к умениям учащихся:

1.применять основные исходные положения науки, для самостоятельного объяснения физических явлений, результатов эксперимента, действия приборов, установок;

2. решать нестандартные задачи и практическое применение законов физики.

Цель курса: создание условий для формирования у учащихся интереса к изучению физики как науки, связанной с изучением природы и дающей знания, которые потом применяются в технике и производстве; вызвать интерес у учащихся к техническим профессиям. Эти цели конкретны, достижимы и реальны, их постановка обусловлена особенностями содержания предлагаемой программы, она не противоречит целям и задачам предпрофильной подготовки. Расширить представление учащихся о проблемах современной физики, направлении физических исследований, достижений современной физики. Сформировать положительную мотивацию и устойчивый интерес к физике.

Задачи курса:

1.Показать роль человека в изучении природы.

2. Расширить и углубить представление о роли механики как одной из естественнонаучных дисциплин.

3.Развить навыки работы учащихся с дополнительной литературой, владения устной и письменной речью.

4.Совершенствовать навыки решения задач в нестандартной ситуации с техническим и экологическим содержанием.

5.Привить интерес к физической науке, формировать гордость за прошлое, настоящее и будущее российской физической науки.

6.Развить способности учащихся к исследовательской деятельности.

7.Предоставить учащимся возможность проанализировать свои способности к физической деятельности, работе в парах, группах.

Место курса в системе предпрофильной подготовки.

Курс ориентирован на предпрофильную подготовку учащихся по физике. Он расширяет базовый курс, является предметно-ориентированным и даёт учащимся возможность познакомиться с интересным материалом, нестандартными задачами, осознать место человека в природе, роль физики в современном обществе, проверить и развить свои способности по физике. Поэтому данный курс будет способствовать совершенствованию и развитию физических знаний, предусмотренных программой, поможет оценить свои возможности по физике и более осознанно выбрать профиль дальнейшего обучения.

Требования к уровню освоения содержания курса.

Технология проведения занятий основана на этапе самопроверки, который представляет учащимся возможность самим проверить, как ими усвоен материал, а также этапе взаимопроверки и оценивания работ учащимися класса. В свою очередь учитель может провести обучающие самостоятельные работы, которые позволят оценить уровень усвоения курса. Формой контроля может стать презентация данного материала учащимися, защита собственного проекта по темам данного курса. В процессе обучения учащиеся приобретают следующие конкретные умения:

– разбираться в устройстве и принципе работы технических объектах;

– выдвигать гипотезы и объясняющие физические явления;

– делать выводы;

– выступать с сообщениями, докладами и презентациями.

Описание содержания разделов программы элективного курса

«Физика и техника»

Физика и смежные дисциплины.

Связь физики с математикой, химией, биологией, литературой, техникой.

Физика в современном мире. Заседание клуба автолюбителей. Вопросы, предлагаемые к обсуждению: Как возникает сила тяги автомобиля? Почему при резком торможении автомобиль заносит? Почему нельзя перебегать дорогу перед близко идущим транспортом? Как вытащить из грязи застрявший автомобиль?

Принцип действия «катушки-ползушки». Изготовление и соревнования в номинациях: «Чья быстрее»; «Чья пробежит дальше»; «Чья въедет на более крутую горку»; «Победитель в парных боях».

Трение в технике.

Трение в технике как физическое явление. Трение полезное и вредное. Решение задач по теме: «Зависимость силы трения от веса движущихся тел».

Космическая техника.

По космическим орбитам. Основоположники. Принцип передвижения и строение ракеты. Роль космоса в жизни современного общества. Полеты к другим планетам, влияние космоса на организм человека.

Компьютеры в физических исследованиях и при изучении физики.

Роль компьютера в физических исследованиях. Моделирование физических процессов с помощью ИКТ технологий. Связь без проводов. Сотовая связь. Глобальная сеть. Возможности Всемирной паутины.

 

Теоретики и экспериментаторы.

Решение нестандартных задач. Различные методы решения физических задач с техническим, экономическим, экологическим содержанием.

Физика и военная техника.

Физика в задачах военно-исторических событий. Роль физики в победе советского народа в Великой Отечественной войне 1941 – 1945 гг. Развитие военной техники.

Итоговое занятие.

 

Календарно-тематическое планирование учебного материала.

 Количество часов – 17.

№ урока

Тема занятия

Вид занятия

Дата

1-2

Физика и смежные дисциплины

Связь физики с математикой,

химией, биологией, литературой,

техникой.

Практическое занятие

 

Физика в современном мире.

3-4

Вопросы, предлагаемые к обсуждению: Как возникает сила тяги автомобиля? Почему при резком торможении автомобиль заносит? Почему нельзя перебегать дорогу перед близко идущим транспортом? Как вытащить из грязи застрявший автомобиль?

Семинар,

Заседание клуба автолюбителей.

 

Принцип действия «катушки-ползушки».

5-6

Изготовление и соревнования в номинациях: «Чья быстрее»; «Чья пробежит дальше»; «Чья въедет на более крутую горку»; «Победитель в парных боях».

Практическая, демонстрационная работа

 

Трение в технике

7-8

Трение в технике как физическое явление. Трение полезное и вредное. Решение задач по теме: «Зависимость силы трения от веса движущихся тел».

Презентация.

Решение задач

 

Космическая техника

9-10

По космическим орбитам. Принцип передвижения и строение ракеты. Роль космоса в жизни современного общества. Полеты к другим планетам, влияние космоса на организм человека.

Сообщения,

презентации учащихся

 

Компьютеры в физических исследованиях и при изучении физики

11-12

Роль компьютера в физических исследованиях. Моделирование физических процессов с помощью ИКТ технологий. Связь без проводов. Сотовая связь. Глобальная сеть. Возможности Всемирной паутины.

Лекция

Диспут

 

Теоретики и экспериментаторы

13-14

Решение нестандартных задач.

Различные методы решения физических задач с техническим, экономическим, экологическим содержанием.

Урок – состязание

 

Физика и военная техника.

15-16

Физика в задачах военно-исторических событий. Роль физики в победе советского народа в Великой Отечественной войне 1941 – 1945 гг. Развитие военной техники.

Семинар

Решение задач

 

17

Итоговое

занятие

зачет

 

Задания для самостоятельной работы учащихся:

 

1. Работа с рекомендуемой литературой.

2.Самостоятельное изучение некоторых вопросов курса с последующей презентацией (по выбору учащихся).

3.Самостоятельная работа по составлению задач и последующим их решением, выбор оптимального варианта решения задач.

4.Составление проектов по предложенным темам.

5.Составление компьютерных презентаций .

6.Самостоятельное построение метода, позволяющего решить предложенную задачу.

7.Самостоятельный анализ и оценка своей деятельности.

Учебно-методическое обеспечение курса.

Литература для учащихся:

  1. Л.Э.Генденштейн, Л.А. Кирик и др. «1001 задача по физике», М, «Наука»,1996г.
  2. Н.И. Гольдфарб « «Задачи по физике», «Дрофа», 2008 г.
  3. И.П. Гурский « Элементарная физика с примерами решения задач. »,М,»Просвещение»,1984г.
  4. А.В.Перышкин « Сборник задач по физике» 2016г..
  5. Мусский С.А. « Сто великих чудес техники. М., «Вече», 2003

Энциклопедии для детей:

  1. Древо познания.- Научно-познавательная коллекция «Маршал Кавендиш»
  2. Познаю мир: изобретения. – М.: ООО «Фирма «Издательство АСТ» ,2000
  3. Познаю мир: физика .-М.: ООО «Фирма «Издательство АСТ» ,2000

Литература для учителя:

  1. Г.А. Бу тырский,Ю.А. Сауров « Экспериментальные задачи по физике», М., Просвещение, 1998г
  2. В.А. Ильин « История физики», М.,АСАDEMIA,2003 г
  3. И.С. Кудрявцев « История физики», т 1-3 , Просвещение, 1956-1971гг
  4. А.Н. Майоров « Физика для любознательных или о чем не узнаешь на уроке», Ярославль, «Академия развития» , 1999 г
  5. К.Э. Суори « Необыкновенная физика обыкновенных явлений», перевод с английского в 2-х томах, 1987г
  6. Перекрестки физики, химии и биологии. : М, «Просвещение»,1995г.
  7. Журнал «Физика в школе»
  8. Газета  «Физика» – Издательский дом «Первое сентября»

Читать “Физика в технике” – Покровский Георгий Иосифович – Страница 1

Г. И. Покровский, Л. И. Слабкий

ФИЗИКА В ТЕХНИКЕ

НЕКОТОРЫЕ ХАРАКТЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ

«Дальнейшие перспективы прогресса науки и техники определяются в настоящий период прежде всего достижениями ведущих отраслей естествознания. Высокий уровень развития математики, физики, химии, биологии — необходимое условие подъема и эффективности технических, медицинских, сельскохозяйственных и других наук».

Из Программы Коммунистической партии Советского Союза, принятой XXII съездом КПСС.

Значение техники в жизни человечества исключительно велико. Нельзя назвать ни одной области деятельности людей, где не применялись бы те или иные технические средства.

Чтобы понять, какую роль современная техника играет в жизни человека, рассмотрим некоторые ее характерные примеры.

На одно из первых мест следует поставить производство энергии, которое растет быстрее, чем машиностроение, производство продовольствия и предметов широкого потребления. Общее количество энергии, потребляемой человечеством, стремительно увеличивается.

Если взять отношение общей мощности всех источников энергии к количеству населяющих землю людей, то окажется, что, несмотря на увеличение численности населения земного шара, это отношение все же увеличивается и возрастает за среднее время жизни человека в несколько раз.

Огромное значение для технического прогресса имеет развитие научного познания объективных законов, опираясь на которые человек управляет многими явлениями природы, добиваясь определенных практических результатов.

Наука — это единая система знаний о природе, обществе и мышлении, об объективных законах их развития, исторически сложившаяся и непрерывно развивающаяся на основе общественной жизни человеческого общества. Эта система создается путем выявления простых и сложных, основных и общих законов природы, зная которые можно достаточно точно решать любую частную задачу.

Цель науки — открывать законы природы и развития общества. Прогресс науки — это все более глубокое и точное познание действительности.

Наука — это наиболее эффективный путь объединения коллективного творческого труда людей для достижения прогрессивных целей. Именно благодаря передовой, материалистической науке могут непрерывно и безгранично расти творческие коллективы и сохранять в себе все достижения предыдущих поколений.

Научные исследования, открытия, изобретения стали жизненно необходимы в современном обществе. Широкое их развитие — основа всех видов производства, а следовательно, и прогресса человечества.

Настоящий творческий труд может возникнуть и развиваться только в коллективе. Самые гениальные люди могут плодотворно работать и творить только тогда, когда они работают в коллективе и для коллектива.

Наука, техника, искусство, вообще любая область деятельности людей развиваются наиболее быстро и плодотворно тогда, когда переплетаются самые разнообразные пути исследования и творчества.

Космические ракеты, например, могли быть созданы только при комплексном использовании достижений энергетики, радиоэлектроники, автоматики, строительной механики, технологии материалов и многих других областей науки и техники.

Каждый день в газетах, журналах и книгах, по радио и телевидению сообщается о новых научных, культурных и технических достижениях, и мы, советские люди, живо откликаемся на все новое и прогрессивное, творчески его перерабатываем и применяем на практике.

Мы знаем, что широкая осведомленность в вопросах науки и техники помогает лучше выполнять свою собственную работу.

Иногда кажется, что в тех или иных условиях ничего нового создать нельзя. Это неверно. Дело не в характере работы, а в том, насколько человек любит труд, в его кругозоре, в стремлении принести обществу как можно больше пользы.

Полноценное использование для нужд человечества какого-либо нового физического явления, открытия или изобретения станет возможным лишь в том случае, когда будет ясна его физическая сущность и будут установлены основные закономерности, необходимые для проведения соответствующих научных или технических расчетов. Только при этом условии можно будет надежно решать те или иные практические задачи.

Но не всегда то или иное техническое достижение, то или иное научное открытие можно сразу применить на практике. Чаще бывает, что они, эти достижения и открытия, требуют еще большой доработки, тщательной проверки и точных расчетов. И даже тогда, когда уже все доработано, рассчитано и проверено, возникает вопрос, как все это сделать достоянием широких масс, быстрее пустить в производство и использовать для нужд общества.

Так, например, огнестрельное оружие почти не имело существенного военного значения, пока Галилеем и Ньютоном в конце XVII века не были открыты основные законы движения, после чего стали быстро развиваться артиллерия и другие виды вооружения.

Люди пытались летать очень давно. Уже в «Молении Даниила Заточника» (XIII век) рассказывается, что во время праздников молодые люди влезали на крыши храмов и слетали оттуда на искусно сделанных крыльях. Однако настоящей авиации из этого не получилось и не могло получиться. Даже в конце XIX века попытки построить самолет не завершились успехом. Многие выдающиеся ученые поплатились жизнью за попытки решить техническую проблему полета человека без глубокого теоретического анализа.

Только теоретические основы аэродинамики, разработанные Н. Е. Жуковским, стали тем фундаментом, на котором прочно обосновалась современная авиация.

То же самое можно сказать об электронике и радиотехнике. Опыты Герца с электромагнитными волнами предшествовали открытию радиосвязи А. С. Поповым, а широкое применение фотоэффекта в автоматике началось после исследования А. Г. Столетовым этого нового и интересного физического явления.

Подобных примеров можно привести очень много, и все они свидетельствуют о том, что без знания законов физики невозможно добиться значительных научных и технических достижений.

Но значение физики не исчерпывается этим. Физика дает нечто существенно более важное, чем понимание и практическое использование отдельных открытий и изобретений.

Дело в том, что основные закономерности физики представляют собой единую систему взаимосвязей, объединяющих материю в объективно существующую основу всего многообразия окружающего нас мира.

В. И. Ленин в работе «Материализм и эмпириокритицизм» указывал, что единство материи проявляется в сходстве тех математических формул, которые можно применить для выражения закономерностей, наблюдаемых в различных явлениях, с первого взгляда очень мало похожих одно на другое.

Вот это единство материи, познаваемое и выражаемое совокупностью основных законов физики, должен учитывать каждый человек, изучающий науку и технику. И только в этом случае можно сравнительно легко и быстро сопоставлять старое и новое и смело заглядывать вперед, предвидя громадные перспективы едва еще намеченных проблем.

Цель настоящей брошюры — показать на некоторых примерах, как развивались физика и техника, основные проблемы и задачи которых всегда имели и имеют глубокую взаимосвязь. Наличие такой взаимосвязи является непременным условием научного и технического прогресса.

РАЗВИТИЕ ФИЗИКИ И ТЕХНИКИ В XVII–XIX веках

Еще в глубокой древности ученые занимались наблюдением различных физических процессов и явлений. Так, Лукреций, Эпикур, Демокрит (VI в. до н. э. — II в. н. э.) высказывали идеи об атомистичности вещества; были открыты некоторые законы гидростатики (закон Архимеда), объяснен принцип работы рычага и некоторых других простейших механизмов.

Роль физики в нашем современном обществе

Физика затрагивает все аспекты нашей жизни. Он включает в себя изучение материи, энергии и их взаимодействия. Таким образом, это одна из областей науки, которая пересекается со всеми другими предметами. Другие науки полагаются на концепции и методы, разработанные с помощью физики. Другие дисциплины, такие как химия, сельское хозяйство, экологические и биологические науки, используют законы физики, чтобы лучше понять природу своих собственных исследований. Физика фокусируется на общей природе природного мира, как правило, посредством математического анализа.

Общественный интерес к физике

••• Кармен Кордовес / Demand Media

Физика – один из самых сложных предметов, преподаваемых в школах. Некоторых студентов еще больше пугает его использование математики. В исследовании, проведенном в Великобритании с 1985 по 2006 год, было обнаружено, что количество поступающих на экзамены A-level по естественным наукам сократилось на 41 процент. Эта тенденция к снижению аналогична и в других странах. Несмотря на эту тенденцию, физика остается неотъемлемой частью образовательной системы.Именно с помощью физики были разработаны новые методологии, которые помогли улучшить качество жизни, включая такие вещи, как автомобили и современное строительство.

Важность физики в современном обществе

••• Кармен Кордовес / Demand Media

Зависимость общества от технологий представляет важность физики в повседневной жизни. Многие аспекты современного общества были бы невозможны без важных научных открытий, сделанных в прошлом. Эти открытия стали фундаментом, на котором были разработаны современные технологии.Такие открытия, как магнетизм, электричество, проводники и другие, сделали возможными современные удобства, такие как телевидение, компьютеры, телефоны и другие деловые и домашние технологии. Современные средства передвижения, такие как самолеты и телекоммуникации, сблизили людей по всему миру – все они опираются на концепции физики.

Важность физики в удовлетворении будущих энергетических требований

••• Кармен Кордовес / Demand Media

В 1999 г. во время Всемирной конференции по науке (WCS) Совет ЮНЕСКО-Физики по действию считал физику важным фактором в разработке решений для обеих энергетические и экологические проблемы.Физика стремится найти альтернативные решения энергетическому кризису, который пережили как первый мир, так и развивающиеся страны. По мере того, как физика помогает областям инженерии, биохимии и информатики, профессионалы и ученые разрабатывают новые способы использования уже существующих источников энергии и использования новых.

Важность физики в экономическом развитии

••• Кармен Кордовес / Demand Media

На Саммите тысячелетия Организации Объединенных Наций, состоявшемся в 2000 году, было признано, что физика и наука будут играть решающую роль в достижении устойчивого развития.Физика помогает поддерживать и развивать стабильный экономический рост, поскольку она предлагает новые технологические достижения в области инженерии, информатики и даже биомедицинских исследований. Эти области играют решающую роль в экономическом аспекте стран, и поиск новых и лучших способов производства и разработки продуктов в этих областях может помочь поднять экономику страны. Точно так же Международный союз чистой и прикладной физики (IUPAP) утверждал, что физика будет генерировать необходимые знания, которые приведут к разработке двигателей для развития мировой экономики.

В Руанде министерству образования было поручено развивать научно-техническое ноу-хау страны. Медицинская физика и информационные технологии принесли стране пользу, разработав национальную программу питания и систему эпиднадзора. Физика и инженерия помогли сельским районам получить безопасную питьевую воду с помощью гравиметрических методов, методов орошения и сбора дождевой воды.

Физика в космической науке и технологиях – Класс GACE [Видео 2021]

Физика и технологии

Хотя мы уже немного говорили о том, как технология космических полетов зависит от физики, связь между физикой и технологиями идет гораздо дальше.

Physics помогла нам разработать медицинские технологии, такие как сканеры магнитно-резонансной томографии (МРТ), рентгеновские снимки, лучевая терапия для лечения рака и аппараты ИВЛ для пациентов, чьи легкие не могут дышать.

Сканеры

МРТ используют гигантские магниты для съемки внутренних частей человеческого тела, включая сам мозг. Они делают это, выравнивая все магнитные частицы в вашем теле и определяя, сколько времени требуется частицам в разных тканях, чтобы вернуться в нормальное состояние. Рентгеновские лучи используют волны в определенной части электромагнитного спектра для создания изображений ваших костей. Рентгеновские лучи могут проходить через мягкие ткани, но отражаться от костей. Лучевая терапия использует другую часть электромагнитного спектра для уничтожения раковых клеток. Наконец, аппараты ИВЛ используют физические принципы давления и потока жидкости для искусственной работы ваших легких.

Тогда есть повседневные технологии. Компьютеры, телевизоры, микроволновые печи и многое другое – все это результат сотен лет физических открытий.Даже относительно абстрактные и недавние темы, такие как квантовая механика, являются неотъемлемой частью работы компьютеров и телевизоров.

Микроволны используют часть электромагнитного спектра для нагрева пищи. Какая часть спектра? Конечно же, микроволновая часть! Мы должны понять, как работают эти волны, чтобы создавать такие устройства и настраивать их для приготовления нашей еды. Телевизионные экраны и компьютерные мониторы содержат электроны, и эти электроны создают изображение. Но электроны – крошечные частицы, и их поведение объясняется квантовой механикой.Мы не смогли бы контролировать их и создавать картину, если бы не понимали эту абстрактную и сложную часть физики.

Резюме урока

Хорошо, давайте на минутку рассмотрим, что мы узнали о физике и космической науке и их взаимосвязи, а также взаимосвязи с технологиями. Как мы узнали с самого начала, физика – это отрасль науки, которая пытается объяснить Вселенную, используя фундаментальные законы и математику, а космическая наука – это изучение всего, что связано с космосом, включая то, где и как жизнь может формироваться в разных местах кроме Земли, и включает в себя многие области науки, а также историю космических полетов и исследований.

Без понимания того, что дает нам физика Вселенной, космическая наука была бы вообще невозможна. Мы не могли побывать на Луне, исследовать состав звезд и планет или поддерживать связь с астронавтами без физики. Ни физики, ни космической науки.

Физика также помогла нам разработать такие технологии, как сканеры МРТ, рентген, лучевая терапия для лечения рака, компьютеры, телевизоры, микроволновые печи, холодильники и многое другое.

Технология для преподавания физики – журнал CITE

Публикация Национальной ассоциации преподавателей естественных наук (NSTA) 1990 г., содержащая документ Science Teachers Speak Out: Ведущий документ NSTA по научному и технологическому образованию для 21 века учебные программы по естествознанию, которые объединяют соответствующие технологии и делают изучение естественных наук более эффективным и действенным с помощью компьютеров.Кроме того, NSTA (1999) утверждает, что «компьютеры должны играть важную роль в преподавании и изучении естественных наук» (Rationale, 1).

Стандарты были предложены ведущими национальными организациями естественнонаучного образования для интеграции технологий в классы естественных наук и для подготовки учителей естественных наук (Flick & Bell, 2000), которые включают следующее:

  1. Технологии должны быть внедрены в контексте научного содержания.
  2. Технологии должны обращаться к стоящей науке с соответствующей педагогикой.
  3. Технологическое обучение в науке должно использовать уникальные особенности технологии.
  4. Технологии должны сделать научные взгляды более доступными.
  5. Инструктаж по технологиям должен развивать понимание взаимосвязи между технологиями и наукой. (стр. 40)

Подобные стандарты были предложены для подготовки учителей математики (Garofalo, Drier, Harper, Timmerman, & Shockey, 2000):

  1. Представьте технологию в контексте.
  2. Занимайтесь полезной математикой с помощью соответствующей технологии.
  3. Воспользуйтесь преимуществами технологий.
  4. Подключите математические темы.
  5. Включите несколько представлений. (стр. 66)

Эти руководящие принципы подходят не только для использования технологий при подготовке учителей естественных наук и математики, они также актуальны для использования технологий во всех естественных и математических дисциплинах. Общее «практическое правило» состоит в том, что технологии должны использоваться в преподавании и изучении естественных наук и математики, когда они позволяют проводить исследования, которые либо были бы невозможны, либо не были бы столь же эффективными без ее использования.Хотя для обучения физике доступно несколько технологий, отвечающих этим критериям для использования в учебных целях, некоторые преподаватели все еще «борются с тем, относится ли технология только к калькуляторам и компьютерам или к гораздо более широкому спектру потенциальных учебных пособий» (Lederman & Niess, 2000, p. 345).

Примеры технологий

Согласно Mottmann (1999), две из наиболее важных причин для внедрения технологий и других педагогических инноваций в физическое образование: 1) улучшение физических способностей учащихся и 2) улучшение негативных реакций учащихся на физика »(с.75). Риос и Мадхаван (2000) определили четыре классификации технологий, подходящих для обучения физике, и предоставили краткие описания нескольких примеров. Классификациями были (а) компьютерное интерфейсное оборудование для сбора и обработки данных, (б) экспериментальное или теоретическое моделирование, (в) компьютерное моделирование, требующее графики, и (г) исследовательские / справочные / презентационные программы для сбора, отчетности и / или отображения Информация. Ниже приводится обновленное и расширенное описание и обсуждение нескольких форм технологий, соответствующих каждой из этих категорий, которые преподаватели физики должны найти наиболее успешными в содействии лучшему пониманию концепций физики.Также включены отдельные исследования, связанные с использованием каждого из них.

Компьютерное интерфейсное оборудование для сбора и обработки данных

Рисунки 1a и 1b . Скриншоты с калькулятором Ranger (CBR).

Некоторыми из наиболее распространенных устройств сопряжения являются датчики, которые подключаются к графическим калькуляторам или компьютерам. Согласно NSTA (1999), «Микрокомпьютерные лабораторные устройства (MBL) должны использоваться, чтобы позволить студентам собирать и анализировать данные, как это делают ученые, и проводить наблюдения в течение длительных периодов времени, позволяя проводить эксперименты, которые в противном случае были бы непрактичными» (Декларации, ¶ 3). Доступные датчики, обычно используемые в физике, включают таймеры, шкалы силы, «звуковые рейнджеры», термометры, световые и звуковые измерители, а также датчики, служащие электрическими мультиметрами. Студенты могут быстро и эффективно собирать данные с датчиков, а затем отображать их графически и / или вводить их в программу электронных таблиц для дальнейших манипуляций. «Основным преимуществом использования интерфейсного оборудования является экономия времени, когда учащимся больше не нужно выполнять повторяющиеся наблюдения, в которых они не приобретают новых навыков» (Риос и Мадхаван, 2000, стр.94). Использование этого типа технологии позволяет студентам иметь больше времени для выполнения повторных проб по сбору данных и концептуального анализа экспериментальных данных.

Наиболее широко используемые датчики включают продукты, доступные от поставщиков материалов для научных исследований, таких как PASCO, Vernier и Texas Instruments. На рисунке 1 показаны примерные результаты одномерного движения, отображаемые на экране графического калькулятора TI 83+, которые были получены с использованием калькулятора Texas Instruments Ranger (CBR). Сравнение стоимости, функциональности и совместимости некоторых из этих продуктов можно получить у Риоса и Мадвавана (2000), хотя их описания теперь могут быть датированы.

Исследования показывают, что использование датчиков / зондов эффективно, особенно в области графической интерпретации. «Brasell (1987) и Thorton and Sokoloff (1990) обнаружили, что студенты, использующие графики в реальном времени с MBL, значительно улучшили свои навыки построения кинематических графиков и понимание качественных аспектов движения, которое они наблюдали, по сравнению со студентами, использующими графики времени задержки» ( Escalada & Zollman, 1997, стр. 469). Раннее исследование Бейхнера (1990) показало, что студенты, обучавшиеся с помощью MBL, достигли большего успеха, чем студенты, обучаемые с помощью моделирования и демонстрации, хотя значительные улучшения в компьютерном моделировании, поскольку исследование может привести к другим результатам сегодня.Хотя Brungardt и Zollman (1995) не обнаружили существенных различий между обучением в режиме реального времени и анализом времени задержки, они заметили, что студенты, использующие MBL, оказались более мотивированными и продемонстрировали больше дискуссий в своих группах.

Экспериментальное или теоретическое моделирование

Упражнения по моделированию дают студентам «представление о том, как настоящий физик работает в определении уравнений, соответствующих проводимому исследованию» (Риос и Мадхаван, 2000, стр. 95). Хотя математические модели, вероятно, являются наиболее распространенным типом моделей, используемых в физике, модели также могут быть конкретными физическими представлениями, словесными аналогиями, статическими или динамическими визуальными представлениями и комбинациями каждого из них.

Поскольку большинство физических концепций и взаимодействий можно легко смоделировать с помощью математических соотношений, компьютерные модели этих соотношений можно найти практически во всех областях физики. Программа электрического моделирования, «в которой учащиеся явно конструируют, оценивают, пересматривают и улучшают свою модель электричества» (Steinberg & Wainwright, 1993, p. 357), показала как улучшение достижений, так и повышение уверенности в результате программы. Исследование также показало, что уровень уверенности студенток значительно повысился в результате этой программы.

Некоторые компьютерные модели стремятся значительно упростить моделируемую ситуацию ( концептуальные модели ), в то время как другие стремятся представить моделируемую ситуацию как можно более реалистично ( феноменологические модели ). На рисунке 2 показан снимок экрана динамической веб-концептуальной модели зарядки электроскопа, которая связана с веб-сайтом Росс Шеппард по физике http://www.shep.net/resources/curricular/physics/P30/Unit2/electroscope .html. Такое использование знаков «плюс» (+) и «минус» (-) для обозначения заряженных объектов и / или заряженных областей объекта является обычным явлением, когда студенты пытаются развить понимание электростатики.

Рисунок 2. Концептуальная модель зарядки электроскопа.

Отеро, Джонсон и Голдберг (1999) выступали за использование как феноменологических, так и концептуальных моделей в тщательно разработанных обучающих последовательностях. Хотя может быть много форм моделей, «цель, для которой любая модель изначально создается в науке, – это упрощение явления, которое будет использоваться в исследованиях для разработки его объяснений» (Gilbert, Boulter, & Elmer 2000, p.11). Среди пунктов, которые Грэм и Роулендс (1998) перечислили как «основные преимущества использования компьютерного программного обеспечения при разработке ментальных моделей» (стр. 483), есть соображения, связанные с детализацией предоставляемой информации, управлением временем, воспроизводимостью экспериментов, способностью варьировать параметры эксперимента и возможности анализа. Способность моделировать динамические события с помощью динамических моделей также является важной возможностью компьютерных моделей.

Рисунок 3. Снимок экрана NetLogo.

Хотя большинство компьютерных симуляций, особенно те, что можно найти в Интернете, не предлагают студентам манипулировать допущениями, лежащими в основе моделей, некоторые программы позволяют студентам создавать свои собственные модели и программы с различными предположениями. Одна из таких программ, NetLogo, позволяет пользователям программировать сложные динамические модели взаимодействия систем практически без ограничений по количеству и типу допущений, которыми руководствуется модель (рис. 3).

Еще одна популярная программа моделирования – STELLA.Как и NetLogo, STELLA позволяет пользователю создавать динамические модели взаимодействия систем. Каждая из них является отличной программой для моделирования причинно-следственных связей и взаимодействий и может быть эффективно использована в некоторых физических приложениях. Однако их нельзя считать лучшим выбором для моделирования физических явлений начального уровня из-за сложности требуемого программирования.

Напротив, Интерактивная физика (рис. 4) – это коммерчески доступная программа, разработанная специально для моделирования физики, которая все чаще используется в Соединенных Штатах на вводных курсах физики в средней школе и университетах.Программа моделирования, такая как Interactive Physics, «представляет собой среду, в которой можно воссоздать и контролировать практически любую физическую ситуацию» (Graham & Rowlands, 2000, стр. 486) и может «обеспечивать превосходные визуальные изображения в сочетании с числовыми, графическими или векторными представлениями. разного количества »(стр. 489). Эта программа использовалась для моделирования сил, связанных как со статическими, так и с динамическими ситуациями, и было показано, что она позволяет достичь «отличного согласия между реальной и смоделированной системами» (Hasson & Bug, 1995, стр.235). В настоящее время существует множество других программ моделирования, и можно предположить, что будут разрабатываться и другие программы, которые будут усложняться и упрощаться.

Рис. 4. Интерактивная физика

Одним из видов технологических инноваций, который можно рассматривать как «гибрид» между оборудованием для взаимодействия с компьютером / сбором данных и программным обеспечением для моделирования, могут быть программы анализа цифрового видео (Bryan, 2005). Видеокамера используется для «сбора» данных о положении и времени, которые затем можно использовать для математического и графического моделирования всего, что связано с положением и / или движением объекта. Используя функции продвижения кадров цифрового видео и «отмечая» положение движущегося объекта в каждом кадре, учащиеся могут более точно определять положение объекта с гораздо меньшими временными интервалами, чем это было бы возможно с обычными устройствами синхронизации, такими как фотостоки , секундомеры или механические «точечные таймеры». Как только ученик собирает данные, состоящие из положений и времени, этими значениями можно управлять для определения скорости и ускорения, и, если масса известна, другими значениями, такими как кинетическая и потенциальная энергия, сила, импульс и т. Д.Затем студенты могут графически отображать собранные и рассчитанные данные и вставлять эти графики и информацию в другие документы.

Несколько относительно недорогих коммерчески доступных программ видеоанализа, таких как VideoPoint, Physics ToolKit (ранее известная как World-in-Motion) и Measurement-in-Motion, в настоящее время получают широкое распространение в учебных заведениях по физике. Vernier также добавил возможности видеоанализа в последнюю версию своего программного обеспечения LoggerPro. Другие программы также становятся доступными бесплатно (например,g., DataPoint и трекер). Эти программы служат эффективным средством как для сбора, анализа и представления данных, так и для анализа некоторых ситуаций, которые в противном случае были бы невозможны. Например, анализ кинетической и потенциальной энергии, связанной с прыгающим мячом, позволяет изучить сохранение энергии при подъеме и падении мяча после каждого отскока, а также изучить потерю общей механической энергии во время каждого отскока (Bryan, 2004). . Видео объекта, вращающегося вокруг внешней точки, позволяет пользователю легко изучить как вращательное, так и линейное движение.

Шесть важных преимуществ видеоанализа перед зондами и датчиками MBL: а) видеоанализ позволяет изучать двумерное движение, например вращающийся объект или снаряды, б) видеоанализ не имеет ограничений по расстоянию, в) более одного объекта могут анализироваться в видео, что приводит к подробному сравнению объектов, находящихся в одной системе, г) видеоанализ может выполняться без использования всех громоздких проводов и датчиков, д) большинство программ видеоанализа позволяют пользователю исследовать несколько представлений явления (обратите внимание на подробные графические, табличные, математические и графические представления движения, отображаемые «бок о бок» в одном и том же полноэкранном окне компьютера (рис. 5), в отличие от одиночных небольших схематичных изображений, созданных с помощью «звукового рейнджера» на рис. и е) все, что снято на пленку – прошлое, настоящее или будущее – может быть проанализировано.

Рисунок 5. Снимок экрана данных, собранных с помощью VideoPoint2.5.

В то время как большинство симуляторов и других технологий исключают возможность «экспериментальной ошибки», учащиеся могут включать ошибку в видеоанализ с помощью процесса «маркировки». Собранные данные могут быть настолько точными, насколько ученики отмечают одно и то же место на движущемся объекте (объектах) в каждом кадре. Хотя каждый кадр точно рассчитан цифровой записью, точное положение объекта в это время зависит от навыков маркировки учащегося.Качество видео также является фактором ошибок маркировки. Чем быстрее движется объект, тем менее отчетливо он может отображаться в каждом кадре. Хотя это обычно не приводит к такой большой ошибке, как это обычно бывает в других методах измерения времени и положения, введение ошибки действительно делает эту форму анализа более реалистичной как научный процесс, чем многие моделирование.

Цифровой видеоанализ представляет собой одно из самых последних и мощных технологических инноваций и еще не стал предметом подробных исследований на предмет его эффективности в качестве методики обучения.Хотя исследования этой формы технологии в настоящее время ограничены, было проведено несколько исследований, связанных с использованием видео. Было обнаружено, что интерактивное цифровое видео положительно влияет на чувство комфорта учащихся при использовании компьютеров (Escalada & Zollman, 1997). Другое исследование показало, что использование видеозаписей для ознакомления с лабораторными экспериментами по физике положительно влияет на отношение студентов, но не влияет на их успеваемость (Lewis, 1995). Однако это исследование было проведено до того, как недавние инновации в области видеоанализа сделали возможными более простые и подробные процессы анализа.

Другие исследования, связанные с использованием зондов / датчиков и манипулированием данными с электронными таблицами, также могут быть применимы к видеоанализу. После того, как видео помечено, студенты имеют возможность просматривать видео в реальном времени и наблюдать, как графики в реальном времени реагируют на движение объекта, что приводит ко многим из тех же преимуществ, которые дает анализ MBL в реальном времени. Дополнительное преимущество возможности анализировать ситуации способами, которые иначе были бы невозможны, также делает эту технологию важным дополнением к любой среде обучения физике.

Компьютерное моделирование, требующее графики

Рис. 6. Компьютерное моделирование Air Track .

Одной из постоянно растущих форм технологии, доступной для студентов, изучающих физику, является использование готовых концептуальных и феноменологических компьютерных симуляций и / или моделей физических явлений. NSTA (1999) рекомендовал, чтобы для обеспечения эффективности «программное обеспечение для моделирования должно предоставлять возможности для исследования концепций и моделей, которые не всегда доступны в лаборатории» («Объявления», 2). Когда стоимость, безопасность, время или другие факторы являются препятствующими факторами, моделирование также может «дать возможность исследовать физические ситуации, в которых проведение реального эксперимента непрактично или невозможно» (Steinberg, 2000, стр. S37). Эти симуляции могут включать различные уровни интерактивности, но чаще всего включают динамическое движение, моделирующее реальное событие. Компьютерное моделирование используется, чтобы «установить когнитивную структуру или структуру для дальнейшего обучения в соответствующей предметной области» и «предоставить возможность для усиления, интеграции и расширения ранее изученного материала» (Brant, Hooper, & Sugrue, 1991, p. .469).

Примером компьютерного моделирования, которое студенты могут использовать для быстрого манипулирования переменными и сбора данных с большей детализацией и легкостью, чем это было бы возможно с использованием только физического оборудования, является веб-моделирование воздушной трассы, доступ к которой осуществляется по ссылке на механику по адресу http: //host. explorelearning.com/ESClassic/interact.htm (рисунок 6). Могут быть указаны начальные условия, такие как масса, скорость и степень упругости. После столкновения отображаются конечные скорости и импульсы.

Как и все компьютерное моделирование, у этой моделируемой воздушной трассы есть ограничения. Массы сталкивающихся объектов могут быть указаны только в диапазоне от 0,2 до 3,0 кг, что делает невозможным моделирование столкновения между двумя объектами сильно различающихся масс. Начальная скорость каждого объекта может быть не более 10 м / с, что делает невозможным моделирование столкновений между объектами с сильно различающимися скоростями. Отображение значений импульсов является полезной функцией этого моделирования, но нет аналогичного отображения кинетических энергий, что затрудняет для студентов возможность легко изучить изменения кинетических энергий при манипулировании упругостью столкновения.

Обильный ресурс компьютерного моделирования, доступный учителям физики и используемый в настоящее время во всем мире, – это Physlets®, разработанный Вольфгангом Кристианом и колледжем Дэвидсона (рис. 7).

Рис. 7. Пример Physlets ®.

Эти простые Java-апплеты можно загружать и использовать в некоммерческих образовательных целях без запроса разрешения Davidson College. Были разработаны апплеты, охватывающие практически все области физических концепций, включая движение в одном и двух измерениях, силы, термодинамику (Cox, Belloni, Dancy, & Christian, 2003), волны, звук, оптику (Dancy, Christian, & Belloni, 2002). ), электричество, магнетизм, теория относительности (Belloni, Christian, & Dancy, 2004) и квантовая механика (Belloni & Christian, 2003).

Использование компьютерного моделирования может принести огромную пользу студентам для понимания концепций физики. «Некоторые ученые утверждают, что симуляции и компьютерные модели являются наиболее мощными ресурсами для развития и применения математики и естествознания с момента возникновения математического моделирования в эпоху Возрождения» (Bransford, Brown, & Cocking, 2000, стр. 215). Несмотря на этот потенциал, исследования его эффективности в обучении дали противоречивые результаты.Например, хотя было показано, что моделирование улучшает понимание студентами в областях кинематики (Grayson & McDermott, 1996; Hewson, 1985) и оптики (Goldberg, 1997), раннее исследование Черрихолмса (1966) рассмотрело «шесть исследований и пришло к выводу, что за исключением повышенного интереса, не удалось найти никаких существенных доказательств в поддержку утверждений о том, что имитационное моделирование дает больший когнитивный эффект и эмоциональные изменения, чем другие методы обучения »(Brant et al., 1991, p. 469).

Вероятно, что возросшая сложность и реалистичность моделирования, доступного сегодня, могут привести к другим результатам, если аналогичные исследования будут выполнены снова.Фактически, недавно разработанная коллекция компьютерных симуляций, свободно доступная во всемирной паутине под названием Physics Education Technology, или PhET (Perkins et al., 2006; Wieman & Perkins, 2005), стала предметом более поздних исследований. Это исследование эффективности компьютерного моделирования показало, что «студенты, которые использовали компьютерное моделирование вместо реального оборудования, лучше справлялись с концептуальными вопросами, связанными с простыми схемами, и развили большую способность манипулировать реальными компонентами» (Finkelstein et al., 2005).

Неэффективность компьютерного моделирования не может быть результатом плохо спроектированного моделирования. Brant et al. (1991) объясняли неэффективность компьютерного моделирования несоответствующими учебными ролями, для которых моделирование используется. Одна из проблем заключается в том, что «использование компьютерного моделирования в классах часто сводится к пошаговым методам поваренной книги, предписываемым учителями ученикам» (Windschitl & Andre, 1998, p. 148). Компьютерное моделирование, используемое как таковое, дает не больше возможностей для облегчения концептуального понимания, чем любая другая деятельность под руководством учителя. Brant et al. (1991) также обнаружили, что «эффективность моделирования зависит от последовательности представления учебной деятельности студентам» (стр. 477) и что «оптимальное размещение моделирования в учебной последовательности, по-видимому, зависит от сложности учебной деятельности. предмет и цель обучения »(с. 479). Стейнберг (2000) также утверждал, что «влияние использования моделирования зависит от деталей программы и способа ее реализации» (стр. S37).Как и в случае с любым другим инструментом, его ценность определяется правильным использованием в правильных ситуациях для правильных целей.

Даже при правильном использовании симуляций остается предостережение, что, хотя «симуляции – чрезвычайно полезные педагогические инструменты, они не являются экспериментами и поэтому имеют лишь ограниченную полезность в качестве замены реальных лабораторий» (McKinney, 1997, p. 591). Одна из опасностей использования компьютерного моделирования заключается в том, что «учащиеся не увидят необходимости брать на себя ответственность за собственное понимание, проверку или оспаривание» и «могут привести к тому, что учащиеся будут изучать науку пассивно» (Steinberg, 2000, p. s39). Другие опасения, высказанные Чинном и Малхотрой (2002), заключаются в том, что, поскольку компьютерное моделирование заранее запрограммировано с причинными переменными, «беспорядок в естественном мире искусственно очищается» (стр. 208) и «студенты могут не научиться управлять переменными в ситуации, когда им не представлены априорные списки переменных »(с. 209).

При использовании моделирования важно, чтобы преподаватель помог студентам осознать и критически оценить допущения, на которых написана программа моделирования.Болтер и Бакли (Boulter and Buckley, 2000) повторили эти настроения в своем заявлении о том, что студенты «часто путают упрощенные, неполные и деконтекстуализированные модели, представленные с самими явлениями» и не могут «понять природу взаимосвязи между явлениями и их представлениями в моделях» ( стр.42). Некоторые студенты могут на самом деле верить, что положительные и отрицательные знаки действительно существуют в атомах и перемещаются в объекте. Студенты не всегда осознают, что моделирование можно запрограммировать на выполнение чего-либо, что только можно вообразить, даже если это не является феноменально точным.

Программы исследований / справок / презентаций для сбора, отчетности и отображения информации

Хотя компьютеры могут использоваться для многих целей, «в школах чаще всего компьютеры используются для обработки текстов» (Rios & Madhavan, 2000, p. 96). Такие программы, как широко используемый Microsoft Word, упрощают вставку данных и информации, полученных из других источников, в исследовательский документ. Другие программы исследования / справки / презентации, используемые для составления отчетов и / или отображения информации, включают программы слайд-шоу, такие как Microsoft PowerPoint, программы электронных таблиц, такие как Microsoft Excel, и программы веб-страниц, такие как Microsoft Front Page.

Изучая восприятие студентами презентаций слайд-шоу при обучении в больших группах, Кэссиди (1998) определил, что компьютерные презентации превосходили традиционные лекции в следующих областях: «1) способность удерживать внимание класса, 2) интересно характер материала, 3) организация материала, 4) подготовленность преподавателя, 5) легкость следования презентации, 6) ясность информации и 7) поток информации в презентации »(стр. 185).В этом исследовании, однако, не предпринимались попытки измерить успеваемость учащихся, и было высказано предупреждение, что, возможно, «завышенные оценки компьютерных презентаций возникли из-за новизны» (стр. 186). Организационные качества и способность беспрепятственно интегрировать другие формы учебных методов (например, моделирование, видеоклипы, изображения и графику) делают его наиболее ценным активом для презентаций в больших группах. Несколько презентаций по физике можно найти на веб-сайте Образовательного центра математики и естественных наук Техасского университета A&M: http: // www.science.tamu.edu/CMSE/powerpoint/index.asp.

Таблицы в настоящее время используются в обучении физике разными способами. Согласно заявлению о позиции NSTA (1999), «Базы данных и электронные таблицы должны использоваться для облегчения анализа данных с помощью их организационных и визуальных возможностей представления» ( Декларации , 4). Чаще всего используется для простого отображения данных в графической форме. В дополнение к отображению данных электронные таблицы могут предоставлять уравнение «наилучшего соответствия» для нанесенных на график точек.Примеры других более сложных применений электронных таблиц включают программирование для моделирования при анализе электрических цепей (Kellogg, 1993; Silva, 1994), планетных орбитах (Bridges, 1995), двухщелевой интерференции (Field, 1995) и эффекте Комптона (Kinderman). , 1992).

Всемирная паутина также является богатым источником информации при изучении концепций физики. Многие веб-сайты теперь содержат учебники по физике с разной степенью интерактивности. Помимо «круглосуточной» доступности для пользователя, еще одним преимуществом этой формы технологии является то, что учащиеся, имеющие доступ в Интернет, могут работать с этими учебными пособиями в своем собственном темпе вне школы так часто, как им нравится.Эти учебные пособия часто включают как текст, так и моделирование и могут даже включать диагностические инструменты самооценки. Популярные учебные сайты включают Physics 2000, Physics Classroom, Fear of Physics, ThinkQuest’s Visual Physics, а также Physics Place Пола Хьюитта (за небольшую плату).

Успешное внедрение технологии

Само присутствие технологии не гарантирует обучения студентов, равно как и внедрение инновационных практик (Coleman, Holcomb, & Rigden, 1998).Фактически, согласно обзору литературы Моттманна (Mottmann, 1999, p. 76), «нет измеримых различий в физических знаниях, полученных при сравнении реформ и традиционных методов обучения». Такие заявления, вероятно, являются скорее указанием на то, как были реализованы технологии или инновационные методы, чем обвинением в качестве или полезности продукта. Обучение студентов будет максимальным только тогда, когда учебные практики «разработаны в соответствии с различными образовательными и психологическими теориями и принципами» (Schacter & Fagano, 1999, p.339) с учетом индивидуальных потребностей и способностей учащихся. Кроме того, эффективность компьютерных технологий зависит не только от того, как используются компьютер и программное обеспечение, но и от взаимодействия учащихся, когда они используют эту технологию (Otero et al., 1999).

Независимо от типа используемой технологии,

процесс обучения в классе может стать значительно богаче, поскольку учащиеся получают доступ к новым и различным типам информации, могут манипулировать ею на компьютере с помощью графических дисплеев или управляемых экспериментов различными способами. никогда раньше, и может сообщать свои результаты и выводы с помощью различных средств массовой информации своему учителю, ученикам в следующем классе или ученикам по всему миру.(Министерство образования США, 1996 г., «Преимущества использования технологий», 5)

Один из лучших способов облегчить обучение при использовании технологий или других инноваций – создать среду обучения в соответствии с моделью Брансфорда How People Изучите (Брансфорд и др., 2000). Согласно этой модели, эффективная учебная среда должна быть одновременно «ориентированной на учащегося» (стр. 23), «ориентированной на знания» (стр. 24), «ориентированной на оценку» (стр. 24) и «ориентированной на сообщество». (п.25). Используя эту модель, разработчики эффективной среды обучения должны учитывать уникальные характеристики отдельных учащихся и процессы, посредством которых они учатся лучше всего, должны проводить формирующие оценки и должны оказывать поддержку сообществу учащихся. Исследования, касающиеся достижений учащихся в богатой технологиями среде, служат поддержкой каждой из этих характеристик эффективной учебной среды. Следовательно, эффективность внедрения технологии зависит от тех же характеристик, которые делают любую учебную практику эффективной.

Источники

Байхнер Р. (1990). Влияние анализа движения видео на навыки интерпретации кинематических графиков. Диктор AAPT, 26 , 86.

Беллони, М., и Кристиан, В. (2003). Physlets® для квантовой механики. Вычислительная техника в науке и инженерия, 5 (1), 90-96.

Беллони М., Кристиан В. и Дэнси М. (2004). Обучение специальной теории относительности с использованием Physlets®, Учитель физики, 42 (5), 284-290.

Боултер, К., и Бакли, Б. (2000). Построение типологии моделей естественнонаучного образования. В J. Gilbert & C. Boulter (Eds.), Разработка моделей в естественнонаучном образовании (стр. 41-57). Нидерланды: Kluwer Academic Publishers.

Брансфорд, Дж., Браун, А., & Кокинг, Р. (ред.). (2000). Как люди учатся: мозг, разум, опыт и школа . Вашингтон: Национальная академия прессы.

Брант Г., Хупер Э. и Сагрю Б. (1991). Что будет раньше, симуляция или лекция? Journal of Educational Computing Research, 7 (4), 469-481.

Brasell, H. (1987). Влияние лабораторных графиков в реальном времени на обучение графическим представлениям расстояния и скорости. Journal of Research in Science Teaching, 24 (4), 385-395.

Бриджес, Р. (1995). Подгонка планетных орбит с помощью электронной таблицы. Физическое образование, 30 (5), 266-271.

Brungardt, J., & Zollman, D. (1995). Влияние интерактивного обучения на видеодиске с использованием анализа в реальном времени на навыки построения кинематических графиков у школьников-физиков. Journal of Research in Science Teaching, 32 (8), 855-869.

Брайан Дж. (2004). Программное обеспечение для видеоанализа и исследования сохранения механической энергии. Современные проблемы технологий и педагогического образования [Онлайн-сериал], 4 (3). Получено 20 марта 2006 г. с сайта https://citejournal.org/vol4/iss3/science/article1.cfm .

Брайан Дж. (2005). Видеоанализ: исследования по вторичной математике в реальном мире. Обучение и лидерство в технологиях, 32 (6), 22-24.

Кэссиди Дж. (1998). Восприятие студентами и преподавателями эффективности компьютеризированных лекутров в университетских курсах бакалавриата. Журнал образовательных компьютерных исследований, 19 (2), 175-189.

Черрихолмс, К. (1966). Некоторые текущие исследования эффективности образовательного моделирования: последствия для альтернативных стратегий. Американский ученый-бихевиорист, 10 , 4-7.

Чинн, К., и Малхотра, Б. (2002). Эпистемологически достоверное исследование в школах: теоретическая основа для оценки исследовательских задач. Естественное образование, 86 , 175-218.

Коулман А., Холкомб Д. ​​и Ригден Дж. (1998). Проект «Введение в физику» 1987–1995: чего он добился? Американский журнал физики, 66 , 212-224.

Кокс, А., Беллони, М., Дэнси, М., и Кристиан, В. (2003). Обучение термодинамике с Physlets® на вводных курсах физики. Физическое образование, 38 (5), 433-440.

Дэнси М., Кристиан В. и Беллони М. (2002). Обучение с Physlets®: Примеры из оптики. Учитель физики, 40 (8), 494-499.

Escalada, L., & Zollman, D. (1997). Исследование влияния использования интерактивного цифрового видео в классе физики на обучение и отношение учащихся. Journal of Research in Science Teaching, 34 (5), 467-489.

Филд, Р. (1995). Табличное моделирование эксперимента Юнга с двойной щелью. Физическое образование, 30 (4), 230-235.

Финкельштейн, Н., Адамс, В., Келлер, К., Коль, П., Перкинс, К., Подолефски, Н., Рид, С., и ЛеМастер, Р. (2005). Когда изучение реального мира лучше проводить виртуально: исследование замены лабораторного оборудования компьютерным моделированием. Physical Review Специальные темы Physics Education Research, 1 (1), 010103.

Flick, L. & Bell, R. (2000). Подготовка учителей естественных наук завтрашнего дня к использованию технологий: Рекомендации для преподавателей естественных наук. Современные проблемы в технологии и педагогическом образовании, 1 (1), 39-60.

Гарофало, Дж., Дриер, С., Харпер, С., Тиммерман, М., и Шоки, Т. (2000). Содействие надлежащему использованию технологий в подготовке учителей математики. Современные проблемы в технологии и педагогическом образовании, 1 (1), 66-88.

Гилберт, Дж., Боултер, К., и Элмер, Р. (2000). Модели позиционирования в естественнонаучном образовании, а также в дизайне и технологическом образовании. В J. Gilbert & C. Boulter (Eds.), Разработка моделей в естественно-научном образовании (стр. 3-17). Нидерланды: Kluwer Academic Publishers.

Голдберг, Ф. (1997). Построение понимания физики в компьютерной среде. Труды конференций Американского института физики, 399 , 903-911.

Грэм, Т., и Роулендс, С. (2000). Использование компьютерных программ в обучении механике. Международный журнал математического образования в науке и технологиях, 31 (4), 479-493.

Грейсон Д. и Макдермотт Л. (1996). Использование компьютера для исследования мышления студентов по физике. Американский журнал физики, 64 , 557-565.

Хассон Б. и Баг А. (1995). Практическое и компьютерное моделирование. Учитель физики, 33 , 230-236.

Хьюсон, П. (1985). Диагностика и исправление альтернативной концепции скорости с помощью микрокомпьютерной программы. Американский журнал физики, 53, , 684-690.

Келлог, Д. (1993). Схема электронных таблиц. Учитель естественных наук, 60 (8), 21-23.

Киндерман Дж. (1992), Исследование эффекта Комптона с помощью электронной таблицы. The Physics Teacher, 30 (7), 426-428.

Ледерман, Н., & Нисс, М. (2000). Технологии ради технологий или для улучшения преподавания и обучения? Школа естественных наук и математики, 100 (7), 345-348.

Льюис Р. (1995). Видео-знакомство с лабораторией: студенты положительные, оценки без изменений. Американский журнал физики, 63 (5), 468-470.

McKinney, W. (1997). Образовательное использование компьютерных симуляций науки: некоторые уроки философии науки. Наука и образование, 6 , 591-603.

Моттманн Дж. (1999). Нововведения в преподавании физики. Учитель физики, 37 , 74-77.

Национальная ассоциация учителей естественных наук. (1990). Выступают учителя естественных наук: ведущий документ NSTA о научно-техническом образовании в 21 веке . Вашингтон, округ Колумбия: Автор.

Национальная ассоциация учителей естественных наук. (1999). Заявление о позиции NSTA: Использование компьютеров в естественнонаучном образовании .Получено 20 марта 2006 г. с сайта http://www.nsta.org/159&psid=4

Отеро В., Джонсон А. и Голдберг Ф. (1999). Как компьютер способствует развитию физических знаний будущими учителями начальных классов? Journal of Education, 181 (2), 57-89.

Перкинс, К., Адамс, В., Дубсон, М., Финкельштейн, Н., Рид, С., Виман, К., и ЛеМастер, Р. (2006). PhET: Интерактивные симуляторы для преподавания и изучения физики. Учитель физики, 44 (1), 18-23.

Риос Дж. И Мадхаван С. (2000). Руководство по внедрению технологий в классе физики. Учитель физики, 38 , 94-97.

Schacter, J., & Fagano, C. (1999). Улучшают ли компьютерные технологии обучение и успеваемость учащихся? Как, когда и при каких условиях? Journal of Educational Computing Research, 20 (4), 329-343.

Силва, А. (1994). Моделирование электрических цепей с помощью электронной таблицы. Компьютеры и образование, 22 (4), 345-353.

Стейнберг, Р. (2000). Компьютеры в обучении естествознанию: моделировать или не моделировать? Приложение к американскому журналу физики, 68 (s7), s37-s41.

Стейнберг, М., и Уэйнрайт, К. (1993). Использование моделей для обучения электричеству – проект ЗАМОК. Учитель физики, 31 , 353-357.

Торнтон, Р., и Соколофф, Д. (1990). Изучение концепций движения с использованием лабораторных инструментов на базе микрокомпьютеров в реальном времени. Американский журнал физики, 58 , 858-867.

Министерство образования США. (1996). Подготовка американских студентов к 21 веку: решение проблемы технологической грамотности – отчет для страны о технологиях и образовании . Получено 18 апреля 2006 г. с сайта http://www.ed.gov/about/offices/list/os/technology/plan/national/index.html

Wieman, C., & Perkins, K. (2005). Преобразование физического образования, Physics Today, 58 (11), 36.

Windschitl, M., & Andre, T.(1998). Использование компьютерного моделирования для повышения концептуальных изменений: роли конструктивистского обучения и эпистемологических убеждений учащихся. Journal of Research in Science Teaching, 35 (2), 145-160.

Технологические ресурсы

DataPoint – http://www.stchas.edu/faculty/gcarlson/physics/datapoint.htm

Fear of Physics – http://www.fearofphysics.com/

Интерактивная физика – http: // www.Interactivephysics.com/

LoggerPro – http://www.vernier.com/soft/lp.html

Измерение в движении – http://www.learn.motion.com/products/measurement /index.html

NetLogo http://ccl.northwestern.edu/netlogo/

Physics 2000 – http://www.colorado.edu/physics/2000/index.pl

Physics Education Technology – http://www.colorado.edu/physics/phet/web-pages/index.html

Physics Place – http: // occawlonline.pearsoned.com/sms_files/physicsplace/login. html

Physics ToolKit (ранее известный как World-in-Motion) – http://www.physicstoolkit.com/

PowerPoint Physics – http://www.science.tamu.edu/CMSE /powerpoint/index.asp.

Physlets ® – http://webphysics.davidson.edu/Applets/Applets.html

STELLA – http://www.iseesystems.com/softwares/Education/StellaSoftware.aspx

The Physics Класс – http: // www.Physicsclassroom.com/

Tracker – http://www.cabrillo.edu/~dbrown/tracker/index.html

VideoPoint – http://www.lsw.com/videopoint/

Visual Физика – http://library.thinkquest.org/10170/main.htm

Информация об авторе

Джоэл Брайан
Техасский университет A&M
[email protected]

Всего просмотров 2334, сегодня просмотров 2

Воздействие науки и технологий уже здесь – ST112 A2018

От персонализированных компьютеров в карманах до беспилотных автомобилей – благодаря технологиям мир сегодня у нас под рукой.Технологии вошли во многие области нашей жизни, сделав информацию более доступной, улучшив коммуникацию, изменив транспорт – и этот список можно продолжить. Хотя легко расслабиться и извлечь выгоду из множества технологических достижений, крайне важно не закрывать глаза на его влияние на общество. Сегодня общество в огромной степени зависит от технологий и не выказывает никаких признаков сокращения своей зависимости. Когда думаешь о технологиях, влияющих на нашу жизнь, то, что приходит на ум, может быть более экстремальным, чем то, что происходит сейчас.Небольшие аспекты повседневной жизни в обществе меняются или уже изменились настолько радикально, что это просто социальная норма.

Возможно, у нас еще нет летающих автомобилей, и искусственный интеллект еще не захватил мир, но технологии все еще влияют на общество. На поверхности технологий легко заметить то, что люди перестают запоминать телефонные номера. Смартфоны и большинство современных телефонов в целом могут содержать сотни телефонных номеров, которые находятся на расстоянии одного клика.Если вы потеряли свой мобильный телефон и все его контакты, вы бы не знали, как с кем-то связаться.

Как часто, видя красивый закат, вы достаете телефон и делаете несколько снимков? С таким легким доступом к телефонам, особенно к смартфонам, люди не живут настоящим. Когда мы видим что-то, что нам нравится или хотим запомнить, мы отдаляемся от этого момента, чтобы сделать снимок и поделиться им с друзьями. Постепенно мы живем в сотнях особых моментов других людей, а не в наших собственных.Небольшие вторжения технологий, подобные этой, не станут концом человечества, каким мы его знаем, но небольшие вторжения технологий в нашу жизнь медленно меняют общество.

Многие люди задаются вопросом о том, как общество и технологии будут взаимосвязаны; это беспокойство только усиливается, когда дело касается детей. Дети с раннего возраста сталкиваются с экранами, проводя время перед ноутбуками, телевизорами и другими устройствами. Это изменило то, как дети взаимодействуют в обществе. Сегодня дети могут отправлять текстовые сообщения или сообщения своему другу в Интернете, чтобы общаться, а не просто стучаться в дверь.Исследование, проведенное Калифорнийским университетом в Лос-Анджелесе, показало, что дети проводят больше времени перед экранами, чем когда-либо, что может повлиять на их способность сопереживать и распознавать чьи-то эмоции. Исследование показало, что шестиклассники, которые пять дней не общались с технологиями, значительно лучше понимали человеческие эмоции, чем дети, у которых был регулярный доступ к телефонам, телевизорам и компьютерам. Одной группе детей было разрешено использовать свои электронные устройства в течение пяти дней, а другой группе – нет.Исследование пришло к выводу, что дети, у которых не было доступа к своей электронике в течение этого периода, лучше улавливали эмоции и невербальные сигналы фотографий лиц, чем группа, имевшая доступ к своей электронике. Повышенное личное общение, которое испытательная группа заставило учащихся лучше осознавать характерные выражения лица.

Технологии могут облегчить нашу жизнь, но с каждым преимуществом связана потенциальная цена. Мы все еще можем продвигаться вперед в технологическом плане, не оказывая слишком большого влияния на общество, понимая эти затраты и минимизируя их.Необходимо найти баланс между правильным использованием технологий и знанием того, когда их выключить. Однако достижение этого баланса находится в руках людей и в конечном итоге повлияет на наше общество для будущих поколений.

Процитированная работа

https://www.npr.org/sections/ed/2014/08/28/343735856/kids-and-screen-time-what-does-the-research-say

Технологии будущего зависят от сегодняшней физики

Знаете ли вы, что вы уже любите физику? Подумайте о технологиях, которые вас окружают.

Микрочипы вашего компьютера были построены из транзисторов с использованием квантовой физики. GPS-навигация? Чувствителен к наносекундным вычислениям, основанным на общей теории относительности Эйнштейна. При сканировании ПЭТ используется трехмерное изображение тела, которое стало возможным благодаря физике элементарных частиц. Даже Интернет, обслуживающий эту статью, был творением физики, задуманным Тимом Бернерсом-Ли из CERN для передачи больших файлов физических данных.

Карманное устройство GPS.

Современные технологии настолько укоренились в физике, что от них зависит наш образ жизни.Увеличенная вычислительная мощность и более высокий уровень жизни, основанные на технологиях, основанных на физике, позволяют нам стремиться к более глубокому пониманию физики, что снова приводит к усовершенствованию технологий – и так далее.

Или, по крайней мере, должен. Проблема? Связь между физическими исследованиями и технологиями очевидна только в ретроспективе. На самом деле многие открытия не поддаются немедленному практическому применению, и могут потребоваться десятилетия, чтобы чистые исследования превратились в повсеместные, легко узнаваемые технологии, такие как GPS.

Это важно, потому что спонсоры могут ошибочно принять чистое исследование за роскошь, а не за необходимость. По этой причине самый крупный источник финансирования – государство – непостоянный союзник.

Только в прошлом году Министерство энергетики сократило бюджет на исследования в области физики высоких энергий в среднем на 23%. У младших исследователей сокращение было еще хуже: общее снижение составило более 30%. В 2011 году программа НАСА «Созвездие» – пятилетний проект стоимостью 9 миллиардов долларов, призванный стать преемником программы космических шаттлов НАСА и открыть новую эру пилотируемых космических полетов – была исключена из федерального бюджета как слишком дорогостоящая и отстающая от графика.(Подробнее о том, почему НАСА имеет значение, ниже.)

Отчасти проблема заключается в общественном восприятии и приоритетах. Этот десятилетний разрыв между теорией и применением – немыслимо долгое время для генерации мгновенных сообщений (и да, Wi-Fi использует физику). Без общественного давления на выборных должностных лиц – чьи долгосрочные цели обычно не выходят далеко за рамки следующего избирательного цикла – правительства отводят научным исследованиям низкий бюджетный приоритет.

Следующее поколение будет страдать от сегодняшнего отсутствия видения.

Эдуард Брезен, член Института Франции, приводит доводы в пользу того, чтобы сделать науку приоритетной: «Как еще мы можем решить задачу по сокращению или сдерживанию выбросов углерода, найти средства, чтобы накормить примерно 9 миллиардов человек, которые ожидаются к 2050 году. , продолжить борьбу с бедностью, обеспечить адекватную медицинскую помощь и принять вызов для дальнейшего существования Земли, какой мы ее знаем? »

Космический шаттл НАСА “Атлантис”.

Инвестиции в фундаментальные исследования (помимо чистой физики) не только полезны для технологий, но и стимулируют экономический рост.

В 1962 году НАСА разработало План использования технологий, который делает технологии НАСА доступными на коммерческом рынке. Исследование, впервые проведенное в НАСА, привело к появлению почти 1800 дополнительных технологий, включая камеры для мобильных телефонов, программное обеспечение для обнаружения рака груди и конструкцию крыла самолета, настолько эффективную, что удалось сэкономить более 2 миллиардов галлонов реактивного топлива. На каждый доллар, вложенный в НАСА, дополнительные доходы увеличивают экономику на 7–14 долларов.

Это не сенсационная новость, тем не менее, государственное финансирование науки непостоянно.Итак, в условиях приливов и отливов государственного финансирования, где еще мы можем обратиться за более последовательной поддержкой?

В последнее время сверхбогатые люди стали поддерживать научные исследования из любопытства или личного интереса. Уязвимость к болезням, например, не зависит от финансового положения, и многие клиенты использовали свое богатство для продвижения медицинских исследований в областях, имеющих непосредственное отношение к ним. Хотя отчасти это может быть связано с личными интересами, преимущества такой благотворительности распространяются на все мировое сообщество.

Как отмечает Ашутош Джогалекар, «Фонд кистозного фиброза, финансируемый состоятельными людьми, чьи дети были поражены разрушительной болезнью, дал Vertex Pharmaceuticals около 70 миллионов долларов. Вливание частично позволило Vertex создать Kalydeco, первый по-настоящему революционный препарат для лечения болезни, для которой раньше практически не было других вариантов ».

Хотя такая поддержка, безусловно, приветствуется, будущее науки уже нельзя определять исключительно за дверями лабораторий и на частных галах.Альтернатива? В последние годы краудфандинг превратился в одно из наиболее успешных и демократичных приложений технологий – и я обнаружил, что это отличный способ вовлечь общественность непосредственно в научные исследования и поддержать новые интересные проекты.

Это причина, по которой я недавно основал Fiat Physica, краудфандинговую организацию по физике, в которой многие люди делают скромные пожертвования (начиная с нескольких долларов) для достижения более крупной цели.

Fiat Physica позволяет общественности участвовать в физических исследованиях, обучении и просветительской деятельности на беспрецедентном уровне.Каждая из наших физических кампаний предлагает «льготы» или вознаграждения за пожертвования, чтобы стимулировать участие. Они могут варьироваться от цифровых фотографий с высоким разрешением до личного взаимодействия с исследовательской группой и, на самом высоком уровне, даже соавторства и пожертвований. И дело не только в финансировании, но и в разъяснительной работе.

У нас есть активная группа в социальных сетях для энтузиастов физики и блог, в котором мы публикуем статьи, связывающие абстрактные концепции с конкретными повседневными примерами.А для тех, кто хочет встретиться лично, мы спонсируем ежемесячные собрания в Нью-Йорке, чтобы обсудить физику в непринужденной обстановке.

Я не верю, что краудфандинг когда-либо заменит традиционных источников поддержки, таких как государственные гранты, частные фонды или индивидуальные покровители. Скорее, я считаю, что это дает новую возможность для общественности более активно взаимодействовать с физическим сообществом, особенно для проектов, которые не поддерживаются такими традиционными средствами.

Уэйн Гретцски сказал: «Хороший хоккеист играет там, где шайба. Великий хоккеист играет там, где должна быть шайба ». А краудфандинг – это будущее финансирования и поддержки фундаментальных исследований.

Д-р Марк Дж. Джексон родился в Портленде, штат Орегон. Он получил докторскую степень в области суперструнной космологии в Колумбийском университете в 2004 году. Затем он провел постдокторские исследования в Фермилаб, Институте теоретической физики Лоренца, Парижском центре космологической физики , Парижский астрофизический институт и Африканский институт математических наук.

Недавно он переехал в Нью-Йорк и основал Fiat Physica (Twitter: @fiatphysica.).

Это чрезвычайно захватывающее время для сообщества физиков, и общественность теперь может принимать непосредственное участие. Fiat Physica налаживает и налаживает отношения с фондами и компаниями, поддерживающими фундаментальные исследования и образование в области физики.

Изображение предоставлено: Shutterstock.com ; НАСА / Викискладе

% PDF-1.2 % 974 0 объект > эндобдж xref 974 76 0000000016 00000 н. 0000001872 00000 н. 0000001972 00000 н. 0000002518 00000 н. 0000002848 00000 н. 0000003276 00000 н. 0000004395 00000 н. 0000004689 00000 н. 0000004812 00000 н. 0000004835 00000 н. 0000006018 00000 н. 0000006041 00000 н. 0000007882 00000 н. 0000007905 00000 н. 0000009701 00000 п. 0000009724 00000 н. 0000010023 00000 п. 0000011149 00000 п. 0000012934 00000 п. 0000012957 00000 п. 0000014846 00000 п. 0000014869 00000 п. 0000014999 00000 н. 0000016807 00000 п. 0000016830 00000 п. 0000017117 00000 п. 0000018923 00000 п. 0000018947 00000 п. 0000018969 00000 п. 0000020799 00000 п. 0000020823 00000 п. 0000022697 00000 п. 0000022720 00000 п. 0000023779 00000 п. 0000023802 00000 п. 0000024314 00000 п. 0000024338 00000 п. 0000026442 00000 н. 0000026466 00000 п. 0000028426 00000 п. 0000028450 00000 п. 0000032007 00000 п. 0000032031 00000 н. 0000037180 00000 п. 0000037204 00000 п. 0000042806 00000 п. 0000042830 00000 п. 0000047796 00000 п. 0000047820 00000 н. 0000052690 00000 п. 0000052714 00000 п. 0000057206 00000 п. 0000057230 00000 п. 0000062113 00000 п. 0000062137 00000 п. 0000067334 00000 п. 0000067358 00000 п. 0000072502 00000 п. 0000072526 00000 п. 0000077180 00000 п. 0000077204 00000 п. 0000081743 00000 п. 0000081767 00000 п. 0000084518 00000 п. 0000084542 00000 п. 0000087738 00000 п. 0000087762 00000 п. 0000092077 00000 п. 0000092101 00000 п. 0000095470 00000 п. 0000095494 00000 п. 0000097147 00000 п. 0000097170 00000 п. 0000097753 00000 п. 0000002036 00000 н. 0000002495 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 975 0 объект > эндобдж 976 0 объект > эндобдж 1048 0 объект > поток Hc`b`X

Как физика связана с технологиями и как она влияет на общество?

Ответ:

Физика – изучение материи, энергии и их взаимодействия – это международное предприятие, которое играет ключевую роль в будущем прогрессе человечества.Поддержка физического образования и исследований во всех странах важна, потому что:

Физика – это захватывающее интеллектуальное приключение, которое вдохновляет молодежь и расширяет границы наших знаний о природе.

Физика генерирует фундаментальные знания, необходимые для будущих технологических достижений, которые будут и впредь приводить в движение мировые экономические двигатели.

Физика вносит свой вклад в технологическую инфраструктуру и предоставляет обученный персонал, необходимый для использования преимуществ научных достижений и открытий.

Физика – важный элемент в образовании химиков, инженеров и специалистов по информатике, а также практиков других физических и биомедицинских наук.

Физика расширяет и углубляет наше понимание других дисциплин, таких как земля, сельское хозяйство, химия, биология и науки об окружающей среде, а также астрофизика и космология – предметы, имеющие существенное значение для всех народов мира.

Физика улучшает качество нашей жизни, обеспечивая базовые знания, необходимые для разработки нового оборудования и методов для медицинских приложений, таких как компьютерная томография, магнитно-резонансная томография, позитронно-эмиссионная томография, ультразвуковая визуализация и лазерная хирургия.

Таким образом, по всем этим причинам физика является неотъемлемой частью образовательной системы и развитого общества. Поэтому мы призываем все правительства обращаться за советом к физикам и другим ученым по вопросам научной политики и поддерживать физику. Эта поддержка может принимать разные формы, например:

Национальные программы по совершенствованию преподавания физики на всех уровнях образовательной системы.

Создание и поддержание сильных кафедр в университетах (и других академических учреждениях) с возможностью получения грантов для поддержки исследований.

Стипендии и стипендии для студентов и аспирантов, изучающих физику.

Оставить комментарий