Основы квантовой физики должны преподаваться на материале одной отдельной предметной области – физики фотонов.
Научный консультант:
Павел Анатольевич Французов — кандидат физико - математических наук, физик - теоретик.
Андрей Витальевич Наумов — доктор физико-математических наук, профессор Российской академии наук (РАН).
1.Образовательные записи, направленные на популяризацию и вовлечение младших школьников в квантовую физику.
В малоосвещённом интерьере, за круглым столом, группа детей, незаметно для себя, погружается в тему исследования частицы фотона по принципу от общего к частному. Начиная с размышлений о понятии света в целом. В общении с ведущим дети задают вопросы «Что такое свет? Что произойдет, если он исчезнет?» и сами ищут ответы на них, обращаясь к собственному жизненному опыту и к своим представлениям о том, что такое свет и зачем он нужен. Также, участники детского круглого стола, погружаются в историю (краткий сценарий) о девочке Лизе, которая однажды обнаружила, что свет пропал, поэтому она отправилась на его поиски. Во второй части фильма дети с ведущими переходят на вторую площадку, яркий белый интерьер, и через актерские этюды и пластику тела «проживают» разные состояния фотона – волна и частица, отражают связь света с растительным миром. Заканчивается фильм этюдом на тему опыта по улавливанию испытуемым одного фотона. На протяжении всего происходящего в кадре, дети получают некоторые знания о свойствах фотона через игру, через чувства, через яркие положительные эмоции. Такой метод способствует лучшему усвоению получаемых знаний, а также стимулирует интерес к изучению фотона.
3.
4.Образовательная программа, пропедевтика:
5. Презентация: "Квантовая физика для школьников или Рули фотоном!"
https://drive.google.com/file/d/1dAxU96npNK13wOpwBRynSwbbSCLJiWja/view?usp=sharing
6. Вебинар "Квантовая криптография".
7. Вебинар "Практическая методология квантового образования"
Идея вектора:
1. Высшая математика. Основы векторной алгебры. Лекция 1.
2. Векторная алгебра.
3. Векторная алгебра. Ресурс на YouTube.
https://www.youtube.com/playlist?list=PLVjLpKXnAGLXPaS7FRBjd5yZeXwJxZil2
4. Векторы в школе.
https://www.youtube.com/playlist?list=PLVjLpKXnAGLXPaS7FRBjd5yZeXwJxZil2
5. О комплексных числах вообще:
6. Тригонометрическая форма записи:
https://www.youtube.com/watch?v=sd0xgbrAtC4&feature=emb_rel_pause
7. Выведение формулы Эйлера.
Число е: https://www.youtube.com/watch?v=IqkdNa8fne8
Доказательство формулы:
8. Представление функций полиномами:
https://www.youtube.com/watch?v=Rgdc6_AmDzg
9. Тригонометрический круг
Особенности исследовательских проектов по физике
Уровень предметных знаний в школьных курсах физики и математики позволяет полноценно реализовать в исследовательских проектах характерные особенности физических исследований:
Физические модели и их употребление учащиеся осваивают, прежде всего, за счет решения задач по физике. Для формирования исследовательских компетенции школьников необходимо уделять значительное внимание работе с задачами – разбору типовых и нестандартных задач, решению так называемых оценочных задач (с нечетко поставленными условиями). Важно специально прорабатывать схемы и чертежи, с помощью которых решается задача. Особенно тщательно следует обсуждать условия и допущения, при которых строится решение задачи. Нужно учить школьников различным приемам: варьированию параметров и осуществлению предельных переходов, оценки по порядку величины, выделению симметрии в объекте, работе с идеализированными объектами (введению невесомых, нерастяжимых нитей и стержней, или, наоборот, пружин, мысленному наложению и удалению связей между частями объекта и пр.) и др. Все это формирует способности моделирования и мысленного экспериментирования.
При усвоении тех или иных понятий («сила трения», «теплоемкость», «электрическое сопротивление», «индуктивность») очень важно добиваться того, чтобы учащиеся в итоге овладели структурой – целостной «связкой», «паттерном» – разных знаний, которые составляют понятие. Это такие знания, как:
Именно такой вид физических понятий позволяет использовать их при моделировании и решении физических задач. Физические модели при этом конструируются из моделей понятий подобно тому, как из панелей собирается дом, при этом параллельно из формул, «привязанных к понятиям», строится система уравнений.
Описанный выше способ решения физических задач на основе моделей, физических понятий и математических уравнений в полной мере должен «работать» и в школьном физическом исследовании.
Главная особенность исследования от решения задач из задачника в том, что необходимо постоянно выявлять расхождение между расчетом и данными реальных измерений. Именно это расхождение является «мотором», продвигающим все исследование.
Всякое расхождение расчета и измерений понуждает искать причины, уточнять схемы измерений, условия и границы применимости модели, а, зачастую, полностью перестраивать модель. Эта работа является важнейшей частью всей исследовательской деятельности.
Та особенность физики, что она является точной, математизированной наукой, позволяет в полной мере использовать данный «мотор» для полноценного разворачивания школьных исследовательских проектов.