050100.68 ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Магистерская программа ФИЗИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Требования к результатам освоения основных образовательных программ (компетентностная модель выпускника)
Выпускник по направлению подготовки ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ, магистерская программа ФИЗИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ с квалификацией (степенью) «магистр» должен обладать следующими компетенциями:
а) общекультурными (ОК)
- способностью совершенствовать и развивать свой общеинтеллектуальный уровень (ОК)-1;
- готовностью использовать знание современных проблем науки и образования при решении образовательных и профессиональных задач (ОК)-2);
- способностью к самостоятельному освоению новых методов исследования, к изменению научного профиля своей профессиональной деятельности (ОК-3);
- способностью формировать ресурсно-информационные базы для решения профессиональных задач (ОК-4);
- способностью самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе, в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ОК-5);
- готовностью работать с текстами профессиональной направленности на иностранном языке (ОК-6).
б) профессиональными компетенциями (ПК):
общепрофессиональными (ОПК):
- готовностью осуществлять профессиональную коммуникацию на государственном (русском) и иностранном языках (ОПК-1);
- способностью осуществлять профессиональное и личностное самообразование, проектировать дальнейший образовательный маршрут и профессиональную карьеру (ОПК-2)
в области педагогической деятельности:
- способностью применять современные методики и технологии организации и реализации образовательного процесса на различных образовательных ступенях в различных образовательных учреждениях (ПК-1);
- готовностью использовать современные технологии диагностики и оценивания качества образовательного процесса (ПК-2);
- способностью формировать образовательную среду и использовать свои способности в реализации задач инновационной образовательной политики (ПК-3);
- способностью руководить исследовательской работой обучающихся (ПК-4);
в области научно-исследовательской деятельности:
- способностью анализировать результаты научных исследований и применять их при решении конкретных образовательных и исследовательских задач (ПК-5);
- готовностью использовать индивидуальные креативные способности для оригинального решения исследовательских задач (ПК-6);
- готовностью самостоятельно осуществлять научные исследования с использованием современных методов науки (ПК-7);
в области методической деятельности:
- готовностью к разработке и реализации методических моделей, методик, технологий и приемов обучения, к анализу результатов процесса их использования в образовательных учреждениях различных типов (ПК-8);
- готовностью к систематизации, обобщению и распространению методического опыта (отечественного и зарубежного) в профессиональной области (ПК-9).
в области управленческой деятельности:
- готовностью изучать состояние и потенциал управляемой системы и ее макро- и микроокружения путем использования комплекса методов стратегического и оперативного анализа (ПК-10);
- готовностью исследовать, проектировать, организовывать и оценивать реализацию управленческого процесса с использованием инновационных технологий менеджмента, соответствующих и специфическим закономерностям развития управляемой системы (ПК-11);
- готовностью организовывать командную работу для решения задач развития образовательного учреждения, реализации опытно-экспериментальной работы (ПК-12);
- готовностью использовать индивидуальные и групповые технологии принятия решений в управлении образовательным учреждением, опирясь на отечественный и зарубежный опыт (ПК-13);
в области проектной деятельности:
- готовностью к осуществлению педагогического проектирования образовательной среды, образовательных программ и индивидуальных образовательных маршрутов (ПК-14);
-способностью проектировать формы и методы контроля качества образования, а также различные виды контрольно-измерительных материалов, в том числе, на основе информационных технологий и на основе применения зарубежного опыта (ПК-15);
- готовностью проектировать новое учебное содержание, технологии и конкретные методики обучения (ПК-16);
в области культурно-просветительской деятельности:
- способностью изучать и формировать культурные потребности и повышать культурно-образовательный уровень различных групп населения (ПК-17);
- готовностью разрабатывать стратегии просветительской деятельности (ПК-18);
- способностью разрабатывать и реализовывать просветительские программы в целях популяризации научных знаний и культурных традиций (ПК-19);
- готовностью к использованию современных информационно-коммуникационных технологий и СМИ для решения культурно-просветительских задач (ПК-20);
- способностью формировать художественно-культурную среду (ПК-21).
специальными компетенциями (СК):
- умеет решать задачи исследовательского характера в области физики, радиофизики, физики низких температур, сверхпроводимости, дистанционного зондирования и ГИС (СК-1).
- владеет методами моделирования явлений, процессов, свойств сред и материалов, характеристик систем (СК-2).
- владеет умениями технического конструирования, создания лпбораторных и демонстрационных установок, умеет осуществлять руководство кружками технического творчества (СК-3).
- владеет современными методами получения, обработки, систематизации и анализа информации (СК-4)
- умеет представлять результаты собственных исследований в виде рефератов, обзоров, отчетов, докладов и статей (СК-5).
УЧЕБНЫЙ ПЛАН
подготовки магистра
магистерская программа ФИЗИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Квалификация – магистр
Нормативный срок обучения – 2 года
| № п/п | Наименование дисциплин (в том числе практик) | Трудоемкость | ||||||||||
| Зачетные единицы | Часы | 1-й семестр | 2-й семестр | 3-й семестр | 4-й семестр | Форма контроля | Коды форм. компетенций | |||||
| Количество недель | ||||||||||||
| 18 | 9 | 9 | 9 | 9 | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |||
| 1 | Общенаучный цикл | 13 | 468 | |||||||||
| 1.1 | Базовая часть | 5 | 180 | |||||||||
| 1.1.1 | Современные проблемы науки и образования | 3 | 108 | + | экзамен | ОК-1,2,5. ПК-2,19. СК-5 | ||||||
| 1.1.2. | Методология научного исследования | 2 | 72 | + | зачет | ОК-1,2,3, ОПК-2, ПК-4,5,6. СК-4 | ||||||
| 1.2 | Вариативная часть, т.ч. курсы по выбору (8 зач. ед.) | 8 | 288 | + | ||||||||
| 1.2.1 | Образовательное проектирование | 2 | 72 | + | зачет | ОК-3,4. ОПК-2. ПК-1,2,3,8, 9,14,15,16. | ||||||
| 1.3 | Дисциплины по выбору студента | 6 | 216 | |||||||||
| 1.3.1 | Методологические принципы современного естествознания | 3 | 108 | + | зачет | ОК-1,2,3; ПК-4,5,7; СК-5 | ||||||
| 1.3.2 | Экологический мониторинг | 3 | 108 | + | зачет | ОК-1,2,3,4,5. ПК-5,6, СК-1,2,4,5 | ||||||
| 2 | Профессиональный цикл | 50 | 1800 | |||||||||
| 2.1 | Базовая часть | 10 | 360 | |||||||||
| 2.1.1 | Информационные технологии в профессиональной деятельности | 4 | 144 | + | экзамен | ОК-1,2,3,4,5. ПК-2,8,10,11,13,15,20. СК-2,4,5 | ||||||
| 2.1.2 | Инновационные процессы в образовании | 3 | 108 | + | экзамен | ОК - 2, 3, 5; ПК - 1, 2, 4, 10, 14, 15, 16; СК - 2, 4 | ||||||
| 2.1.3 | Деловой иностранный язык | 3 | 108 | + | зачет | ОК-4,6. ОПК-1 | ||||||
| 2.2 | Вариативная часть, в т.ч.курсы по выбору | 40 | 1440 | |||||||||
| 2.2.1 | Методика обучения физике в классах разного профиля | 3 | 108 | + | зачет | ОК- 2, 4, 5; ОПК - 2; ПК - 1, 2, 3, 4, 8, 9, 14, 15, 16; СК - 3 | ||||||
| 2.2.2. | Основы геоинформационных систем | 2 | 72 | + | зачет | ОК - 3, 6; ПК-5, 7; СК- 1, 4, 5 | ||||||
| 2.2.3 | Практикум по решению физических задач повышенной сложности | 3 | 108 | + | зачет | ОК - 2,4; ПК - 1, 6, 8, 9, 15; СК - 2 | ||||||
| 2.2.4 | Основы теории сигналов и цепей | 3 | 108 | + | зачет | ОК-1,2,5.
ПК-5,6,8. СК-1,2,3,4. | ||||||
| 2.2.5 | Дистанционное изучение Земли | 4 | 144 | + | экзамен | ОК-1,2,5. ПК-5,6,8. СК-1,2,3,4,5. | ||||||
| 2.2.6 | Физика колебаний и волн | 9 | 324 | + | экзамен | ОК-1, 6; СК-1, 2, 3, 4, 5 | ||||||
| 2.2.7 | Физика низких температур и сверхпроводимости | 6 | 216 | + | экзамен | ОК-1,3,4; ПК-5; СК- 1,2,4,5 | ||||||
| 2.3 | Дисциплины по выбору студента | 10 | 360 | |||||||||
| 2.3.1 | Физический эксперимент в профильной школе | 2 | 72 | + | зачет | ОК - 2, 3, 4, 5; ПК - 1, 2, 3, 4, 15; СК - 2, 3 | ||||||
| 2.3.2 | Физика как основа современной техники* | 2* | 72* | ОК - 1, 4, 5; ПК - 4, 7, 15; СК - 3 | ||||||||
| 2.3.3 | Методы решения экспериментальных задач | 2 | 72 | + | зачет | ОК - 2; ПК - 1, 4, 6, 8, 9; СК - 2 | ||||||
| 2.3.4 | Внеклассная работа по физике* | 2* | 72* | ОК - 2, 4; ПК - 1, 8, 9, 19; СК - 2, 4 | ||||||||
| 2.3.5 | Физика тонких пленок | 2 | 72 | + | зачет | ОК-1,2,3,4; ПК-5; СК-1,2,4,5 | ||||||
| 2.3.6 | Физика твердого тела* | 2* | 72* | ОК-1,2,5. ПК-5,6,8. СК-1,2,3,4. | ||||||||
| 2.3.7 | Физика диэлектриков | 2 | 72 | + | зачет | ОК-1,2,5. ПК-5,6,8. СК-1,2,3,4. | ||||||
| 2.3.8 | Лекционные демонстрации по физике* | 2* | 72* | ОК-1,2,5. ПК-1,8,9,17,18. СК-3,4,5. | ||||||||
| 2.3.9 | Электрофизические характеристики земных покровов | 2 | 72 | + | зачет | ОК-1,2,5. ПК-5,6,8. СК-1,2,3,4. | ||||||
| 2.3.10 | Решение научных задач средствами Excel и VBA* | 2* | 72* | ОК-1,2,3,4,5. ПК-10,11,13,15,20. СК-2,4,5 | ||||||||
| 3 | Практика и научно-исследовательская работа | 54 | 1944 | |||||||||
| 3.1 | Педагогическая | 12 | 432 | ОК - 1, 2, 3, 4; ОПК - 2; ПК - 1, 2, 3; СК - 1, 2, 3, 4, 5 | ||||||||
| 3.2 | Научно-исследовательская | 10,5 | 378 | ОК - 1, 2, 3, 4. ОПК – 2. ПК – 4,5,6,8. СК - 1, 2, 3, 4, 5 | ||||||||
| 3.3 | Научно-педагогическая | 10,5 | 378 | ОК - 1, 2, 3, 4; ОПК - 2; ПК - 1, 2, 3; СК - 1, 2, 3, 4, 5 | ||||||||
| 3.4 | Научно-исследовательская работа | 21 | 756 | ОК - 1, 2, 3, 4. ОПК – 2. ПК – 4,5,6,8. СК - 1, 2, 3, 4, 5 | ||||||||
| Итоговая государственная аттестация | 3 | 108 | ||||||||||
| Итого | 120 | 4320 | ||||||||||
Аннотации программ дисциплин
Общенаучный цикл
Базовая часть
Современные проблемы науки и образования
Основные понятия курса: наука, образование, парадигмы науки, идеалы научного познания, методология научного познания, механизмы научного познания, критерии научности и достоверности знания, опыт и личностное знание, научный дискурс, научная школа, концептуальный язык науки, структура теорий.
Понятие закона природы. Законы природы и законы науки. Методы познания законов природы. Гипотеза и модель. Основные типы научных законов. Образование и наука.
Методы физического исследования. Теория и эксперимент. Практика как исходный пункт, цель и критерий человеческого познания.
Физика микромира. Дискретность в макромире. Волны де Бройля и их физический смысл. Микрочастица в потенциальной яме. Гармонический осциллятор. Фундаментальные взаимодействия. Частицы вещества и частицы – переносчики взаимодействий. Лептоны. Кварковая модель адронов. Кварк-лептонная симметрия. Идея "великого объединения".
Физика Земли. Литосфера, гидросфера, биосфера. Условия для возникновения и развития жизни. Основные формы и свойства жизни на Земле. Отличительные особенности Земли. Движение материков. Землетрясения. Круговорот вещества. Энергообмен. Атмосфера. Оптические явления в атмосфере. Мировой океан. Волны. Цунами. Глобальное изменение климата
Ближний космос. Исследования Земли из космоса. Исследования комет и ближайших планет (Марса и Венеры). Планетные системы других звезд. Гипотеза существования неземных цивилизаций. Продолжительность существования цивилизаций. Поиски жизни во Вселенной. Технические основы обнаружения сигналов. Проблема НЛО.
Организационная структура курса проектируется как сочетание лекционных, семинарских занятий и самостоятельной работы по выполнению индивидуальных и групповых практических заданий, написанию реферата.
Методология научного исследования
Методология в системе наук: предмет, содержание, принципы. Методы научного познания. Научное исследование как особая форма познавательной деятельности. Компоненты научного аппарата исследования: объект, предмет, гипотеза, научная новизна, теоретическая и практическая значимость, достоверность результатов.
Структура магистерской диссертации, автореферата. Обзор научной и учебной литературы, поиск и анализ авторефератов по теме магистерской диссертации. Обоснование актуальности научного исследования, выявление противоречий, формулировка проблемы. Постановка цели и задач исследования. Объект, предмет исследования. Выдвижение гипотезы, типы гипотез. Методы исследования. Обоснование научной новизны, теоретической и практической значимости. Этапы исследования. Положения, выносимые на защиту.
Оформление и анализ результатов опытно-экспериментальной работы. Структура, оформление научной статьи, написание аннотации.
Научный доклад, его презентация.
Вариативная часть, в т.ч. курсы по выбору
Образовательное проектирование
Педагогическое проектирование как область профессиональной педагогической деятельности. Педагогическое проектирование как научно-педагогическая область. Причины актуальности проектирования. Педагогическая сущность проектирования. Идеи, лежащие в основе проектирования: идея опережения, перспективы; идея «разности потенциалов»; идея пошаговости; идея совместности; идея «разветвляющейся активности» участников.
Проектирование как технология перехода от парадигмы традиционного к инновационному образованию, формирования у обучающихся проективной обусловленности будущего. Уровни проектирования. Понятия педагогического проектирования в разных научных школах (В.Е. Радионов, А.П. Тряпицина, Е.С. Заир-Бек, В.А. Сластенин, В.С.Безрукова). Принципы проектировочной деятельности: прогностичности, пошаговости, нормирования, обратной связи, продуктивности.
Образовательное проектирование. Объекты и формы образовательного проектирования. Особенности педагогического проектирования. Логика и этапы образовательного проектирования. Структура образовательного проекта. Целеполагание, прогнозирование, моделирование и планирование в проектировании. Концептуализация проекта. Планирование. Экспертиза проекта.
Дисциплины по выбору студента
Методологические принципы современного естествознания
Понятие методологии, ее функции в развитии науки. История становления методологии естествознания. Уровни методологии естествознания. Связь методологии и рационализма в научном познании. Регулятивные методологические принципы естествознания, их содержание и взаимосвязь. Особенности методологии отдельных дисциплин. Проблемы методологии современной физики элементарных частиц и современной биологии. Методология синергетики.
Экологический мониторинг
Взаимозависимость общества и системы Земля на современном этапе. Взаимозависимость общества и системы Земля на современном этапе. Влияние деятельности человека на атмосферу, гидросферу, литосферу, биосферу. Методы анализа геоэкологических проблем и обеспечение экологической безопасности. Геоэкологическая оценка территорий. Вопросы управления окружающей средой на локальном, национальном и международном уровнях. Международное экологическое сотрудничество и механизмы его осуществления. Мониторинг источников и факторов воздействия. Уровни мониторинга. Технические средства контроля и мониторинга состояния окружающей среды. Глобальная система мониторинга окружающей среды (ГСМОС). Разработка научно-методических основ и принципов экологического образования. Разработка научных основ рационального использования и охраны ресурсов Земли.
Профессиональный цикл
Базовая часть
Информационные технологии в профессиональной деятельности
Тенденции изменения содержания образовательной деятельности на современном историческом этапе. Информатизация образовательной деятельности. Классификация и характеристика программных средств информационной технологии обучения. Информационная образовательная среда открытого образования. Дистанционные образовательные технологии. Электронные образовательные ресурсы и их использование в учебном процессе. Проектирование электронных учебных курсов. Интеграция информационной технологии обучения в учебно-воспитательный процесс.
Стандарты и спецификации электронных образовательных ресурсов. Средства и технологии удалённого доступа к научно-образовательным ресурсам и методы поиска информации. Использование информационных технологий, как инструмента в научно-исследовательской работе. Проблемно-ориентированные пакеты и сайты. Компьютерные средства подготовки научных работ. Информационные системы единого государственного экзамена. АРМы управленческой деятельности образовательного учреждения.
Инновационные процессы в образовании
Теоретические аспекты инновационных процессов в образовании. Стандарты нового поколения. Параметры оценивания дидактических идей. Анализ индивидуальных особенностей учащихся. Нетрадиционные формы, методы обучения и воспитания. Проектирование индивидуального образовательного маршрута и руководство исследовательской работой учащихся. Проектирование форм и методов контроля качества образования.
Деловой английский язык
Данный курс нацелен на развитие коммуникативной компетентности через совершенствование языковой подготовки в аспекте её профессионального применения, т.е. для полноценной устной и письменной коммуникации в сфере научных интересов. В рамках курса обсуждается следующий круг вопросов, касающихся использования иностранного языка в профессиональной (психолого-педагогической) коммуникации: профессиональная литература на иностранном языке; специфика англоязычных монографий, статей и научных журналов; интернет как источник профессиональной иноязычной информации; работа в англоязычных форумах и виртуальных конференциях; современные тенденции в развитии мирового педагогического знания; актуальная проблематика и методология; «Резюме» как форма профессиональной самопрезентации; формы резюме; этика научной дискуссии; правила и рекомендации по публикации научных статей и тезисов на иностранном языке.
Вариативная часть, в т.ч. курсы по выбору
Методика обучения физике в классах разного профиля
Содержание требований ФГОС общего полного среднего образования по физике. Профильная школа в современном образовательном процессе. Понятие профильных классов.
Формы организации учебных занятий в старших классах (лекции, семинары, конференции, физический практикум и др.) и их разновидности. Содержание курсов физики профильной средней школы. Сравнительный анализ структурных составляющих программы по физике для профильной школы. Формы вариативного обучения физике; особенности преподавания физики в классах разных профилей.
Элективные и факультативные курсы по физике: функции, виды, содержание, конструирование, особенности методики проведения.
Формы и методы работы с одарёнными детьми.
Особенности методики обучения физике в малокомплектной школе.
Научно-методический анализ различных разделов курса физики. Методика формирования физических теорий школьного курса физики. Формирование научной картины мира.
Использование ИКТ, ресурсов Интернет для развития обучающихся в процессе обучения физике.
Основы геоинформационных систем
Актуальность и перспективы ГИС. Идеология ГИС. Элементы пространственного анализа данных. Элементы картографии.
Типы данных используемых в ГИС. Файлы и слои: растровые, векторные, TIN, GRD, CAD. Базы данных, классификация и связь с ГИС. Модели данных. Сжатие данных. Ввод данных в ГИС. Конвертирование и согласование данных.
Объекты (точечные, линейные, полигональные) и их атрибуты. Определение характеристик объектов на основе их атрибутов.
Геометрические объекты больших размерностей (n>2) и их отображение. Измерение длины линейных объектов. Измерение полигонов и расстояний. Способы задания расстояний, функциональные расстояния, метрики. Топологические соотношения.
Классификация объектов. Принципы. Окрестности. Фильтры. Буферы. Смешанная классификация (уклон, экспозиция, профиль, видимость и т.д.).
Практикум по решению задач повышенной сложности
Значение физических задач в обучении и развитии учащихся. Использование задач на уроках разных типов (изучения новых знаний, повторения, контроля и коррекции знаний и др.). Примерная структура урока решения задач. Виды уроков решения задач (уроки-соревнования, уроки-исследования, сюжетные игры, «вихрь задач» и т.д.).
Методологические принципы в решении физических задач. Физическая задача как модель научного исследования. Моделирование при обучении решению физических задач.
Основные методы решения физических задач. Основные подходы к решению физических задач: алгоритмический и эвристический, достоинства и недостатки, их сочетание. Методика решения задач повышенной сложности из Единого государственного экзамена. Особенности решения задач по механике, электродинамике, оптике, термодинамике, по квантовой физике и элементам СТО.
Олимпиадные задачи. Особенность исследовательского подхода к решению олимпиадных задач.
Составление пакетов задач для формирования у обучающихся умений решать физические задачи.
Использование цифровых образовательных ресурсов в обучении решению задач.
Основы теории сигналов и цепей
Физические системы и их математические модели. Импульсные, переходные и частотные характеристики линейных систем. Воздействие детерминированных сигналов на частотно-избирательные системы. Воздействие случайных сигналов на линейные цепи. Синтез линейных цепей. Синтез пассивных двухполюсников. Краткие сведения из теории четырехполюсников. Лестничные схемы. Фильтры верхних и нижних частот. Полосовые фильтры.
Понятие сигнала. Классификация сигналов. Детерминированные и случайные сигналы. Динамическое и геометрическое представление сигналов. Спектральное представление сигналов. Спектры периодических сигналов. Ряд Фурье. Спектр непериодических процессов. Интеграл Фурье.
Принципы корреляционного анализа. Функции автокорреляции и взаимной корреляции. Примеры вычисления функций автокорреляции и взаимной корреляции. Дискретизация периодических сигналов. Спектр дискретизированного сигнала. Восстановление непрерывного сигнала по его импульсной последовательности. Теорема Котельникова.
Принцип цифровой обработки сигналов. Алгоритмы линейной цифровой фильтрации. Синтез линейных цифровых фильтров.
Современные коммуникационные системы. Спутниковая связь и телевидение. Сотовая связь.
Дистанционное изучение Земли
Характеристики методов дистанционного зондирования (ДЗ). Применение космической информации в экономике, экологии, метеорологии, климатологии и гидрологии. Распространение электромагнитных волн в атмосфере. Законы теплового излучения. Излучение абсолютно черного тела. Рассеяние излучения в мутных средах. Поглощение оптического, ИК и микроволнового излучения атмосферными газами. Окна прозрачности атмосферы для электромагнитного излучения
Оптические методы дистанционного зондирования. Фотометрические величины и единицы. Отражательная способность. Альбедо. Спектральные характеристики растительности, почвы, воды, снега и льда. Вегетационные индексы и применение для определения характеристик покровов. Приборы для дистанционных оптических исследований. Искажения спутниковых сканерных изображений и их коррекция. Методы анализа многозональных изображений. Мониторинг снежного, ледового и растительного покровов.
Радиометрические методы. Радиотепловое излучение сред с гладкой и неровной поверхностью. Дистанционное изучение почв и растительности. Дистанционное изучение океана и атмосферы. Исследование климатообразующих факторов. Примеры космических радиометрических систем и их параметры.
Радиолокационные методы. Модели рассеяния земной поверхностью. Отражение излучения от шероховатой поверхности. Спектры отражения почв и растительности. Спектры акваторий. Радиолокационное обнаружение гидрометеоров
Физика колебаний и волн
Колебательные процессы в природе и обществе. Плодотворность единого подхода к колебательным явлениям. Кинематика колебательного движения. Собственные колебания. Колебательные системы и дифференциальные уравнения их движения. Электромеханические аналогии. Поведение линейных осцилляторов. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Реакция колебательной системы на возмущение в виде ступенчатой функции. Переходные процессы. Резонанс. Применение резонанса в науке и технике. Добротность и полоса пропускания. Связанные колебания. Вынужденные колебания в связанных контурах. Нелинейные колебания. Автоколебания.
Основные характеристики волн. Скорость распространения волны. Волновое уравнение. Классификация волн. Энергия, переносимая волной. Отражение и преломление волн. Принцип суперпозиции. Стоячие волны. Волновой пакет. Групповая скорость. Дисперсия волн. Волны на поверхности воды. Звук. Основные объективные и субъективные характеристики звука. Эффект Доплера. Ударные волны и акустический удар. Электромагнитные волны и их свойства. Поляризация волн. Излучение электромагнитных волн. Распространение электромагнитных волн в различных средах. Отражение и преломление волн на границе раздела диэлектриков. Поглощение и рассеяние электромагнитных волн. Волны в длинных линиях. Когерентные волны. Двулучевая и многолучевая интерференция. Дифракция Френеля и Фраунгофера. Элементы дифракционной теории оптических инструментов. Физические принципы голографии.
Физика низких температур и сверхпроводимости
Дисциплина «Физика низких температур и сверхпроводимости» относится к вариативной части профессионального цикла дисциплин. Получение низких температур. Способы измерения, термопары, терморезисторы. Изготовление и градуировка термопары. Элементы физики твердого тела, кристаллическая структура твердых тел, типы связей. Электропроводность твердых тел, проводники, диэлектрики, полупроводники, сверхпроводники. Зонная теория твердых тел, энергетические зоны. Ширина запрещенной зоны. Зависимость электропроводности от температуры.
Явление сверхпроводимости, история открытия. Сверхпроводящие вещества. Сверхпроводник в магнитном поле. Эффект Мейсснера-Оксенфельда. Феноменологические теории сверхпроводимости Лондонов, Гинзбурга-Ландау. Элементы теории БКШ. (Бардина-Купера-Шриффера). Эффекты Джозефсона. Сверхпроводники второго рода. Абрикосовские вихри. Высокотемпературная сверхпроводимость, открытие, свойства ВТСП. Применение сверхпроводников. Нобелевские лауреаты по физике сверхпроводимости.
Состояние и ближайшие перспективы развития космических средств дистанционного зондирования Земли.
Дисциплины по выбору студента
Физический эксперимент в профильной школе
Методология и техника современного физического эксперимента. Роль, место и функции школьного физического эксперимента (ШФЭ) в реализации идей профильной школы, его связь с научным экспериментом. Структурные составляющие ШФЭ и организация ОП по физике в профильной школе.
Специфика демонстрационного эксперимента в классах различного профиля. Фронтальный эксперимент в классах естественнонаучного профиля. Лабораторные работы по физике в классах других профилей. Специфические особенности содержания. Организация и методика проведения работ физического практикума в профильной школе. Методика разработки описания для лабораторных работ и физического практикума в условиях профильной школы. Самодельные приборы по физике.
Методы решения экспериментальных задач
Роль экспериментальных задач в школьном курсе, их классификация, место, методы их решения. Виды экспериментальных задач, используемые в Едином государственном экзамене по физике.
Теоретические основы формирования экспериментальных умений. Методика формирования обобщённых экспериментальных умений.
Оформление решения экспериментальных задач. Таблицы. Графики. Правила округления. Теория погрешностей.
Физика тонких пленок
Конденсация пара на подложке. Механизмы роста пленок. Закономерности переноса вещества от испарителя до подложки. Напыление пленок методом термического испарения (резистивное испарение). Рабочие характеристики вакуумных систем. Контрольно-измерительые приборы вакуумных систем. Методы измерения толщины напыляемых пленок. Физические свойства тонких пленок. Отличие их от свойств объемных образцов. Старение тонких пленок.
Применение тонких пленок в науке и технике. Нанотехнологии.
Физика диэлектриков
Электрические свойства вещества. Электрическое поле в диэлектриках. Полярные и неполярные диэлектрики. Поляризация диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость, диэлектрическая восприимчивость. Поляризованность. Электрические поля в неоднородных диэлектриках. Преломление силовых линий на границе раздела сред.
Электромагнитные волны в диэлектрике. Комплексная диэлектрическая проницаемость. Диэлектрические потери. Тангенс угла диэлектрических потерь.
Виды поляризации. Электронная поляризация. Дипольно-ориентационная поляризация. Ионная поляризация. Миграционная поляризация. Поляризация релаксационного типа. Время релаксации. Частотная и температурная зависимость диэлектрической проницаемости.
Накопление объемных зарядов. Двухслойный конденсатор Максвелла-Вагнера. Емкостный ток и сквозной ток проводимости. Коэффициент абсорбции.
Комплексная диэлектрическая проницаемость почв и нефте- водонасыщенных горных пород. Связь диэлектрической проницаемости с предысторией образца.
Изучение основных демонстраций по разделам курса общей физики: механика, молекулярная физика, электромагнетизм, оптика, физика атома, атомного ядра и твердого тела.
Лекционные демонстрации по физике
Роль и место лекционных демонстраций в преподавании вузовского курса общей физики. Основные методические требования к лекционным демонстрациям. Техника и технология подготовки и проведения демонстраций. Самодельные приборы для демонстрации физических явлений.
Основные методические требования к показу видеофрагментов и компьютерных моделей. Технология создания видеофрагментов и компьютерных моделей. Руководство техническим творчеством школьников по созданию простейших демонстрационных приборов.
Электрофизические характеристики земных покровов
Молекулярная микроволновая спектроскопия почв, грунтов и пород. Физическая концепция спектроскопической диэлектрической модели влажных почв. Поляризация дипольных молекул воды и ионная проводимость почвенного раствора. Комплексные диэлектрическая проницаемость и показатель преломления смеси. Зависимость комплексной диэлектрической проницаемости смеси от содержания воды в почве. Уравнения релаксации дипольных молекул почвенной влаги. Зависимости комплексной диэлектрической проницаемости от температуры, минерального и гранулометрического состава почвы. Переходная связанная вода в мерзлой почве. Энергия активации, энтропия активации, объемный коэффициента температурного расширения и температурный коэффициент проводимости различных типов почвенной влаги. Перспективы разработки спектроскопической модели комплексной диэлектрической проницаемости талых и мерзлых почв, описывающих зависимости от температуры и минерально-гранулометрического состава почв.
Решение научных задач средствами Excel и VBA
Настройка главного меню. Способы ускорения работы с Excel. Встроенные утилиты Excel для решения уравнений. Надстройка оптимизации и поиска решений. Приближенные методы решения уравнений и систем. Математическая статистика. Встроенные функции "описательная статистика" "гистограмма". Утилита "скользящее среднее". Регрессионный анализ. Применение Excel в экономических расчетах. Программирование в Excel. Создание макросов. Макрос с относительными ссылками. Основы интерфейса редактора VBA. Статистическая проверка гипотез. Методы математического моделирования. Совместное использование Excel и других программ (Maple, Word). Использование в Excel надстройки символьных преобразований. Составление научно-технических отчетов средствами Excel и Word.
Аннотации практик
Педагогическая
Ознакомление с историей и традициями высшего учебного заведения и инновационных общеобразовательных учреждений различного типа (ОУ), с его проблемами, с передовым педагогическим опытом. Выявление особенностей классов (групп), отдельных учащихся (студентов). Построение перспектив возможного развития ОУ, в котором проводится педагогическая практика.
Перспективное и текущее планирование педагогической деятельности с учетом конкретных психологических и возрастных особенностей класса (группы) и отдельных учащихся (студентов). Анализ и конструирование учебного материала на основе выделения в нем основных компонентов в контексте развивающего обучения (применение активных методов обучения, инновационных технологий и др.). Проведение и анализ (самоанализ) учебных занятий разной формы по физике, внеклассных мероприятий (в том числе по физике), их корректировка. Проведение консультаций. Развитие умений в области техники и методики использования школьного физического эксперимента. Современный кабинет физики (методики обучения физике). Конструирование самодельных физических приборов.
Подготовка учащихся к НОУ, олимпиадам, конкурсам и т.п. Проектирование индивидуальных маршрутов обучения, воспитания и развития обучающихся.
Совершенствование умений классного руководителя. Посещение заседаний методического объединения учителей физики, педагогических советов, классных и общешкольных родительских собраний. Выступление на методическом объединении, педагогическом совете, родительском собрании.
Проведение и анализ опытно-экспериментальной работы.
Организация взаимодействия с коллегами, родителями, социальными партнерами, поиск новых социальных партнеров, включение во взаимодействие с социальными партнерами обучающихся. Проведение профориентационной работы с учащимися.
Научно-исследовательская
Работа над магистерской диссертацией. Работа с информационными, справочными, реферативными изданиями по проблеме исследования, составление и пополнение библиографии по теме магистерской диссертации. Написание обзорного реферата по теоретической части магистерского исследования, по методике экспериментальных исследований. Проведение экспериментальных исследований. Подготовка докладов и выступлений на научных семинарах кафедры, на студенческих конференциях, конференциях молодых ученых и др.
Задачи практики:овладение магистрантом современной методологией научного исследования; овладение современными методами сбора, анализа и обработки научной информации; овладение техникой планирования и проведения научного физического эксперимента, конструирования необходимых для проведения эксперимента устройств и оснастки; овладение современными методами обработки и интерпретации экспериментальных данных, овладение методами концептуального, математического, компьютерного моделирования; овладение умениями изложения полученных результатов в виде отчетов, публикаций, докладов.
Научно-исследовательская практика проводится на базе образовательных и научно-исследовательских учреждений, кафедр и научных лабораторий, которые могут рассматриваться как экспериментальные площадки для проведения исследований, как в области образования, так и области физико-математических наук. Предпочтительным является выполнение исследований по теме магистерской диссертации.
Проведение магистрантом научного исследования по индивидуальной программе, разработанной для каждого магистранта в соответствии с требованиями, предъявляемыми к организации и содержанию опытно-экспериментальной работы.
Принципы отбора содержания программы практики :научность - организация научного исследования магистрантов в соответствии с современной методологией науки; соблюдение логики и выполнение необходимых этапов в проведении научного исследования; преемственность с содержанием курсов блока специальных дисциплин учебного плана; креативность - актуализация и стимулирование творческого подхода магистрантов к проведению научного исследования; учет научных интересов магистрантов; проведение научного исследования в соответствии с научно-исследовательскими интересами магистрантов.
Научно-педагогическая
База практики – кафедры и учебные лаборатории физического факультета или средние образовательные учреждения разного уровня.
Содержание практики – посещение и анализ занятий научного руководителя и других опытных преподавателей кафедры; составление плана образовательной деятельности с группой обучаемых на завершенный отрезок процесса обучения одной из профильных дисциплин кафедры; разработка содержания лекций, практических, лабораторных занятий; посещение и анализ занятий, проводимых другими магистрантами.
Задачи практики: подготовка магистрантов к осуществлению образовательного процесса в средних и высших профессиональных педагогических учебных заведениях; закрепление знаний, умений и навыков, полученных магистрантами в процессе изучения дисциплин психолого-педагогического и специальных циклов; овладение методикой подготовки и проведения разнообразных форм проведения занятий; овладение методикой анализа учебных занятий; реализовать опытно-экспериментальную работу по теме магистерской диссертации.
В ходе практики студент должен: получить представление о проблематике профессиональной деятельности в конкретном образовательном учреждении; выработать навыки применения теоретических знаний к практическим проблемам, развить и обогатить навыки исследовательской (аналитической) и педагогической деятельности.
Требования к итоговой аттестации
Пояснительная записка
Государственный экзамен по современным проблемам физики является составным элементов итоговой государственной аттестации. Цель экзамена — проверить уровень профессионально-педагогической подготовленности выпускников магистратуры.
Программа государственного экзамена составлена с учетом содержания программ специальных дисциплин, включенных в учебный план магистерской программы "Физическое образование": методика обучения физике в классах разного профиля, физика колебаний и волн, физика низких температур и сверхпроводимости, основы теории сигналов и цепей, основы геоиформационных систем, современные проблемы астрофизики, дистанционное изучение Земли.
Экзаменующиеся должны владеть основными понятиями указанных разделов физики и методики ее преподавания:
- формы вариативного обучения физике;
- особенности преподавания физики в классах разных профилей;
- формы и методы работы с одарёнными детьми; особенности методики обучения физике в малокомплектной школе;
- колебательные и релаксационные процессы, линейные и нелинейные колебательные системы, свободные и вынужденные колебания, основы теории сигналов и цепей; упругие и электромагнитные волны, дисперсия волн, интерференция и дифракция, пространственная фильтрация, голография, радиотепловое излучение, радиояркостная температура, обратное рассеяние, спектральный коэффициент яркости, основы дистационного зондирования и геоинформационных систем,
Экзаменующиеся должны продемонстрировать: правильное понимание физических законов и путей развития физических теорий, владение математическими методами в науке, умение применять математический аппарат, понимание роли эксперимента в развитии науки.
Программа экзамена
Законы природы и их познание Понятие закона природы. Законы природы и законы науки. Методы познания законов природы. Гипотеза и модель. Основные типы научных законов. Наука и предвидение. Наука и общество. Физика и другие науки. Наука и образование.
Физика колебаний и волн
Колебательные процессы в природе и обществе. Плодотворность единого подхода к колебательным явлениям. Кинематика колебательного движения. Применение комплексных чисел для описания гармонических колебаний. Фазовые траектории и фазовые портреты.
Линейные колебательные системы и дифференциальные уравнения их движения. Электромеханические аналогии. Поведение линейных осцилляторов. Учет демпфирования. Характеристики степени затухания. Апериодический процесс.
Вынужденные колебания. Реакция колебательной системы на возмущение в виде ступенчатой функции. Переходные процессы.
Вынужденные колебания. Периодическое возмущение. Уравнение движения. Амплитудные и фазовые характеристики. Резонанс. Применение резонанса в науке и технике. Добротность и полоса пропускания.
Связанные колебания. Осцилляторы, связанные через жесткость (емкость). Нормальные координаты и нормальные моды колебаний. Контуры, связанные через индуктивность. Вынужденные колебания в связанных контурах.
Нелинейные колебания. Поведение нелинейных осцилляторов. Нелинейный осциллятор с сухим трением. Автоколебания. Баланс энергии и фазовый портрет автогенератора.
Дисперсия волн. Групповая скорость. Теорема о ширине частотной полосы. Распространение волн в волноводах. Дисперсия волн в волноводах.
Электромагнитные волны. Двухлучевая и многолучевая интерференция волн.
Монохроматические волны в однородных средах. Волны в диэлектриках. Комплексная диэлектрическая проницаемость. Волны в проводящих средах. Скин-слой.
Отражение от границ однородных сред. Формулы Френеля. Волны в слоистых средах.
Элементы дифракционной теории оптических инструментов. Пространственные частоты. Пространственная фильтрация. Голография. Голографирование плоской волны. Объемные голограммы. Применение голографии.
Основы теории сигналов и цепей
Физические системы и их математические модели. Импульсные, переходные и частотные характеристики линейных систем.
Синтез линейных цепей. Синтез пассивных двухполюсников.
Краткие сведения из теории четырехполюсников. Лестничные схемы. Фильтры верхних и нижних частот. Полосовые фильтры.
Понятие сигнала. Классификация сигналов. Детерминированные и случайные сигналы. Динамическое и геометрическое представление сигналов. Спектральное представление сигналов. Спектры периодических сигналов. Ряд Фурье. Спектр непериодических процессов. Интеграл Фурье.
Принципы корреляционного анализа. Функции автокорреляции и взаимной корреляции. Примеры вычисления функций автокорреляции и взаимной корреляции.
Дискретизация периодических сигналов. Спектр дискретизированного сигнала. Восстановление непрерывного сигнала по его импульсной последовательности. Теорема Котельникова. Принцип цифровой обработки сигналов. Алгоритмы линейной цифровой фильтрации. Синтез линейных цифровых фильтров.
Современные коммуникационные системы. Спутниковая связь и телевидение. Сотовая связь.
Физика низких температур и сверхпроводимости
Открытие сверхпроводимости, сверхпроводящие вещества. Классификация сверхпроводников, сверхпроводник в магнитном поле. Эффект Мейснера-Оксенефельда.
Феноменологическая теория сверхпроводимости (уравнение Лондонов). Элементы теории БКШ. Практическое применение сверхпроводников. Нобелевские лауреаты по физике сверхпроводимости.
Основы геоинформационных систем
Актуальность и перспективы ГИС. Идеология ГИС. Элементы пространственного анализа данных. Элементы картографии. Типы данных используемых в ГИС. Файлы и слои: растровые, векторные, TIN, GRD, CAD. Базы данных, классификация и связь с ГИС.
Объекты (точечные, линейные, полигональные) и их атрибуты. Определение характеристик объектов на основе их атрибутов. Геометрические объекты больших размерностей и их отображение. Классификация объектов. Принципы. Окрестности. Фильтры. Буферы. Смешанная классификация (уклон, экспозиция, профиль, видимость и т.д.).
Дистанционное изучение Земли
Радиометрические методы дистанционного зондирования. Преимущества микроволнового зондирования. Радиотепловое излучение. Радиояркостная температура. Яркостная температура земных покровов. СВЧ радиометры. Основные схемы. Шумовые характеристики. Флуктуационная чувствительность.
Радиолокационные методы дистанционного зондирования. Моностатическая и бистатическая локация. Формирование отраженных сигналов. ЭПР. ЭПР простейших объектов. Рассеивающие свойства земных покровов.
Оптические методы дистанционного зондирования. Фотометрические величины и единицы. Спектральный коэффициент яркости. Альбедо. Спектральные отражательные характеристики природных объектов в оптическом и ИК диапазонах.
Спутниковые системы дистанционного зондирования. Природоресурсные радарный и радиотепловой спутники ENVISAT и SMOS. Прием, обработка, архивирование, распространение данных оптического, радарного и радиотеплового зондирования. Примеры радарных и радиотепловых изображений. Основные области использования информационных продуктов радарного и радиотеплового зондирования в науках о земле и жизни. Сравнительный анализ информативности оптических и микроволновых методов зондирования поверхности Земли.
Положение о магистерской диссертации и требования к магистерской диссертации
Магистерская диссертация является итогом научно-исследовательской и научно-педагогической работы магистранта и предназначена для выявления подготовленности выпускника к разработке научно-педагогических материалов, решению конкретных теоретических и практических задач в областях, определяемых спецификой образовательного направления, а также к продолжению образования в аспирантуре.
Выпускная квалификационная работа магистра образования предназначена для определения исследовательских умений магистра, глубины его знаний в избранной научной области, относящейся к содержанию магистерской программы и навыков экспериментально-методической работы. Содержание магистерской диссертации должно соответствовать ГОС ВПО.
Тематика магистерской диссертации должна быть направлена на решение следующих профессиональных задач:
- теоретическая и практическая научная деятельность в выбранной области знаний;
- педагогический анализ, планирование, организация, регулирование и контроль учебного процесса;
- применение принципов управления педагогическими системами;
- внедрение инновационных процессов в образование в различных учебных заведениях;
- психологический анализ процесса обучения;
- организация внеклассной работы;
- анализ частных и общих проблем преподавания учебных дисциплин направления;
- разработка методических рекомендаций к организации различных элективных и факультативных курсов;
- выбор педагогических технологий, приемлемых и результативных в организации обучения в профильных классах.
Выпускная квалификационная работа студента, заканчивающего магистратуру, представляет собой научно-квалификационную работу, выполненную на базе теоретических знаний и практических умений, полученных выпускником в течение всего периода обучения в университете по выбранному направлению высшего профессионального образования.
Магистерская диссертация должна содержать: обоснование выбора темы исследования; постановку задач; обзор литературы по теме работы; обоснование выбора методов и методик исследования; экспериментальную гипотезу и план эксперимента (если предусмотрено); изложение полученных результатов; выводы; список литературы. Магистерская диссертация должна показать умение автора кратко, логично и аргументировано излагать материал, а ее оформление должно соответствовать общим требованиям, предъявляемым к работам, направляемым в печать.
Выпускная квалификационная работа выпускника (магистерская диссертация) представляется в ГАК не позднее, чем за две недели до назначенного срока защиты. Защита выпускной квалификационной работы осуществляется на заседании государственной экзаменационной комиссии (ГЭК) и должна иметь: письменную рецензию (рецензент назначается кафедрой из числа преподавателей других кафедр Университета, сотрудников других научно-исследовательских учреждений и квалифицированных работников образовательных учреждений). Защита магистерской диссертации проходит на заседании ГЭК, продолжительность защиты не должна превышать 45 минут, причем на доклад выпускника отводится не более 20 минут.
К итоговой государственной аттестации допускаются студенты соответствующего курса, освоившие основную профессионально-образовательную магистерскую программу данного направления в полном объеме, в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования и успешно прошедшие все другие виды итоговых аттестационных испытаний.
Допуск студентов к итоговой государственной аттестации оформляется приказом ректора по представлению деканов факультетов и доводится до сведения студентов не менее чем за 10 дней до начала проведения итоговых аттестационных испытаний.
Требования ГОС, оценка соответствия которых проводится в процессе выполнения магистерской диссертации:
- уметь формировать цели и задачи исследования в выбранной области науки;
- уметь осуществлять выбор методов и методик исследования для решения научных и профессиональных задач;
- владеть методами сбора, обработки и анализа экспериментальных данных;
- уметь анализировать и оценивать результаты педагогической деятельности;
- уметь прогнозировать результаты педагогической деятельности;
- уметь делать обоснованные, доказательные выводы
- уметь моделировать и проектировать направления педагогической деятельности
При формировании пунктов задания следует основываться необходимостью оценки соответствия подготовки выпускника требованиям ГОС ВПО по направлению.
Структура магистерской диссертации
Структура магистерской диссертации должна состоять из оглавления, введения, основной части (двух-трех глав), выводов и предложений, списка используемой литературы и приложений. Указанные элементы структуры работы должны содержать требования, которые могут быть проверены при выполнении и защите магистерской диссертации.
Введение должно содержать обоснование актуальности выбранной темы, цель и конкретные задачи, формулировку объекта и предмета исследования, степень изученности проблемы (вопроса), методологические приемы решения поставленных задач, практическая значимость работы.
Глава 1. должна включать на основе анализа литературы полное и систематизированное изложение состояния проблемы, которой посвящена выбранная выпускником тема ВКР.
В основных главах выпускной квалификационной работы подробно рассматриваются предлагаемые методики и технологии исследования в области профильных дисциплин.
Заключение, выводы и предложения. Выводы должны содержать краткую трактовку полученных результатов, их научную и практическую ценность или экономический эффект. Результаты исследования должны соотноситься с общей целью и поставленными задачами во введении.
Список использованной литературы должен включать, как правило, не менее 30 источников, не считая нормативных актов, по всем разделам выпускной квалификационной работы. Рекомендуемый объем магистерской диссертации – 50-70 стр. формата А 4 (исключая приложения). Работа оформляется в соответствии с ГОСТ 2.105 - 95 «Общие требования к текстовым документам».
В приложениях приводится вспомогательный материал: промежуточные математические расчеты, таблицы вспомогательных данных, анкеты, инструкции, типовые договора, иллюстрации и др.
Выпускная квалификационная работа должна содержать следующие элементы: титульный лист установленного образца; отзыв руководителя выпускной квалификационной работы, в котором отражается оценка, а также актуальность темы, ее новизна и практическая значимость.
Законченную выпускную квалификационную работу с положительным отзывом руководителя заведующий выпускающей кафедрой (или декан факультета по согласованию с заведующим выпускающей кафедрой) направляет на внешнее рецензирование. Выпускная квалификационная работа с положительным отзывом и рецензией допускается заведующим кафедрой к защите.
К защите выпускной квалификационной работы студент готовит доклад продолжительностью 15-20 минут и презентацию с демонстрацией иллюстрационного материала (электронная презентация, таблицы, схемы или других материалы). В докладе необходимо отразить актуальность темы, цель и задачи исследования, дать характеристику объекта исследования, а также изложить в обобщенном виде полученные результаты, указать их значимость и возможность использования в образовательных учреждениях.
