Атомдық физика курсы бойынша зертханалық жұмыстар мен демонстрация көрсетудің әдістемесі.

Уразова Фарида Джумаевна

Барлық физикалық құбылыстар тәжірибе бойынша демонстрациядан өтетіні анық. Сондықтан демонстрациялық эксперимент физика курсының маңызды элементі десек те болады. Физикалық түсінік қалыптасқаннан кейінгі көрсетілген демонстрациялық жұмыс, физиканың бастапқы кезеңін оқытуда болатын кейбір қиыншылықтардан өтуге көмектеседі. Демонстрациялық жұмыстар 7-сыныптан  бастап үздіксіз көрсетілген болса, барлық курс бойынша алған білімдері жинақталып, балалардың осы пән туралы көкжиектері кеңейеді. Оқушылар алдымен физикалық құбылыстармен жақынырақ танысады, заңдылықтарын жаттайды, оларды зерттеу әдістерімен танысады, құрылғылар арқылы тәжірибе жасайды, практикалық жұмыстар орындайды. Міне, осы бірнеше оқыту этаптарынан өткен білім алушылардың

физика пәніне ебдейліктері мен дағдылары қалыптасады. Бірақ, шынтуайтында атомдық физика пәнінен демонстрация өткізу адам өміріне өте қауіпті. Бұл жағдайдан шығудың екі жолын қарастырамыз:

1. Атомдық физикада материалдық модельді қолдансақ болады, яғни өтіліп отырған тақырып емес олардың аналогтарын пайдаланамыз. Атом құрылымы үшін барлығымыз білетін «Атомдар мен молекулалар» ойынын ойнатсақ болады. Сыныптағы ұлдар мен қыздар санын бірдей етіп ортаға шығарып, ретсіз орналасуларын сұраймыз. Ұл балалар – протон болса, ал қыздар – нейтрон болсын делік. Мұғалім «Атом» деп айтқанда, оқушылар ретсіз араласып, броундық қозғалыста болады. «.. (кез-келген сан) молекула» дегенде, оқушылар айтылған молекула санымен бірігуі қажет. Нәтижесінде осы әдіс арқылы топқа бөліп оқытуға болады немесе ойыннан шығып қалған оқушыға атомдар құрылысы туралы сұрақ қоямыз, есеп шығартамыз.
2. Кез-келген атомдық физиканың тақырыптары үшін оқытушылар компьютерге жүгінетіні рас. Графикалық бейнелерді көрсету оқушылардың әрбір кішкентай детальдарға мән беріп, оны толық көз алдына елестете алуына көмегін береді.

Жаңа ақпараттық технологиялардың күннен-күнге қарыштап дамуы мұғалімдер үшін керемет мүмкіндік. Ақпараттық технологиялар арқылы электронды оқулықтар ойлап табуға, интербелсенді виртуальды және демонстрациялық  эксперименттер, лабораториялық практикумдар ұйымдастыруға, білімді бағалаудың автоматты жүйесін жасауға және тағы да басқа  оқу бағдарламаларын құрастыруға IT-мамандары ат салысып жатыр. Мысалға алар болсақ, 3D өлшемді графика негізінде нысандарды үшөлшемді кеңістікте бейнелеуге болады. Аталған графика атомдық және ядролық физиканы оқытуда қажет, ол атом құрылысымен оның кішкентай бөліктерін бейнелеуде оқушыларға визуальды түрде есте сақтауға көмегін береді. Жоғарыда келтірілген 3D өлшемді графиктердің білім беруде қоданылатын ең көп таралған түрі – Flash бағдарламасы. Flash бағдарламасы экспериментті сипаттайтын графикті экранға көрсете отырып, ондағы бірліктердің мәнін оқушылардың өздері өзгерту арқылы алынған нәтижелерді түрлендіре алады. Бұл орнатпа арқылы  балалардың экспериментке деген ебдейліктері қалыптасады және құбылыстың тек мәтін түріндегі анықтамасын оқығаннан бөлек пайдалы нәтиже көрсетеді. Бағдарламаның мүмкіндігі- оқушылардың физикалық тәжірибелерді  дербес компьютер алдында есте қаларлықтай  динамикалық бейнесін жасап шығаруы.

Фотоэффект. Фотоэффект құбылысының ашылуы физика ғылымының дамуында аса маңызды рөл атқарды. Кванттық физика саласы қарқынды дамып, көптеген құпиялар айқындалды. Фотоэффект тақырыбын түсіндіру және тақырыпты бекітуде компьютерлік модель арқылы тәжірибе демонстрациялау, компьютермен тексеруге арналған есептерді шығаруды, тәжірибелік, зерттеулік, ізденістік тапсырмаларды білім алушылардың өздері орындағаны тиімді. Фотоэффект құбылысы туралы қысқаша мәліметтер (құбылыстың ашылу тарихы, физика дамуындағы рөлі, Эйнштейн гипотезасы мен формуласы, т.т.) берілгеннен кейін нақты тәжірибені компьютерлік модельде көрсету қажет : катодтан ұшып шығатын фотоэлектрондар санының фототок шамасының анод пен катод арасындағы кернеуге тәуелділігін және фотоэлементке түсетін жарықтың толқын ұзындығын (энергиясын) өзгерте отырып, бұл тәуелділікті зерттеу, фотоэффектінің қызыл шегін анықтау. Оқытушы жарық әсерінен электрондардың металдан шығуының қызыл шегі болатынын демонстрация нәтижесінде нақты көрсетуі қажет.

1. Фотоэффект құбылысын модельдеу.

«Атомдық физика» курсында Бор моделін Flash бағдарламасымен түсіндіру, тақтаға бормен жазып түсіндіргеннен әлдеқайда жемістірек. Анимацияның көмегімен электронның басқа орбитаға орын ауыстыруын, спектрлік сызықтарды, атом құрылысын көрсетсек, онда осы бағдарламаны басқа педагогикалық құралдармен алмастыра алмайтынымызды түсінеміз. Мысалы, 9-сыныптың Ұзақ мерзімді жоспарынан «Жылулық сәуле шығару» тақырыбын алатын болсақ:

• мұғалім тақырыптың мақсатын түсіндіреді. (Жылулық сәулелену энергиясының температураға тәуелділігін сипаттауды үйрену);
• оқушылар анықтамасын, тірек сөздерді жазып алады;

Кез-келген зат немесе дене сәуле шығаруы үшін энергия береміз. Энергия алған заттың атомдары жылдам қозғалады да, дененің температурасы жоғарылайды. Атомдар қозғалысы нәтижесінде, атомдар энергиясының бір бөлігін электрондарға беріп, электрон орбита бойымен қозғалады. Электрон жылдамдығы артқан соң,  ядродан өз бетінше бөлініп шығады. Осы кезде атомдар қозған күйде болады және сәуле шығара алады. Жылулық сәуле шығару дегеніміз қызып тұрған денелердің сәуле шығаруы.

• оқушылар толығырақ меңгеру үшін, мұғалім кезекпен анимацияны көрсететін болады.

Анимацияларды оқушылар назарына ұсынған кезде, әрбір экранда шыққан бейнеге мұғалім пікір айтып, түсініктеме беруі шарт. Анықтамасы көрсетілген материалдарды өз бетінше оқуға жеңілдік ретінде қарастырамыз.

Төменде BilimLand  платформасындағы виртуальдық зертханалардың үлгісі көрсетілген (Сурет 2, 3). Резерфорд тәжірибесі тақырыбымен қатар, Томсон моделі де ұсынылған. Экранда протон, нейтрон, α-бөлшек белгішелермен көрсетілген. α-бөлшек энергиясын макимум және минимум мәндеріне келтіруге, энергия іздерін  көруге жағдай жасалған. Протондар мен нейтрондар саны да өзгермелі, яғни мәндерін басқа шамаға ауыстырып графиктің өзгергенін байқауға болады.

Сурет 2. Резерфорд моделі

Сурет 3. Томсон моделі

Курсты оқыту барысында жаңа технологияларды игеру қиын іс емес. Қазіргі кезеңде кітапханаға бармай-ақ, үйде отырып электронды түрдегі кітаптарды смартфонына жүктек алса болады. Атомдық физика бөлімін оқыту барысында электронды кітаптарды қолданудың да өз талаптары бар. Қазіргі кезде IT-мамандарынан бөлек мұғалімдер де электрондық оқулық құрастыруды қолға алып жатыр. Мысалы filip bulger 3D кітап жасайтын бағдарламасында кез-келген тақырыпқа видео, демонстрация, түрлі тапсырмаларды жинақтап электрондық кітапша жасап оқушыларға орындату әрі тиімді әрі қызықты.

Phet бағдарламасы да кванттық және атомдық физика элементтерін демонстрациялауға тиімді. Атап айтсақ, атомдардың құрылысын көрсету, элекменттердегі протон, нейтрон, электрон сандарына қарай элементтердің өзгеруін, атомның планетарлық моделін жақсы демонтрациялап көрсетуге болады.

Сонымен қатар VASCAC бағдарламасында радиоактивті ыдырау заңы бойынша зертханалық жұмысты ұйымдастыру тиімді. Бұл бағдарламада қазақ тілін таңдауға да жақсы мүмкіндік қарастырылған.

Осы аталған бағдарламаларды өз тәжірибемде тиімді қолданып келемін. Соның ішінде бейнематериалдарды қолдану да өз нәтижесін көрсетіп кееледі. Төмендегі 1-кестеде мәтіндік және графикалық ресурстарға қойылатын талаптар реті келтірілген.

Кесте 1.  Мәтіндік және графикалық оқу ресурстарына қойылатын талаптар

Видеоматериалдарды қолдану да құбылысты түсінуге үлкен септігін тигізеді. Бейнематериалдың өлшемі, түрі көп болғанымен, оны дұрыс қолдана білгенде ғана нәтижелі білім беріледі. Әр түрлі білім беру сайттарына тіркеуден өтіп, сабаққа қажетті видео көрсетілімді жүктеу аз ғана уақыт алады. Жаңартылған білім талабына сәйкес мұғалім ауызекі тілмен түсіндірмей, материалды бейнеролик түрінде оқушылар назарына ұсынса тиімді болмақ.

Қазіргі таңда барлық оқытушылар IT-саласын жетік меңгерген деп айта алмаймыз, сол себепті олар мағыналы және заманауи оқу көздерін ойлап табу мүмкіндіктері болмай отыр. Бірақ Macromedia Flash,  Corel бағдарламаларын терең зерттеп, физика пәніне жаңалықтар енгізіп авторлық құқыққа ие болсақ деген ой барлығымызды толғандыруы керек.

Кез-келген жоғарғы оқу орнының студенттерге білім берудегі басты мақсаты – жан-жақты дамыған, кәсіби тұрғыда өз саласын жетік меңгерген, практика мен теорияны қатар алып жүретін тұлға даярлау.

Болашақ физика мұғалімдерінің кәсіби-педагогикалық даярлықтарын көрсететін негізгі сипаттамаларының бірі – олардың келешекте оқытатын пәндерін өте жоғары деңгейде білуі. Өзінің келешекте жеткіншек ұрпаққа не оқытатын білмеген маманнан еш уақытта жақсы ұстаз шықпайды.

Физика мұғалімі педагог ретінде педагогика ғылымының дамуына, физиканы оқыту әдістемесіне, ал физик маман ретінде физика ғылымының практикада іс жүзінде қолданылуына көңіл бөліп отыруы керек. Яғни, мұғалім физикалық және әдістемелік тұрғыдан оқу материалын дұрыс, айқын әрі дәл баяндауы үшін, алдымен, өзі сол оқу материалын түсінуі, оны баяндаудың егжей-тегжейіне дейін білуі тиіс.