Назва курсу

Теоретична фізика. Термодинаміка і статистична фізика

для студентів природничо-географічного факультету

денної форми навчання

Галузь знань: 01 Освіта/Педагогіка

Спеціальність: 014 "Середня освіта (Природничі науки)"

Рівень вищої освіти: магістр

Мета та завдання навчального курсу

Стратегічна мета: формування фахової (спеціальної) компетентності з теоретичної фізики, забезпечуючи здатність студента до навчальної і професійної діяльності, академічної мобільності і готовності до інновацій як у змісті, так і технологіях навчання. Структура предметної компетентності з теоретичної фізики визначається взаємозв'язком таких компонент: когнітивного (знання та розуміння предметного змісту курсу ТД і СФ), діяльнісного (уміння та здатність до основних видів навчальної діяльності, зокрема навчально-пізнавальної з теоретичної фізики), особистісного (мотивації, інтересу, рефлексії, соціалізації і ін. особистісних якостей.

Тактичні цілі: сприяти формуванню здатності студентів до теоретичних узагальнень у пізнанні з позицій: модельних гіпотез (кінетична теорія ідеального газу і ін.), математичних гіпотез (кінетичні рівняння термодинаміки, явищ переносу, теплових процесів і ін.), методу принципів (статистична фізика); цілісному баченню світу, науковому світогляду; застосування методології наукового пізнання у навчально-пізнавальній діяльності; розвитку: загальнонавчальних умінь (аналізу, узагальненню, систематизації, моделюванню і ін.), абстрактно-логічного, теоретичного та критичного мислення; творчих здібностей, що забезпечується психологічною, теоретичною й практичною готовністю майбутнього вчителя фізики до професійної діяльності й досягається через формування й організацію досвіду навчально-пізнавальної діяльності з теоретичної фізики на засадах фундаменталізації, міждисциплінарної інтеграції, інформатизації та професійної спрямованості.

Проміжкові цілі: сприяти формуванню математичної компетентності з теоретичної фізики, забезпечуючи готовність і здатність студентів до математичного моделювання макроскопічних фізичних систем, термодинамічних явищ або процесів, що відбуваються у такій системі з точки зору законів термодинаміки або принципів статистичної фізики у межах існуючих теоретичних схем у навчальній та професійній діяльності.

Локальніі цілі: організація навчання термодинаміки і статистичної фізики (ТД і СФ) на основі єдності теоретичної та практичної складових підготовки майбутніх учителів фізики. Зокрема, щодо:

формування та розвитку у студентів наукових знань і вмінь, необхідних і достатніх для розуміння явищ і процесів, які відбуваються у теплових процесах методами феноменологічної термодинаміки і статистичної фізики, знання основ термодинаміки і статистичної фізики та вміння застосовувати ці знання до складання і розв’язування фізичних задач: навчальних - для когнітивної складової ПКТФ; навчально-практичних, навчально-евристичних, навчально-дослідницьких - для діяльнісної; практико орієнтованих: задач-запитань, задач-проблем, задач-завдань - для особистісної за відповідними темами курсу і за допомогою традиційних й нетрадиційних методик та прийомів навчання;
формування концептуальних і теоретичних основ фізики як науки, її місця в загальній системі наук і цінностей у процесі навчальної діяльності (з притаманними йому навчальними, розвивальними й виховними функціями);
підпорядкування структури і змісту системи навчальних знань з ТД і СФ сучасному способу науково-теоретичного мислення;
організації навчання теоретичній фізиці на основі єдності теоретичної та практичної складових підготовки майбутніх учителів фізики;
організація навчально-виховної діяльності з ТД і СФ на основі комплексного поєднання технологій навчання (ІКТ, проектної технології, ейдотехнології та ін.).
формування у студентів вмінь математичного моделювання теплових явищ природи;
формування у студентів абстрактно-логічного типу мислення, уміння користуватись методами індукції та дедукції, аналізу й синтезу, робити висновки та узагальнення;
формування у студентів уміння систематизувати здобуті знання про теплові явища природи, використання їх у техніці;
формування у студентів наукового світогляду, зокрема розвитку їх теоретичного і критичного мислення щодо становлення сучасних поглядів дослідження термодинамічних фізичних систем;
озброєння студентів раціональним методологічним підходом до пізнавальної і практичної діяльності;
формування у студентів вміння працювати з інформацією, розвиток їх комунікативних здібностей; позитивної мотивації до навчання;
виховання екологічного мислення і поведінки, національної свідомості і патріотизму, працелюбності та наполегливості

Завдання:

з’ясувати, що являють собою макроскопічні фізичні системи, які перебувають у рівноважному стані, процеси переходу між цими станами на основі феноменологічного та статистичного методів дослідження і показати, що одержані висновки розширюють і доповнюють цілісне уявлення студентів про науковий підхід у дослідженні фізичних явищ, формування фундаментальних, інтегрованих і технологічних знань;
розширення та узагальнення тлумачення й аналізу основних фізичних понять (ТД: макроскопічна система, макроскопічні і мікроскопічні, калоричні і термічні параметри, початки термодинаміки, необоротність і ін.; СФ: ймовірність, фазовий простір, статистичний ансамбль систем, розподіли Гіббса, квантова і класична статистика, критерії виродження, статистичний зміст законів термодинаміки, принцип відповідності і ін.);
встановлення конкретних меж, критеріїв існування та використання законів ТД і СФ;
розкриття досягнень сучасної фізики та їх використання в науці і техніці, розвиток пізнавально-дослідницьких умінь;
якісне обговорення проблем і завдань, а не детальне вивчення різних теоретичних методів, що обумовлено галузевим стандартом і програмою курсу ТД і СФ для педагогічних спеціальностей, розвиток та виховання студента як майбутнього вчителя фізики.

У результаті вивчення навчального курсу студент повинен

знати: основні завдання і методи теоретичної фізики у змісті дисципліни ТД і СФ, структуру статистичної фізики в її історико-генезісному розвитку, роль експерименту в теоретичній фізиці, у змісті дисципліни ТД і СФ; завдання і методи ТД і СФ за відповідними темами курсу;

вміти: складати і розв’язувати фізичні задачі за допомогою аналітичних та прикладних методик аналізу основних математичних моделей ТД і СФ у навчанні теоретичної фізики за відповідними темами курсу.

Робоча програма курсу

Силабус

Посібник