ПРОГРАММА ИТОГОВОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ ФИЗИКА Междисциплинарный экзамен Цели и задачи ИГЭ Итоговый государственный экзамен один из видов итоговой государственной аттестации выпускника педагогического вуза. ИГЭ устанавливает степень подготовленности специалиста к выполнению профессиональной деятельности, к решению типовых профессиональных задач в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования. ИГЭ носит комплексный характер и ориентирован на выявление сформированности у выпускника целостной системы культурных, профессиональных и специальных знаний в предметной области. Содержание ИГЭ формируется на междисциплинарной основе, с использованием содержания учебных дисциплин основной образовательной программы, непосредственно ориентированных на деятельность учителя физики. Требования к уровню освоения содержания ИГЭ Во время государственного экзамена проверяется знание выпускниками фундаментальных разделов физики, содержания школьных программ и учебников по физике, основных методов, средств и форм обучения физике, готовность к решению типовых профессиональных задач, определенных квалификационными требованиями. Уровень подготовки выпускника по специальности определяется его способностью дать обоснованный, полный ответ по материалу билета, продемонстрировать знание предметной области по физике и методике преподавания физики в школе на уровне, предусмотренном программами учебных дисциплин основной образовательной программы, владение практическими навыками решения типовых задач профессиональной деятельности. Содержание ИГЭ КЛАССИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА и МЕТОДИКА ЕЕ ПРЕПОДАВАНИЯ В ШКОЛЕ НЕРЕЛЯТИВИСТСКАЯ МЕХАНИКА. Пространство и время в нерелятивистской физике. Системы отсчета. Кинематика частицы. Преобразования Галилея, их кинематические следствия. Методика формирования основных понятий кинематики (перемещение, скорость, ускорение) при обучении физике. Законы Ньютона. Принцип причинности в классической механике. Принцип относительности Галилея. Методика формирования понятий массы и силы при обучении физике. Законы сохранения в нерелятивистской механике. Их связь со свойствами симметрии пространства и времени. Методика изучения закона сохранения импульса в общеобразовательной школе. Гравитационное поле. Закон всемирного тяготения. Гравитационная постоянная. Инертная и гравитационная массы. Методика изучения закона всемирного тяготения в общеобразовательной школе. Механические колебания. Свободные и вынужденные колебания линейного гармонического осциллятора. Резонанс. Методика изучения колебательного движения в общеобразовательной школе. Неинерциальные системы отсчета, силы инерции. Формирование представлений об относительности движения. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ МЕХАНИКА. Экспериментальные основания специальной теории относительности (СТО). Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца и их кинематические следствия. Формирование и развитие у учащихся представлений о пространстве и времени в процессе обучения физике Релятивистские импульс и энергия, связь между ними. Энергия покоя. Частицы с нулевой массой. Второй закон Ньютона в СТО. Закон сохранения энергии-импульса. Методика изучения специальной теории относительности в общеобразовательной школе. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА и МЕТОДИКА ЕЕ ПРЕПОДАВАНИЯ В ШКОЛЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ. Электрический заряд. Измерение удельного заряда (опыт Томсона) и элементарного заряда (опыты Милликена и Иоффе). Закон сохранения заряда. Методика формирования понятия электрического заряда при обучении физике. Экспериментальные основания электродинамики: взаимодействие неподвижных зарядов, опыт Кулона; взаимодействие токов, опыты Ампера; электромагнитная индукция, опыты Фарадея. Методика изучения явления электромагнитной индукции в общеобразовательной школе. Электромагнитное поле в вакууме и его характеристики. Принцип суперпозиции. Сила Лоренца. Методика изучения силы Лоренца и силы Ампера при обучении физике. УРАВНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ. Уравнения Максвелла в вакууме. Методика формирования понятия электромагнитного поля в общеобразовательной школе. Плотность энергии и плотность потока энергии электромагнитного поля. Понятие об импульсе электромагнитного поля. Методика формирования понятия вектора магнитной индукции при обучении физике. Уравнения Максвелла в веществе. Векторы В и Н. Методика формирования понятия напряженности электрического поля при обучении физике. ПОСТОЯННЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ И МАГНИТНОЕ ПОЛЯ. Электрическое поле в вакууме. Теорема Остроградского-Гаусса, ее применение к расчету электрических полей. Методика формирования понятий «потенциал» и «разность потенциалов» при обучении физике. Проводники в электростатическом поле. Электроемкость. Формирование понятия электроемкости проводника при обучении физике. Электрическое поле в диэлектриках. Поляризация диэлектрика. Методика изучения темы «Проводники и диэлектрики в электрическом поле» в общеобразовательной школе. Энергия взаимодействия системы зарядов и энергия электростатического поля. Методика формирования понятия об энергии электрического поля при обучении физике. Постоянный ток. Электродвижущая сила. Закон Ома и Джоуля-Ленца. Правила Кирхгофа. Методика изучения законов постоянного тока при обучении физике в общеобразовательной школе. Постоянное магнитное поле в вакууме. Закон Био-Савара-Лапласа и теорема о циркуляции, их применение к расчету магнитных полей. Методика формирования у учащихся понятия магнитного поля при обучении физике. Магнитное поле в веществе. Природа диа-, пара- и ферромагнетизма. Энергия магнитного поля. Изучение диа-, пара- и ферромагнетизма в курсе физики средней школы. КВАЗИСТАЦИОНАРНОЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ. Условия квазистационарности. Переменный ток. Сопротивление, емкость и индуктивность в цепи переменного тока. Работа и мощность переменного тока. Методика изучения темы «Переменный электрический ток» в общеобразовательной школе. Колебательный контур. Свободные и вынужденные колебания. Резонанс. Методика изучения свободных электромагнитных колебаний в общеобразовательной школе. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ. Волновое уравнение. Плоская монохроматическая электромагнитная волна. Скорость распространения электромагнитных волн. Методика изучения темы «Электромагнитные волны» в общеобразовательной школе. Излучение электромагнитных волн. Дипольное излучение. Электромагнитная природа света. Шкала электромагнитных волн. Формирование у учащихся представлений о шкале электромагнитных волн. ОПТИКА и МЕТОДИКА ЕЕ ПРЕПОДАВАНИЯ В ШКОЛЕ. ВОЛНОВАЯ ОПТИКА. Понятие о когерентности. Интерференция света. Принцип ГюйгенсаФренеля. Дифракция света. Дифракционная решетка. Методика изучения интерференции и дифракции света в общеобразовательной школе. Поляризация света. Интерференция поляризованного света. Методика изучения поляризации света в общеобразовательной школе Поглощение и дисперсия света. Фазовая и групповая скорости. Рассеяние света. Методика изучения дисперсии света в общеобразовательной школе. ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА. Геометрическая оптика как предельный случай волновой. Основные понятия геометрической оптики. Отражение и преломление света. Линзы, оптические приборы. Волоконная оптика. Методика изучения законов геометрической оптики в общеобразовательной школе. КВАНТОВАЯ ФИЗИКА и МЕТОДИКА ЕЕ ПРЕПОДАВАНИЯ В ШКОЛЕ ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНИЯ МИКРООБЪЕКТОВ. Корпускулярные свойства света. Волновые свойства частиц. Опыты по дифракции электронов. Дискретность состояний микрообъектов, линейчатые спектры атомов, опыты Франка-Герца, опыты Штерна-Герлаха. Методика изучения фотоэффекта в общеобразовательной школе. Формирование у учащихся представлений о корпускулярно-волновом дуализме свойств света. Соотношения неопределенности. Вероятностный характер описания поведения микрообъектов. Интерференция электронов от двух щелей. 1. Формирование у учащихся представлений о корпускулярно-волновых свойствах материи ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ. Волновая функция и ее интерпретация. Квантово-механический принцип суперпозиции. Решение задачи формирования у учащихся научного мировоззрения при изучении квантовых явлений Описание состояний в квантовой механике. Спектр значений физической величины. Среднее значение физической величины. Полные наборы квантовых чисел. Принцип причинности в квантовой механике. Уравнение Шредингера. Принцип соответствия. Формирование у учащихся представлений о принципе причинности при обучении физике Стационарные состояния и их свойства. Стационарное уравнение Шредингера. Связь энергетического спектра с видом потенциала. Формирование у учащихся представлений о принципе соответствия при обучении физике Понятие о туннельном эффекте. Системы тождественных частиц в квантовой механике. Бозоны и фермионы. Принцип Паули. Научно-методический анализ раздела «Квантовая физика» школьного курса физики. СТРОЕНИЕ АТОМА. Атом водорода. Описание состояний атома водорода посредством квантовых чисел. Спектр излучения атома водорода. Изучение строения атома водорода в общеобразовательной школе. Опыты Резерфорда, планетарная модель атома. Модель Бора и ее историческая роль. Изучение темы «Строение атома» в общеобразовательной школе. Состояние электрона в многоэлектронном атоме. Периодическая система элементов Менделеева. Спонтанное и вынужденное излучение. Лазеры. Изучение спонтанного и вынужденного излучений в общеобразовательной школе. ФИЗИКА ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ и МЕТОДИКА ЕЕ ПРЕПОДАВАНИЯ В ШКОЛЕ. АТОМНОЕ ЯДРО. Основные характеристики ядер. Состав ядра. Свойства ядерных сил. Энергия связи. Методика изучения строения атома в общеобразовательной школе. Радиоактивность. Характеристики и виды радиоактивных превращений. Природа альфа-, бета- и гамма превращений. Ядерные реакции, примеры. Реакции деления и синтеза. Ядерная энергетика. Методика изучения ядерных реакций в общеобразовательной школе. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ И ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ЧАСТИЦЫ. Методы регистрации частиц. Источники частиц, ускорители. Методика изучения в общеобразовательной школе методов регистрации частиц. Классификация элементарных частиц. Основные характеристики частиц. Античастицы. Формирование у учащихся общеобразовательной школы представлений об элементарных частицах Фундаментальные взаимодействия. Обменный характер фундаментальных взаимодействий. Методика проведения обобщающего занятия «Современная физическая картина мира» СТАТИСТИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА и МЕТОДИКА ЕЕ ПРЕПОДАВАНИЯ В ШКОЛЕ ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ. Статистическое описание систем, состоящих из большого числа частиц. Равновесные и неравновесные процессы. Термодинамические величины как средние по времени и средние по ансамблю. Флуктуации. Методика формирования статистических представлений у учащихся общеобразовательной школы. Методика изучения в общеобразовательной школе основных положений молекулярно-кинетической теории Термодинамическое равновесие. Температура. Методика формирования у учащихся общеобразовательной школы понятия температуры Внутренняя энергия. Количество теплоты и работа. Первый закон термодинамики. Формирование у учащихся общеобразовательной школы понятий количества теплоты и удельной теплоемкости. Методика формирования у учащихся общеобразовательной школы понятия внутренней энергии Методика изучения первого закона термодинамики в общеобразовательной школе. Методика изучения тепловых двигателей в общеобразовательной школе. Третий закон термодинамики. Недостижимость абсолютного нуля. Основные представления неравновесной термодинамики. Диссипативные структуры. СВОЙСТВА КЛАССИЧЕСКОГО И КВАНТОВОГО ГАЗОВ. Обратимые и необратимые процессы. Энтропия. Второй закон термодинамики. Тепловые двигатели. Методика изучения второго закона термодинамики в общеобразовательной школе. Методика изучения тепловых двигателей в общеобразовательной школе. Третий закон термодинамики. Недостижимость абсолютного нуля. Основные представления неравновесной термодинамики. Диссипативные структуры. СВОЙСТВА КЛАССИЧЕСКОГО И КВАНТОВОГО ГАЗОВ. Классический идеальный газ. Уравнение состояния. Распределение Больцмана. Распределение Максвелла. Методика изучения в общеобразовательной школе газовых законов. Методика изучения в общеобразовательной школе уравнения состояния идеального газа. Реальный газ. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Квантовые Бозе и Ферми газы. Свободный электронный газ и его свойства. Критерий вырождения. Фононный газ в кристаллах. Теория теплоемкости твердых тел. Равновесное тепловое излучение и его законы. Формирование у учащихся общеобразовательной школы представлений о характеристиках фотона. Сверхпроводимость и сверхтекучесть. Методика изучения в общеобразовательной школе явления сверхпроводимости СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА В КОНДЕНСИРОВАННОМ СОСТОЯНИИ И ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ. Конденсированное состояние вещества. Кристаллические и аморфные тела. Жидкие кристаллы. Характер теплового движения молекул и свойства вещества в различных агрегатных состояниях. Методика изучения в общеобразовательной школе строения и свойств твердого тела. Электроны в кристаллах. Энергетические зоны. Металлы, полупроводники и диэлектрики. Методика изучения в общеобразовательной школе электронной проводимости металлов. Методика изучения в общеобразовательной школе проводимости полупроводников Фаза вещества. Равновесие фаз, фазовые переходы. Методика изучения в общеобразовательной школе агрегатных превращений вещества ЛИТЕРАТУРА ОСНОВНАЯ 1. Гершензон Е.М., Малов Н.Н., Мансуров А.Н. Механика, Электродинамика, Оптика и атомная физика, Молекулярная физика. - М.: Издательский дом «Академия», 1999-2001. 2. Савельев И.В. Курс общей физики. - М.: Наука, 1982 - 1988. 3. Сивухин Д.В. Общий курс физики, т.т. 1 - 5., - М.: Наука, 1979 - 1988. 4. Василевский А.С., Мултановский В.П. Курс теоретической физики. -- М.: Просвещение, 1985-1990. 5. Компанеец А.С. Курс теоретической физики. Т.т. 1-2, - М.: Просвещение, 1972-1975. 6. Теория и методика обучения физике в школе. Общие вопросы.. Под редакцией С.Е.Каменецкого и Н.С.Пурышевой.. М.: Академия, 2000. 7. Теория и методика обучения физике в школе. Частные вопросы... Под редакцией С.Е.Каменецкого и Н.С.Пурышевой.. М.: Академия, 2000.редакцией С.Е. Каменецкого. М.:Академия, 2000. 8. Бугаев А.И. Методика преподавания физики в средней школе. Теоретические основы: Учеб. пособие для студентов пед. ин-тов физ.-мат. спец. -М.: Просвещение, 1981. 9. Программно-методические материалы. Физика. 7-11 классы /Сост. В.А.Коровин, Ю.И.Дик. -М.: Дрофа, 1998. 10. Учебники и учебные пособия по физике и астрономии для 7-11 классов средних общеобразовательных учреждений. 11. Физика. Астрономия: Программы средних общеобразовательных учреждений. -М.: Просвещение, 1992,1994,1996,1998. 12. Физика в школе. Сборник нормативных документов. - М.: Просвещение, 1987. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ 1. Жирнов Н.И. Классическая механика. - М.: Просвещение, 1980. 2. Н.А. Попов. Избранные главы классической механики. М.'.Прометей, 2005. 3. Тамм И.Е. Основы теории электричества. - М.: Наука, 1976. 4. Наумов А.И. Электродинамика, т.т. 1-2, - М.: Просвещение, 1989. 5. Угаров В.А. Специальная теория относительности. - М.: Наука, 1977. 6. Блохинцев Д.И. Основы квантовой механики. - М.: Наука, 1976. 7. Шпольский Э.В. Атомная физика, т.т.1 -2, - М.: Наука, 1976. 8. Наумов А.И. Физика атомного ядра и элементарных частиц. М.: Просвещение, 1984. 9. Широков Ю.М., Юдин И.П. Ядерная физика. - М.: Наука, 1973. 10. Киттель И. Статистическая термодинамика. - М.: Наука, 1977. 11. Киттель И. Введение в физику твердого тела. - М.: Мир, 1982. 12. Ашкрофт А., Мермин М. Физика твердого тела. т.т. 1,2 - М.: Мир, 1979. 13. Берклеевский курс физики, т.т. 1-5, -М.: Наука, 1975. 13. Ильин В.А. История физики.-М.'.Издательский дом «Академия», 2003. 14. Глазунов А.Т., Нурминский И.П., Пинский А.А. Методика преподавания фи зики в средней школе. Электродинамика нестационарных явлений. Квантовая физика: Пособие для учителей /Под ред. Пинского А.А. и др. - М.: Просвещение, 1989. 15. Методика преподавания физики в 6-7 классах средней школы /Под ред. В.П. Орехова и А.В. Усовой. - М.: Просвещение, 1976. 16. Методика преподавания физики в 8-10 классах средней школы /Под. ред. В.П. Орехова и А.В. Усовой. - М.: Просвещение, ч. 1,1979, ч. 11,1980. 17. Методика преподавания физики в средней школе. Молекулярная физика. Основы электродинамики: Пособие для учителей /Зворыкин Б.С., Коварский Ю.А., Куперман Г.Б. и др. - М.: Просвещение, 1987. 18. Научные основы школьного курса физики /Под ред. С.Я. Шамаша, Э.Е. Эвенчик. - М.: Педагогика, 1985. 19. Основы методики преподавания физики в средней школе /Под ред. В.Г. Разумовского, В.А. Фабриканта, А.В. Перышкина. - М.: Просвещение, 1984. 20. Перышкин А.В., Родина НА., Рошовская Х.Д. Преподавание физики в 6-7 классах средней школы. - М.: Просвещение, 1985. 21. Эвенчик Э.Е., Шамаш С.Я., Орлов В.А. Методика преподавания физики в средней школе. Механика: Пособие для учителей /Под ред. Э.Е. Эвенчик. -М. Просвещение, 1986.