Методические рекомендации студентам. по изучению дисциплины «Механика»

по изучению дисциплины «Механика»

С дисциплины «Механика» начинается базовый курс общей физики, изучаемой 3 года и представляющий собой основу физического образования. С этого же предмета начинается учеба в университете, имеющая качественные отличия от занятий в средней школе. Прежде всего, это гораздо более высокая (в несколько раз) скорость получения информации и необходимости ее оперативного усвоения. Другой трудностью является отсутствие привычного ежедневного контроля со стороны преподавателей и кажущаяся «свобода» поведения. Поэтому первые рекомендации относятся к специфике высшего образования при получении любой профессии естественнонаучного профиля.

Первой формой занятий являются лекции. Именно на них передается важнейший пласт информации, посвященный основным теоретическим вопросам данной дисциплины. Преподаватель говорит, пишет и показывает, а студенты должны записывать в конспект обилие незнаковых сведений. Здесь основной трудностью является необходимость успеть выделить главное и записать его хотя бы частично. Отсюда вытекает первая рекомендация по методике конспектирования: писать кратко, удерживая главное и применяя всевозможные сокращения. Стандартные и нестандартные. Вторая рекомендация – писать с большими межстрочными интервалами и обязательными полями, эти пространства потребуются для добавлений, исправления ошибок и знаковых записей (теорема, определение, следствие и т. д.). Наиболее важные формулы, их вывод и сопутствующие чертежи или рисунки преподаватель пишет на доске, однако ограничиваться их переносом в конспект ни в коем случае нельзя. Эта информация далека от минимально необходимой для получения хотя бы удовлетворительной оценки. Нужно стараться записать как можно больше из всего, что говорит лектор. Не следует опасаться излишне подробного конспекта, такого мир еще не видел. Студент, прекративший писать конспект хотя бы на минуту, совершает серьезную ошибку и обращает на себя внимание преподавателя. Из этого следует третья рекомендация: тетрадь для лекций должна быть толстой. Наиболее удобны тетради формата А4, имеющие 96 листов. Допустимо также использовать отдельные листы указанного формата, которые вкладываются в отдельную папку. Эти листы легко менять, добавлять, исправлять, но также легко потерять. Выбор за студентом. Использование нескольких тонких тетрадей неудобно. Возникает соблазн оставлять дома уже исписанные тетради. Но на всех семинарских занятиях и лабораторных работах, то есть почти каждый день, студенту требуется справочный материал по всему изученному предмету, поэтому он должен иметь при себе полный конспект.

Особое и очень важное место занимают чертежи и рисунки. Распространенной ошибкой являются слишком мелкие рисунки и графики. Не экономьте бумагу на размерах чертежей – это четвертая рекомендация! На рисунках должно быть достаточно места для обозначений физических величин, координатных осей и многого другого. Некоторые студенты выполняют все чертежи при помощи линейки, карандашей, циркуля и других приспособлений. Качество такого рисунка будет выше, но времени он займет гораздо больше. В условиях же дефицита именно времени лучше учиться выполнять чертежи той же ручкой, а линии проводить от руки.

Пятая рекомендация относится к послеобеденному времени, когда занятия уже позади и наступило время отдыха. Здесь, в спокойной домашней обстановке нужно потратить немного времени на улучшение утренней лекции в конспекте. Исправить ошибки, добавить пропущенное, пользуясь учебником или другим конспектом. Отметить на полях важные для подготовки к экзамену элементы. Такая «обработка» конспекта очень полезна для запоминания материала и, тем более, для будущей подготовки к экзамену, когда наступит сессия.

Второй формой занятий являются семинары. При изучении физики они, в основном, посвящены решению задач. Преподаватель может устроить опрос по пройденному материалу, устный или в форме физического диктанта, но основное – это решение задач. Для решения задач обычно предназначена вторая тетрадь с домашними и аудиторными занятиями. Эта тетрадь может быть меньшего размера, но и здесь представляют «опасность» слишком мелкие чертежи. Их выполнение играет еще более важную роль, чем в конспекте лекций. Ведь неверный чертеж во многих случаях исключает верное решение задачи!

Здесь можно дать следующие рекомендации. Алгоритмы решения задач по механике приводятся во всех учебниках, а частично дублируются на лекциях, поэтому в данном тексте они не приводятся. Однако при решении задач на движение тел или материальных точек важную роль играет анализ физической ситуации и выявление всех действующих сил. Кроме сил, потребуются координатные оси, скорости и ускорения, а также другие физические величины (импульс, момент импульса, момент силы и др.). Во избежание путаницы полезно изображать их различными стрелками: сплошными, двойными или пунктирными, черными и цветными, длинными или короткими. В некоторых случаях целесообразно делать два чертежа, на одном будут изображены, например, скорости и их проекции, а на другом – ускорения и их проекции. Не нужно стремиться, во что бы то ни стало, обойтись одним чертежом. Их сплошь и рядом приходится рисовать заново даже опытным преподавателям и научным работникам в процессе решения исследовательских задач.

Еще раз вспомним, что главная задача семинара – решение задач. Можно выучить теорию, то есть основные законы физики вместе с требуемыми физическими величинами (это минимум). Можно запомнить рамки применимости этих законов и вывод основных формул (что выше минимума и позволяет претендовать на оценку выше удовлетворительной). Но нельзя выучить решение задач. Это творческий процесс, включающий в себя момент озарения, который немыслимо предвидеть, но можно ускорить. Для его приближения имеются известные приемы, в основе которых лежит углубление в суть познаваемого предмета: анализ физической ситуации, знакомство с методами решения, знание основных законов природы и т. д.

Решению задач обязательно следует научиться на практике. Полезно как можно чаще спрашивать преподавателя, пытаясь найти те фрагменты или этапы решения, которые студент не смог преодолеть. Прежде всего, требуется предельная откровенность. Она не опасна, ибо преподаватель все равно очень быстро определит уровень подготовки учащегося. Кроме того, нельзя приходить на семинар, не выполнив или не пытаясь выполнить домашние задания. Без этого студент лишен начальной информации о своих потенциальных возможностях на сегодняшний день. Именно с вопросов преподавателю следует начинать семинарские занятия.

Третьей формой учебы являются лабораторные работы. Номер три не означает их второстепенного или третьестепенного значения. Лекции, семинары и физический практикум представляют собой разные сущности и поэтому не могут сравниваться количественно. Но одну особенность лабораторных работ можно отметить сразу: их очень опасно пропускать. Гораздо опаснее, чем лекции и семинары. Можно наверстать упущенное на лекции, занимаясь дополнительно. Можно догнать студентов в процессе выполнения домашних заданий, содержащих решения задач. Но физический практикум жестко привязан к расписанию работы лаборатории, которая будет закрыта в заранее известный день. После этого уже никто не сможет выполнить требуемые измерения.

Для выполнения и оформления лабораторных работ необходима третья тетрадь. Правила оформления методики измерений и полученных результатов описаны в соответствующих сборниках. Но для выполнения измерений еще нужно получить допуск преподавателя! Поэтому к лабораторной работе следует готовиться заранее, обычно вечером предшествующего дня. Ознакомиться с характером задачи, выучить необходимый минимум теоретической информации, решить требуемые задачи (по согласованию с преподавателем в тетради для лабораторных работ или семинарских занятий), разобраться в сути выполняемых измерений. Выполненную работу потом придется защищать, что предполагает ответы на вопросы преподавателя по теории рассматриваемого явления (более глубокие, чем при допуске), процедуре измерений и методах статистической обработки их результатов.

Имеется еще одна специфическая трудность освоения дисциплины «Механика» – недостаточность математического образования многих студентов. Причиной этого является значительный разрыв между уровнем подготовки в обычных средних школах и университетскими требованиями. Но даже наиболее подготовленные первокурсники, успешно окончившие физико-математические школы или лицеи, сталкиваются с нехваткой знаний в первые месяцы учебы. Уже в сентябре им потребуются знания математического анализа и аналитической геометрии, которые они получат на несколько недель позже. В конце семестра баланс будет достигнут, но в начале учебы им придется терпеть указанную несогласованность программ, существующую во всех университетах. Рецепт преодоления этой трудности такой: предварительное знакомство с новыми понятиями без глубокого и математически строгого изучения предмета. Как правило, преподаватель физики дает эти краткие сведения из математических дисциплин, без которых нельзя изучать курс общей физики и решать соответствующие задачи. Эти сведения обычно содержат понятия о векторных величинах и действиях над ними (например, скалярное и векторное произведения двух векторов), понятия о дифференцировании и интегрировании, включая решения простейших дифференциальных уравнений и другие вопросы.

Особое внимание математике должны уделить студенты, имеющие пробелы в школьном курсе элементарной математики, которую им уже никто преподавать не будет. Но занятия физикой дают прекрасную возможность устранить имеющиеся пробелы с помощью преподавателя, если ему откровенно сообщат о своих трудностях.

Автор Белкин П. Н.

Рецензент Шадрин С. Ю.

Учебно-методический комплекс одобрен на заседании УМК физико-математического факультета 04.09.2013 года, протокол № 1.