Реалізація прикладної спрямованості навчання математичних методів фізики на основі інформаційно-комунікаційного підходу: задача про атом гідрогену

Abstract

(uk) В статті обґрунтовано доцільність реалізації інформаційно-комунікаційного підходу до навчання студентів математичних методів фізики і теоретичної фізики. Розкриті методичні можливості запровадження у навчальний процес прикладних математичних пакетів, що сприяє підвищенню якості фізико-математичної підготовки майбутніх вчителів і викладачів фізики, розвитку їх інтелектуальних здібностей, формуванню професійної культури в галузі фізико-математичних наук, які будуть жити і працювати в інформаційному суспільстві. Представлено один з варіантів реалізації прикладної спрямованості навчання математичним методам фізики з позицій квантово-механічного опису стану електрона в одновимірному центральносиметричному полі ядра атома гідрогену. Розрахунок поліномів Лаґерра, нормувальних коефіцієнтів радіальних складових хвильових функцій та розподілу густини ймовірності перебування електрона в атомі здійснено за допомогою інформаційного математичного пакету Mathcad.

(ru) В статье обоснована целесообразность реализации информационно -коммуникационного подхода к обучению студентов математическим методам физики в курсе теоретической физики. Раскрыты методические возможности внедрения в учебный процесс прикладных математических пакетов, что способствует повышению качества физико-математической подготовки будущих учителей и преподавателей физики, развитию их, интеллектуальных способностей, формированию профессиональной культуры в отрасли физико-математических наук, которые будут жить и работать в информационном обществе. Представлен один из вариантов реализации прикладной направленности обучения математическим методам физики с позиций квантово-механического описания состояния электрона в одномерном центрально -симметрическом поле ядра атома водорода. Для вычисления полиномов Лагерра, нормировочных коэффициентов радиальных волновых функций, а также распределения плотности вероятности для электрона в атоме использован информационный математический пакет Mathcad.

(en) In the article the problem of formation of future teachers of physics mathematical competence in physics. The scientists on the problem under consideration indicate that considerable experience was accumulated and the actual material on the formation of future teachers of physics at the mathematics knowledge and skills. However, it should be stated that the implementation of the traditional formal -logical approach to organization of educational -cognitive activity of students in the course theoretical physics provides a mathematical competence in physics. We considered Mathematical competence in physics, as integrated characteristic of personal qualities of the student. She describe willingness and ability to use in educational and professional activity methods of mathematical modeling of physical systems, phenomenon or process in the physic al system from the point of view of the laws or principles of physics in accepted theoretical schemes. However, the implementation of competence-based approach to teaching mathematical methods of theoretical physics in the training of future teachers of physics finds a contradiction between the level of modern methodological knowledge of theoretical physics, based on methods of mathematical physics with the use of modern computer technologies, and the level of mastery of students of pedagogical universities . The overcoming of the contradiction is a significant problem, and consequently, there is a need for the development and scientific rationale for such methodological foundations that will facilitate the introduction of modern means of information and communication technologies in the course of theoretical physics. In this publication we showed the expediency and possibility of implementing information and communication approach to teaching students mathematical methods in physics course of theoretical physics. Disclosed methodological possibility of introducing in the educational process applied mathematical packages, thereby increasing the quality of physical and mathematical preparation of the future teachers of physics. It promotes the development of intellectual abilities of those who received training, the formation of professional culture in the industry of physical and mathematical Sciences, who will live and work in the information society. We represent one embodiment of Applied orientation training mathematical physics from the standpoint of quantummechanical description of the electron in one-dimensional Centrally field hydrogen nucleus. To calculate the polynomials Lagerra, normality of the coefficients of the radial components of the wave functions, and density distributions of the probability of stay of the electron in the atom information is used the mathematical package Mathcad.