БҚму хабаршысы жылына 4 рет шығады

БҚМУ  Набарш ы  № 4 - 2 0 1 6 ж .
generalize,  systematize,  create  a  conceptual  system model  o f the  studied information, make 
conclusions,  reflect on them,  etc.
It  has  been  suggested  that,  for  a  quicker  immersion  into  the  studied  material,  the 
learners  should make use o f the textbook’s table  o f context, w hich were later used to create 
a conceptual model o f the  studied m aterial’s system.
2.  A  consistent,  thorough  and  extended  analysis  o f the  original  learning  material 
(i.e.  presented in a textbook) as a system, synthesis,  specification, synthesis and systematization of the 
revealed  information,  construction  of the  conceptual  model  of the  information  system under  study, 
interpretation of the obtained model, conclusions, reflection on them.
The  above-mentioned  work  w ith  the  studied  information  has  been  supplemented 
w ith  practical  work  on  using  the  acquired  knowledge  at  the  “standard”  level,  at  that  of 
creativity  and  at  that  of research.  Besides,  the  learners  carried  out,  w ith  a view  to  develop 
their  self-management  skills,  self-organization  of learning,  self-control  and  self-assessment  of the 
acquired knowledge and skills using special three-level evaluation cards. Advanced, intermediate and 
low levels have been established as criteria.
3.  System  structurization,  study and “twisted”  presentation of inform ation about the 
investigated entity.  In line with the given method, the manifold study o f the investigated entity and 
of its components has been carried out using the following kinds of activity and actions:
- analyzing the entity and its components;
-  modelling  and  m onitoring  (original  and  modified)  conditions  for  the  entity’s 
existence,  functioning and evolution;
-  studying and monitoring (exterior and inner) factors, which are capable of modifying the 
status of the entity and of its components, along with consequences of these factors’ impact;
- monitoring the condition o f the entity and o f its components;
-  practical  work  on  meeting  the  challenged,  implementing  the  acquired  knowledge  at 
“standard” (knowledge and skills meeting the education standards), creativity and research levels;
- identifying and studying problems and challenges,  problem-solving;
-  scientific  research  on  various  issues  related  to  the  studied  entity  and  its 
components, research methods, results managements,  etc.;
- predicting the future condition of the entity and o f its components;
-  investigating  and  taking  into  consideration  other  experiences,  acquiring  our  own 
experience (including the use of the systems approach in cognitive and other activity);
- improving the entity and its components,  methods o f studying it,  etc.
A key element in implementing the method of system structurization,  the manifold study 
“twisted” presentation of information about the investigated subject was the learners’ acquisition of 
the above-mentioned types of activity and actions along with corresponding thinking patterns.
4.  Identifying  and  studying  the  hierarchy  and  the  hierarchical  relationships  of the 
investigated  entity’s  system.  Non  only  vertical  relationships  (paragraph-chapter-unit- 
textbook-science/branch of science,  to  which the  given textbook belongs)  have been  established 
and monitored during the learning process, but also the horizontal ones (for example, relationships 
between paragraphs in the context of the studied chapter, etc.).
5.  Studying the  evolution  dynamics  o f the  studied  entity  and  o f its  components  as 
systems,  and  the  conditions  o f  the  super-system,  to  which  the  studied  entity’s  system 
belongs.  The entity under investigation,  its  super- and sub-systems are being studied,  taking 
into  consideration their past,  present and future  conditions.  It is  suggested that the methods 
proposed by us  and/or other methods  should be used to  analyze,  systematize and generalize 
the obtained information.
Any  entity  can  be  studied  as  a  whole,  if  investigated  not  only  in  its  original 
condition, but also considering its functioning and behaviour under different conditions and 
under  the  influence  of factors  that  are  capable  of modifying  its  current  condition.  This  kind  of 
examination of the entities under consideration is extremely rare, especially, in high school.
6
.  Identifying,  in  learning  materials,  and  studying  entities  that  have  connections  with  other 
systems and super-systems, no matter if these entities had been previously studied or not.
30

БҚМУ  Набарш ы  № 4 - 2 0 1 6 ж .
As an example,  the  second paragraph in Chapter X,  entitled “Theory and Practice o f 
Educational  W ork  in  a  Professional  Education  Institution”  (“Professional  Pedagogy”,  a 
textbook edited by the education specialist at the Russian Academy of Education S.Y.  Batysheva), 
is dedicated to the systems and synergetic education theory [3].
The  learner  m ust  be  fam iliar  with  certain  principles  of the  systems  and  synergetic 
approaches  in  order  to  understand  and  use  in  real  life  this  theory.  In the  above-mentioned 
paragraph,  the  learner  will  meet  such  notions  as  “synergetic  condition”,  “synergetic  contact”, 
“synergism”, “synergetic theory of educational interaction”, “synergetic condition of mentality”, etc., 
and he or she will need to go beyond professional pedagogy to understand them.
It  is  always  a  difficult  challenge  to  provide  such  an  information  system  w ith  the 
required  content,  integrity  and  accessibility  for  the  learners.  All  systems  methods 
mentioned in the present study are, nonetheless,  employed to  explore  such entities.
In most  cases,  the  study  o f unknown  entities  is  presented  for  informative  purposes 
only,  indicating m ajor directions for further research.  As practice  shows,  some  authors use, 
w hen  giving  supplementary  information,  a  great  num ber  of entities  having  connections  to 
different  super-systems  and systems,  which  considerably reduces the  efficiency  o f studying 
specific learning material.
7.  A systematic study o f specific  situations occurring in learning materials as well as 
o f situations  that  can be  introduced  on purpose  to  reveal  some  other  (i.e.  not  shown  in the 
studied material) features o f the entity.
8
.  The  implementation  of the  acquired  systems  thinking  knowledge  and  skills  and 
other  ways  o f thinking,  o f the  systems  and  other  (analytical,  factorial,  practical,  forward- 
looking,  research,  etc.)  approaches  to  cognitive  and  other  activity  at  the  “standard”  level 
(knowledge and skills meeting official education standards), at creativity and research levels.
9.  Systems  thinking  knowledge  and  skills  have  been  assessed  according  to  three 
levels:  Low level,  Intermediate level,  Advanced level
The proposed methods were  gradually im plem ented into the learning process  over a 
certain period  of time,  but  only  after  all participants  had mastered them,  spending most  of their 
time  on  getting  familiar  with  the  method  on  system  structurization,  study  and  “twisted” 
presentation of information about the investigated entity.
All  those  who  participated  in  the  experiments  in  an  effort  to  m aster  the  proposed 
methods and types of activity and actions were controlled on an ongoing basis. Special self-study task 
cards containing self-management (self-organization, self-control, self-assessment) elements had been 
handed out to the participants for this purpose.
The  use  o f three-level  cards  featuring  questions,  tasks  and  assignments  of varying 
degrees  o f  complexity  and  m eeting  relevant  education  standards  along  with  cards 
containing  questions,  tasks  and  assignments  aimed  for  creative  and  research  levels, 
provided  optimal  conditions  for  individualization  of the  learning  process  and  for  control 
over the dynamics and outcomes o f training.
The  study  o f the  entity  under  investigation  (for  example,  learning  material)  using 
the  systems  approach  methods  was  first  carried  out  in  a  conventional,  or  “static”  way 
(considering how the m aterial is presented in the textbook),  and then under the influence of 
exterior conditions and factors.
M ain  results.  The  long-standing  implementation  o f  the  above-mentioned  systems 
thinking  development  methods  has  shown  this  process’s  influence  on  the  increase  in  the 
efficiency and quality o f learning,  acquisition o f knowledge  and skills.
O ur  research  has  revealed  that  training  based  on  the  systems  approach  ensures 
thorough  understanding  (up  to  98%)  o f the  learning  material  while  reducing  time  input, 
which  is  due  to  the  intensification  o f  the  learning  process  and  the  use  o f  specially 
elaborated systems methods,  as described above.
The  acquisition  of experience  of systems  thinking  and  of the  systems  approach  to 
cognitive  and  other  activity  has  considerably  contributed  to  the  speed,  efficiency  and 
quality  o f  analytical,  synthetic,  research  and  practical  work  with  the  information  under
31

БҚМУ  Набарш ы  № 4 - 2 0 1 6 ж .
discussion,  its  understanding,  quick  generalization,  arrangement,  concretization  and  its 
unfolding and folding to the  system’s conceptual model depending on the  set objective.
1.  We  have  developed,  in the  learning context,  the approach consisting in a flexible 
combination o f traditional and supplementary/developmental teaching based on the systems 
approach with the use o f specially worked out methods and techniques.
2.  The  systems  approach is  implemented  on the basis  o f a  standard textbook that is 
considered to be an open information system.
3.  We  have  developed  and  successfully  implem ented  into  the  learning  process  the 
totality  o f  methods  necessary  for  shaping  systems  thinking  representations  and  skills  and  the 
systems approach to cognitive, theoretical and practical activities of learners and professionals.
4.  Conditions  are  being  created,  in  the  process  of  shaping  systems  thinking  skills,  for 
acquiring the recommended types of activity facilitating the integrated discovery o f real life.
5.  After  many years  of implementing in to  teaching the  teaching methods based  on the 
systems approach, experiment shave established and confirmed a persistent and efficient impact of 
shaping the learners’  systems thinking skills on the development of their intellectual capabilities.
6
.  The  researchers  have  revealed  the  dependence  o f the  increase  in  the  learners’ 
growth  of efficiency  and  quality  o f “subject  matter”  thinking  on  the  extent  to  which  they 
had acquired systems thinking skills.
7.  The  existence  o f  certain  systems  representations  along  w ith  systems  thinking 
skills  is  a  factor  in  intensifying  the  learning  process  and  increasing  the  efficiency  o f the 
learners’  independent work.
8
.  The  process  of implementing  learning  practices  based  on  the  systems  approach  has 
revealed the mechanism of developing the learners’ creativity, the main components of which are:
The proposed  systems approach methods as well as a variety o f activities that are to 
be understood and actively implemented;
Problem,  assignment and exercise books featuring three difficulty levels;
Im plementation  o f  the  acquired  knowledge:  1)  at  the  “standard”  level  (solving 
problems  and perform ing tasks  that  meet  the  education  standard); 
2
)  at  the  creativity level 
(solving problems and performing tasks that demand a creative approach);  3) at the research 
level  (carrying  out  learning  and  scientific  research  that  relate  to  the  entity  under  study,  to 
various problems and challenges).
L ite ra tu re :
1.  Formirovaniye  sistemnogo  myshleniya  v  obuchenii:  Uchebnoye  posobiye  dlya 
vuzov  (Building  Systems  Thinking  in  Education:  A Study  Guide  fo r   H igher  Education 
Institutions) / Podred.  Z.A.  Reshetova.  - M .:  YUNITI-DANA,  2002.  -  344 p.
2.  Reshetova,  Z.A.  Psikhologicheskiye  osnovy  professionalnogo  obrazovaniya 
(Psychological  Foundations  o f  Professional  Education).  -   M .:  Izdatelstvo  M oskovskogo 
universiteta,  1985.  -  207 p.
3.  Professionalnaya pedagogika:  Uchebnik  dlya  studentov  (Professional  Pedagogics:  A 
Textbookfor University Students). -  2-e izd. pererab.  i dop.; p o d  red. akademika S.  Y. Batyshev. -  M.: 
Assotsiatsiya  “Professionalnoye obrazovanie ",  1999. -  904p.
***
Г а л и е в   Т.Т., А бды ров А .М ., А лдаб ерген ова С .С ., А лдаб ерген ова А.С.
Б іл ім  беру барысында ж ү й елік ойлау икем ділігі м ен   дағдыларын 
қалы пт аст ы ру т уралы
М ақалада  дәстүрлі  оқыту  ж агдайында  арнайы  әзірлеген  ж үйелік  тәсілді 
қолдана  отырып  білім  алушылардың  ж үйелік  ойлау  икемділігі  мен  дагдыларын 
қалыптастыру  мәселесі  қарастырылган.  Ж үйелік  тәсілдемені  қолдану  базалық 
оқулықтар  негізінде  іске  асырылады.  Осы тәсілдемелерді  ж үзеге  асыру қолданылып 
ж үрген  оқу  үрдісінің  тыгыз  байланыста  толықтырып, 
оқу  субъектерінің
32

БҚМУ  Набарш ы  № 4 - 2 0 1 6 ж .
интеллектуалды  қабілетін  ж әне  де  цоршаган  болмысты  біртұтас  танып  біліуін 
тиімді дамытады.
Тірек сөздер: Оқу үрдісі, жүйелік тәсіл, жүйе жетістікке жету тәсілі ретінде.
Г а л и е в   Т.Т., А бды ров А .М ., А л даб ерген ова С .С ., А лдаб ерген ова А.С.
О ф орм ировании сист ем ного м ы ш л е н и я  в обучении
В   статье  рассмотрен  вопрос  формирования  умений  и  навыков  системного 
мыш ления  обучающихся  в  условиях  традиционного  обучения  с  использованием 
специально  разработанных  для  этого  системных  методов.  Применение  системных 
методов  осуществляется  на  основе  базового  учебника.  Использование  этих  методов 
органично  дополняет  существующий  учебный  процесс,  эффективно  способствуя 
развитию  интеллектуальных  способностей  субъектов  обучения,  а  также  умений 
целостного познания окружающей действительности.
К лю чевы е  слова:  Учебный  процесс;  системный  подход;  система  как 
средство  достижения цели.
У ДК 37.026.1:53
К у зь м и ч е в а  А .Е. -  кандидат физико-математических наук,  профессор,
ЗКГУ им.  М.Утемисова 
Ж у су п к ал и ев а Г.К .  -  кандидат педагогических наук,  доцент,
ЗКГУ им.  М.Утемисова 
К аб и б ул ли н  М .Д. -  магистрант,  ЗКГУ им.  М.Утемисова
E -m ail:  madiar.kz_21@ mail.ru
Д И Д АК Т И Ч Е С К И Й  П Р И Н Ц И П  Н А У Ч Н О С Т И  И  В О П Р О С Ы  
Н А Н О Т Е Х Н О Л О Г И Й  В  С О Д Е Р Ж А Н И И  О Б У Ч Е Н И Я  Ф И З И К Е
А н н о т а ц и я. 
В  
статье 
рассматривается 
включение 
в 
содерж ание 
образования  одного  и з  современных  теоретических  и 
прикладных  направлений 
современной  физической  науки  как  реализация  принципа  научности  в  обучении; 
нанотехнологии  и  наноматериалы  как  современный  уровень  научно-технического 
прогресса.
К лю чевы е 
слова: 
Содержание 
образования, 
технологии, 
материалы, 
Государственные 
программы, 
наноматериалы, 
физика, 
научно-технический 
прогресс,  развитие,  нанотехнологии  в  Республике  Казахстан,  приоритетные 
направления науки и техники.
Термин  «нанотехнологии»  вош ел  в  жизнь  современного  человека  в  последние 
десятилетия.  Естественно,  что  данные  технологии  имею т  физическую  основу,  как  и 
весь  научно-технический  прогресс  человечества  в  целом.  Однако,  такой  термин  и 
связанные с ним вопросы физики не содержится в большинстве учебников и учебных 
пособий  по  физике  прош лых  лет  для  школьников  и  студентов.  В  то  же  время, 
реализация  дидактического  принципа  научности,  целей  и  задач  обучения,  в 
современных  условиях  определяемых  ГОСО  РК,  предполагают  включение  в 
содержание  обучения вопросов,  отражающ их физические основы нанотехнологий,  их 
значимость  в  современной  науке  и  практической  деятельности  [1;  2,  с.  142]. 
Обучающаяся  в  настоящее  время  в  учебных  заведениях  молодежь  представляет 
собой  интеллектуальный  потенциал  страны.  Им  предстоит  внести  вклад  в  развитие 
экономики 
Казахстана 
на 
основе 
разработки 
и 
внедрения 
современных 
инновационных 
технологий. 
Научные 
достижения 
последних 
десятилетий 
сопровождаются  принципиальными  изменениями  в  технологиях.  В  соответствии  с
33

БҚМУ  Набарш ы  № 4 - 2 0 1 6 ж .
этим 
перестраивается 
структура 
и 
содержание 
подготовки 
специалистов, 
удовлетворяющ их  современным  требованиям.  Поэтому,  соответствующее  внимание 
должно 
уделяться 
профессиональной 
подготовке 
учителей 
на 
основе 
Государственных  и  нормативных  документов.  В  наш ей  стране  исследование 
наноструктур  по  отдельным  направлениям  проводятся  с  2003  года  в  рамках 
фундаментальных  исследований  М инистерства  образования  и  науки  Республики 
Казахстан  по  программе  «Разработка  перспективных  новых  материалов  различного 
назначения  на  2006-2008  гг.»  [3].  Направление  «Нанотехнологии  и  новые  материалы» 
Президент  РК  Лидер  нации  Н.А.  Назарбаев  определяет  как  одно  из  приоритетных 
направлений  науки  в  Казахстане  [4].  С  целью  реализации  поставленной  задачи  была 
разработана  и  утверждена  научно  -   техническая  программа  «Развитие  науки  и 
нанотехнологий  в  Республике  Казахстан  на  2007-2009  гг.»  [5].  С  развитием 
инновационных технологий  связано  и  приоритетное  направление  «Информационные 
и  космические  технологий»,  развитие  которого  осуществлялось  в  рамках  программы 
«Развитие  космической  деятельности  в  Республике  Казахстан  на  2005-2007  гг.»  [
6
]. 
В  анализе  «Казахстан:  на пути  к  инновационному  будущему»  отмечено,  что  в нашей 
стране  имеются  значительные  достиж ения  в  области  синтезирования  новых 
наноструктурированных  углеродосодержащих  материалов  (поликристаллические 
алмазы,  углеродные  трубки  и  др.),  созданы  образцы  высокочувствительных  сенсоров, 
нанокластерные структуры в монокристаллическом кремнии. В разработке наноматериалов 
и нанотехнологий принимают участие ученые ведущих вузов Р К  и специально созданных 
научных  лабораторий.  Уже  к  2008  году  исследования  в  области  нанонауки, 
нанотехнологий  проводились  по  85  проектам,  в  реализации  которых  принимала 
участие  29  организаций  с  главной  организацией  АО  «Центр  наук  о  земле, 
металлургии  и  обогощении»  [3].  Внедрение  нанотехнологий  и  наноматериалов 
являются  основой  для  принципиально  нового  уровня  развития  всех  сфер  экономики.  В 
Послании Президента Республики Казахстан Лидера нации Народу Казахстана  Стратегия 
«Казахстан 
-  
2050» 
Новый 
политический 
курс 
состоявшегося 
государства»
Н.А.  Назарбаев  определяет  10  глобальных  вызовов,  стоящих  перед  Казахстаном. 
Одним 
из  этих  вызовов  является  переход  к  третьей  индустриальной  революции 
(Стратегия  2050).  Такой  переход  будет  соответствовать  «Статусу  Казахстана  как 
ведущей  мировой держ авы  XXI  века,  занимающей  передовые  позиции  в  глобальной 
экономической 
конкуренции 
и 
надежно 
обеспечивающей 
национальную 
безопасность и реализацию конституционных прав граждан»  [5].
Таким 
образом, 
в 
Казахстане 
сформировались 
научные 
коллективы, 
проводящие  исследования  в  области  нанотехнологий,  исследования  в  области 
нанокластеров  и  наноструктур  полупроводниковых  и  металлических  систем, 
сенсорных 
наноструктурных 
материалов, 
углеродных 
наноструктур 
и 
др. 
Исследования  наноструктур  по  программе  фундаментальных  исследований М ОН Р К  
проводятся в  5  национальных и  15  инженерных лабораториях.  Значимые для науки и 
практической  деятельности  исследования  проводятся  в  КазНУ  им.  Аль-Фараби, 
Алматинском 
институте 
энергетики 
и 
связи, 
Восточно-Казахстанском 
государственном  техническом  университете 
им. 
Д.Серикбаева  и  в  других 
учреждениях.  Казахстанские  ученые  достигли  значительных  результатов  в  данном 
новом  направлении  науки.  И х  продукция  имеет  международное  значение.  Она 
поставляется в Россию,  Индии,  Беларусь,  Польшу и др.  страны  [7].
Успешная 
реализация 
Государственной 
программы 
по 
развитию 
наноматериалов и нанотехнологии  требует подготовки специалистов принципиально 
нового  качества.  Этой  проблеме  большое  внимание  должно  уделяться  учителями 
физики  как  в  содержании  обучения,  так  и  в  профориентационной  работе.  Новая 
область  науки  и  техники  столь  обширна,  что  в  ней  могут  найти  место  выпускники 
учебных  заведений  с  различными  интересами  и  склонностями:  к  теоретическим 
фундаментальным  исследованиям  с  использованием  математического  аппарата;
34

БҚМУ  Набарш ы  № 4 - 2 0 1 6 ж .
лабораторным  исследованиям,  экспериментам;  к  конструкторской  деятельности  и 
т.п.  Понимание  обучаемыми  роли  физической  науки  в  развитии  нанотехнологий  и 
возможности  применить  в  будущем  свои  знания  в  этой  области  является  фактором, 
способствующим  повышению  мотивации  к  изучению  предмета  и,  следовательно,  к 
повышению  эффективности  обучения. 
Поэтому  вопросы 
нанотехнологий  и 
наноматериалов,  физические  основы  их  получения  и  применения,  должны  найти 
соответствующее  отражение  в  содержании  подготовки  учителя  физики  как  по 
предмету,  так  и  по  методике  преподавания  и  профориентационной  работе.  На 
необходимость  нового  направления  в  подготовке  кадров  в  связи  с  новыми 
результатами  научно-технического  прогресса,  качественными  изменениями  в 
технике  и  технологиях  обращает  внимание  Лауреат  Нобелевской  премии  2000  года 
Ж.И.  Алферов.  Он  отмечает  что  развитие  приоритетных  направлений  науки  и 
техники,  современных  технологий  значительной  степени  зависят  от  подготовки 
научно-технических кадров,  соответствующих современным требованиям  [
8
,  с.  82].
Вводя  в  содержание  обучения  вопросы  нанотехнологии  и  наноматериалов 
необходимо  обратить  внимание  обучаемых  на  то,  что  это  принципиально  новое 
направление  в  развитии  науки  и  производства  стала  возможным  в  результате 
достижений  теоретической  физики  и  техники  физического  эксперимента.  К  этим 
достижениям  физическая  наука  ш ла  с  момента  своего  зарождения.  Ее  сложный 
путь,  на  котором  накопление  фактов,  их  теоретическое  осмысление  сопровождалось 
принципиальном  вкладом  в  технологию  практической деятельности,  в  производство. 
В  настоящее  время  физическая  наука  может  быть  представлена  как  совокупность 
фундаментальных 
теорий, 
отражающ их 
фундаментальные 
взаимодействия, 
существующие  в  окружающем  мирена  различных  структурных  уровнях  материи.  Ее 
принято делить  на классическую  и современную.  Наука развивалась  от исследования 
простейших  форм  движения  материи  к  более  сложным.  В  этом  же  направлении  от 
простого  к  сложному  вместе  с  наукой  развивается  техника.  И х  единство  находят 
отражение  в  научно-техническом  прогрессе.  В  программах  школьной  и  вузовской 
физикинаучно-технический  прогресс  рассматривается  в  логике,  соответствующей 
логике  развития  науки  и  содержания  обучения.  Для  понимания  глубокой  связи 
физической  науки,  техники  и  технологии  в  обучении  физике  важен  исторический 
аспект.  Представление  о  наноматериалах  и  нанотехнологиях 
могло  возникнуть 
только  на  определенном  этапе развития теоретической и  экспериментальной  физики, 
в определенных исторических условиях.
С  самого  начала  изучения  физики  обучаемые  получают  знания  о  проявлении 
физических  законов  в  действии  различных  конструкций  используемого  человеком. 
Первые  изученные  законы  и  имена,  как правило,  хорошо  запоминается.  Уже,  изучив 
в  7  классе  условие  равновесия  рычага,  одного  из  первых  простейших  механизмов, 
используемых  человеком  в  практической  деятельности, 
и  закон  Архимеда, 
определяющий  условия  плавающих  тел,  сформулированные  древнегреческим  ученым 
Архимедом за несколько веков до нашей эры, учащиеся начинают понимать связь науки и 
техники [9, с.30]. Интересно отметить, развитие экспериментальной техники на Востоке в 
период Средневековья.  Арабский ученый М ухаммед ибн Ахмед аль-Бируни (Бируни) 
выполнил  точные  определения  плотностей  металлов  и  других  веществ  с  помощью 
изготовленного им «Конического прибора».  Плотность является одной из важнейших 
характеристик  вещества,  поэтому  ее  измерение  особенно  важно.  Измерения  Бируни 
обладали  высокой  точностью,  его  результаты  близки  к  современным.  К  сожалению, 
труды Бируни стали известны в Европе только  1857  году,  когда русский консул в  Америке
Н.Ханыков  нашел  рукопись  аль-Хазини  под  названием  «Книга  о  весах  мудрости»,  в 
которой  приводились  выдержки  из  книги Бируни «Об  отношениях между  металлами 
и драгоценными камнями в объеме».  В  своей книге Бируни описал изготовленный им 
прибор 
и  полученные  результаты. 
Развития  техники  эксперимента  внесло 
существенный вклад в развитие  физической науки  [9,  с.  36].
35

БҚМУ  Набарш ы  № 4 - 2 0 1 6 ж .
С  расцветом  науки  в  Европе  в  эпоху  Возрождения  связано  создание 
И.Ньютоном  классической  механики  как  фундаментальной  теории,  определяющий 
законы  механического  движения,  исследование  законов  геометрической  оптики  и 
разработка  на  их  основе  оптических  приборов  имело  большое  значение  в 
формировании  научных  представлений  о  физической  картине  мира,  в  переходе  от 
геоцентрической  к  гелиоцентрической  системе.  Законы  механического  движения  не 
потеряли  свою  значимость.  Они  до  сих  пор  являются  основой  многих  технических 
устройств,  конструкций,  в  том  числе  искусственных  спутников  земли,  космических 
аппаратов,  исследующих  тела  Солнечной  системы,  межпланетное  пространство  и 
более  отдаленные  глубины  Космоса.  Не  потеряли  своей  значимости  законы 
геометрической  оптики  зеркала  и  линзы,  изготовление  и  использование  которых 
началось  в  древние  века  и  используются  в  современных  оптических  приборах. 
Телескопы,  микроскопы,  зрительные  трубы  широко  применяются  в  науке  и 
практической деятельности.  Необходимые для многих людей и очки так же являются 
техническим достижением  физической науки.
Период  XVIII-XIX  веков  в  истории  физики  и  техники  связан  с  изучением  и 
практическим  применением  законов  термодинамики,  электричества  и  магнетизма. 
Формулировка  закона  сохранения  и  превращения  энергии,  который  является  одним 
из  фундаментальных  законов  природы,  исследование  превращения работы  в  теплоту 
и  теплоты  в  работу  имели  важные  значения  в  создании  тепловых  двигателей, 
нашедших  широкое  применение  на  практике  и  ставших  основой  научно­
технического 
прогресса. 
В 
настоящее 
время 
тепловые 
двигатели 
широко 
используются  в  транспортных  средствах,  ракетные  двигатели  самолетов  и 
космических  аппаратов  являются  одним  из  видов  тепловых  двигателей.  Законы 
термодинамики и работа тепловых двигателей входят в  содержания обучения  физике 
10  класса.Пониманию  физических  основ  тепловых  двигателей,  особенностям 
взаимного  превращения  работы  и  теплоты,  способом  повышения  кпд  способствует 
решение задач,  которым должно быть уделено должное внимание  [
1 0
,  с.  166].
В  электрических  и  магнитных  явлениях  на  начальной  стадии  исследования 
особая  практическая  значимость  не  была  видна.  Однако,  научно-технический 
прогресс  с  конца  XIX  века  непосредственно  связан  с  этими  явлениями.  Достаточно 
отметить 
следующие 
факты. 
Существование 
электромагнитных 
волн 
было 
предсказано 
теоретически 
Дж.М аксвеллом 
при 
построении 
теоретической 
электродинамики.  Предсказание  казалась  маловероятным.  Оно  могло  быть  просто 
следствием  математического  аппарата.  Существование  электромагнитных  волн  было 
подтверждено  Г.Герцем  в  1888  году  через  10  лет  после  смерти  Дж.Максвелла.  В 
настоящее  время  электромагнитные  волны  -  основа радио  и  телевидения.  Эти  волны 
находят  широкое  применение  в  различных  областях  деятельности  человека  (на 
производстве,  в  медицине  и  т.д.)  и  являются  одним  из  важнейших  источников 
информации о процессах в космическом пространстве.  Научно-технический прогресс 
во  многом  обязан  электрической  энергии,  получаемой  с  помощью  электрических 
генераторов,  создание которых стало возможным после  открытия
М .Фарадеем  закона  электромагнитной  индукции.  Важна  роль  законов 
электричества  и  магнетизма  в  создании  ускорителей  элементарных  частиц  с 
которыми связан современный прогресс науки и техники.
А.Эйнштейн 
в 
1916 
году 
предсказал 
возможность 
индуцированного 
(вынужденного)  излучения  атомов  и  молекул,  которые  в  настоящее  время  широко 
используется  в  квантовой  электронике.  Теоретическое  исследование  спонтанных 
(самопроизвольных)  и  индуцированных  переходов,  условий  получения  инверсной 
заселенности  энергетических  уровней  стало  возможным  с  развитием  квантовой 
физики.  Первый квантовый генератор  (мазер) давал излучение в радиодиапазоне.  Для 
науки  и  практики  особенно  большое  значение  имело  создание  генератора 
оптического  излучения  (лазер),  то  есть  генератора,  даю щ его  индуцированное
36

БҚМУ  Набарш ы  № 4 - 2 0 1 6 ж .
излучение  в  области  видимой  части  спектра  электромагнитных  волн.  В  настоящее 
время  лазерная  физика  и  техника  широко  используется  в  микроэлектронике.  С 
применением лазеров связаны многие современные технологические процессы [
1 1
, с. 
2 0
].
На  развитие  оптики  и  спектроскопии  большое  влияние  имело  развитие 
квантовой электроники.
Одним  из  важнейших  этапов  в  развитии  физической  науки  было  признание  в
XIX 
веке 
атомарного 
строения  вещества. 
Составляющие 
вещество 
атомы 
хаотический  двигаю тся  и  взаимодействуют  между  собой,  определяя  свойство 
данного  вещества.  Формирование  нанонауки  как  нового  направления  является 
результатом  развития  физики  XX   века.  Ее  важнейшие  достижения  в  этот  период 
связаны  с  обнаружением  и  исследованием  особых  свойств  микрообъектов,  которые 
привели  к  созданию  новой  фундаментальной  теории  -  квантовой  физики.  Изучение 
физики,  как и  любой другой  науки,  требует  от  обучаемых освоения  смысла понятий, 
величин,  операций,  математических действий  и т.п.,  которые  используются в данной 
области  науки.  С  освоения  понятий,  величин  начинается  изучение  физики.  С 
некоторыми  из  них учащиеся  встречаются  в  жизни,  а процессе  обучения уточняют  и 
углубляют  их  смысл.  Но  многие  понятия  и  термины,  используемые  в  области 
нанотехнологии  и  наноматериалов,  являются  совершенно  новыми.  Свойства 
наноматериалов  принципиально  отличаются  от  тех  свойств,  которыми  обладают 
макрообъекты  и  которые  составляют  основное  содержание  учебников  и  учебных 
пособий.  Поэтому  в  процессе  обучения  смыслу  используемых  понятий,  терминов, 
принципиальным  различиям  свойств  наноматериалов  и  макросистем  необходимо 
постоянное  внимание в процессе  обучения.
Для  понимания  рассматриваемого  предмета  необходимо  понимание  термина 
«технология»и  связанных  с  ним  терминов  «нанотехнологии»  и  «наноматериалы». 
Трактовки  понятия  «технология»,  сходные  по-своему  смыслу,  приводятся 
в 
различных  источниках.  Рассмотрим  одно  из  них,  приведенное  в  крупнейшем 
сборнике  онлайн  -   словарей  [12].Технология -  совокупность  методов  воздействия 
орудиями  труда  на  физические,  химические  и  иные  свойства  предмета  труда. 
Технология  обработки  выражается  в  технологическом  процессе,  то  есть  в  процессе 
физического,  механического,  химического  воздействия  орудий  труда  на  предмет 
труда. 
Технологические  процессы  определяются  существующими  условиями, 
уровнем  развития  науки  и  техники.  С  приставкой  «нано»  обучаемые  знакомятся  в 
самом  начале  изучения  физики.  Она,  как  известно  означает  миллиардную  долю 
(Ю   9 )  какой-либо  величины.  Например,  диаметр  атома  водорода  составляет
1 * 1 0
  - а  м  или  о
, 1
  нм.  На  длине  в  1  нм  укладывается  10  атомов  водорода.  В 
современной  науке  нанотехнологии  определяют  процессы,  позволяющие  создавать 
материалы  с  наноструктурой,  то  есть  материалы,  структурные  элементы  которых 
имеет размер  от  1  до  100  нм  [13].Свойства материалов,  состоящих из  наноразмерных 
структурных  элементов,  принципиально  отличаются  от  обычных  материалов, 
структурными элементами которых являются атомы.
«Под  термином  «нанотехнология»  понимают  создание  и  использование 
материалов,  устройств  и  систем,  структура  которых  регулируется  в  нанометровом 
масштабе, 
то 
есть 
в 
диапазоне 
размеров 
десятков 
атомов, 
молекул 
и 
надмолекулярных  образований.  Эта  технология  подразумевает  умение  работать  с 
такими  объектами  и  создавать  из  них  более  крупные  структуры,  обладающие 
принципиально  новой  молекулярной  организацией.  В  связи  с  этим  возникли  такие 
понятия,  как  нанонаука,  которая  занимается  фундаментальными  исследованиями 
свойств  наноматериалов  и  явлений  в  наномасштабе;  нанотехнология,  работаю щая 
над  созданием  наноструктур, 
и  наноинженирия  -   занимающаяся  поиском 
эффективных методов их использования»  [14].
37

БҚМУ  Набарш ы  № 4 - 2 0 1 6 ж .
В 
работе 
Т.Кайгородцева 
отмечается 
что 
нанотехнология 
-  
это 
междисциплинарная  область  фундаментальной  прикладной  науки  и  техники  [7].Она 
имеет дело с теоретическим обоснованием,  практическими методами исследования,  и 
производства  продуктов  с  заданной  атомарной  структурой  путем  «контролируемого 
манипулирования 
атомами 
и 
молекулами». 
Автор 
обращает 
внимание 
на 
утверждение  Нобелевского  лауреата,  академика  РАН  Ж.И.  Алферова  о  том,  что  к 
наноматериалам  следует  относить  такие  образования,  вещества  у  которых  при 
уменьш ении  объема  по  одной,  двум  или  трем  координатам  до  нанометрового 
масш таба  возникает  новое  качество.  Технологии  получения таких объектов он относит 
к нанотехнологиям.  Особенности свойств наноматериалов являются следствием волновых 
свойств  частиц,  которые  описываются  законами  квантовой  механики.  Отклонение 
отзаконов  классической  физики  становится  заметным  при  размерах  объектов  менее 
500  нм  (менее  0,5  мкм)  поэтому  можно  сказать что  нанотехнологии  опирающиеся на 
квантовые  законы.  Технологии  от  метрового  до  микрометрового  диапазона  в  этом 
смысле является классическими.
С 
понятиями 
наноматериалов 
и 
нанотехнологией 
связаны 
понятия 
«нанообъект»,  «нанокомпозиты»,  «нанополимеры»,  «фуллерены»  и  «фуллериты»  и 
многие  другие.  Важным  для  понимания  физических  основ  наноматериалов  и 
нанотехнологий  являю тся  понимание  классических  и  квантовых  «размерных 
эффектов», 
которые 
определяют 
технологические 
способы 
производства 
наноматериалов.  Базовой  основой  изучения  нового  направления  в  науке  и 
производстве  являю тся  квантовая  механика  и  физика  твердого  тела.  Поэтому,  при 
подготовке  учителя  физики  по  программе  бакалавриата  следует  обратить  особое 
внимание 
на 
межатомные 
взаимодействия 
в 
твердом 
теле, 
дискретные 
энергетические  спектры  электронов  в  атомах  и  молекулах,  спектры  в  кристаллах,  то 
есть  в  системе  взаимодействующ их частиц,  на спин как  внутреннюю  характеристику 
электрона  и  его  влияние  на  свойства твердого  тела.  Содержание  различных разделов 
физики  по  программе  бакалавриата  дает  достаточную  подготовку  студентам  для 
изучения  сложной  проблемы  нанотехнологий  и  наноматериалов  по  программе 
элективного  курса.  Современная  программа  по  физике  в  СОШ   так  же  позволяет 
ознакомить  учащ ихся  с  проблемой  на  соответственно  научном  уровне.И  в  школе  и  в 
вузе  работа  по  данной  проблеме  может  проводится  не  только  на  учебных  занятиях, 
но  и  в  рамках  индивидуальной  работы  обучаемых,  подготовке  рефератов  и  в 
проектной деятельности.
Л и тер ату р а:

жүктеу/скачать 7,32 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: