Формування уявлень квантової фізики в інтегрованому курсі "Природничі науки" для 10-11 класів закладів загальної середньої освіти

Abstract

У роботі обґрунтовано актуальність вивчення елементів квантової фізики як фундаментальної основи сучасної науково-технічної картини світу. Проаналізовано зміст чинних навчальних програм і виявлено ключові методичні труднощі, пов'язані з високим рівнем абстракції матеріалу, відсутністю наочних аналогів і необхідністю адаптації складного Розроблено методику пояснення ключових понять (квантування енергії, фотоефект, корпускулярно-хвильовий дуалізм, тунельний ефект) із застосуванням якісного підходу та мінімально необхідних кількісних співвідношень. Обґрунтовано доцільність використання інтерактивних симуляцій PhET Interactive Simulations як основного засобу візуалізації невидимих явищ мікросвіту та інструменту для проведення віртуальних досліджень (фотоефект, інтерференція електронів). математичного апарату.

This work substantiates the relevance of studying elements of quantum physics as a fundamental basis for the modern scientific and technological worldview. The content of the current educational programs was analyzed, and key methodological difficulties related to the high level of material abstraction, the lack of visual analogies, and the necessity of adapting complex mathematical formalism were identified. A methodology for explaining key concepts (energy quantization, photoelectric effect, wave-particle duality, tunneling effect) was developed using a qualitative approach and the minimum necessary quantitative relations. The expediency of using PhET Interactive Simulations was substantiated as the main tool for visualizing invisible phenomena of the microworld and as an instrument for conducting virtual experiments (photoelectric effect, electron interference).