ФІЗИЧНИЙ ЕКСПЕРИМЕНТ У ЦИФРОВІЙ РЕАЛЬНОСТІ: ВИКЛИКИ ПРАКТИЧНОГО ОНЛАЙН-НАВЧАННЯ

Анотація

Перехід до дистанційного навчання в Україні, спричинений пандемією COVID‑19, воєнною агресією, масовою еміграцією та пошкодженням інфраструктури, поставив фізичну освіту перед новими викликами. Найвразливішою виявилася лабораторна складова: класичні експерименти потребують спеціалізованого обладнання й роботи з ним, що у віддаленому режимі неможливо. Віртуальні лабораторії та симуляції дають частковий вихід, проте не передають усю складність реального досліду і потребують значних ресурсів.

Стаття пропонує дистанційний варіант лабораторної роботи «Молекулярне поле Вейсса». Замість маятникового магнітометра студенти користуються MS Excel і оптимізатором GRG для розв’язання рівнянь теорії Вейсса та побудови температурних кривих спонтанного намагнічування нікелю. Теоретичні залежності для J = 1/2, 1 та ∞ порівнюються з літературними експериментальними даними. Найкращий збіг дає J = 1/2, що підтверджує спінову природу магнетизму нікелю. Біля абсолютного нуля точніша спін‑хвильова теорія Блоха, а поблизу точки Кюрі спостерігаються відхилення від моделі Вейсса.

Методика поєднує аналітичні та обчислювальні прийоми, розвиває уміння працювати з теорією, даними й цифровими інструментами і майже не потребує матеріальних ресурсів. Відеоінструкції, шаблони Excel та інтерактивна візуалізація забезпечують прозорий контроль знань. Опитування засвідчили високий рівень залучення студентів і зростання середнього балу на 12 % проти очної версії. Підхід легко переноситься на інші теми (теплопровідність, фазові переходи) і може сформувати банк цифрових практикумів, що гарантуватиме безперервність підготовки фахівців навіть у кризових умовах. Курс також покращив навички аналізу даних і критичного зіставлення теорії з експериментом, а негайна візуалізація результатів підвищила мотивацію.