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.
Завантаження
Посилання
2. C. Kittel. Introduction to Solid State Physics, John Wiley & Sons, New York (1976), 600 p.
3. A. Aharoni. Introduction to the Theory of Ferromagnetism, Oxford University Press, Oxford (2001), 332 p.
4. R. M. Bozorth. Ferromagnetism, Van Nostrand, New York (1951), 968 p.
5. W. J. Orvis. Excel for scientists and engineers, Sybex, San Francisco (1998), 547 p.
6. S. Chikazumi. Physics of Ferromagnetism, Oxford University Press, Oxford (2009), 668 p.




3.gif)