Передмова

Про цей підручник

Цей підручник написаний для заповнення кількох потреб, які, на нашу думку, ще не були задоволені багатьма існуючими вступними підручниками з фізики. По-перше, ми хотіли забезпечити, щоб підручник був безкоштовним для студентів та викладачів. По-друге, ми хотіли розробити підручник, який пам'ятає про нові педагогіки, які використовуються у вступній фізиці, написавши його таким чином, що адаптований до підходу до класу, де студенти завершують читання, думають про читання, а потім обговорюють матеріал у класі. По-третє, ми хотіли створити підручник, який також стосується експериментального аспекту фізики, пропонуючи експерименти проводити вдома або в лабораторії, а також надаючи вказівки щодо проектування експериментів та звітності про результати експериментів. Нарешті, ми хотіли створити підручник, який є свого роду «живим документом», який викладачі можуть редагувати та змішувати для власних потреб, і до якого студенти також можуть внести матеріал. Підручник розміщений на GitHub, що дозволяє будь-кому вносити пропозиції, вказувати на проблеми та помилки та вносити матеріали.

Цей підручник має бути в парі з супровідною «Бібліотекою питань», яка містить багато практичних проблем, багато з яких були внесені студентами.

Цей підручник був би неможливим без підтримки Університету Королеви та кафедри фізики, інженерної фізики та астрономії в Університеті Королеви, а також багатьох корисних дискусій зі студентами, техніками та професорами Університету Королеви.

Привіт від авторів

Райан Мартін Я професор фізики в Університеті Королеви. Моє основне дослідження в області астрофізики частинок, особливо у вивченні властивостей нейтрино. Я виріс у Швейцарії, здобув ступінь бакалавра, магістра та доктора філософії в Університеті Королеви. Тоді я був докторантом Національної лабораторії Лоуренса Берклі, викладача Університету Південної Дакоти, перш ніж повернутися до Queen's, я особливо захоплений освітою, і я завжди шукаю можливості залучити студентів до допомоги зробити освіту більш доступною. Я також люблю готувати і грати у волейбол.

Емма Нірі Я в даний час другий курс фізики спеціальності і QUAM (Queen's University Accelerated Route to Medical School) студент, а також уродженець Сент-Джонс, Ньюфаундленд. Для мене важливо об'єднати перспективи студентів і викладачів доступним способом. Я твердо вірю у важливість побудови фізичних моделей; будь то у фізиці, медицині, науках чи мистецтві. Моєю метою було наповнити підручник темою моделювання творчим та привабливим способом. Окрім занять фізикою, мені подобаються піші прогулянки, танці, читання та дослідження в галузі гастроентерології та нейропсихіатрії.

Джошуа Рінальдо Я третій курс фізики та студент паралельної освіти. Я вперше познайомився з підходом до перевернутого класу в класі фізики першого року Райана Мартіна, і виявив, що досвід сформував спосіб, як я підходжу до освіти. Я маю намір продовжувати використовувати перевернутий підхід до класу, коли я рухаюся вперед у своїй кар'єрі. Можливість співавтора цього підручника була дивовижною можливістю для мене рости як педагог, і я з нетерпінням чекаю застосування навичок, які я дізнався під час роботи над підручником. Поза фізикою мені подобається робити прикраси та займатися змішаними єдиноборствами.

Олівія Вудман Я в даний час студентка третього курсу в університеті королеви за спеціальністю фізика. Підхід до перевернутого класу був корисним для мого власного навчання, і я думаю, що ми створили підручник, який дійсно доповнює цей стиль навчання. Протягом усієї цієї книги я ділився своїми думками на різні теми фізики, а також деякими корисними порадами та рекомендаціями. Сподіваюся, що студенти із задоволенням користуються цією книгою і продовжують робити її внесок у майбутньому. Робота над цим підручником також дозволила мені поєднати свою любов до фізики з моєю любов'ю до каракулі, тому я сподіваюся, що вам сподобаються малюнки!

Як користуватися цим підручником

Цей підручник призначений для використання в підході до перевернутого класу, де учні завершують читання вдома, а матеріал потім обговорюється на заняттях. Таким чином, матеріал представлений досить стисло, і містить контрольно-пропускні питання протягом усього, які мають на меті відповісти, коли студенти завершують читання. Ми пропонуємо включити ці питання контрольно-пропускних пунктів як частину вікторини в завдання на читання (позначені на основі завершення, а не коректності), а потім використовувати ці питання як відправну точку для обговорення на заняттях.

Для тем, які є особливо важкими, ми включили Thought Boxes, написані студентами, які намагаються представити матеріал в іншому світлі. Ми завжди раді, якщо студенти (або професори) бажають внести додаткові думки.

Розділи починаються з набору результатів навчання та вступного питання, щоб допомогти учням зрозуміти зміст глави. У главах є приклади протягом усього часу, а також додаткові проблеми практики в кінці. Бібліотека питань повинна бути проконсультована для додаткових проблем практики. В кінці глави в резюме представлені ключові моменти з глави. Ми пропонуємо студентам уважно прочитати резюме, щоб переконатися, що вони розуміють зміст глави (і потенційно визначити, перш ніж читати главу, якщо зміст переглядається їм). В кінці глав ми також представляємо розділ Подумайте про матеріал. Сюди входять питання, які можуть бути призначені при читанні завдань для дослідження застосування матеріалу або історичного контексту. Мислення про розділ матеріалу також включає експерименти, які можна зробити вдома (як частина завдання на читання) або в лабораторії.

Додатки охоплюють основний фон у математиці (обчислення та вектори), а також представляють вступ до програмування на python, яке, на нашу думку, є корисним навиком у науці. Існує також Додаток, який призначений для керівництва роботою в лабораторії, надаючи приклади того, як писати експериментальні пропозиції та звіти, а також рекомендації щодо розгляду пропозицій та звітів. Ми вважаємо, що вступні лабораторії не повинні бути «заснованими на рецептах», а скоріше, що студенти повинні використовувати підхід, подібний до підходу дослідника при розробці (пропонуванні) експерименту, його проведенні та перегляді пропозицій та результатів своїх однолітків.

Кредити

Цей підручник, і особливо багато питань у Бібліотеці питань були б неможливі без багатьох внесків студентів, асистентів викладачів та інших професорів. Нижче наведено список студентів, які внесли матеріали, які зробили цей підручник і Бібліотека питань можливим.

Адам Маккоу
Алі Пірхаді
Алекс Хьюз
Алексіс Броссар
Еллісон Сміт
Емі Ван Нест
Камрен Оукс
Ceaira Hiemstra
Дамара Ганьє
Даніель Бараке
Даніель Тазбаза
Девід Катлер
Емілі Дарлінг
Емілі Мендельсон
Емілі Венер
Емма Лансіо
Ерін Парсон
Женев'єва Фосетт
Грегорі Лав
Хаоюань Ван
Ян Макклін
Джек Фіцджеральд
Джеймс Годфрі
Дженна Ванкер
Джессі Фу
Джессі Сіммонс
Джессіка Греннан
Джоанна Фу
Джонатан
Еботт Кейт Фенвік
Лілі Додд
Медісон Факчіні
Марі Відал
Метт Рутліфф
Майя Гібб
Наталі Дубас
Натан Вілсон
Ніл Раджан
Ніколас Евертон

Ніколь Браун Ніколь Галль
Ноа Роу
Олівія Буабан
Патрік Сінгал
Qiqi Чжан
Квентін Сандерс
Робін Джоші
Райан Андервуд
Сем Конноллі
Сара Стівенс
Сармунд Махмуд
Шаундра Буелоу
Шона Біркетт
Стефані Чикконе
Талія Кастільо
Тамі Пуніані
Томас Фаур
Трой Аллен
Ташифа Імтіаз
Вей Чжуолін
Яннік Біссон
Юміан Чен
Зіфен Чен
Зої Макміллан