METHODOLOGICAL FEATURES OF TEACHING THE FUNDAMENTALS OF QUANTUM STATISTICS IN THE COURSE OF THEORETICAL PHYSICS

Authors

DOI:

https://doi.org/10.32782/2412-9208-2025-3-191-201

Keywords:

theoretical physics, thermodynamics and statistical physics, quantum statistics, future physics teacher, professional competence

Abstract

The article highlights the methodological features of teaching the basics of quantum statistics in the theoretical physics course of a pedagogical university, which is of great importance in the fundamental professional training of future physics teachers. Taking into account modern educational realities and the distance learning format, attention is focused on the need to implement such methodological approaches in teaching the course that would ensure systematic active cognitive activity of students, acquisition of professional competence, and contribute to their personal and professional growth. Based on the analysis of modern domestic educational and methodological sources from the theoretical physics course, an author's approach to teaching the basic provisions of quantum statistics is proposed in accordance with the principles of fundamentality and professional orientation; logical structuring, content compactness and mathematical laconicism of the educational material. In a concise version, the main issues of quantum statistics that traditionally cause difficulties for students are highlighted in a qualitative form, in particular: features of the application of the Gibbs statistical method to quantum systems, Fermi-Dirac and Bose-Einstein distributions, the gas degeneracy criterion, thermodynamic potentials and equations of state of a quantum gas, ideal Bose and Fermi gases at low temperatures, degenerate electron gas in a metal. The emphasis is on the main aspects of students' mastery of quantum theories of heat capacity of gases, solids and equilibrium electromagnetic radiation as important stages in the development of physical science at the beginning of the 20th century, which led to the emergence and formation of a new quantum-field picture of the world. The effectiveness of the proposed author's approach in teaching the relevant topic of the theoretical physics course is confirmed by the level of cognitive activity and the results of final assessments (or exams) of students.

References

Андреєв В. О., Пінкевич І. П. Термодинаміка та статистична фізика. Частина 1. Конспект лекцій. К.: Київський нац. ун-т імені Т.Шевченка, 2023. 82 с.

Дудик М. В. Термодинаміка і статистична фізика: навч. посібник для студ. вищих навч. закладів фіз.-мат. спеціальностей. Умань: ПП «Жовтий», 2015. 132 с.

Казанський В. Б., Хардіков В. В. Статистична фізика та термодинаміка : навч. посібник. Харків, ХНУ ім. В.Н.Каразіна, 2013. 292 с.

Малець Є. Б., Масич В. В., Сергєєв В. М. Конспект лекцій з дисципліни «Статистична фізика та термодинаміка» : навч. посібник. Харків: Харківський нац. пед. ун-т імені Г.Сковороди 2024. 44 с.

Рубiш В. В. Конспект лекцій з курсу «Термодинаміка та статистична фізика» : навч. посібник. Ужгород: Вид-во УжНУ «Говерла», 2020. 152 с.

Теоретична фізика. Програма навчальної дисципліни підготовки фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня «бакалавр» напряму 6.040203 Фізика для студентів вищих педагогічних закладів освіти : навч. видання / [уклад. М.І. Шут, О.В. Школа]. Бердянськ : БДПУ, 2014. 70 с.

Школа О. В. Методичні особливості вивчення основ класичної статистики курсу теоретичної фізики. Наукові записки Бердянського держ. пед. ун-ту. Педагогічні науки : зб. наук. праць. Вип. 3. Запоріжжя : БДПУ, 2023. С. 567–576. URL: http://surl.li/mrrqmg. (дата звернення: 01.10.2024).

Published

2025-12-29