ОПЫТ ПРЕПОДАВАНИЯ ТЕОРИИ ОШИБОК ИЗМЕРЕНИЯ
СТУДЕНТАМ-ФИЗИКАМ СТАРШИХ КУРСОВ
Е.К. Недорезков - г. Горно-Алтайск

I. Цели и задачи учебного предмета
Физика, как и другие естественные науки, изучающие законы природы, существенную долю знаний о явлениях окружающего мира получает в результате экспериментальных исследований. Поэтому одной из важнейших задач при подготовке специалиста-физика является привитие ему в процессе обучения правильных измерительных навыков. В 1999-2001 годах на пятом курсе студентам специальности "Физика" Горно-Алтайского государственного университета автором читался курс "Основы теории ошибок" [1], в котором излагались некоторые вопросы теории и практики физических измерений.

Основная цель курса состояла в том, чтобы: в доступной форме познакомить студента с идеями и математическим аппаратом основных методов теории ошибок; развить у него навыки по применению современных методов обработки экспериментальных данных на практике; подготовить его к знакомству с более сложными методами прикладной статистики, с которыми ему придется встретиться при практической работе.

Необходимость введения такого курса на достаточно позднем этапе обучения, перед выходом студентов на производственную практику и дипломное проектирование, объясняется некоторыми специфическими особенностями построения учебного процесса в ГАГУ. Увеличение количества часов, отводимых на углубленное изучение методики преподавания физики в школе, и перегруженность программы формальной математикой естественным образом приводят к сокращению количества часов, выделяемых на общефизические дисциплины, и к исключению из учебного плана некоторых разделов математики, важных для формирования полноценного специалиста-физика (например, математической статистики). Это приводит к тому, что преподаватель не имеет возможности уделить достаточного внимания на ознакомление студентов с методами математической обработки и оценки результатов наблюдений в курсе "Общей физики".

Систематическое (начиная с основ математической статистики) изложение теории ошибок измерения студентам пятого курса в рамках физического практикума по измерениям имеет и ряд положительных сторон:

• Так как к этому времени студенты уже знакомы с курсом теории вероятностей и другими разделами математики, то преподаватель имеет возможность не только познакомить их с основными правилами обработки экспериментальных данных (как это обычно делается на первом этапе знакомства с методами теории ошибок при ее изучении на младших курсах). Он может привести полные доказательства используемых формул и алгоритмов, указать и обосновать границы применимости каждого из излагаемых методов расчета. Это способствует более глубокому пониманию студентами идей статистических методов обработки. Такого понимания гораздо труднее достичь при традиционном способе обучения, когда основные приемы обработки студенты осваивают на младших курсах. а их теоретическое обоснование дается гораздо позднее на старших курсах при изучении математической статистики.
• Поскольку все разделы общего курса физики уже изучены, то преподаватель имеет возможность привлекать при изложении материала и при его практическом закреплении примеры из различных разделов курса физики.
• Так как лекционный курс дополняется при этом практической работой в лаборатории, то студенты имеют возможность сразу же использовать полученные ими знания для изучения конкретных физических явлений, что способствует более прочному закреплению приобретаемых навыков и лучшему осмыслению основ изучаемого курса.
• Владение современными методами обработки экспериментальных данных помогает студенту выполнить дипломную работу, завершающую обучение в ВУЗе, на качественно более высоком уровне.

Основной опасностью такого позднего знакомства студентов с современными методами обработки экспериментальных данных является то, что за оставшееся время обучения студенты не успевают отработать практику применения изученных алгоритмов до автоматизма, они не успевают у них войти в привычку. У студентов может остаться впечатление о том, что правильная подготовка эксперимента, тщательное устранение в ходе эксперимента всех возникающих систематических погрешностей, кропотливый анализ полученных результатов с целью устранения всех случайных погрешностей, строгая формулировка выводов и результатов эксперимента в соответствии с правилами теории ошибок, являются чем-то необязательным, излишним.

Методы теории ошибок - это мощный инструмент, которым обязан владеть каждый современный исследователь, они позволяют резко сокращать объемы измерений, позволяют более полно формулировать их результаты, делать даже при малом количестве измерений точные научно обоснованные выводы. Это - азбука современной науки об измерениях, которую должен знать и уметь применять любой исследователь, в какой бы области наук он не был занят. Особенно же важны они для экспериментатора, работающего в физике и технических науках.

Литература

1. Общая физика. Основы теории ошибок: Рабочая программа. - Горно-Алтайск: ГАГУ, 2001.
2. Недорезков Е.К. Методы обработки результатов измерений физических величин: Лабораторный практикум. - Горно-Алтайск, 2000.