2.3. Правила построения графиков

1. Первое правило, обеспечивающие информативность графика,- это правильный выбор масштаба по осям координат.

Перед построением графика обычно составляют таблицу измерительных значений величин.

Во-первых, масштабы по осям выбирают так, чтобы весь интересующий интервал измерений значений величин был отражен на графике.

Во-вторых, каждое деление шкалы (например, клетка миллиметровой бумаги) должно соответствовать целому или какой-нибудь не очень сложной доле значения величины, откладываемой по осям. Это позволит легко откладывать результаты по осям координат и считывать их.

2. Второе правило касается проведения линий через отмеченные на них экспериментальные точки. Получающиеся при этом кривые должны быть плавными и проходить между экспериментальными точками. Нельзя соединять точки отрезками прямых. Необходимо, чтобы точки размещались на обе стороны кривой примерно на равных расстояниях. Можно также засечками (черточками) отмечать разбросы значений измерительных величин, обусловленные возможными ошибками измерений.

Примеры правильного (кривая 1) и неправильного (кривая 2) проведения кривых через экспериментальные точки приведены на рис 1.

3. Третье правило - это указание всех необходимых сведений, которые относятся к процессу измерения: даты измерения, фамилии проводившего измерение (на титульном листе). На графике надо указывать, какие величины и в каких единицах измерения они отложены по осям. Под графиком следует дать название рисунка.

Рис.8. Построение графика по экспериментальным точкам

1 – верно; 2 - неверно

В заключении учащиеся пишут результаты работы и делают выводы на основе полученных результатов.

Умозаключение (книжн.) – вывод, заключение

3. Формирование понятий о физических величинах

3.1. Общие сведения о фв

_{ФВ вводятся для описания физических явлений и процессов (1-й тип ФВ). Кроме того физическими величинами являются константы пропорциональности в законах (2-й тип ФВ).}

В методике обучения физике выделяется три уровня усвоения понятия о физических величинах (Формирование понятий, 1983, с. 8).

1. Качественный уровень характеризуется тем, что учащиеся усваивают только основу введения понятия, дают его определение без знания формулы, указывают связь с другими понятиями.

2. Количественный уровень характеризуется знанием учащимися формулы величины, её единиц измерения. Ряд учащихся определяют понятие через отношение величин, образующих формулу.

3. Общий уровень характеризуется тем, что содержание понятия ученики «схватывают» многосторонне, во взаимосвязи, правильно сочетают взаимоотношение сторон, раскрывающих сущность изучаемых свойств, процессов и явлений.

Формирование понятийного мышления является важнейшей задачей интеллектуального развития личности учащегося. Понятийное мышление основывается на выделении сущностных характеристик и отношений. В структуре понятийного мышления выделяются три логические операции ( Л.А. Ясюкова):

1) выделение сущностного признака;

2) установление категориальной принадлежности, выделение класса;

3) осознание закономерных связей между явлениями.

При этом основным в становлении полноценного понятийного мышления считается развитие операции категоризации, так как «индивид переходит к оперированию объектами не как самостоятельными сущностями, а как представителями определённых родов и классов» (Ясюкова, 2002, с. 16). Овладеть понятийным мышлением, то есть видеть в первую очередь связи между объектами и явлениями (принципы, правила, закономерности) не просто. Проверить правильность понимания можно, предложив учащемуся задание, где правилом (принципом), устанавливающим связи, можно воспользоваться. «Применение будет адекватным, если у учащегося сформировалась соответствующая понятийная структура, в рамках которой происходит идентификация объективных связей и отношений и легко осуществляется перенос принципа деятельности в другие аналогичные ситуации» (Ясюкова, 2002, с. 15).

«Раскрыть содержание понятия – значит, перечислить его существенные признаки, т.е. признаки, необходимые и достаточные для отличия данного предмета от сходных с ним предметов» (Совр. словарь, 2001, c. 362).

К сожалению, в курсе физики часто можно встретить трудные для восприятия и запоминания определения понятий, в которых в силу громоздкости сложно выделить существенные признаки.

Успешному решению проблемы формирования понятий способствует ознакомление старшеклассников с правилами и структурой определения понятий, которые даются в логике. Классическим является определения понятий через ближайший род и видовое отличие. Именно такой подход рекомендуется в методике обучения физике А.В. Усовой. В таких определениях различают две части:

1) определяемое понятие – понятие, существенные признаки которого отыскиваются;

2) определяющее понятие – это понятие, отображающее родовой и видовой признаки (Усова, 1970, 2005).

Структура определения такова: «На первом месте располагается определяемое понятие, на втором – указание ближайшего рода, на третьем – видовое отличие. Усвоению правил и структуры определения помогает использование таблицы с примерами определений» (Методика преп. физики, 1980, с. 21) (табл.).

Таблица

Примеры определений

Определяемое понятие		Определяющее понятие
		Родовой признак	Видовое отличие
1.	Двигатель	машина	преобразующая какой-либо вид энергии в механическую энергию
2.	Электро- двигатель	двигатель	преобразующий электрическую энергию в механическую
3.	Сила тока	физическая величина	определяемая количеством электричества, проходящего через поперечное сечение проводника в единицу времени
4.	Внешний фотоэффект	явление	вырывание электронов из вещества под действием света
5.	Динамика	часть механики	в которой изучаются причины появления ускорения и рассматриваются способы его вычисления

Значительную часть всех понятий в курсе физики занимают ФВ и законы. При этом рекомендуется при формировании понятий у учащихся использовать обобщённый план изучения ФВ (Методика преп. физики, 1980, с. 23):

1. Указать, что характеризует данная величина.

2. Прочитать, осмыслить определение величины.

3. Уяснить, какая это величина – основная или производная.

4. Если величина производная, записать определительную формулу.

5. Раскрыть физический смысл величин, входящих в определительную формулу.

6. Определить, скалярная это величина или векторная.

7. Установить единицу измерения данной физической величины в СИ.

8. Указать основные способы измерения величины.

Изложенный выше подход к изучению физических величин имеет ряд недостатков:

1) этот подход сложен для среднего ученика; наблюдения показывают, что учащиеся с трудом отличают родовые признаки понятий от видовых;

2) изучение физической величины по предлагаемому плану занимает много времени;

3) при таком подходе наиболее приемлемой формой изучения физической величины является классическая, в которой учитель играет ведущую роль – объясняет, спрашивает, контролирует;

4) наблюдения показывают, что при таком подходе основная часть учащихся всё же не умеют правильно формулировать законы, физические величины. Учащиеся не понимают также их физического смысла и поэтому свою мыслительную деятельность направляют на механическое зазубривание и запоминание;

5) план лишь указывает, что надо сказать и в какой последовательности, но он не помогает ученику, как сказать. Рассказ по плану возможен, если ученик предварительно выучил материал, а учитель хорошо его объяснил.

Значительную часть определяемых понятий в курсе физики занимают ФВ, выраженные формулами. Педагогические исследования выявили следующие проблемы (Гурина).

1. Учащиеся не умеют узнавать и выделять из совокупности формул законы (закономерности) и физические величины (какая формула выражает закон, а какая понятие о физической величине).

2. Учащиеся не понимают и не умеют определять физический смысл величин.

3. Учащиеся не понимают разницы в формулировке физической величины и закона (закономерности). Они не умеют формулировать физические законы (закономерности) как функциональные зависимости. Они не понимают и не умеют определять физический смысл констант пропорциональности в законах (закономерностях).

Учителя физики не ставят перед собой задачи формирования у учащихся системного подхода к понятию « ФВ».

_{Наиболее эффективно происходит формирование понятийного мышления с помощью обобщенного плана, если представить его в схемном виде и раздать учащимся в качестве опоры (см. ниже).}

ПЛАН ОПИСАНИЯ ФВ

Уровни или этапы

Запись формулы ФВ

I

II

Формулирование ФВ

III

Физический смысл ФВ;

(физический смысл константы пропорциональности в законе)

Формулирование:

• наименования (названия) ФВ;

• наименования константы пропорциональности в законе

IV

Получение:

• единицы ФВ и её формулирование;

• единицы константы пропорциональности в законе и её формулирование;

;

V