СОДЕРЖАНИЕ

Физические теории в школьном курсе физике	4
Формирование физических понятий	6
Планирование работы учителя физики	8
Проверка достижения учащимися целей обучения физике	10
Система школьного физического эксперимента	13
Методика изучения кинематических понятий (способы задания положении точки, перемещение и путь)	15
Методика изучения кинематических понятий (скорость, ускорение)	17
Методика изучения основных понятий динамики (сила и масса)	20
Методика изучения основных законов динамики	22
Содержание и структура темы «Молекулярная физика». Формирование понятия «идеальный газ» и методика изучения основного уравнения молекулярно-кинетической теории идеального газа.	24
Методика формирования термодинамических понятий и первого начала термодинамики	26
Содержание раздела «Электродинамика». Формирование понятия «электростатическое поле»	29
Методика изучения понятий «напряженность электростатического поля» и «разность потенциалов».
Методика изучения понятий «электромагнитная индукция» и «самоиндукция».	33
Методика изучения электромагнитных колебаний в школьном курсе физике.	34
Методика изучения волновых свойств света (интерференция и дифракция).	36
Значение раздела «Квантовая физика» и особенности его изучения. Изучение внешнего фотоэффекта.	38
Методика изучения строения атома. Методика изучения энергии связи ядра и ядерных сил.	41

Физические теории в школьном курсе физике

Современная физика является чрезвычайно разветвленной отраслью знания, и на основе тех или иных критериев она делится на ряд разделов. Например, по объектам исследования выделяются физика элементарных частиц, атомного ядра, атомная физика, молекулярная физика, физика твердых тел, жидкостей и газов, физика плазмы и физику космических тел.

Подразделение физики можно производить по изучаемым процессам или формам движения материи: механическое движение; тепловое движение; электромагнитные процессы; гравитационные явления; процессы, вызванные сильными и слабыми взаимодействиями. Деление физики по изучаемым процессам показывает, что в современной физике имеют дело не с разрозненной совокупностью множества не связанных или почти не связанных друг с другом законов, а с немногим числом фундаментальных законов или фундаментальных физических теорий, охватывающих огромные области явлений. В этих теориях в наиболее полной и общей форме отражаются объективные процессы в природе.

Физическая теория является одним из элементов системы методологических знаний, это целостная система физических знаний, в полной мере описывающая определённый круг явлений и являющаяся одним из структурных элементов физической картины мира.

К числу фундаментальных теорий динамического типа можно отнести: классическую механику Ньютона, механику сплошных сред, термодинамику, макроскопическую электродинамику Максвелла, теорию гравитации. К статистическим теориям относятся: классическая статистическая механика (или более обще - статистическая физика), квантовая механика, квантовая статистика, квантовая электродинамика и релятивистские квантовые теории других полей.

Школьный курс физики структурирован вокруг четырёх фундаментальных физических теорий: классической механики, молекулярно-кинетической теории, электродинамики, квантовой теории. Теоретическое ядро школьного курса физики воплощает четыре указанные фундаментальные теории, специально адаптированные для школьного курса. Это позволяет выделить в курсе физики генеральные направления в виде учебно-методических линий и затем формировать весь материал вокруг этих линий. Такая генерализация учебного материала позволяет обеспечить формирование у учащихся адекватных представлений о структуре современной физики, а также реализацию теоретического способа обучения.

Генерализация учебного материала направлена на обеспечение качественного усвоения системы знаний, являющихся научной базой общего политехнического образования, на обеспечение эффективности учебного процесса и глубокого и цельного восприятия определённой области знаний; на формирование и развитие творческого, научно-теоретического способа мышления.

Опираясь на работы В.Ф.Ефименко, В.В.Мултановский выделил следующие структурные элементы физической теории: основание, ядро, следствия и интерпретации.

Физическая теория
Основание	Ядро	Следствия	Интерпретация
Эмпирический базис. Модели. Система понятий.	Законы. Законы сохранения. Принципы и постулаты. Фунд. физ. постоянные	Объяснение эмпирических фактов и предсказание нового.	Истолкование основных понятий и законов. Границы применимости теории.

Обобщение на уровне физической теории в школьном курсе физики развертывается в соответствии с этапами цикла научного познания, отличаясь от обобщений на уровне понятия и закона объемом: вокруг ядра теории должны группироваться материалы целого раздела курса. Применение обобщений на уровне теории решило бы вопрос о генерализации знаний. Однако применение обобщений в школьном курсе на уровне фундаментальных теорий встречает ряд трудностей. Они состоят в основном в несоответствии математических знаний учащихся применяемому в физических теориях сложному математическому аппарату. Отсюда следует, что для школьного курса физическая теория должна быть специально построена как учебная система знаний, имеющая структуру теоретического обобщения в соответствии с законами познания, решающая элементарными средствами ограниченный, но достаточный круг конкретных задач. При этом основные понятия, идеи, модели материальных объектов и их взаимодействий должны соответствовать современному уровню науки и обеспечивать качественное объяснение широкого круга физических явлений.

Необходимо заметить, что обобщения в разных разделах курса физики средней школы неравноценны. Если классическая механика изложена в классической форме теоретического обобщения, то в разделе «Молекулярная физика» обобщения не носят всеобъемлющего характера. Не выделено теоретических ядер в школьной «Электродинамике», «Колебаниях и волнах», «Квантовой физике».

Это означает, что в рамках школьного курса физики наиболее полно могут быть рассмотрены структура классической механики и молекулярно-кинетической теории. Полностью раскрыть структуру, например, такой фундаментальной теории как классическая электродинамика не представляется возможным (в частности, вследствие недостаточного математического аппарата школьника). При изучении физики в средней школе фундаментальная физическая теория «классическая механика» имеет следующие составляющие:

КЛАССИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА
Основание	Ядро	Следствия	Интерпретация
Эмпирический базис: наблюдение явлений (движение тел, свободное падение, колебание маятника…) Модели: мат. точка, абс.тв.тело Система понятий: х,l, s, v, a, m, F, p… Кинематические уравнения движения	Законы: законы Ньютона, движения абс. тв. тел, закон всемирного тяготения. Законы сохранения: ЗСЭ, ЗСИ, ЗСМИ Принципы: дальнодействия, независимости действия сил, относительности Галилея. Постулаты: однородности и изотропности пространства, однородности времени. Фунд. физ. постоянные: гравит. постоянная	Объяснение различных видов движения Решение прямой и обратной задачи механики Применение законов в технике (космос, самолёты, транспорт…) Предсказание: Открытие планет Нептун и Плутона.	Истолкование основных понятий и законов. Границы применимости теории: макроскопические тела v << c

При изучении физики важно отмечать, что между физическими теориями существуют многообразные связи, осуще­ствляемые на разных уровнях. Они проявляются прежде всего в том, что существуют общие для всех теорий понятия (скорость, масса, импульс и др.), общие законы (закон сохранения энергии-импульса). Связи между теориями осуществляются и на уровне общих физических принципов, которые в настоящее время имеют статус методологических общенаучных принципов. К ним отно­сятся принципы соответствия, дополнительности, симметрии и причинности.

Формирование физических понятий

Понятием называют систему знаний, словесно обозначен­ную и представляющую результат выделения и обобщения пред­метов или явлении того или иного класса по достаточно существенным признакам.

В теории и методике обучения физике принято выделять следующие группы физических понятий:

- понятия об объектах (твердое тело, маятник, проводник);

• понятия о явлениях (равномерное движение, теплопроводность, фотоэффект);

• физические величины (перемещение, скорость, энергия);

- понятия, отражающие отдельные свойства, стороны, аспекты, особенности физических объектов и явлений (траектория, инертность, относительность)

Добавим к этому, что в понятия об объектах входят модели физических объектов, а в понятия о явлениях - модели физических явлений и процессов.

Каждое понятие характеризуется содержанием и объемом. Основное содержание понятия заключается в совокупности его существенных признаков, включая знания связей, которые существуют у данного понятия с другими. Объем понятия характеризуется классом обобщаемых предметов, вследствие чего существуют понятия разной степени общности. Одни понятия, менее общие входят как составляющие в другое, более общее, понятие. В этом случае можно говорить, что менее общие понятия являются элементами класса или элементами объема более общего понятия.

Формирование у учащихся понятий — сложный и продолжительный процесс, в котором ученики постепенно приближаются ко все более полному овладению содержанием понятий. В этом процессе, как и в научном познании, происходит развитие понятий — их обогащение, установление все новых связей данного понятия с другими. Это развитие носит сложный диалектический характер.

Источниками понятий являются: 1) жизненный опыт учащихся, их повседневные наблюдения и возникающие на их основе представления; 2) целенаправленное формирование понятий в процессе изучения основ наук под руководством учителя; 3) попутное формирование понятий в результате изучения других предметов; 4) стихийное формирование понятий в результате чтения научно-популярной литературы, просмотра фильмов, передач по радио и телевидению, воздействия других источников информации.

Для теории и практики обучения имеет важное значение изучение основных путей формирования понятий, определение принципов отбора оптимального для каждого конкретного случая способа формирования, особенностей усвоения понятий учащимися различных возрастных групп.

Образование понятий у учащихся может осуществляться различными способами. Способ формирования того или иного понятия, последовательность чередования этапов формирования определяются в зависимости от содержания формируемого понятия, уровня общего развития учащихся, их предшествующего опыта и объема знаний. В одних случаях формирование понятия может (и должно) начинаться с анализа фактов и явлений, известных учащимся, из их повседневного опыта. Это предусматривают формирование понятий с чувственно-конкретного восприятия, например, с наблюдения опытов. Данные опытов анализируются; при этом выделяются общие существенные признаки, отбрасываются несущественные. Так происходит абстрагирование. Этот процесс обычно завершается словесным определением понятия, синтезирующим в себе его существенные признаки. Этот процесс составляет содержание первого этапа в формировании понятия. Сущность его заключается в движении от чувственно-конкретного восприятия к абстрактному мышлению.

Содержанием второго этапа в формировании понятия является движение от абстрактного к конкретному, к общему в мышлении. При этом обогащается содержание понятия, уточняется его объем, все полнее раскрываются связи и отношения с другими понятиями.

Анализ содержания формируемых в средней школе у учащихся физических понятий приводит к выводу, что в учебном процессе должны применяться различные способы формирования понятий в зависимости от содержания понятий, уровня развития мышления учащихся, запаса их знании, полученных на предыдущих этапах обучения. Основными из них являются два:

1) традиционный, при котором формирование происходит по этапам — от чувственно-конкретного к абстрактному и от абстрактного к конкретному, общему (начинается с обобщения первого порядка и завершается обобщением второго порядка);

2) способ, предлагаемый В. В. Давыдовым, при котором формирование понятия сразу начинается с его определения, а затем уже осуществляется его конкретизация и обобщение.

Первый способ является основным на первой ступени обучения физике, когда осуществляется формирование начальных понятий, опираясь на которые позднее можно будет формировать более сложные понятия.

В старших классах, когда у учащихся уже имеется запас первоначальных знаний по предмету и достаточно развито абстрактное мышление, второй путь формирования понятий может стать преобладающим.

Однако, каким бы путем ни осуществлялось формирование понятия, завершающим этапом в его развитии должно быть движение от абстрактного к конкретному, общему.

Успешное усвоение понятий учащимися на первой ступени изучения физики достигается при условии, когда в процесс формирования включаются следующие этапы:

1) выделение существенных признаков понятия на основе наблюдений за изучаемыми объектами, работы с учебником, анализа графиков, формул, фотографий, выполненных в научных лабораториях,

2) синтезирование существенных признаков в определении понятия;

3) уточнение признаков понятия посредством выполнения специально подобранных упражнений по варьированию несущественных признаков класса, отделению существенных признаков от несущественных;

4) отграничение данного понятия от ранее изучавшихся посредством выполнения упражнений по сравнению признаков сходных понятий, выявлению общего и особенного;

5) установление связей и отношений данного понятия с другими понятиями;

6) применение понятия в решении учебно-познавательных и практических задач, в том числе задач творческого характера, в результате чего происходит дальнейшее уточнение признаков понятий, дифференцировка их (отграничение) и конкретизация;

7) классификация понятий и их систематизация. Возможно изменение последовательности некоторых этапов, например 6 и 7. Нередко некоторые из этапов, например 5 и 7, могут протекать одновременно; иногда их трудно разграничить во времени, но ни один из них не может быть исключен из процесса формирования понятий. Исключение одного из этапов ведет к возникновению ошибок (недостатков) в усвоении понятий.

В качестве основных критериев усвоения понятий следует выделить: а) полноту усвоения содержания понятия, определяе­мую по количеству усвоенных учащимися признаков понятия; б) усвоение объема понятия; в) полноту усвоения связей и отношений данного понятия с другими; г) умение оперировать понятием в решении заданного класса задач.

Самостоятельная работа учащихся при изучении физики

Формирование познавательной активности невозможно рас­сматривать вне связи с проблемою самостоятельности. «Познавательная самостоятельность есть свойство личности, харак­теризующееся стремлением и умением учащегося без посторонней помощи овла­девать знаниями и способами деятельности, решать познавательные задачи с целью дальнейшего преобразования и совершенствования окружающей действительности»

Организация самостоятельной работы учащихся должна быть направ­лена на решение двух взаимосвязанных задач:

1. учить самостоятельно овладевать знаниями;

2. учить самостоятельно применять знания и учения в практической деятельности.

При обосновании теории классификации самостоятельных работ берут за основу либо степень самостоятельности ученика, либо дидактическое назначение работы, либо содержание.

При изучении физики возможны такие виды самостоятельной работы учащихся:

• работа с учебной и справочной литературой, составление конспектов;

• решение задач и выполнение упражнений;

• лабораторные работы и фронтальный эксперимент, работа с раздаточ­ным материалом;

• подготовка сообщений и рефератов;

• наблюдение опытов и построение умозаключений на основе их результатов, продумывание и конструирование схем и установок;

• рецензирование ответов и выступлений товарищей, дополнение их;

• изготовление некоторых приборов и учебных пособий (схем, плакатов);

• выполнение практических заданий во время экскурсий;

• постановка некоторых опытов и выполнение наблюдений в домашних ус­ловиях.

По основной дидактической цели самостоятельная работа классифицируется следующим образом:

- приобретение новых знаний, формирование умения самостоятельно приобретать знания

- формирование экспериментальных и измерительных умений и навыков;

- закрепление и уточнение знаний;

- формирование умения приобретать знания на практике;

- формирование творческих умений.

Под системой самостоятельных работ понимается совокупность взаимо­связанных, взаимообуславливающих друг друга, логически вытекающих один из другого и подчиненных общим задачам видов работ.

Чтобы совокупность самостоятельных представляла систему, она должна удовлетворять, во-первых, основным дидактическим принципам.

1. Способствовать решению основных дидактических задач, приобре­тению прочных знаний, развитию познавательных способностей, формиро­ванию умения самостоятельно приобретать знания, расширять и углублять их, применять знания на практике.

2. Удовлетворять основным принципам дидактики (доступности, сис­тематичности, связи теории с практикой, принципу обучения на высоком научном уровне, сознательности и творческой активности, дифференцированному подходу к учащимся).

3. Работы, входящие в систему должны быть разнообразны по учебной цели и содержанию.

4. Последовательность выполнения домашних и классных самостоятель­ных работ такова, чтобы последующие логически вытекали из предыду­щих и готовили почву для будущего, т.е. обеспечивались не только ближние, но и дальние связи.

Наряду с рассмотренными выше способами классификации самостоятельных работ в физике используют классификацию по роли самостоятельных работ в формировании физических понятий. По данному признаку все са­мостоятельные работы подразделяются на шесть групп:

Этапы формирования понятия	Виды самостоятельных работ
Первичное знакомство с понятием. Выявление существенных признаков понятия.	Работа с учебником, наблюдение явления, эксперимент, раздаточный материал. Работа по сравнению и сопоставлению данного понятия с другими, эксперимент, раздаточный материал и самостоятельная работа с ним учащегося.
Уточнение признаков понятия:
выявление существенных признаков понятия	Решение задач практического характера.
отделение существенных признаков от несущественных	Решение задач-вопросов.
варьирование несущественных признаков понятия	Решение графических задач (задач-рисунков).
дифференцировка понятий (сравнение, противо­поставление)	Задания на сравнение и противопоставление с помощью таблиц: Применение заданий с выборочным ответом. Решение вычислительных задач.
Выработка умения оперировать понятием в решении задач поз­навательного и практического характера.	Решение задач всех видов.
Конкретизация понятия, рас­ширение его объема.	Работа по наблюдению явления, понятие о котором формируется. Работа с дополнительной литера­турой. Работа со справочными таблицами. Работа с раздаточным материалом и коллекциями.
Классификация и систематиза­ция понятия (умений соотно­сить данное понятие и др.).	Задания по классификации и система­тизации с помощью схем и таблиц по различным признакам.
Применение понятия при решении задач творческого характера.	Решение задач с неполными данными. Решение задач-вопросов типа: «Что произойдет, если... ?» «Что необходимо сделать для того, чтобы...?» Эксперимент с элементом иссле­дования. Сочинения по теме.

Научить учащихся самостоятельно работать с учебной и дополнительною литературой. Это значит сформировать у них обобщенные приемы, умения, познавательной и практической деятельности.

Умения, формируемые в процессе изучения основ наук и необходимые для успешного их изучения, называются учебными умениями. По виду учебной деятельности все умения разделяются на пять групп: познавательные; практические; организационные; самоконтроля; оценочные.

В обучении основную роль играют познавательные умения, т.е. умения самостоятельно приобретать знания. К основным познавательным умениям относятся:

• работа с учебной и научно-популярной литературой;

• проведение наблюдения и формулировка выводов, моделирование и построение гипотезы;

• умение самостоятельно ставить эксперимент, и на его основе по­лучать новые знания, объяснять явления и наблюдаемые факты; на основе теоретических знаний, предсказывать следствия из теории;

Важную роль играет формирование практических умений:

1. пользоваться измерительным прибором;

2. вычислять;

3. строить и анализировать графики, раскрывающие функциональную зависимость между физическими величинами;

4. пользоваться лабораторными принадлежностями;

5. собирать электрические цепи и читать их схемы;

6. решать все виды задач и применять при вычислениях ЭВТ.

При формировании умения и навыков самостоятельною ра­боты, с литературой выделяют следующие виды работ:

1. выделять в тексте основные структурные элементы системы науч­ных знаний (научные факты, понятия, законы, теории, методы научного исследования);

2. пользоваться планами обобщенного характера в процессе самостоя­тельного изучения основных структурных элементов системы научных знаний;

3. работать со сложным текстом, делить его на части, а также систематизировать его по основным структурным элементам физической теории;

4. конспектировать дополнительную литературу, составлять тезисные планы при подготовке к семинару, составлять библиографию, работать с каталогом;

В обучении учащихся самостоятельно работать с учебником и дополнительной литературой, основанном на структурно-логическом анализе содержания учебной дисциплины выделяются следующие этапы:

1. Выделять главное в тексте с помощью обобщенных планов;

2. Выделять в тексте основные структурные элементы физического знания;

Научные		Понятия			Законы и	Гипотезы,	Методы
факты	Свойства веществ	Явления	Физ. величины	Приборы и установки	установки	теории	исследования

1. Сравнивать и сопоставлять изучаемые явления, физические величины, свойства веществ и полей, соответствующим основным признакам и характеристикам - в виде таблиц и схем;

2. Систематизировать учебный материал раздела по основным струк­турным элементам физической теории.

Научные	Основание	теории	Основные	Следствия	Границы
факты	Идеализированный объект	Основные понятия	положения теории	теории	применимости

Сформированность познавательных умений определяется по трем уровням: низкий (учащийся выполняет лишь отдельные операции по обоб­щенному плану в хаотичной последовательности); средний (учащийся выполняет все операции, из которых слагается деятельность по обобщенному плану, но последовательность недостаточно продумана); высший (учащийся выполняет все операции продуманно, соз­нательно и последовательно).

Планирование работы учителя физики

Планирование работы учителем - необходимый элемент его деятельности. Тщательное планирование поможет учителю целенаправленно и своевременно решать стоящие перед обучением физике задачи.

Исходными документами для планирования работы учителя являются программа курса физики и учебный план школы.

Планирование работы учителем физики позволяет заранее предусмотреть содержание уроков, формы работы учащихся на уроке и дома, систему общих и индивидуальных заданий, физический демонстрационный эксперимент, фронтальные лабораторные работы, физический практикум, технические средства обучения, контроль знаний.

Обычно учителе составляет планы трех видов: годовой, календарно-тематический и поурочный.

Годовой план - расположение учебного материала по четвертям. Чтобы составить годовой план, учитель должен изучить учебную программу, учесть число недель в каждой четверти и число уроков по физике в каждом классе.

Учебный год продолжается, как правило, с 1 сентября по 25 мая (34 недели). Oн разбит на четверти следующим образом: I четверть: 1 сентября - 4 ноября (9 недель); II четверть; 10 ноября - 28 декабря (7 недель); III четверть; 11 января - 23 марта (10 недель); IVчетверть: 1 апреля - 25 мая (8 недель).

При составлении годового плана учитель должен предусмотреть определенный резерв времени, так как могут быть различные сбои в плане из-за болезни учителя, объявленные карантинов, переноса праздничных дней и т п.

После того как составлен годовой план, учитель приступает к планированию учебного материала по каждой теме, т.е. составляет календарно-тематический план.

Календарно-тематический план - это распределение по урокам учебного материала каждой темы. Как правило, календарно-тематический план составляется на полугодие или год и утверждается администрацией школы.

При составлении календарно-тематического плана следует иметь в виду, что каждый отдельный урок является звеном в общей системе занятий, он опирается на предыдущие и готовит последующие уроки. Поэтому поставленные образовательные задачи могут быть успешно решены при планировании системы уроков по теме, что обеспечивает взаимосвязь уроков и позволяет всесторонне изучить тему.

Возможны следующие составляющие тематического планирования:

1. Номер учебного занятия

2. Тема занятия и формы его проведения

3. Основные задачи

4. Основные методы

5. Межпредметные связи

6. Упражнения под руководством учителя

7. Самостоятельная работа на уроке

8. Учебный эксперимент

9. Наглядные пособия

10. Домашнее задание

Подготовка к урокам начинается с разработки поурочных планов. Нет строгой схемы такого плана, а есть примерная:

План урока должен иметь следующие элементы:

тема

тип урока

Цели урока (образовательные, воспитательные, развития)

Методы

Оборудование

этапы урока с указанием времени проведения каждого из них;

методы и содержание проверки знаний;

последовательность и методы изучения нового материала;

перечень демонстраций с необходимыми данными;

Технология подготовки урока физики:

определение места урока в системе уроков, его типа;

формулирование цели и задач урока;

анализ содержания материала по программе и учебнику, выявление сложных вопросов, оценка уровня знаний учащихся;

анализ методической литературы, отбор дополнительного материала;

составление поэтапного плана урока;

подбор методов, форм и средств организации деятельности учащихся;

составление конспекта (плана-конспекта) урока с указанием видов деятельности учителя и учащихся на каждом этапе, рассматриваемых опытов, решение запланированных физических задач, определение домашнего задания; постановка физического эксперимента, подбор средств (дидактических материалов, карточек, таблиц и т.д.).

План должен быть тезисным, использовать нумерацию, выделение красной строкой, использовать цветные фломастеры, выделять деятельность учителя и учащихся .

Практикантам и начинающим учителям обязательно иметь конспект урока, где нужно раскрыть подробно каждый пункт плана. Помимо этого, план рисунков на доске, схем, таблиц; пометки как и в какой части урока должно быть повторение пройденного материала.

При подготовке к уроку учитель должен:

• Четко сформулировать задачи урока;

• проанализировать учебник, по которому готовятся дети, т.е. определить соответствие объема содержания учебника к программе, доступность изложенного материала, проверить точность и ясность определения и формулировок. При подготовке использовать обязательно кроме учебника пособия, вузовские курсы, периодическую печать, научную литературу, ознакомится с методическими рекомендациями, журналом “Физика в школе”;

• Определить связи данного урока с предыдущим материалом и последующим, подобрать в оборудование для демонстрации, собрать установку и обязательно проверить.

• Подобрать раздаточный материал, подготовить наглядные пособия, подобрать упражнения и задачи для решения в классе и дома, подобрать рисунки, которые нужно выполнить на доске.

• Определить формы закрепления нового материала, подготовить домашнее задание

Проверка достижения учащимися целей обучения физике

Под системой проверки понимают совокупность методов и форм проверки, ее периодичность, принципы формирования системы заданий, оценку и учет результатов проверки. Проверка знаний, умений и навыков учащихся является важным звеном учебного процесса, от правильной постановки которого во многом зависит успех обучения. Она позволяет установить достоинства и недостатки в знаниях и умениях уча­щихся и на их основе управлять учебным процессом, совершенствуя методы и виды работы учителя и ученика. Правильно осуществляемая проверка позволяет уменьшить учебную на­грузку школьников, так как ориентирует их на усвоение главного в учебной информации, приучает избирательно отно­ситься к изучаемому материалу, что позволяет разгрузить их память от второстепенных сведений.

Проверка, знаний и умений учащихся решает задачи обучения, если дидактические функции проверки реализуются в решении конкретных целей обучения определенному предмету. Можно выделить следующие учебные цели проверки:

• диагностирование и корректирование знаний и умений учащихся;

• учет результативности отдельного этапа процесса обучения;

• определение итоговых результатов обучения на разном уровне.

Цель обучения можно определить, указав конкретную систему научных знаний, познавательных умений и ту систему требований, которые будут предъявлены к учащимся в конце данного этапа обучения. В содержании цели обучения каждой конкретной темы должно быть определено, что ученики должны знать, понимать и на каком уровне:

а) физические понятия (явления, величины, установки);

б) основы физических теорий и основополагающие принципы, законы;

в) важнейшие практические применения физических явлений и закономерностей.

Следует определить, что учащиеся должны уметь, какими навыками обладать после изучения темы и на каком уровне:

а) самостоятельно применять физические закономерности к объяснению физических явлений;

б) применять математические методы для решения физических задач;

в) правильно обращаться с физическими приборами и выполнять основные физические измерения.

Проверка знаний является связующим звеном между уче­ником и учителем на протяжении всего урока. В зависимости от цели проверки и места ее в учебном процессе, от методов и средств, с помощью которых проводится проверка, она может выполнять различные функции: ориентирующую, диагностирую­щую, обучающую, воспитательную, развивающую и контроли­рующую.

Ориентирующая функция проверки заключается в том, что ее результаты дают возможность учителю направлять деятель­ность учащихся на преодоление пробелов и недочетов в их зна­ниях и на дальнейшее продвижение в освоении программного материала. Результаты проверки помогают и учителю, и уче­нику увидеть свои успехи и недостатки в учебной работе, и кроме того, проверка информирует дирекцию школы, родителей и общественность о постановке учебно-воспитательной работы по проверяемому предмету.

Обучающая функция проверки заключается в том, что с помощью проверки идет обучение, т, е. приобретение новых знаний и умений. Сам процесс выполнения проверочных заданий тоже является обучением, так как он либо дает ученику новую информацию из текста заданий, либо формирует ранее полученные знания до нового, более высокого уровня, либо формирует умения рационального учебного труда, т. е. умение самостоятельно учиться, работать с учебником, и справочникам. В учебном процессе при изучении нового материала мы проверяем чаще всего не столько для контроля, сколько для обучения. Главное, что должно выявляться в этом случае — это понимание нового материала и степень его освоения на уроке.

Если проверка позволяет не только выявить знания или не знания, но и установить причины хороших или слабых знаний и умений, то в этом случае проявляется диагностическая функция проверки. Для усиления диагностической направленности проверки необходимо при составлении заданий исходить из определенных предположений о причинах достоинств и недостатков в знаниях и умениях учащихся. Наиболее вероятные предположения должны служить основой для диагностических заданий (вопросов при устном опросе и задач для итоговой проверки). Устный опрос может быть сам диагностическим заданием для письменной проверки, но могут быть созданы специальные письменные диагностические задания, с помощью которых уточняются или устанавливаются причины хороших и слабых знаний. Так как причин может быть много (индивидуальные особенности ученика, сформированность знаний и умений по предыдущим темам, методы обучения, содержание обучения, т. е. качество программы и учебника, и т. д.), то диагностические задания должны быть строго направлены на выявление определённой причины слабых знаний и умений. Диагностические задания позволяют учителю точнее установить незнание учеников и целенаправленнее вести инди­видуальную работу с ними по совершенствованию уровня зна­ний и умений.

В процессе выполнения заданий учащиеся самостоятельно применяют знания в измененной и новой ситуации, делают вы­воды, обобщения, готовят доклады, выступают с сообщениями, доказательствами. Поскольку развитие учащихся зависит не только от объема знаний, но и от сформированности интеллектуальных умений (т. е. умений обобщать, делать выводы, ана­лизировать, синтезировать, абстрагировать и конкретизировать, другими словами, умений распоряжаться фондом своих зна­ний), а любая проверка не только выявляет умения распоря­жаться своими знаниями, но в какой-то степени формирует эти умения, то она способствует развитию умственных способностей учащихся. Если же проверка специально направлена на выяв­ление интеллектуальных умений, то она не только их выявляет, но и обязательно формирует. В этом случае развивающая функ­ция проверки проявляется в большей степени. Например, про­верка умения объяснять физические явления на основе изучен­ных понятий, законов, теорий, применять знания в новой си­туации не только выявляет сформированность этих умений, но и позволяет самостоятельно распоряжаться имеющимися зна­ниями и умениями, создавать свое объяснение, свой алгоритм применения знаний. В этом и заключается развитие умствен­ных способностей учащихся в процессе проверки.

Воспитательная функция проверки заключается в том, что она является первым и самым важным видом отчетности школь­ников о своих учебных успехах. При проверке ученик отчитывается о результатах своего учебного труда веред учителем и коллективом класса. Результаты его ус­пехов и недостатков становятся предметом общественной оцен­ки. Ответ ученика, его знания, отношение к учебе определяют его место в коллективе учащихся класса, отношение к нему учеников, учителей, родителей, а это имеет большое воспитательное значение.

Кроме общих функций, присущих любому звену учебного процесса, проверка имеет и свою специфическую, присущую только ей, -контролирующую функцию. Это одна из основных функций проверки, так как проверка, прежде всего, выявляет наличие или отсутствие знаний и умений, что является основой для управления учебным процессом.

Так как любая проверка может выполнять одновре­менно несколько функций (только одни в большей степени, а другие — в меньшей), то сделать четкую классификацию про­верок по их функциям довольно трудно. В каждом конкретном случае условно можно выделять одну-две главные функции, ко­торые определяются целью, содержанием и методами проверки.

По дидактическим целям проверка знаний бывает предварительной, текущей, тематической (периодической) и итоговой.

Предварительная проверка проводится перед изучением тех разделов и тем физики, которые изучаются вторично, и ставит своей целью выявление имеющихся знаний для правильной организации учебного процесса и индивидуальной работы с учащимися.

Текущая проверка служит для выявления степени усвоения учащимися знаний и умений по изучаемой теме и отдельных элементов учебного материала ранее изученных тем.

Тематическая (периодическая) проверка - знания выявляются не по отдельным элементам, в логической системе, соответствующей структуре учебной темы, усвоению обобщенных знаний.

Итоговая проверка проводится после изучения разделов в форме письменных контрольных работ или по полугодиям. При проверке усвоения знаний при переходе в следующий класс проводится либо письменная итоговая работа, либо устный экзамен. Письменная итоговая работа может представлять собой систему тестовых заданий.

Основными методами проверки знаний и умений учащихся по физике являются устная проверка (фронтальная, индивидуальная), письменная (контрольные и самостоятельные работы, тесты, физические диктанты, сочинения и рефераты) и практическая (индивидуальные лабораторные работы, фронтальные лабораторные работы и опыты, физический практикум).

Виды проверки определяются не только по объему проверяемого учебного материала, но и по количеству охвачен­ных учащихся (индивидуальная, групповая, классная, массо­вая). Последней пользуются в основном органы народного об­разования, когда проверяют знания большого числа учащихся школ района, города, области, республики или страны. Для учителя результаты массовых проверок могут служить ориен­тиром в определении своих достижений. Если знания и умения учащихся по своему уровню такие же, как и результаты массовой проверки, то успехи класса можно считать средними, ес­ли лучше массовых — высокими, а если хуже, то низкими.

Ряд авторов под видом проверки понимают вид заданий (контрольная письменная работа, тесты-задания с выбором ответа, лабораторная и практическая работа, зачет, диспут, физический диктант и т. д.) или вид деятельности учеников (доклад-сообщение, решение задач, рассказ ученика, ответы учеников в процессе беседы и т. д.). Перечисленные и другие виды заданий и деятельности учеников в педагогической лите­ратуре часто называют формами проверки.

Проверка знаний и умений учащихся должна быть регулярной, объективной, всесторонней. -

Система школьного физического эксперимента

Одним из условий успешного формирования физических по­нятии и теорий является система рационально подобранного и тщательно поставленного учебного эксперимента.

Л.И.Анциферов дает следующее определение ШФЭ: это система ме­тодов и технических средств, обес­печивающая изучение физики через реализацию опытов. Однако любая деятель­ность (познавательная, эксперимен­тальная) предполагает наличие та­ких компонентов как цель, средства, организационные формы процесса и результат.

Рассматривая цели использова­ния ШФЭ при обучении физике, Ю.А.Сауров указывает следующее: "... ШФЭ - это, во-первых, и, пре­жде всего, объект усвоения. Содер­жательные составляющие здесь та­кие: экспериментальные методы изу­чения физических систем и явле­ний; эксперимент как источник зна­ний и критерий истинности (приме­нимости) теорий; эксперимент как ве­ликий посредник между теорией и природой. Во-вторых, ШФЭ - это средство организации усвоения зна­ний и, с этой точки зрения, он со­ставляющая (форма) того или ино­го метода (приема) обучения. Как средство усвоения ШФЭ обеспечи­вает образную (чувственную) и ло­гическую наглядность при передаче научных знаний". В самом общем виде целью использования ШФЭ является: фор­мирование методологических знаний, обобщенных экспериментальных уме­ний учащихся; формирование соб­ственно физических знаний; социокультурное и интеллектуальное раз­витие учащихся.

Прежде всего в систему учебного физического эксперимента следует включить небольшое число фундаментальных опытов, сос­тавляющих экспериментальную основу современной физики.

Постановка этих опытов в большинстве случаев требует неза­урядного экспериментального мастерства и связана с использо­ванием достаточно сложного оборудования.

Та часть фундаментальных опытов, которая в настоящее вре­мя пока еще не может быть поставлена в виде демонстрационных опытов из-за сложности, громоздкости или дороговизны устано­вок, должна быть заснята в специальных учебных фильмах.

Для преподавания физики наибольшую ценность представляют такие опыты, которые позволяют устанавливать количественные закономерности, характеризующие изучаемое явление. Так как в ходе демонстрационного эксперимента установление количествен­ных соотношений не всегда возможно, то часть фундаментальных опытов должна быть перенесена в специальный лабораторный практикум, В этот же практикум должны быть включены и те фундаментальные опыты, выполняя которые учащиеся будут зна­комиться с современным лабораторным оборудованием.

Изучение фундаментальных физических экспериментов во вре­мя демонстраций и при самостоятельной работе в лаборатории, ознакомление с частью таких экспериментов по фильмам создадут необходимую экспериментальную базу для изучения фи­зики. Опираясь на эти опыты, можно четко и непротиворечиво изложить курс современной физики. Постановка и объяснение этих опытов должны быть неторопливыми и предельно четкими. Учащиеся должны ясно представлять место этих опытов в здании современной физики.

Однако специфика восприятия учебного материала учащимися и педагогические задачи, стоящие перед курсом физики, не поз­воляют ограничить учебный физический эксперимент постановкой и изучением только фундаментальных опытов, глубокое знание которых в принципе достаточно для понимания современней фи­зики.

С педагогической точки зрения необходима также постановка следующих групп опытов, имеющих большое значение для обу­чения.

Опыты, иллюстрирующие объяснение преподавателя. Напри­мер, при изучении движения по окружности нет принципиальной необходимости в демонстрации этого движения в аудитории, так как учащиеся достаточно часто сталкиваются с этим движением в жизни. Однако каждый учитель знает, что демонстрация этого движения оживляет ход урока, создает положительный эмоцио­нальный фон для восприятия учебного материала.

По-видимому, высокая педагогическая эффективность подоб­ных опытов связана с тем, что учащиеся наблюдают за их ходом с позиции, предварительно выбранной преподавателем, который обращает внимание учащихся только на то, что существенно важно для понимания изучаемого явления.

Опыты, в ходе которых показывается применение изученных физических явлений в технике и изучается принцип работы тех­нических установок. Демонстрация подобных опытов необходима для подготовки учащихся к практической деятельности и для иллюстрации связи физики с техникой. Важно, что при выполне­нии таких опытов учащиеся не только изучают принцип работы конкретных технических объектов, но и закрепляют и углубляют свои знания об изученном ранее явлении. Учитывая то обстоятель­ство, что число технических объектов, в которых используются физические явления, обычно весьма велико, следует строго отбирать подобные опыты. При изучении технических объектов не сле­дует обращать внимание учащихся на конструктивные особен­ности и несущественные детали.

Эффектные опыты, предназначенные для возбуждения интере­са учащихся к миру физических явлений. По образному выраже­нию Луи де Бройля, современная наука - “дочь удивления и лю­бопытства, которые всегда являются скрытыми движущими си­лами, обеспечивающими ее непрерывное развитие”. Эффект­ный опыт способен пробудить у учащихся интерес к физике, и с этим следует считаться.

Опыты, в ходе которых учитель ставит перед учащимися про­блему, над решением которой предстоит работать на данном уроке.

Опыты, предназначенные для проверки ошибочности суждений, высказанных при обсуждении проблемы одним из учащихся.

Хотя первоначальное ознакомление с основными приемами работы в физической лаборатории и первоначальное умение в об­ращении с лабораторным оборудованием учащиеся получают из наблюдении за работой преподавателя на уроках, отработка со­ответствующих умений и навыков происходит в процессе само­стоятельной экспериментальной работы учащихся в лаборатории. Поэтому в систему учебно-физического эксперимента должны быть включены лабораторные работы учащихся, которым необ­ходимо придать исследовательский характер.

Наконец, наиболее сложные работы исследовательского ха­рактера, на проведение которых необходимо 2, а иногда и 4 ч, целесообразно выделить в физический практикум.

Таким образом, в систему школьного физического эксперимен­та должны войти:

1) Фундаментальные опыты, составляющие экспериментальную основу современной физики (часть в виде демонстрации, выпол­няемых учителем, а часть в виде лабораторных опытов, проводи­мых учащимися).

2) Демонстрационные опыты, постановка которых вытекает из педагогических соображений.

3) Фронтальные лабораторные работы.

4) Физический практикум.

С развитием науки и техники школьный курс физики расширяется и углубляется. Достижения науки и техники, научные методы в той или иной степени находят отражение в его содержании. В связи с развитием физики как учебного предмета содержание учебного эксперимента тоже развивается, его система непрерывно углубляется и расширяется.

Ввиду сложности содержания, сложных внутренних и внешних связей учебного эксперимента, можно отыскать разнообразные признаки и осуществить разнообразные классификации. Из всех возможных классификаций эксперимента самыми важными являются те, которые имеют практическое значение и нашли свое место в преподавании.

Наиболее признанная классификация, - это классификация учебного эксперимента по исполнителю ( учитель - ученик ). На основе этого признака эксперимент делится на два основных вида:

1. Демонстрационный эксперимент (выполняемый учителем).

2. Самостоятельный эксперимент учащегося (лабораторные работы, физические практикумы, домашний физический эксперимент, экспериментальные задачи).

Второе по значению место в системе физического эксперимента заняла классификация по дидактическим функциям эксперимента. Эта классификация очень обширна и разнообразна из-за сложности учебного процесса. В разных источниках эта классификация дается по-разному, выделяют разное число групп эксперимента. В обобщенном виде классификация выглядит следующим образом:

1).Основополагающие опыты, представляющие фундамент современной физики. Эти опыты могут быть поставлены как демонстрации, лабораторные работы, работы физического практикума.

2).Опыты по наблюдению физических явлений и процессов. Опыты по воспроизведению некоторых природных явлений. Опыты по изучению свойств и тел материалов.

3).Эффектные опыты, предназначенные для вызывания интереса учеников к физике. Опыты, посредством которых создается проблемная ситуация.

4).Опыты, опровергающие и выявляющие ошибочные рассуждения учеников, вытекающих из жизненного опыта. Опыты, посредством которых разрешается проблема, возникшая на уроке.

5).Опыты, поставленные с исследовательской целью для проверки выдвинутого предложения или гипотезы, для формирования исследовательских навыков.

6).Опыты, иллюстрирующие объяснение учителя.

7).Опыты по ознакомлению учащихся с некоторыми методами физических исследований.

8).Опыты по изучению аппаратуры для исследований, в частности, измерительных приборов. Опыты, обучающие умению измерения физических величин.

9).Опыты, в ходе которых демонстрируется использование физических процессов и явлений в быту и технике, объясняется принцип работы технических устройств и раскрывается физическая основа технологических процессов. Различные дидактические цели, решаемые в учебном процессе, могут быть достигнуты в одних случаях демонстрационным экспериментом, а в других - самостоятельным экспериментом учащихся. Поэтому рассмотренные две классификации имеют между собой сложные связи.

Таким образом, можно сказать, что процесс обучения физике должен состоять в последователь­ном формировании новых (для учащихся) физических понятий и теорий на базе немногих фундаментальных положений, опираю­щихся на опыт. В ходе этого процесса должен в равной мере най­ти отражение индуктивный характер установления основных фи­зических закономерностей на базе эксперимента и дедуктивный характер вывода следствий из установленных таким образом за­кономерностей с использованием доступного для учащихся мате­матического аппарата. Используя учебный эксперимент, можно:

а) показать изучаемое явление в педагогически трансформи­рованном виде и тем самым создать необходимую эксперимен­тальную базу для его изучения;

б) проиллюстрировать проявление установленных в науке за­конов и закономерностей в доступном для учащихся виде и сде­лать их содержание понятным для учащихся;

в) познакомить учащихся с экспериментальным методом изу­чения физических явлений;

г) показать применение изученных физических явлении в тех­нике;

д) повысить наглядность преподавания и тем самым сделать изучаемое явление более доступным для учащихся;

е) повысить интерес учащихся к изучаемому явлению.

2. Демонстрационный физический эксперимент и основные требования к нему

Демонстрационный эксперимент следует рассматривать как одно из средств обучения физике, сущность которого заключается в воспроизведении и показе учителем физических явлений, свойств и закономерностей, наблюдая которые ученики могут путем логических выводов и обобщений получать знания по физике.

В литературе по методике физики этот метод часто называют методом демонстраций или демонстрационным методом. Это название не вполне соответствует содержанию данной системы методических приемов и средств, потому что под демонстрациями многие авторы подразумевают показ не только опытов, но и других объектов для наблюдения.

Так Е.Н.Горячкин под демонстрациями подразумевает показ на уроке физических опытов и различных учебных пособий. Поэтому, если говорить о методе демонстраций, то под этим следует подразумевать обучение путем наблюдений как показываемых учителем предметов, процессов, происходящих в природе или применяемых в практике, и различных их изображений, так и опытов.

Понятие "метод демонстрационного эксперимента" является более узким, чем понятие "метод демонстраций", так как в первом случае количество объектов наблюдений ограничивается только опытами, показываемыми учителем.

При этом средства, которыми располагает демонстрационный эксперимент и задачи, поставленные перед ним, имеют ряд особенностей, оправдывающих выделение демонстрационных опытов в особую группу демонстраций. Так демонстрация опытов включает в себя предварительное специально для целей обучения, воспроизведение показываемых явлений и процессов. Причем сами действия учителя, связанные с этим воспроизведением, являются для учеников объектом наблюдений и изучения. Учитель воспроизводит и показывает на уроке процессы и явления, действие различных приборов и установок и др., привлекая наблюдения не только для изучения законов физики и выяснения вопросов применения их на практике, но и для ознакомления учеников с основами экспериментального метода изучения законов природы и с тем, как должно протекать мышление, связанное с приобретением знаний путем наблюдений. Кроме того, демонстрационный эксперимент, как правило, имеет целью выявление и усвоение путем наблюдений в изучаемых процессах и закономерностях основного, главного, существенного.

Выделение демонстрационного эксперимента в самостоятельный метод изучения физики надо считать практически полезным, потому что в перечне обязательных демонстраций, предусмотренных программой по физике для школ, почти все демонстрации являются демонстрациями опытов.

Сущность демонстрационного эксперимента как метода обучения, вероятно, могло бы отобразить следующее определение: Методом демонстрационного эксперимента можно назвать метод обучения посредством постановки опытов в системе и последовательности, обеспечивающих усвоение новых основных понятий и законов физики и дающих представление об экспериментальном методе исследования законов природы.

Таким образом, методическая сущность понятия демонстрационного эксперимента заключается в том, что он, являясь одним из средств обучения методом наблюдений, может рассматриваться также, как конкретная форма, разновидность этого метода.

Как составная часть системы учебного физического эксперимента, демонстрационные опыты находят самое массовое применение в учебном процессе. По сравнению с остальными видами учебного эксперимента они являются наиболее разработанными. Демонстрационный эксперимент имеет следующие достоинства

• Демонстрационные опыты предоставляют возможность показать явление в натуральном виде или почти таким, каким оно есть на самом деле.

• Демонстрационный эксперимент органически включается в изложение учителя и часто составляет его основу. Остальные виды физического эксперимента не обладают такими возможностями.

• Демонстрационный эксперимент позволяет достичь цели урока с наименьшими затратами времени, т.к. при помощи него осуществляются разнообразные дидактические цели и задачи.

• Демонстрационный эксперимент более доступен из экономических и технических соображений. Достаточно иметь лишь один экземпляр демонстрационной установки.

• Демонстрационный эксперимент - единственно возможный способ показа явлений, которые требуют экспериментальных умений, предварительной подготовки и настройки опытной установки.

Методика демонстрационного эксперимента решает вопрос оптимального выполнения опыта, подготовленного и отработанного в техническом отношении, т. е. выясняет, как с минимальной затратой времени на демонстрацию опыта и опорой на дидактические принципы добиться его максимального воздействия на учащихся.

Под техникой проведения демонстрационного эксперимента понимают средства и приемы, обеспечивающие эффективную постановку опыта, т. е. создание таких условий, при которых опыт хорошо виден со всех мест класса, когда в установке умело, выделено главное

Основные требования к физическому демонстрационному эксперименту.

Требования к отбору и подготовке эксперимента.

а). Идея постановки опыта, принцип действия установки и ее конструкция должны быть по возможности простыми. Чем проще установка, тем меньше деталей и элементов она содержит. Должно быть удалено все несущественное, второстепенное. Приборы и детали служебного назначения должны иметь минимальные размеры, чтобы не отвлекать внимания учащихся.

б). Демонстрационный эксперимент должен быть научно достоверным. Несмотря на то, что целью демонстрационного эксперимента является показ данного явления в лабораторных условиях в чистом виде всегда существуют посторонние факторы, незаметные для наблюдателя, но оказывающие существенное влияние на результаты эксперимента. Тем не менее полученный эффект приписывается лишь одному явлению, которое нас интересует и, следовательно, делается грубая ошибка в понимании и объяснении опыта. Отсюда ясно, что из множества возможных вариантов демонстрационного эксперимента нужно подобрать те, в которых меньше всего побочных явлений.

Демонстрационные эксперименты должны быть доступны пониманию учащихся и максимально убедительными. Если добиться простоты опытной установки, нетрудно выполнить и требования ее доступности и убедительности. Учащиеся не должны сомневаться в достоверности демонстрируемого явления. Убедительность создается сведением до минимума всех побочных явлений. Убедительность демонстрации быстрее всего способствует пониманию ее учащимися.

3. Надежность и безопасность демонстрационной установки. Во время подготовки демонстрации необходимо принять все предварительные меры для безотказной ее работы во время показа на уроке. Неудавшаяся демонстрация может подорвать авторитет учителя и доверие к самому опыту. Демонстрация быть безопасна для учащихся и учителя.

Требования к показу демонстрационного эксперимента на уроке.

1. Демонстрационные эксперименты должны быть кратковременными и динамичными. Это означает, что темп, в котором выполняется данная демонстрация, должен соответствовать темпу изложения теоретического материала и темпу его восприятия учащимися. Чтобы изучить данное явление в динамике, надо собрать демонстрационную установку на глазах учащихся. Следовательно, динамичность демонстрационного эксперимента зависит от быстроты его подготовки и проведения. На уроке дорога каждая минута, поэтому подготовка и проведение демонстрационного эксперимента должны подчиняться этому условию.

2. Выразительность демонстрационной установки. ыразительность заключается в том, что сущность изучаемого явления, все необходимые подробности доходят до наблюдателя без длительных объяснений. Выразительность достигается посредством выделения в опыте основного и направления внимания учащихся к нему. Простота демонстрационной установки, при правильном расположении ее деталей и применение подходящих индикаторов всегда выразительна.

3. Эстетическое и эмоциональное воздействие демонстрационной установки. Демонстрационная установка должна быть эстетически оформленной. Недопустимо показывать ученикам небрежно оформленные, необдуманные экспериментальные установки, в которых всегда может проявиться какой-нибудь дефект, нарушающий темп и атмосферу урока. В большой степени эстетичность зависит от простоты и правильного расположения приборов, от видимости и т.д. Демонстрационные эксперименты должны быть также достаточно эмоциональны для возбуждения того чувства "удивления", "необычности", которые нужны для возникновения проблемной ситуации.

Эстетически и эмоционально показанные демонстрационные эксперименты всегда мобилизуют внимание учащихся.

4. Видимость демонстрационной установки. Во время подготовки демонстрационного опыта и при его проведении нужно предпринять специальные меры по обеспечению хорошей видимости. Видимость достигается различными способами и средствами - самой конструкцией и расположением приборов в установке, использованием дополнительного освещения, фона, проектирования на экране и др.

Видимость - одно из основных методических требований к демонстрационному эксперименту.

Без видимости опыт теряет свое значение, становится бесполезным и чаще всего приводит сначала к нарушению дисциплины, а затем и потере интереса].

Как известно, для восприятия поступающей информации используются все органы чувств. Самые важные из них - это органы зрения и слуха.

Видимость характеризуется следующими параметрами:

- угловым размером наблюдаемого объекта,

- его пространственным расположением,

- яркостным контрастом,

- цветом и цветовым контрастом.

Для обеспечения хорошей видимости, прежде всего, приборы, демонстрационные установки, наглядные пособия должны иметь достаточно большие размеры, соответствующие максимальному расстоянию, с которого ведется наблюдение. Наиболее важные части приборов должны быть хорошо видны.

На степень видимости существенно влияет и окраска в различные цвета деталей и приборов. "Красивые сочетания цветов и оттенков вызывают эмоции у учащихся, тем самым усиливают восприятие наблюдаемых ими явлений, способствуют созданию прочных связей в коре головного мозга и надолго запоминаются учащимися

Оптимальная освещенность демонстрационной установки и демонстрационного стола, в целом, повышают видимость и выразительность опытов.

В большинстве случаев опыт становится более эффективным и выразительным, если его показать на специально подобранном фоне.

Видимость можно увеличить при помощи проекции на экран целой опытной установки или ее основного узла. Нужно иметь в виду, что "не следует переоценивать метод проектирования и злоупотреблять его применение. Наблюдение в натуре, на физическом приборе, более убедительно для учащихся и предпочтительнее, чем любая проекция.

Если демонстрационную установку можно осуществить только в горизонтальной плоскости, видимость достигается путем использования зеркала, расположенного под определенным углом.

Информационные технологии при обучении физике

Информатизация образования - процесс обеспечения сферы образования методологией и практикой разработки и оптимального использования современных или, как их принято называть, новых информационных технологий (НИТ), ориентированных на реализацию психолого-педагогических целей обучения, воспитания.

Это процесс в первую очередь связан с совершенствованием методологии и стратегии отбора содержания, методов и организационных форм обучения, воспитания, соответствующих задачам развития личности обучаемого в современных условиях информатизации общества; созданием методических систем обучения, ориентированных на развитие интеллектуального потенциала обучаемого, на формирование умений самостоятельно приобретать знания, осуществлять информационно-учебную, экспериментально- исследовательскую деятельность, разнообразные виды самостоятельной деятельности по обработке информации.

Включение СНИТ в учебный процесс изменяет роль средств обучения, используемых в процессе преподавания физики, а ис­пользование средств новых информационных технологий изменя­ет учебную среду, в которой происходит процесс обучения.

К аппаратным средствам новых информационных технологий относится персональный компьютер, к программным средствам - специально разработанные дидактические материалы, называе­мые программно-педагогическими средствами (ППС).

В результате компьютер оказывается в курсе физики в роли и средства обучения, и предмета изучения.

В качестве средства обучения компьютер может выступать по­мощником и учителя, и учащегося. В качестве предмета изучения компьютер используется в двух направлениях: в связи с изучением методов исследования в совре­менном естествознании и в связи с изучением физических законов и явлений. Это связано с моделированием предметного содержания объектов усвоения и соответствующих обобщенных способов действия; моделированием взаимодействия и организации совместной деятельности, типа "обучаемый - группа учащихся", "ученик - ученик", "учитель - ученик" и реализации адекватных структуре совместной деятельности и содержанию объектов усвоения форм контроля и оценки действий учащихся.

В частности, у учащихся следует создать представление о том, что основными направлениями использования компьютера в фи­зике-науке является компьютерное моделирование физических явлений и работа компьютера в соединении с экспериментальны­ми установками, где он выполняет две задачи - служит для фикса­ции экспериментальных данных, которые он может производить со скоростью и в объемах, совершенно недоступных при работе на не компьютеризированной установке, автоматизирует управле­ние экспериментом. Кроме того, компьютер используется для об­работки экспериментальных данных, хранения и быстрого поиска огромных массивов информации, как средство коммуникации. Использование персонального компьютера на уроках и во вне­урочное время позволяет познакомить учащихся со всеми этими направлениями.

В настоящее время не существует ни единой классификации ППС, ни установившейся в этой области терминологии. Например по методическому назначению ППС делятся на

• обучающие программные средства;

• программные средства (системы)-тренажеры;

• контролирующие программные средства;

• информационно-поисковые программные системы, информационно-справочные программные средства;

• имитационные программные средства (системы);

• моделирующие программные средства;

• демонстрационные программные средства;

• учебно-игровые программные средства;

• досуговые программные средства.

В настоящее время достаточно велико количество компьютерных программ, предназначенных для изучения физики ("Живая физика", “Лаборатория L-микро”, "1С: Репетитор по физике", "Физика в анимациях", "TeachPro физика", "Открытая физика", "Курс физики XXI века", "Физика. 7-11 классы. Практикум". Программы можно классифицировать в зависимости от вида их использования на уроках:

• обучающие программы;

• демонстрационные программы;

• компьютерные модели;

• компьютерные лаборатории;

• лабораторные работы;

• пакеты задач;

• контролирующие программы (тесты);

• компьютерные дидактические материалы.

Главная особенность компьютера как средства обучения состоит в том, что он позволяет: демонстрировать учащимся то, что нет возможности показать на опыте (динамические модели явлений, фундаментальные эксперименты, например, «Живая физика» позволяет изменять параметры движения и показывает движение в виде модели и графического описания, «Открытая физика» содержит демонстрации фундаментальных опытов, которые невозможно показать в школе); собирать, регистрировать и обрабатывать информацию в лабораторных работах «Лаборатория L-микро»; организовывать самостоятельную познавательную деятельность учащихся в урочное и во внеурочное время (с помощью обучающих программ «Открытая физика», программ тестирования, электронных энциклопедий и справочников, программы «Репетитор» по физике); получать информацию из сети INTERNET, контактировать с учителем и другими учащимися для консультаций и дискуссий, участвовать в сетевых олимпиадах по физике и т.д.). Использование компьютера учителем облегчает подготовку к уроку (хранение информации и ее переработку), его проведение; облегчает контроль за успехами учащихся (электронные листы успеваемости); позволяет разнообразить деятельность учащихся на уроках физики; проведение урока (использование презентаций, созданных на основе "Power Point").

Наличие в кабинете физики хотя бы одного компьютера при условии, что он снабжен достаточно большим экраном, позволяет использо­вать этот компьютер для иллюстраций объяснения нового материала (презентации, видеофрагменты, анимационные опыты и т.д.). В этом случае можно использовать такие программы как «Живая физика», «Открытая физика» и др. Кроме того, компьютер может быть включен в состав установки для показа демонстрационного эксперимента. В настоящее время разработаны датчики для измерения многих физических параметров, сопряженных с компьютером.

При наличии двух-трех компьютеров можно организовать индивиду­альный компьютерный опрос учащихся, предоставить некото­рым из них возможность поработать с компьютерными трена­жерами. В компьютерном классе в разных формах может быть организована фронтальная работа учащихся.

Коллективная работа учащихся с использованием компьютерных коммуникаций может быть организована на межшкольном уровне, причем школы могут находиться в раз­ных населенных пунктах и даже в разных странах. Учащиеся могут участвовать в компьютерных проектах, связанных с физическими, экологическими, астрономическими наблюдения­ми и опытами. В Интернете появляется все больше стра­ниц учебных заведений, предлагающих «дистанционное образо­вание», в том числе и по физике.

Компьютерное сопровождение преподавания физики

1. применение компьютерного варианта физического эксперимента;

2. вставки в урок физики с использованием элементов мультимедиалекций (типа учебного фильма);

3. использование различного типа компьютерных моделей и анимаций процессов и явлений на разных этапах учебного процесса;

4. компьютерные лабораторные работы и работы практикума по физике;

5. использование компьютера при измерениях и обработке результатов лабораторных работ;

6. использование тестирующих программ;

7. применение компьютерных дидактических игр;

8. реализация компьютерных уроков.

Во всех случаях использования компьютерных программных средств учитель должен четко знать: с какой целью они включаются в процесс обучения – демонстрации явления или модели явления, которое невозможно показать другим способом, для лучшего понимания его механизма; быстрой автоматизированной проверки знаний; активизации учебной деятельности за счет ее смены и т.п.; как будет организована деятельность учащихся (использование компьютерных программ не должно стать средством развлечения) – учащиеся будут рассматривать какие-то стороны или характеристики явления, которые варьируются; учащиеся сами работают с компьютерными заданиями, выполняют лабораторную работу и т.п.; как будут фиксироваться или оцениваться результаты работы. Важно отметить, что персональный компьютер и соответствующие ППС обучения физике не заменяют традиционные средства бучения, а допол­няют их и вместе с ними образуют систему средств обучения, ори­ентированную на использование новых информационных техноло­гий, применение которых создает условия обучения физике в учебно-информационной среде.

Методика изучения кинематических понятий (способы задания

_{положения точки, перемещение и путь)}

Кинематикой начинается изучение раздела «Механика» в курсе физики средней школы, в этой теме изучается основные виды движений тел без учета причин, определяющих характерные особенности этих движений. Кинематика занимает особое место среди других тем школьного курса физики.

Это связано, во-первых, с тем, что в этой теме изучается большинство физических понятий, составляющих основание классической механики как физической теории: материальная точка, абсолютно твердое тело, координата, радиус-вектор, перемещение, скорость, ускорение. С другой стороны эти понятия являются сквозными для всего курса физики – они используются для описания характера движений различных объектов при изучении последующих разделов.

При изучении кинематики конкретизируется и становится понятной суть основной задачи механики: не просто определить положение тела в пространстве в любой момент времени, а, в зависимости от выбранного способа задания положения материальной точки, определить её координату или радиус-вектор в любой момент времени.

Именно в кинематике вводится понятие «система отсчета», что позволяет выяснить абсолютный или относительный характер изучаемых физических величин и начать раскрывать идею относительности, пронизывающую весь курс современной школьной физики.

Все это определяет исключительную важность изучаемых в теме физических явлений и понятий, и необходимость прочного и осознанного их понимания учащимися.

Таким образом, в кинематике изучается механическое движение как физическое явление (и его конкретные проявления) и его основные характеристики.

В самом начале изучения раздела «Механика» вводится понятие механического движения, которое определяется как изменение положения тела или частей тела в пространстве относительно других тел с течением времени и формулируется основная (прямая) задача механики (определить положение тела в любой момент времени). В связи с этим возникает вопрос о необходимости введения физических понятий, характеризующих положение и характер изменения этого положения материальной точки с течением времени. Основными понятиями кинематики в этом случае являются координата, радиус-вектор, путь, перемещение, скорость, ускорение, траектория. В таком случае, описать механическое движение – значит уметь описать характер изменения кинематических величин, то есть уметь записать уравнения движения тела (материальной точки).

В школьном курсе физике рассматривается два способа задания положения точки в пространстве и соответствующие им способы описания механического движения. Первый способ – координатный, при котором положение м атериальной точки в пространстве задается посредством координат. В этом случае перемещение вводится как вектор, соединяющий начальное и конечное положения материальной точки, при этом рассматриваются проекции перемещения на координатные оси, величины которых находятся как разность конечной и начальной координаты на соответствующей оси. Зная проекции перемещения на координатные оси, можно определить модуль самого перемещения. Как способ описания движения этот способ называется координатно-векторным. При таком способе описания механического движения кинематические уравнения движения представляют собой зависимость координат от времени х = х (t); у = у (t); z=z(t).

В торой способ – векторный, состоит в задании радиус-вектора материальной точки как функции от времени и соответствующее кине матическое уравнение материальной точки имеет вид . В этом случае перемещение также определяется как вектор, соединяющий начальное и конечное положение точи, но при этом перемещение задается как изменение радиус-вектора материальной точки.

Не смотря на сложность, описание движения с помощью радиус-вектора позволяет раскрыть векторный характер перемещения, скорости и ускорения, к тому же этот способ описания движения более компактен. Векторный характер этих величин был усвоен достаточно хорошо до изучения динамики, где знание векторного характера этих величин необходимо для понимания основных законов движения. Векторная запись уравнений движения в сочетании с соответствующими рисунками (схематическим изображением механических процессов) помогает раскрыть физическую сущность вопросов динамики.

При этом выражения законов механики в векторной форме являются самыми общими и не зависят от выбора системы отсчета. Именно поэтому в старших классах больше внимания необходимо уделять работе с векторными величинами, а вследствие этого выбирается координатно-векторный метод описания движения.

_{При изучении способов описания механического движения вводится понятие траектории как линии, которую описывает материальная точка при своем движении в пространстве. Это позволяет классифицировать механическое движение по виду траектории - прямолинейное и криволинейное. При этом необходимо рассмотреть различные виды траекторий материальной точки (по окружности, по прямой, по параболе и т.д.), вспомнить из курса математики уравнения соответствующих линий, и на основании этого ввести понятие уравнения траектории материальной точки как функции y(x).}

_{Введение таких кинематических характеристик механического движения как скорость и ускорение делает возможным классифицировать все виды движения по характеру движения (равномерное, неравномерное, равноускоренное).}

Рассмотрение видов движения обычно проводится на основе координатно-векторного метода. А для этого необходимо введение понятий «система отсчета», «координаты точки», «перемещение», «траектория». К введению этих понятий учащиеся, в определенной степени, подготовлены на уроках математики. Они умеют определять координаты точки на плоскости и, следовательно, знакомы с понятием системы координат. Отталкиваясь от этих знаний, следует перейти к рассмотрению механического движения материальной точки на плоскости. Анализируя конкретные движения, необходимо раскрыть понятия координаты, вектора перемещения и пути, пройденного телом вдоль траектории.

_{О бычно предлагается следующая последовательность рассуждений. Начертив на доске систему координат отмечаем первоначальные координаты мела (х1, у1); затем, переместив мел произвольным образом, отмечают другое положение, а следовательно и новые координаты (х2, у2). После этого проводим вектор перемещения, отмечаем путь, пройденный точкой вдоль траектории и уточняем, что для определения нового положения тела достаточно указать вектор перемещения. Затем вводится понятие проекций вектора перемещения на координатные оси (на чертеже показываются sx и sy) и выясняется, что вектор перемещения однозначно определяется его проекциями.}

_{Доступнее всего для учащихся определение проекции вектора перемещения через разность соответствующих координат sx = x2 – x1, sy = y2 – y1. При этом важно отметить, что если, например, x2 больше x1, то проекция вектора перемещения положительна x2 – x1 > 0, если наоборот, то отрицательна.}

_{После этого необходимо записать формулы для нахождения конечных координат точки x2= x1 + sx , y2 = y1 +sy. Эти формулы будут необходимы при изучении кинематических уравнений конкретных движений.}

_{Практика показывает, что учащиеся нередко путают понятия «путь» и «перемещение», поэтому в методической литературе рекомендуется для конкретизации и разграничения этих понятий предложить учащимся заполнить следующую сравнительную таблицу:}

Пройденный путь	Перемещение
1.Путь, пройденный точкой, равен длине отрезка траектории, которая описывается при движении точки из одного положения в другое за данный промежуток времени	1. Направленный отрезок прямой, соединяющий начальное и конечное положение точки при её движении называется перемещением.
2. Пройденный путь — скалярная величина.	2. Перемещение — векторная величина.
3. l = v  t	3.
4. Пройденный путь всегда величина положительная	4. Проекция вектора перемещения может быть положительна, отрицательна и равна нулю
5. Между двумя точками путь может быть различным.	5. Перемещение между двумя точками только одно.

Заполнение таблицы должно сопровождаться достаточным числом иллюстраций.

Вопрос о видах движения тесно связан с уравнениями движения. Учащиеся должны уяснить, что уравнения движения в кинематике позволяют решить основную задачу механики: определить положение материальной точки в пространстве в любой момент времени, если известны начальные условия и ускорение.

Впервые школьники обращаются к уравнению движения при рассмотрении простейшей модели - равномерного прямолинейного движения, после введения понятия скорости равномерного прямолинейного движения: - векторная форма или s_x = v_x × t – алгебраическая форма. От уравнения перемещения, записанного через проекции векторов на ось, переходим к уравнению координаты:

х = х₀ + v_x t

Позже, при изучении равноускоренного прямолинейного движения, учащиеся знакомятся с уравнением перемещения для данного типа движения и записывают его в проекциях на соответствующие оси

.

_{Тогда кинематическое уравнение прямолинейного равноускоренного движения будет иметь вид:}

Следует довести до сознания учащихся, что достаточно знать только это уравнение и уравнение скорости, чтобы решить любую кинематическую задачу. Про все остальные уравнения, используемые в кинематике, говорится, что они являются производными от данного основного уравнения, их легко получить из него (желательно показать на примере).

Иногда используется и иной подход к описанию прямолинейного равноускоренного движения (т. е. не вводить понятия проекции вектора перемещения на ось). Для решения уравнений в этом случае вводят «правило знаков»: знак перед ускорением (и скоростью) определяется направлением вектора ускорения (и скорости) относительно выбранной оси (по направлению оси - плюс, против - минус). Однако он легко применим к достаточно простым ситуациям и не обладает такой степенью общности, как первый, заданием проекций.

Изучение кинематики с применением координатно-векторного метода позволяет приблизить трактовку основных понятий и законов механики к той, которая принята в науке, усилить меж­предметные связи физики и математики, осуществить общий под­ход к изучению законов движения и повысить уровень обобщения знаний.

Методика изучения кинематических понятий (скорость, ускорение, уравнения движения)

Способ введения понятий скорости и ускорения зависит от способа введения понятий координат и перемещения материальной точки. При повторении курса основной школы в старших классах необходимо показать, что понятие мгновенной скорости имеет смысл для любого движения, в том числе и равномерного. Этот методический прием исключает возможность образования у школьников неправильного представления о том, что существует несколько понятий скорости.

В старших классах понятие скорости вводят как векторную величину для прямолинейного и криволинейного движений, при этом векторный характер скорости непосредственно вытекает из введения перемещения как векторной величины.

Изучение понятия скорости в несколько этапов.

На первом этапе вводится понятие скорости равномерного движения. При повторении равномерного прямолинейного движения выделить основной его признак: материальная точка в любые равные промежутки времени совершает одинаковые (равные) перемещения. Но равномерные движения разных тел отличаются друг от друга, значит необходимо ввести характеристику движения скорость - величину, которая определяется отношением вектора перемещения ко времени, в течение которого это перемещение произошло. Введение скорости обязательно должно сопровождаться экспериментом.

Далее вводится понятие средней скорости неравномерного движения как скалярной величины. О средней скорости как о векторе можно говорить тогда, когда определяют ее через отношение вектора перемещения к промежутку времени, за который это перемещение совершено. Этот методический подход используют при определении мгновенной скорости.

Учащиеся нередко пытаются определить среднюю скорость как среднеарифметическое начальной и конечной скоростей. Это справедливо только в случае равноускоренного движения. В окружающей нас жизни о средней скорости говорят именно как о величине, равной отношению пути, пройденного телом при движении, к промежутку времени, за который этот путь пройден. Именно это понимание средней скорости и следует выработать у учащихся. Целесообразно решить задачи типа:

1) Первую треть пути тело прошло со скоростью 80 км/ч, остальной путь — со скоростью 20 км/ч. Определите среднюю скорость. 2) Три четверти всего времени движения скорость тела составляла 48 км/ч, остальное время — 96 км/ч. Определите среднюю скорость.

Очень полезно для усвоения понятия скорости и понимания практического выхода этой характеристики ознакомить учащихся с различными значениями скоростей движения тел в окружающей нас жизни, технике, военном деле, используя для этой цели таблицы, предложенные в учебнике. Целесообразна здесь же и работа со справочником. Работая с таблицами, следует добиваться от старшеклассников понимания физического смысла понятия скорости.

Следующим звеном в цепочке формирования основных кинематических характеристик является рассмотрение мгновенной скорости. Трудность введения этого понятия связана с необходимостью введения предельного перехода, еще неизвестного учащимся при Δt стремящемся к нулю.

По существу, при введении этого понятия в школе используют понятие не математического, а физического предельного перехода: вместо бесконечно малой величины рассматривают очень малый, но конечный промежуток времени - физически малый промежуток времени — такой промежуток, который способен зафиксировать физический прибор.

Понятие мгновенной скорости вводится путем постановки проблемы: с помощью средней скорости нельзя решить основную задачу механики для неравномерного движения.

К примеру можно проанализировать следующую задачу: тело двигалось равномерно в течение промежутка времени t₁ = 20 с со скоростью v₁ = 20 м/с и в течение времени t₂ = 20 с со скоростью v₂ = 30 м/c. Предложить учащимся определить положение тела для любого момента времени.

Для этого им, согласно уже выработанного общего подхода, нужно найти среднюю скорость

Если теперь определить положение тела к моменту времени t = 10 с, то получим v_ср  t = 250 м, но с другой стороны время t входит в промежуток t₁ = 20 с, где тело двигалось со скоростью v₁ = 20 м/с,  S = v₁t = 200 м.

Это приводит к введению особой характеристики неравномерного движения как скорость в данный момент времени в данной точке траектории, такую скорость и называют мгновенной: мгновенная скорость равна отношению достаточно малого перемещения на участке траектории к промежутку времени, за который это перемещение произошло.

Введение понятия мгновенной скорости обязательно сопровождают экспериментом: это может быть опыт с электронным секундомером и датчиками либо опыт со стробоскопом, где делают стробоскопические снимки одного и того же неравномерного движения с различной частотой вспышек. Аналогично вводят понятие мгновенной скорости и в криволинейном движении.

Методика введения понятия ускорения та же, что и при введении понятия мгновенной скорости. Сначала вводят среднее ускорение за малый промежуток времени, а затем понятие мгновенного ускорения. Однако необходимо предварительно напомнить учащимся о вычитании векторов, чтобы они умели находить век тор изменения скорости.

При введении понятия ускорения выбирают такое неравномерное движение, при котором скорость за любые равные промежутки времени меняется одинаково. Подобно тому, как равномерном прямолинейном движении скорость характеризует быстроту изменения перемещения со временем, так и при равноускоренном прямолинейном движении ускорение характеризует быстроту изменения скорости со временем.

Особое внимание, что знание ускорения позволяет найти мгновенную скорость равноускоренного движения (формула)

Для уяснения понятия ускорения равноускоренного прямолинейного движения целесообразно рассмотреть вопросы типа:

«Ускорение движущегося тела равно 0,2 м/с Что это означает?):

И конечно, полезна работа с таблицей ускорений.

Методика изучения основных понятий динамики (сила и масса)

Понятие массы – одно из наиболее сложных и фундаменталь­ных в науке. Это понятие используют как для объектов макроми­ра (вещественных и полевых), так и для объектов микромира (частиц вещества и частиц поля).

Масса – физическая величина, одна из основных характеристик материи, определяющая инертные и гравитационные свойства. Понятие массы было введено И.Ньютоном в определении импульса тела. Определенная таким образом масса характеризует свойства тела, является мерой его инертности и называется инертной. В теории гравитации Ньютона масса выступает как источник поля тяготения и является мерой гравитационных свойств, поэтому называется гравитационной. В школьном курсе физики изучаются оба типа масс, но понятие инертной массы вводится, а гравитационной нет.

Методика формирования понятия массы при рассмотрении механики в старшей школе базируется на той пропедевтике, которая имела место во вводном курсе 7 класса, а также создает тот фундамент, на котором строится рассмотрение этого понятия во всех последующих разделах систематического курса физики. Можно выделить такие этапы формирования понятия массы.

Исходя из преемственности вводного и систематического курса физики необходимо повторить все основные положения по введению этого понятия во вводном курсе физики.

Затем на основе опытов вводится понятие инертности тел, как свойства тела, заключающееся в том, что для изменения скорости тела необходимо некоторое время и рассматривается способ сравнения инертных свойств двух тел – если при взаимодействии тел у одного из них скорость меняется на меньшую величину, то данное тело более инертно.

Учащиеся уже по опытам, уже зная понятие массы могут заметить, что мерой инертности можно считать именно массу. Таким образом выясняется, что физической величиной, характеризующей инертные свойства тел, является его масса.

Далее проводится опыт на центробежной машине с телами неравной массы, в котором можно измерить ускорение тел и на основании этого сравнить их массы.

m₂/m₁ = 2

отсюда

На основании этого опыта учащихся подводят к выводу о том, что для определения массы тела необходимо заставить его провзаимодействовать с неким эталоном, масса которого известна и принята за единицу. При этом раскрывается свойство инертности: нельзя изменить скорость тела мгновенно (для изменения скорости тела необходимо время для различных тел разное, при наличии одинаковых сил — для тел с большей массой — большее, для тел с меньшей массой — меньшее). Дается определение массы: масса тела — физическая величина, характеризующая его инертность. Она определяется отношением ускорения эталона к ускорению тела при их взаимодействии

Но так как масса эталона принимается за единицу, то .

Здесь же необходимо обсудить вопросы об аддитивности массы, единицах измерения массы, двух основных способах измерения массы: на рычажных весах и по взаимодействию тел. Также необходимо рассмотреть вопрос о том, когда нельзя воспользоваться рычажными весами при определении массы (определение массы планет, звезд, микрочастиц), в этом случае применяется второй способ.

Сила в механике рассматривается как мера механического действия на данное материальное тело других тел. Это действие вызывает изменение скоростей точек тела или его деформацию и может иметь место как при непосредственном контакте, так и посредством создаваемых телами полей. Именно эти существенные признаки понятия силы и должны быть сформированы в курсе физики средней школы.

Формирование понятия силы также начинается в 7 классе, где устанавливается, что изменение вектора скорости возможно только при его взаимодействии с другим телом. На основе этого положения и вводится представление о силе (тяжести, упругости, весе, силе трения и силе взаимодействия молекул), затем рассматриваются способ измерения силы и единицы измерения силы.

В 10 классе эти положения повторяются. Определение понятия силы дается как количественная характеристика действия одного тела на другое. Ставятся эксперименты для определения силы, в основе которого лежит положение: сила упругости не зависит от свойств тела, на которое она действует.

Используя это свойство можно действовать на тела различной массы поочередно пружиной с фиксированной длиной, т.е. с силой одинаковой величины.

На известном опыте устанавливается, что для всякого ускоряемого тела при действии одинаковой силы произведение массы тела на его ускорение остается постоянным

m₁a₁ = m₂a₂  ma = сonst

F = ma

Далее отмечают, что данная формула выражает второй закон Ньютона, после чего дают его словесную формулировку:

Сила, действующая на тело независимо от ее природы, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение.