12

Лекція №2.

Тема: Методика навчання механіки в старшій школі

1. Вивчення фізики в старшій школі.

2. Особливості механіки, як розділу курсу фізики, її зміст і структура.

3.Аналіз способів опису руху в механіці.

4 Формування понять: механічний рух та його властивості, система відліку, матеріальна точка, траєкторія, шлях, переміщення.

1. У старшій школі вивчення фізики здійснюється на засадах профілізації навчання залежно від обраної учнями програми:

- на рівні стандарту;

- на академічному рівні;

- на рівні профільного навчання.

Головна мета навчання фізики в старшій школі полягає:

• в розвитку фізичного знання і наукового стилю мислення учнів на основі базового курсу фізики основної школи;

• формуванні наукового світогляду, здатності наукового пізнання світу, усвідомлення екологічної культури життєдіяльності;

• загальноосвітння підготовка до майбутньої професії та продовження навчання .

Основні завдання курсу фізики:

• формування в учнів системи фізичного знання на основі сучасних фізичних теорій і розвиток у них здатності застосовувати набуті знання в пізнавальній практиці;

• оволодіння учнями методологією природничо-наукового пізнання і наукового мислення, усвідомлення суті фізичної картини світу та застосування її для пояснення різних фізичних явищ і процесів;

• формування загальних алгоритмів розв’язування фізичних задач різними методами, створення прийомів пошуку розв’язку проблем;

• розвиток в учнів узагальненого експериментального вміння вести дослідження методом фізичного пізнання;

• формування наукового світогляду, розкриття ролі фізичного знання в житті людини суспільному розвитку, висвітлення етичних проблем пізнання, формування екологічної культури.

Структурування змісту фізичної освіти і диференціація вимог до його засвоєння реалізується завдяки навчальними програмами різних рівнів.

Програма рівня стандарту орієнтована на світоглядне сприйняття фізичної реальності, загального уявлення про фізичний світ, його основні теоретичні засади і методи пізнання, усвідомлення ролі фізичних знань у житті людини і фізичному розвитку. За цією програмою навчаються учні які обрали суспільно-гуманітарний напрям профілізації.

Програма академічного рівня передбачає більш глибоке засвоєння фізичних законів, теорій. За цією програмою навчаються учні для яких фізика є базовим предметом або таким, що тісно пов’язаний з профільними предметами (технологічний, математичний, хімічно-біологічний профілі), а також здійснюється загальноосвітня підготовка учнів, які невизначились в напрямі спеціалізації.

Програма профільного рівня навчання передбачає систематизоване вивчення основних фізичних теорій, усвідомлення фізичного знання на рівні необхідного для подальшого використання в професійній діяльності та продовжені фізичної освіти. Основні профілі навчання: фізичний, фізико-математичний, фізико-технічний.

Зміст програми спрямований головним чином на поглиблення знань. А також їх розширення, порівняно з академічним рівнем.

Курс фізики старшої школи структуровано за фундаментальними фізичними теоріями – класична механіка, м-к теорія і феноменологічна термодинаміка, електродинаміка, релятивістська та квантова фізика.

Групування навчального матеріалу навколо фізичних теорій дає можливість:

• сформувати в учнів систему фізичних знань і розвинути здатність використовувати їх у пізнавальній практиці;

• формувати теоретичне мислення, що відповідає сучасному рівню пізнання.

Методика вивчення розділу (теми) передбачає висвітлення наступних питань:

• розкрити завдання вивчення розділу (теми);

• з’ясувати, які основні поняття, закони і закономірності вперше вивчаються в розділі (темі), а які поглиблюються;

• навести приклади реалізації дидактичних принципів (наступності, послідовності, історизму, політехнізму тощо) під час вивчення розділу (теми);

• назвати основні демонстраційні досліди, які проводять під час вивчення розділу (теми) і їх цілі;

• вказати уміння і навички, якими мають оволодіти учні під час вивчення теми (розділу);

• назвати основні лабораторні роботи, які проводять під час вивчення розділу (теми) і їх цілі.

Науково–методичний аналіз розділу (теми) передбачає, що студент повинен висвітлити:

• розташування розділу (теми) в шкільному курсі фізики;

• цілі вивчення розділу, теми (освітня, розвивальна, виховна), приклади;

• основні поняття і закони розділу (теми);

• структуру вивчення розділу (теми), яка визначена в навчальній програмі;

• міжпредметні і внутрішньопредметні зв’язки;

• засоби вивчення навчального матеріалу даної теми: навчальний фізичний експеримент, наочні посібники, дидактичні матеріали тощо;

• форми організації навчального процесу (фрагмент тематичного планування розділу, теми).

Сутнiсть поняття фiзичної величини визначають:

- властивiсть, яку характеризує дана фiзична величина;

- її означення (дефiнiцiя);

- формула, покладена в основу означення, зв’язок з iншими величинами;

- одиницi фiзичної величини;

- способи її вимiрювання.

Для закону це:

- формулювання закону, зв’язок мiж якими явищами вiн встановлює;

- математичний вираз закону;

- дослiдні факти, що привели до встановлення закону або підтверджують його справедливість;

- межi застосування закону.

2. При вивчення механіки вирішуються певні освітні, виховні і розвивальні завдання.

Освітні завдання: формування понять маса, сила,імпульс, енергія тощо, які є фундаментальними у фізиці (тому механіку вважають основою фізики); ознайомлення з фізичною теорією.

Виховні (світоглядні) –формування світогляду, виховання патріотизму (висвітлення ролі вітчизняних учених у розвитку науки і техніки: Ю.В.Кондратюк, С.П.Корольов, І. Полюй та ін.)

Розвивальні завдання навчання спрямовані на розвиток логічного, теоретичного, діалектичного мислення, а отже на розвиток їх інтелекту і творчих здібностей. Цьому сприяють:

• струнка логіка механіки;

• опора на загальні методи пізнання: аналіз і синтез.

Особливості механіки як розділу фізики:

• механічні явища найбільш доступні для спостереження.

• на прикладі механіки вчитель має можливість ознайомити учні із структурою фізичної теорії; з механіки розпочинаємо вивчення курсу фізики, тому що механічні явища найбільш доступні для спостереження, основа для моделювання більш складних процесів;

• основою вивчення механіки є експеримент: фундаментальні досліди (Галілея, Кавендіша, Жоллі, Ріхарца, Ньютона, які не завжди можна відтворити в школі); досліди що, ілюструють те чи інше явище.

Перші уявлення про поняття «теорія» учні отримали в 7кл. – фізична теорія дає відповідь на запитання: «Що відбувається? Як відбувається?» Тобто фізична теорія це загальне знання про певне коло пов’язаних між собою фізичних явищ.

У старшій школі знайомимо учнів зі структурою фізичної теорії: основа → ядро → висновки → інтерпретація.

Основа	Ядро	Висновки	Інтерпретація
Емпіричний базис: спостереження явищ: рух тіл; вільне падіння; коливання маятника. Моделі: матеріальна точка, абсолютно тверде тіло. Поняття: l, , , ,m, , , кінематичні рівняння руху.	Закони: Ньютона, всесвітнього тяжіння, Гука. Закони збереження: енергії, імпульсу, моменту імпульсу. Принципи*: далекодії, суперпозиції, симетрії, відносності, збереження. Постулати**: однорідність простору і часу, ізотропність простору. Сталі: гравітаційна	Пояснення різних видів руху; Розв’язок основної задачі механіки; Пояснення явищ природи; Рівновага тіл, невагомість; Застосування законів у техніці ракет, літаків, робота станків; Передбачення нового: відкриття планети Плутон.	Границі застосування: макроскопічні тіла, що рухаються зі швидкостями набагато меншими за швидкість світла.

*Принцип –(лат. слово) начало, основа, вихідне положення теорії. **Постулат –(лат. слово) судження, яке в рамках теорії приймається за істинне, хоча не доведено її засобами.

Основою механічної теорії є ідеалізований об’єкт (матеріальна точка), певні експериментальні факти (досліди Галілея, Кавендіша та ін.), основні фізичні величини.

Ядро містить систему абстракцій (постулати про однорідність і ізотропність простору, однорідність часу, миттєвий вплив одного тіла на інше без посередників) закони Ньютона.

Висновки з теорії, які повинні засвоїти учні:

• стан ізольованої системи матеріальних точок для певного моменту часу визначається координатою та імпульсом;

• матеріальні точки взаємодіють з силами, що змінюють їх імпульси;

• стан механічної системи в усі наступні моменти часу випливає з початкового стану і визначається рівнянням Ньютона;

• взаємодія здійснюється на відстані (без посередників) і передається миттєво.

Механіка вивчає механічний рух тіл їх взаємодію, що відбувається між ними при цьому.

Механіка представлена такими розділами: вступ, кінематика, динаміка, закони збереження, механічні коливання та хвилі, релятивістська механіка.

Основна задача механіки – пізнати закони механічного руху тіл, їх взаємодії, передбачити поведінку тіл, визначити положення тіла в будь-який момент часу.

Для вирішення цієї задачі необхідно навчитися описувати положення тіла і його рух.