Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методологические основы курса физики. Учебно-методичеcкое пособие
.pdf
Любому виду эксперимента присущи следующие черты:
Вмешательство в явления, процессы внешнего мира специальными при-
борами;
Выделение реально изучаемых связей и устранение (приглушение) по-
бочных и случайных влияний;
Воспроизводство и неоднократное повторение изучаемых явлений в оп-
ределенных условиях;
Планомерное изменение условий протекания явления или процесса;
Организованность и направленность с целью сведения к минимуму эле-
ментов случайности.
Структурно физический эксперимент можно представить в виде сле-
дующих взаимосвязанных элементов:
Экспериментатор Экспериментальные средства Объект
И тем самым расчленить эксперимент на три составляющие:
1. Экспериментатор и его деятельность как познающего субъекта;
2. Объект и предмет экспериментального исследования;
3. Средства экспериментального исследования (инструменты, приборы,
экспериментальные установки и т.д.)
Во взаимосвязи данных трех структурных элементов первый из них
представляет собой субъективную, а второй и третий – объективную сторону эксперимента.
С методологической точки зрения следует, что объективная сторона
эксперимента не исчерпывается одним лишь предметом экспериментиро-
вания.
Решающая роль средств экспериментального исследования заключа-
ется в том, что все перечисленные выше особенности эксперимента могут
быть реализованы только благодаря этим средствам.
201
Использование приборов позволяет расширить природную ограни-
ченность органов чувств человека, отражающих внешний мир в сравни-
тельно узком диапазоне явлений и свойств, обусловленных приспособле-
нием организма к среде.
Для усиления экспериментальных основ школьного курса физики в
программе даются указания на изучение учащимися фундаментальных
опытов, приводиться перечень обязательных демонстраций и лаборатор-
ных работ.
Экспериментальный метод выступает как компонент физического
образования, а также как источник знаний, как метод обучения и как метод
учения.
Целостное представление об экспериментальном методе формирует-
ся при ознакомлении с конкретным фундаментальным методом физики во
время изучения программного материала.
3. Виды учебного физического эксперимента и его задачи
Учебный физический эксперимент является одновременно источни-
ком знаний, методом обучения и видом наглядности. Он служит для от-
крытия явлений, законов, имеющих субъективную новизну.
Система учебного физического эксперимента представляет собой
взаимосвязанную совокупность важнейших опытных фактов (элементов
содержания), экспериментальных методов физики (включая технические
средства: приборы, материалы, установки, аудиовизуальные средства), ви-
дов эксперимента и организационных форм обучения, воспитания и разви-
тия учащихся, соответствующих ведущей концепции методики преподавания физики.
Отражение экспериментального характера физической науки осуще-
ствляется посредством широкого использования различных видов экспе-
римента:
202
демонстрационных опытов,
кинофильмов,
фронтальных лабораторных работ,
работ физического практикума,
экспериментальных задач,
внеклассных и домашних опытов,
В соответствии с концепцией цикличности в преподавании физики
демонстрационные опыты по своему содержанию и назначению могут вы-
полнять различные функции. Они могут выполнять роль исходных опыт-
ных фактов теории, представлять материальные модели, соответствующие
гипотезе, служить в качестве экспериментальной проверки теоретических
следствий или иллюстрировать практические применения физики в раз-
личных отраслях народного хозяйства.
Чтобы учащиеся поняли роль эксперимента в обосновании либо про-
верке соответствующих теорий, в каждом конкретном случае рекоменду-
ется устанавливать взаимосвязь эксперимента и теории посредством логи-
ческих компонентов эксперимента, включающих постановку проблемы,
формулировку проверяемой в опыте гипотезы, выбор методики исследова-
ния, логико-математическую обработку, обобщение и интерпретацию ре-
зультатов опыта. При постановке демонстрационных опытов проблема или
гипотеза о необходимости того или иного эксперимента формулируется,
как правило, учителем (иногда всем коллективом класса). Эксперимен-
тальная установка и сам эксперимент — дело учителя. Учащиеся при этом
чаще всего наблюдатели, которые фиксируют экспериментальные данные
и обрабатывают их.
Наблюдение — активная форма деятельности учащихся. Она требует
четкого уяснения задачи, методики наблюдения, фиксации результатов на-
203
блюдения в форме рисунков, таблиц и графиков, формулировок, которые
интерпретируются с помощью той или иной теории. Интерпретация (сло-
весная, математическая, графическая) данных наблюдений как раз и дает
возможность учителю вместе с учащимися, с одной стороны, отделить су-
щественные факты от несущественных, с другой, — установить функцио-
нальные отношения между величинами, характеризующими объект иссле-
дования. Практически любой демонстрационный опыт заставляет учащих-
ся вступить на путь самостоятельного анализа или синтеза обсуждения
данных эксперимента. Поэтому сущность физических явлений, закономер-
ностей, законов им не кажется неожиданной, неоправданной. Таким обра-
зом, постановка эксперимента и получение выводов связана не с пассив-
ным наблюдением, а с активной работой мысли школьников.
Слабой стороной этого вида эксперимента является то, что учащиеся
чаще всего ведут наблюдения издали, не работают сами с приборами, по-
этому не получают практических навыков в постановке эксперимента.
Вместе с тем многие демонстрационные опыты имеют решающее значение
в формировании прикладных знаний и практических умений школьников.
Лабораторные работы, проводимые фронтально и в виде практикума,
по содержанию можно объединить в следующие группы:
наблюдение явлений и процессов (кипения, броуновского движения,
взаимодействия магнита и тока, электромагнитной индукции, интерфе-
ренции и др.);
градуировка приборов (динамометра, спектроскопа);
измерение физических величин, характеризующих свойства вещества и
излучения (удельного сопротивления, показателя преломления и др.);
изучение физических законов (сохранения механической энергиипри
превращении потенциальной энергии в кинетическую, уравнения газо-
вого состояния);
204
определение физических констант (ускорения свободного падения, же-
сткости пружины, коэффициента трения, удельного сопротивления
проводника, показателя преломления стекла);
сборка простейших устройств и технических моделей (электромагнита,
реле, моделей электродвигателя и трансформатора, радиоприемника и
др.);
изучение характеристик приборов и устройств (электронной лампы, по-
лупроводникового диода, электродвигателя).
В систему экспериментальных методов, которыми овладевают уча-
щиеся, входят следующие: непосредственной оценки (например, измере-
ние температуры термометром), замещения (при измерении сопротивле-
ний и емкостей), совпадений (в случае изучения закономерностей), ком-
пенсационный (когда собираются мостиковые схемы), а также осцилло-
графический, калориметрический, спектральный и др.
Для привития навыков в обращении с приборами, в сборке устано-
вок, в снятии показаний приборов служат фронтальные лабораторные ра-
боты, которые выполняются звеньями по два человека или индивидуально.
При этом все экспериментаторы проводят одинаковые опыты, связанные с
темой урока.
При выполнении лабораторной работы каждый «исследователь» вы-
ступает как активное начало, поскольку он сознательно, с определенной
целью собирает экспериментальную установку, воспроизводит интере-
сующие его процессы, производит измерения и, обрабатывая их, убежда-
ется в справедливости и объективности физических явлений и закономер-
ностей. Однако проведение фронтальных лабораторных работ требует
большого числа комплектов оборудования. Поэтому на фронтальные рабо-
ты выносятся простые опыты, требующие простое и дешевое оборудование.
205
Лабораторные работы физического практикума ставятся после изу-
чения той части курса, к которой относятся выбранные работы. Учащиеся
работают в практикуме по два человека вполне самостоятельно по заранее
полученным заданиям, пользуясь при этом специальным руководством.
Работы практикума относительно сложны, оборудование для их постанов-
ки в отдельных случаях техническое, которое применяется в научных ла-
бораториях и на производстве.
В отличие от фронтальных, лабораторные работы практикума пред-
ставляют следующую ступень трудности. Прежде всего это заключается в
самой задаче экспериментального исследования: требуется самостоятельно
изучить или повторить теории, вопроса, собрать установку, неоднократно
произвести опыт, зафиксировать экспериментальные данные, оценить и
проверим, степень их достоверности.
Каждая работа практикума ставит экспериментальные задачи, кото-
рые требуют применения ранее усвоенных сведений и приобретения новых
знаний. Эти работы знакомят с распространенными техническими прибо-
рами и специальным лабораторным оборудованием, с методами измере-
ний, которыми пользуются в современной науке и технике, прививают
умения и навыки разбираться в границах применимости измерительных
приборов и в сборке экспериментальных установок.
Внеклассные и домашние опыты ставятся индивидуально или кол-
лективно в домашней или школьной лаборатории в течение длительных
промежутков времени. Чаще всего этот вид эксперимента носит поиско-
вый характер или характер конструирования приборов, эксперименталь-
ных установок, необходимых для постановки учебного физического экспе-
римента.
Определив экспериментальную задачу, экспериментатор знакомится
с рекомендованной литературой, проектирует, рассчитывает, собирает
206
экспериментальную установку, проверяет реализацию в ней заданных тех-
нических требований, ставит задуманный эксперимент, обрабатывает экс-
периментальные данные и оформляет отчет о работе или техническую до-
кументацию на изготовленный прибор. Обычно в отчеты включают крат-
кое описание прибора, содержание поставленных опытов и анализ резуль-
татов многократных наблюдений и измерений.
Подобного рода экспериментальные работы являются не самоцелью,
а средством обучения, поскольку они прежде всего преследуют познава-
тельные цели и предполагают в дальнейшем использование исследуемого
явления. В этих работах слиты две важнейшие функции эксперимента: он
выступает как средство познания и как средство практического освоения
достижений науки и техники.
При проведении самостоятельных экспериментов начинающие ис-
следователи познают настоящую силу науки, важность и необходимость ее
изучения, приобретают практические умения и навыки в постановке экс-
перимента, в конструировании приборов, постепенно приучаются к само-
стоятельному расширению знаний и добыванию новых.
В преподавании физики, как и в научных исследованиях, экспери-
мент выступает не только как источник знаний, как критерий достоверно-
сти физических закономерностей, как исходный пункт для проведения ло-
гических и математических операций или как результат, убеждающий в
правильности выводов, но и как доказательство связи теории с практикой.
В целом в преподавании физики на физический эксперимент возла-
гаются следующие ответственные задачи:
обеспечение наилучшего усвоения учащимися понятий, законов, теорий;
знакомство с важнейшими методами исследования природы;
систематизация, обработка и передача информации;
207
развитие интересов учащихся к предмету и подготовка их освоению но-
вой техники и технологии материального производства;
формирование у школьников умений самостоятельной работы и творче-
ского отношения к делу;
формирование практических умений и навыков, подготовка к труду в
сфере материального производства.
Вопросы и задания
1. Какая разница между физическим экспериментом и техническим из-
мерением?
2. Что подразумевается под законом в науке (почему природа им
«подчиняется»)? Приведите примеры из курса физики.
3. Характеризуя проделанный эксперимент, дают ему оценку «ус-
пешный». Как это понять? Какие требования необходимо предъя-
вить к научному эксперименту?
4. Что такое эксперимент?
5. Какие эксперименты называют фундаментальными?
6. Какие подходы к процессу познания окружающего мира вы знаете?
7. Виды физического учебного эксперимента.
8. Назовите основные задачи физического эксперимента.
9. Контрольные вопросы:
10. С одинаковым ли ускорением падают тяжелые и легкие тела в воздухе?
Как это можно объяснить?
11. Какие опыты и демонстрации объяняют явления самоиндукции?
12. От чего зависит эффект демонстраций опыта Штерна?
13. От чего зависит эффект демонстрации закона Ома?
14. Какой эксперимент по измерению ЭДС и внутреннего сопротивления
источника тока рекомендуется в пособии «Демонстрационный экспе-
римент по физике в старших классах средней школы » т.2.?
208
15. Как объясняются на основе закона сохранения энергии опыта Фарадея
и по возбуждению индукционного тока?
16. Какие опыты по возбуждению индукционных токов в сплошных телах
описаны в пособии «Демонстрационный эксперимент по физике в
старших классах средней школы » т.2.?
17. Какие опыты по интерференции и дифракции света описаны в учебни-
ке физики для X класса?
Рекомендуемая литература
1. Голин Г.М. Вопросы методологии физики в курсе средней школы: кн.
для учителя. - М.: Просвещение, 1987.
2. Вольштейн С.Л., Позойский С.В., Усанов В.В. Методы физической
науки в школе: пособие для учителя. - Минск: Нар. Света, 1988. - 144с.
3. Основы методики преподавания физики в средней школе /В.Г. Разу-
мовский, А.И. Бугаев, Ю.И.Дик и др; под ред.А.В. Перышкина и др. –
Просвещение, 1984. – 398 с.
4. Практикум по школьному физическому эксперименту: учебное посо-
бие для студентов физ.-мат. фак. пед. институтов. - Изд. 3-е, перераб. и
доп. - М.: «Просвещение», 1977.
5. Резников Л. И. Фундаментальные научные эксперименты в школьном
курсе физики // Советская педагогика. — 1973. — № 10. — С. 39–45.
209
Заключение
Вопросам вооружения учащихся и студентов педвуза методологией
научного познания посвящены фундаментальные работы А.И. Бугаева,
С.Е. Каменецкого, Н.В. Кочергина, И.Я. Лернера, В.В. Мултановского,
В.Г. Разумовского, И.К. Турышева, А.В. Усовой и других. Целая плеяда
ученых занималась методикой формирования у школьников знаний мето-
дологии физики (В.Ф. Ефименко, И.С. Карасова, В.В. Мултановский, Н.С.
Пурышева, Н.В.Шаронова, В.Н.Мощанский и др.). Рекомендации, предлагаемые авторами методик в рамках традиционного обучения, требуют уче-
та современных условий и соответствующих дополнений. В появившемся
за последнее время инновационном обучении, каковым является разви-
вающее обучение, методологические знания оказались востребованными
по определению, но методика их реализации находится в стадии разработ-
ки и внедрения.
Данные исследования позволили разработчикам современных кон-
цепций обучения выдвинуть в качестве одного из направлений обновления
содержания образования усиление методологической составляющей,
сделали ее приоритетной в требованиях Государственных образовательных
стандартов, указали на необходимость включения научного метода позна-
ния в содержание изучаемых в условиях общеобразовательной школы
предметов для обеспечения целостности представлений учащихся об ок-
ружающем их мире.
Научное знание физики, обладающее наивысшим уровнем естест-
веннонаучной систематизации и построенное в соответствии с единой ме-
тодологией науки, может и должно реализовывать процесс организации и
развития всего спектра физических дисциплин в педагогических вузах.
В преподавании всех предметов важным методологическим компо-
нентом является ознакомление студентов с методами общенаучного по-
210
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]