Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методологические основы курса физики. Учебно-методичеcкое пособие
.pdf
курса физики осуществлялось путем самостоятельного учения в сокра-
щенной «квазиисследовательской» форме, воспроизводящей действитель-
ную научную ситуацию. В результате такого обучения можно сформиро-
вать у школьников умения, характерные для человека, мыслящего творче-
ски: подвергать критическому анализу существующие знания; видеть гра-
ницы определенных теорий и законов; соблюдать осторожность и быть са-
мокритичным в оценке результатов собственной деятельности; не подго-
нять факты под готовые представления о них.
Вопросы и задания
1. Какие должны быть учтены условия, чтобы процесс формирования на-
учного мировоззрения был эффективен?
2. Что такое гуманитаризация школьного курса физики?
3. Какие отличия между учебным и научным познанием не позволяют
механически переносить методы науки в учебный процесс?
Рекомендуемая литература
1. Баженов, Л.Б. Строение и функция естественнонаучной теории. – М.,
1978.
2. Голин, Г.М. Вопросы методологии физики в курсе средней школы: кн.
для учителя. – М.: Просвещение, 1987. – 127 с.
3. Ефименко, В.Ф. Методологические вопросы школьного курса физики.
– М., 1976
4. Зорина, Л.Я. Дидактические основы формирования системности знаний
старшеклассников. - М., 1978.
5. Мощанский, В.Н. Формирование мировоззрения учащихся при изуче-
нии физики. – М., 1976.
6. Семыкин, Н.П. Любичанковский В.А. Методологические вопросы в
курсе физики средней школы. – М., 1979.
7. Штофф, В.А. Введение в методологию научного познания. – Л., 1972.
61
Тема 5. Система методологических знаний и умений
в школьном курсе физики
План:
1. Введение;
2. Научный эксперимент и методы экспериментального познания;
3. Физическая теория и методы теоретического познания;
4. Стержневые методологические идеи школьного курса физики;
5. Основные закономерности развития физики.
1. Введение
Понятие «методология» является производным от понятия «метод»
(компонент науки, который связан с действиями исследователя, его плана-
ми решения той или иной познавательной задачи). Сюда входят разнооб-
разные эмпирические и теоретические приемы, систематическое примене-
ние которых приводит к достижению поставленной цели.
Методологические знания в курсе физики – это обобщенные зна-
ния о методах и структуре физической теории, основных закономерностях
ее функционирования и развития. Эти знания не являются какими-то
внешними, привнесенными в основы физики, дополнительными к пред-
метным, в традиционном смысле слова, знаниями; наоборот, они внутрен-
не присущи современному курсу физики.
При трансформации научной системы знаний в учебную, многие
связи между элементами знаний обрываются. Восстановление этих связей
в сознании учащихся при обучении физике весьма затруднительно. Без
элементов методологии физической науки здесь обойтись нельзя.
Для реализации на практике образовательных и воспитательных
функций методологии науки необходимо разработать целостную систему
формирования у учащихся методологических знаний и умений. Эти знания
62
и умения довольно обширны, поэтому возникает проблема их отбора в
учебных целях.
С точки зрения основных задач совершенствования обучения мето-
дологические знания и умения должны:
служить сознательному усвоению физических знаний, углубленному
пониманию сути изучаемых явлений и закономерностей;
способствовать выработке правильного научного мировоззрения;
раскрывать характер и диалектику научного познания, вооружать уча-
щихся общенаучными методами познания;
способствовать преодолению узкопрактического понимания физики
как науки, показывая последнюю как один из аспектов общечеловеческой
культуры и основу современной техники;
содействовать развитию любознательности, интереса к овладению зна-
ниями, творческих способностей и физического мышления, интеллекту-
альных умений;
способствовать формированию таких черт личности, как патриотизм,
гуманизм и гражданственность, трудолюбие, стремление принести людям
пользу.
Выделенный для изучения дидактический материал должен:
быть компактным и неразрывно связанным с предметными знаниями;
представлять интерес для учащихся, быть увлекательным, вызывая по-
ложительную мотивацию к учению.
Предлагаемая система методологических знаний и умений включает
следующие направления, вокруг которых обобщается весь учебный мате-
риал второй ступени курса физики средней школы:
1. Научный эксперимент и методы экспериментального (эмпирическо-
го) познания.
63
2. Физическая теория и методы теоретического познания.
3. Стержневые методологические идеи физики.
4. Основные закономерности развития физики.
Рассмотрим основные методологические и методические черты каж-
дого из этих направлений.
2. Научный эксперимент и методы экспериментального познания
Методологический анализ эмпирического уровня познания необхо-
димо начинать с указания на некоторые терминологические трудности.
Как известно, наблюдение и эксперимент представляют собой различные
методы эмпирического познания. Наблюдение – это целенаправленное
восприятие явлений окружающей действительности, в ходе которого по-
лучают знания о внешних сторонах, свойствах и отношениях изучаемых
объектов. Под экспериментом понимают такую практически познаватель-
ную деятельность человека, когда последний активно вмешивается в про-
текание изучаемого процесса
В истории физики термин «опыт» означает эксперимент или наблю-
дение, проведенные ученым. В методике преподавания физики термин
«опыт» используют чаще других, когда речь идет о самостоятельном экс-
перименте или наблюдении учащегося в процессе лабораторного практи-
кума и фронтальных лабораторных работ или демонстрации учителя, за
которой учащийся наблюдает.
Мы будем пользоваться термином «опыт» в качестве общего назва-
ния двух методов эмпирического познания: наблюдения и эксперимента
при условии, что учащиеся проделывают их самостоятельно. Всю систему
эмпирического уровня познания природы по традиции в методике препо-
давания физики называют физическим экспериментом, так что понятие
«экспериментальный» и «эмпирический» являются здесь синонимами.
64
Необходимость формирования у школьников глубоких знаний о
сущности экспериментального познания определяется той ролью, которую
играет эксперимент в физических исследованиях:
он является источником новых знаний о фактах, которые затем систе-
матизируются и обобщаются в законах и теориях;
только эксперимент служит надежным критерием истинности любой
теоретической концепции, гипотезы, положения;
через эксперимент осуществляется связь физических знаний с техни-
кой, производством и бытом.
Формирование экспериментальных знаний и умений осуществляется
в процессе обучения физики в двух основных формах: проведение учебно-
го эксперимента и ознакомление с историческими опытами и наблюдения-
ми, сыгравшими большую роль в развитии физической науки. Эти две
формы, каждая из которых выполняет свои собственные обучающие функ-
ции, взаимно дополняют друг друга и являются в одинаковой степени не-
обходимыми элементами физического образования.
Наряду с традиционной системой учебного эксперимента, необходи-
мо широкое внедрение в школьный курс физики разработанной и обосно-
ванной системы методологических знаний о физическом научном экспе-
рименте. Содержание такой системы включает знания:
о роли эксперимента в научном познании и практической жизни;
о видах физического эксперимента – наблюдении и опыте; о методоло-
гическом принципе наблюдаемости;
о сущности процедуры изменения;
о требованиях к современному эксперименту;
о специфике измерений в микромире и др.
65
Система включает также комплекс экспериментальных умений ме-
тодологического характера:
описать наблюдение и опыт; подметить различие между тем, что ожи-
далось получить и что в действительности получилось в ходе эксперимента;
отличить в нем существенное от второстепенного; сделать предсказа-
ние дальнейшего хода эксперимента;
самостоятельно выдвинуть гипотезу (сделать вывод), объясняющую
полученный результат;
использовать графики и таблицы.
3. Физическая теория и методы теоретического познания
Подчеркивая экспериментальный характер физической науки, учи-
тель не должен забывать и о втором уровне научного познания - теорети-
ческом. Экспериментальные факты, не объединенные в теорию, способ-
ную объяснить эти факты и предсказать новые, не имеют большой позна-
вательной ценности.
С терминами «теория», «теоретическое» школьники знакомятся за-
долго до изучения конкретных физических теорий в старших классах
средней школы. С названными понятиями они ассоциируют житейские и
даже чисто ученические представления: «теория - это то, что написано в
учебнике, и надо выучить», противопоставляя последней решение задач
или проведение лабораторных (практических) занятий.
Среди всех естественнонаучных теорий физическая теория отлича-
ется:
высоким уровнем систематизации знаний;
логическим совершенством, глубоким проникновением в нее матема-
тики;
66
непосредственной связью с экспериментом - все это позволяет считать
физическую теорию образцом теоретического знания, недосягаемым пока
для других наук.
Вот почему так важно формировать у учащихся методологические
знания о сущности и структуре научной теории, методах теоретического
познания природы.
Теоретическое познание школьника включает как уровень овладения
отдельными методами, так и уровень усвоения целостной физической тео-
рии. Первый уровень теоретического познания должен широко использо-
ваться на всем протяжении обучения физике.
Такие методы, как идеализация и моделирование, аналогия, мыслен-
ный эксперимент, гипотеза, в различной степени используются уже на
первой ступени обучения. В то же время такой метод теоретического по-
знания, как формализация (т. е. математический аппарат), имеет весьма ог-
раниченное применение не только на первой ступени, но и в старших клас-
сах средней школы. Что касается использования второго и наивысшего
уровня теоретического познания - уровня физической теории - то здесь надо учитывать то обстоятельство, что физическая теория - системное, це-
лостное образование и что, следовательно, она должна быть представлена
в школьном курсе всеми составными частями (т. е. основанием, ядром и
выводами). Изучение физической теории отдельными фрагментами (их на-
зывают обычно элементами), когда из рассмотрения выпадают этапы ее
создания и развития, получение следствий из основных положений, не
обеспечивает формирования у школьников правильных представлений о
функционировании и развитии физической науки. Поэтому изучение цело-
стной теории возможно лишь в старших классах средней школы.
67
4. Стержневые методологические идеи школьного курса физики
Среди множества физических идей прошлого и настоящего времени
можно выделить небольшое число таких, которые сыграли огромную роль
в развитии этой науки. Речь идет о фундаментальных, носящих методоло-
гический характер идеях.
Идея элементарности. Идея элементарности характеризует фунда-
ментальную сущность физической картины мира, стимулируя проникно-
вение научного познания вглубь материи.
Идея элементарности как стержневая пронизывает не только курс
физики, но и курсы химии, биологии, обществоведения, являясь, таким об-
разом, средством реализации межпредметных связей в естественнонауч-
ном цикле школьных дисциплин и обществоведении. Формирование этой
идеи обеспечивает усвоение школьниками понятий квантовой теории с ее
принципиальной дискретностью величин, характеризующих микропроцессы.
Идея симметрии. В развитии физической науки методологическая
идея симметрии сыграла и играет в настоящее время громадную эвристи-
ческую и обобщающую роль. Эта идея констатирует существование все-
общей и универсальной особенности материальных явлений, законов при-
роды, связанное с неизменностью (инвариантностью) некоторых важней-
ших аспектов относительно определенной группы преобразований.
Методологическая роль этого принципа заключается в следующем. В
физике существует три уровня описания (три класса закономерностей): яв-
ления, законы и принципы симметрии. Полное знание явлений сделало бы
ненужным законы природы, служащие корреляциями между явлениями, но
и все законы природа нам неизвестны. Принципы симметрии позволяют
открывать новые законы и в этом смысле являются корреляциями между
68
законами. «Если законы управляют явлениями, то принцип симметрии
управляет законами».
Симметрия в природных условиях и в процессе познания отражает
внутреннее единство, стройность и гармоничность окружающего мира.
Идея единства физической картины мира. Эта идея в школьном
курсе физики должна отражать важнейший методологический принцип ес-
тествознания, согласно которому развитие науки приводит к устойчивой и
целостной картине миропонимания, на основе которой и происходит, соб-
ственно говоря, объяснение реальных процессов. Важнейшей составной
частью научной картины мира является физическая картина мира (ФКМ),
которая является более наглядной, чем сами физические теории, входящие
в эту целостную картину. Физическая картина мира, будучи идеальной мо-
делью природы, выполняет в науке прежде всего объяснительную функ-
цию. Частные физические теории, хотя и описывают явления, но глубокая
их интерпретация, раскрытие связей между явлениями даются только на
основе определенной ФКМ. электромагнитного, слабого и сильного (ядер-
ного) на основе единой теории.
Программный материал действующего курса физики средней школы
позволяет сформировать у учащихся представление о единстве физической
картины мира.
5. Основные закономерности развития физики
Обусловленность развития физики социальными процессами,
общим уровнем культуры и потребностями техники
Показ этой закономерности развития физической науки позволяет
представить в сознании учащихся науку неотделимой от других областей
человеческого знания, сформировать у них большой политехнический кру-
гозор.
69
На конкретных примерах следует показать учащимся обусловлен-
ность развития физики общественными потребностями, подчеркнуть, что
многие важные открытия в физике появились как ответ на «социальный
заказ эпохи», а не как случайное проявление гениальности отдельных лич-
ностей. Вот почему, когда приходит время данному открытию, оно неиз-
бежно происходит, и зачастую его совершают одновременно несколько
ученых независимо друг от друга.
Чередование «спокойных» периодов и «революционных»
скачков в развитии физики
В течение ряда лет наиболее авторитетные ученые стараются найти объяс-
нение новому явлению в рамках существующей теории, так точно описы-
вавшей до сих пор все известные эффекты. Когда это не удается, ученые
делают отчаянные попытки модифицировать, подправить старую теорию,
придумывая различные гипотезы «специально» для объяснения нового яв-
ления, лишь бы «спасти» существующую теорию. Как правило, такие по-
пытки обречены на неудачу, и, в конце концов, наиболее смелые исследо-
ватели, мыслящие диалектически и не отягощенные совершенством старой
теории, выдвигают новые, «безумные» идеи (с точки зрения «здравого
смысла»), кладя их в основу новой теории. Делается новый шаг на пути
познания человеком природы. Подобные революции в истории физики не-
многочисленны, и, как правило, они сопровождались сменой научной кар-
тины мира. Дидактическая ценность показа революционных ситуаций в
физике заключается в том, что у учащихся появляются устойчивые мотивы
внутреннего, интеллектуального характера к познавательной деятельности.
Наличие границ применимости физических понятий и законов
на каждом этапе развития науки
Указывать границы применимости каждого понятия, закона, теории
в процессе их изучения в школьном курсе физики в методологическом от-
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]