Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Психодидактика. Ч.7. Системно-логический подход к обучению и усвоению знаний по физике в средней школе. Учебно-методическое пособие
.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего образования
«Алтайский государственный педагогический университет»
О.С. Гибельгауз, А.Н. Крутский
П С И Х О Д И Д А К Т И К А
Часть 7
СИСТЕМНО-ЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД
К ОБУЧЕНИЮ И УСВОЕНИЮ ЗНАНИЙ
ПО ФИЗИКЕ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ
Учебно-методическое пособие
Барнаул – 2016
1
УДК 373.5.016:53(075)
ББК 74.262.23я73
Г 761
Гибельгауз, О.С.
Психодидактика. Часть 7. Системно-логический подход к обучению и усвоению знаний по физике в средней школе : учебнометодическое пособие / О.С. Гибельгауз, А.Н. Крутский. – Барнаул :
АлтГПУ, 2016. – 70 с.
Рецензент: А.Н. Шаповалов, д-р пед. наук, профессор АлтГПУ
Учебно-методическое пособие является результатом научных исследований по психодидактике физики, проведенных авторами в 1996–
2013 годах. Цель пособия – ознакомить читателя со структурой отрасли научного знания – психодидактики, с состоянием разработки проблемы одного из еѐ подходов – системно-логического, и дать сведения
о способах его реализации в учебном процессе по физике средней
школы.
Учебное издание предназначено для студентов, магистрантов,
преподавателей физических факультетов педагогических учебных заведений, учителей физики школ.
Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом АлтГПУ
23.06.2016 г.
© Алтайский государственный
педагогический университет, 2016
2
Оглавление
Введение……………………………………………………………..
4
1. Теоретические основы системно-логического подхода…….
6
2. Логические схемы математических выводов………………..
8
2.1. Математические основы равноускоренного движения………
8
2.2. Движение по вертикали………………………………………...
15
2.3. Движение тела, брошенного горизонтально………………….
18
2.4. Движение тела, брошенного под углом к горизонту…………
21
2.5. Кинетическая энергия…………………………………………..
26
2.6. Период колебаний пружинного маятника……………………
28
2.7. Период колебаний математического маятника………………
30
2.8. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории……
33
2.9. Температура……………………………………………………..
35
2.10. Газовые законы…………………………………………...……
40
2.11. Законы Фарадея………………..…..………………………….
43
2.12. Основное уравнение электромагнитных колебаний……….
46
2.13. Переменный ток…………………..…………………………...
48
3. Интегративные логические схемы сложных разделов физики…………………………………………………………………
55
3.1. Системно-логический подход к изучению темы «Ток, заряд,
напряжение, сопротивление» в курсе физики основной и полной
средней школы………………………………………………………
55
3.2. Логическая схема по теме «Ток в полупроводниках»……….
62
Выводы………………………………………………………………
66
Методические указания по применению пособия…………….
67
Вопросы для самоконтроля знаний……………………………..
68
Библиографический список………………………………………
69
3
Введение
Настоящая книга является частью учебного пособия по психоди-
дактике. Всего в пособие после его завершения войдѐт 14 книг, которые полностью обеспечат функционирование всех методологических
подходов психодидактики. Понятие психодидактики подробно рассмотрено в первой его части [9]. Здесь даны лишь самые необходимые
сведения, достаточные для понимания назначения пособия в целом.
Психодидактика призвана интегрировать психологическое, дидак-
тическое, методическое и частно-предметное знание в целях совершенствования процесса обучения в средней школе. В организации
учебной деятельности можно выделить ряд психолого-дидактических
структур, которые образуют систему методологических подходов к
обучающей и учебной деятельности.
1. Проблемный подход.
2. Программированный подход.
3. Дискретный подход.
4. Системно-функциональный подход.
5. Системно-структурный подход.
6. Системно-логический подход.
7. Индивидуально-дифференцированный подход.
8. Игровой подход.
9. Коммуникативный подход.
10. Межпредметный подход.
11. Историко-библиографический подход.
12. Демонстрационно-технический подход.
13. Задачный подход.
14. Модельный подход.
Большинство из перечисленных подходов известны и признаны в
дидактике и психологии, и их необходимость доказана практически.
Проблема заключается в отсутствии достаточного количества дидактических материалов для реализации методологических подходов по
каждой теме учебного предмета.
Любой из названных подходов имеет четыре составляющих: психологическую, дидактическую, методическую и частнопредметную.
Психологической особенностью каждого подхода является возможность преимущественного использования одной или нескольких психических функций личности обучаемого для активизации его познавательной деятельности. С точки зрения возможностей дидактики ни
один из этих подходов не может быть реализован напрямую с использованием содержания имеющегося школьного учебника. Для реализа-
4
ции соответствующего психологического эффекта каждый из них требует своего специфического преобразования учебного материала и
своих методических приѐмов его доведения до учащегося с тем, чтобы
актуализировать нужную психическую функцию, способствующую
активному усвоению содержания обучения. Поскольку любое из перечисленных психологических и дидактических действий возможно
только лишь на базе конкретного учебного материала и конкретного
учебного предмета, то в психодидактическую систему входит также и
частнопредметная составляющая. Перечисленные подходы к обучению основаны на следующих методологических действиях.
1. Постановка конкретной дидактической цели.
2. Выбор психических функций личности, способствующих до-
стижению цели.
3. Оперативное преобразование учебного материала к виду, да-
ющему возможность реализовывать выбранные психические функции
и достигать цели.
4. Выбор методов и средств, дающих возможность приведения
учащихся в психическое состояние, способствующее с помощью преобразованного учебного материала эффективно усваивать нужные
знания и формировать понятия.
Систему методологических подходов к обучению, реализованных
на конкретном учебном предмете, будем называть ПСИХОДИДАКТИКОЙ соответствующего учебного предмета: психодидактика истории, психодидактика физики, психодидактика географии и т. д.
Психодидактика призвана дополнить теоретическое психологопедагогическое знание технологической составляющей, способствующей приобретению умений организовывать содержание обучения в
соответствии с требованиями педагогической психологии, дидактики и
методики.
Каждому методологическому подходу к обучению отведена одна
часть учебного пособия.
В данной части рассматривается системно-логический подход к
обучению и усвоению знаний. Пособие предназначено преподавателям
физики и методики обучения физике, методистам, студентам педвузов,
магистрантам и учителям физики. Практическая часть пособия выполнена на материале физики средней школы. Усвоив способы подготовки содержания учебного материала в соответствии с системнологическим подходом, читатель сможет в случае необходимости самостоятельно реализовывать его при обучении любому учебному предмету.
5
1. Теоретические основы системно-логического подхода
Напомним, что методологическим подходом психодидактики
называется психолого-дидактическая структура обучающей и учебной
деятельности, основанная на преобразовании учебного материала к
виду, дающему возможность организовывать процесс обучения в соответствии с дидактическими и психологическими требованиями к нему.
Поэтому в основе системно-логического подхода лежит соответствующее преобразование учебного материала.
Системно-логическим подходом называется психологодидактическая структура обучающей и учебной деятельности, основанная на выделении законченных блоков внутри научной теории, их
последовательном расположении в порядке выводимости, вычерчивании схем и других способах представления логики и иерархии расположения элементов. Психологической основой системно-логического
подхода является аналитико-синтетический характер умственных операций при работе с особо сложными структурами знания, громоздкими
словесными, математическими, знаковыми и другими конструкциями.
Системно-логический подход позволяет сделать доступными и легко
познаваемыми наиболее сложные разделы предмета. Реализуется он в
виде последовательности операций, всевозможных логических схем,
логических конспектов, моделей, классификационных иерархических
схем и др. В последнее десятилетие издано много работ по школьным
учебным предметам, в которых различными способами с помощью
знаков, схем, рисунков представлена логика развития физического
знания: М.К. Гребенюк [5], А.А. Шаповалов [21, 22], Н.В. Бедарев [1],
Ю.С. Куперштейн, А.Е. Марон [13, 14], Г.Д. Луппов [15],
Г.Е. Калбергенов [6], а также Г.А. Рассказов (1996), В.А. Орлов (1997).
Они получили названия опорных сигналов, опорных конспектов, логических схем и др. Общим недостатком всех работ подобного вида является чрезмерно большое количество схем, усвоение которых превращается в самостоятельную проблему, и неявно выраженная в них
структура научного знания. В наших работах системно-логический
подход применяется только лишь для анализа материала, представляющего особую сложность для учащихся. Примеры логических схем в
нашем понимании можно найти в работах А.Н. Крутского,
О.С. Косихиной, О.В. Аржанниковой [8–12].
В основу деятельности по системно-логическому подходу нами
положен следующий принцип. Любой сложный для учащегося ма-
териал можно сделать доступным, если переработать его в соответствии с логикой функционирования мышления:
6
выделить наиболее существенные его элементы, разбив
материал на части, каждая из которых в отдельности доступна для
понимания учащегося;
освободить их от излишней информации;
расположить в логике, соответствующей порядку выводи-
мости одного элемента знания из другого;
пронумеровать;
по мере возможности дополнительно показать логику с
помощью различных знаков, стрелок, рамок и других графических средств;
содержание каждого блока сделать кратким, изобразив его,
по мере возможности, с помощью знаков и рисунков, снабженных
ключевыми словами.
Авторами разработан ряд логических схем, которые позволяют
делать доступными для обзора и понимания сложнейшие темы физики.
Например, основные понятия темы восьмого класса «Тепловые явления», на изучение которых программой отводится 14 часов, могут
быть изучены за два урока, а основные теоретические положения, составляющие наибольшую трудность для учащихся, могут быть изложены за 1 урок [9]. Таким же образом можно сделать для учащихся
доступными сложные темы «Ток, заряд, напряжение, сопротивление»,
изучив основные положения шестнадцатичасовой темы за один урок
[13]. В пособиях по психодидактике разработаны логические схемы
для изучения сложных вопросов темы «Температура», «Полупроводники» 10 класса, «Переменный ток» 11 класса и др. [8, 11, 12].
В наших работах применяется три вида логических схем.
1. Логические схемы математических выводов.
2. Интегративные схемы сложных разделов физики.
3. Текстовографические схемы изучения отдельных вопросов фи-
зики.
Рассмотрим последовательно каждый вид логических схем на
конкретных примерах. Такое деление является относительным, и каждый из видов схем по сути дела носит интегративный характер, содержит математические выкладки и, зачастую, графические средства. Тем
не менее, какой-то из этих параметров может быть преобладающим.
7
2. Логические схемы математических выводов
t
a
ot
0
t
a
t
tat
Данные схемы целесообразно применять в случаях, когда изложенный в учебниках материал содержит математические выкладки
большого объѐма, которые иногда разбросаны по нескольким параграфам, что делает их малодоступными для учащихся. Рассмотрим ряд
примеров.
2.1. Математические основы равноускоренного движения
Логика рассмотрения равноускоренного движения следующая:
1. Выведем формулу скорости равноускоренного движения без
начальной скорости.
2. Выведем формулу скорости равноускоренного движения с
начальной скоростью.
3. Выведем формулу пути равноускоренного движения без
начальной скорости.
4. Выведем формулу пути равноускоренного движения с началь-
ной скоростью.
5. Выведем признак, по которому можно отнести движение к рав-
ноускоренному.
Для реализации пятого пункта найдем отношение путей, прохо-
димых телом при равноускоренном движении за равные последовательные промежутки времени. Это отношение и будет являться
одним из признаков равноускоренного движения, который легко проверить простым измерением отрезков пути.
1. Взяв за основу определяющую формулу ускорения, выведем
формулу скорости равноускоренного движения без начальной
скорости:
.
Если
= 0, то
.
8
2. Выведем формулу скорости равноускоренного движения с
t
a
ot
0
ta
ta
ot
ta
t 0
tat
0
tat
0
2
0
cp
0
2
cp
tsts
cp
2
ta
s
a t
t s
a t
2 2
2
s
a t
2
2
2
0
cp
tsts
cp
2
0
ta
0
t
ta
st
ta
st
ta
s
22
2
2
0
000
2
2
0
tats
начальной скоростью.
. Если тело имело начальную скорость
видно, что за каждую единицу времени она будет увеличиваться на
величину
3. Выведем формулу пути равноускоренного движения без
начальной скорости.
Так как при равноускоренном движении скорость нарастает равномерно, то среднюю скорость можно представить как полусумму
начальной и конечной скорости:
4. Выведем формулу пути равноускоренного движения с
начальной скоростью.
Для этого воспользуемся формулой средней скорости
, Исходя из определения ускорения,
. Чтобы найти путь, умножим среднюю скорость на время:
. Так как,
. Итак,
. Итак,
. Так как
.
, то оче-
.
= 0, то
, то
. Чтобы найти путь, умножим среднюю скорость на
время.
Итак,
.
. Так как
9
, то
.
Имея эти формулы, можно записать координаты тела, движущего-
2
2
00
ta
txx
2
2
0
0
ta
ts
ta
a
t
0
2
2
0
0
0
a
a
a
s
2
2
0
2
00
2а
а
a
s
аa
s
2
2
2
00
22
00
as
2
2
0
2
аs2
2
0
2
00
sa 2
2
ся равноускоренно
5. Формулы скорости и пути равноускоренного движения позво-
ляют вывести еще одно важное соотношение между ними, которое
удобно применять тогда, когда не известно время движения. Для этого
из системы уравнений
исключим время, найдя его из первой формулы и подставив во вторую.
.
.
В случае отсутствия начальной скорости
вид
.
Если ускорение направлено в сторону, противоположную начальной скорости, то движение называется равнозамедленным. Скорость и
10
формула примет
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]