CC BY
36
УДК 378.147
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ НА ЗАНЯТИЯХ ПРАКТИКУМА ПО ЭЛЕМЕНТАРНОЙ ФИЗИКЕ
© Н.И. Старцева, А.И. Стерелюхин, В.А. Федоров
Ключевые слова: методологические знания; эксперимент; физический практикум; учебная деятельность.
В статье обосновано положение о том, что использование методологических знаний студентов в их учебной деятельности позволяет более глубоко осмыслить структуру физики, иерархию отдельных элементов научных знаний, осознать роль языка в познании.
Знания по физике, с которыми приходят учащиеся из средней школы в университет, не всегда соответствуют необходимому уровню для обучения в вузе. Отмечается не столько недостаточность фактов и теоретических представлений, находящихся в распоряжении учащихся, сколько отсутствие ясного и правильного суждения об их соотношении. Учащиеся зачастую плохо ориентируются в том, что является определением, что представляется результатом опыта, на что следует смотреть как на теоретическое обобщение эмпирических знаний. Нередко новые факты расцениваются как самоочевидные следствия и, наоборот, различные формулировки одних и тех же положений воспринимаются как разные закономерности.
Поэтому на младших курсах необходимо уделить внимание тому, чтобы при изучении физики на базе фактического материала в сознание учащихся проникало ясное представление о научном методе, характерном для физики - методе экспериментальном. Необходимо, чтобы учащиеся осознали, что определения, формулируемые логически, наполняются содержанием лишь при помощи опыта через посредство измерений. Всякое понятие, вводимое в физике, получает конкретный смысл только при условии, что с ним связывается определенный прием наблюдения и измерения, без которого это понятие не может найти никакого применения в исследовании реальных физических явлений. Отчетливое понимание этого экспериментального характера физических законов имеет крайне важное значение: с одной стороны, оно делает из физики науку о природе, а не систему умозрительных построений; с другой стороны, оно прививает мысль о границах применимости установленных физических законов, основанных на них теорий и открывает перспективы дальнейшего развития науки.
В решении этой проблемы поможет использование методологических знаний. Физический практикум может удачно отражать единство эмпирического и теоретического уровней исследования как двух ступеней научного познания.
Анализ хода работы перед выполнением лабораторного эксперимента позволяет студентам научиться выделять основные этапы экспериментального метода:
1. Выделение проблемы, задачи. Несоответствие наблюдений или результатов эксперимента имеющимся знаниям.
2. Формирование гипотезы. Получение экспериментально проверяемых следствий из нее.
3. Планирование и проведение эксперимента по проверке гипотезы или следствий из нее.
4. Сравнение экспериментально полученных данных с гипотезой или выводами из нее. Подтверждение или опровержение гипотезы.
Методологические знания являются основой организации поисковой учебной деятельности. В ходе выполнения работ физического практикума, например, мы показываем значение основной (прямой) задачи механики как регулятива в изучении механического движения. Как дополнительное задание к работе «Определение начальной скорости, дальности полета и высоты подъема снаряда под углом 45о» мы ставим студентам задачу: сделать расчеты координат не только для момента наибольшего подъема снаряда, но и для других моментов полета снаряда. Вычислив координаты теоретически, студенты подтверждают собственные расчеты в ходе выполнения соответствующих экспериментов. При этом они видят и осуществляют в своем поиске сочетание теоретического и эмпирического уровней исследования механического движения. Конечно, студенты получают только субъективно новые знания, а не объективно новые, как это происходит в научных исследованиях.
Методология познания ставит вопрос и о роли прибора в выполнении процедуры измерения. Необходимо уделять внимание обсуждению вопросов, связанных с расчетами пределов измерения прибором, погрешностей, вносимых прибором в измерение физической величины, вопросам расширения пределов измерения электроизмерительных приборов и т. д.
На занятиях практикума необходимо уделять внимание овладению студентами физическим языком, обращая его в эффективное орудие учебного познания. Подготовка к лабораторным работам способствует овладению студентами новыми физическими терминами, усвоению и использованию в своей речи номенклатуры. В ходе выполнения работ физического практикума студенты совершенствуют свои знания и умения
читать формулы, составлять и решать уравнения, строить и читать графики.
При выполнении работ физического практикума следует обращать внимание студентов на то, что одни физические формулы отражают причинно-следственные связи, а другие - нет. Так, формула a = F/m показывает причинно-следственную связь в ходе изучения движения тела, а формула F = ma не отражает зависимость ускорения тела от его массы и приложенной к нему силы. Подобные обсуждения формул и уравнений приводят студентов к более осторожному, осознанному использованию языка физики, способствуют устранению формализма в знаниях.
Использование методологических знаний должно отражаться и в содержании практикума. Например, при постановке практикума по элементарной физике мы стремимся к тому, чтобы подбор работ соответствовал структуре изучаемой фундаментальной физической теории и как можно полнее раскрывал роль эксперимента в науке. Так, в практикум должны быть включены:
- работы, отражающие основание (экспериментальный базис) теории;
- работы по определению физических констант;
- работы, в ходе которых изучались бы явления, предсказанные теорией;
- работы по проверке и использованию законов сохранения;
- работы по изучению элементов технических устройств, принцип действия которых основан на знаниях соответствующей теории.
Опыт работы показывает, что использование методологических подходов в обучении позволяет студентам лучше осмыслить, что изучает физика, как физические знания описывают соотношения и связи отдельных элементов знаний, их значение. Работа по выделению методологических знаний формирует навыки самостоятельного изучения физики, способствует более глубокому ее пониманию.
ЛИТЕРАТУРА
1. Разумовский В.Г. Обучение и научное познание. М.: Педагогика, 1977.
2. Стерелюхин А.И., Федоров В.А., Макарова Л.Н. Подготовка преподавателей естественнонаучных дисциплин к формированию методологических знаний учащихся. Тамбов: Издат. дом ТГУ им. Г.Р. Державина, 2009. 94 с.
3. Стерелюхин А.И., Старцева Н.И. Формирование методологических знаний у студентов естественнонаучных специальностей университета на занятиях физического практикума // Образовательные технологии. Методический аспект. Воронеж, 2002. Вып. 8. 224 с.
Поступила в редакцию 20 ноября 2009 г.
Startseva N.I., Stereljuhin A.I., Feodorov V.A. Use of methodological knowledge on employment of the practical work on the elementary physics.
The article proves the statement that use of methodological knowledge of students in their educational activity allows to comprehend more deeply structure of physics, hierarchy of separate elements of scientific knowledge, to realize a role of language in knowledge.
Key words: methodological knowledge; experiment; physical practical work; educational activity.
УДК 378.147
ФОРМИРОВАНИЕ У УЧАЩИХСЯ ПОНЯТИЯ О МЕТОДЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ
В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ФИЗИКИ
© А.И. Стерелюхин, Н.И. Старцева, В.А. Федоров
Ключевые слова: модель; методология; преподавание; умения; навыки; учебные демонстрации.
В статье выделены теоретические положения методологии научного познания, на основе которых осуществляется формирование умений и навыков будущих преподавателей физики по использованию моделей в учебном процессе.
Для формирования и развития представлений учащихся о методе моделирования преподаватель должен знать и учитывать в своей педагогической деятельности особенности метода моделирования. Кроме того, у преподавателя должен быть сформирован определенный круг умений, связанных с демонстрацией учащимся моделей, используемых в учебном процессе.
Наряду с демонстрациями натуральных физических объектов и явлений студенты в ходе выполнения работ практикума в рамках курса «Методика, техника и технология учебного эксперимента» используют много моделей явлений и объектов. Практика показывает, что при этом студенты часто не осознают различия между демонстрацией физического эксперимента и демонст-
рацией модели. На наш взгляд, это обусловлено тем, что на лабораторных занятиях студенты много внимания уделяют таким процедурам как сборка и наладка установок, процедура измерения, сбор и приведение в определенную систему результатов опыта и т. д. Все эти процедуры присущи эксперименту. При демонстрировании моделей многие из вышеупомянутых процедур также имеют место (существует понятие «модельный эксперимент»).
Между тем методика демонстрирования моделей отличается от методики демонстрирования реальных объектов и явлений, и усилия преподавателей должны быть направлены на формирование умений студентов проводить демонстрацию моделей.
