CC BY
19
линзы различной толщины, какой-либо предмет, расположив их на одинаковом расстоянии от него.
Учитель. (Демонстрирует увеличение размеров букв текста, рассматриваемого через две собирающие линзы.) Что вы видите?
Ученик. Линза с более выпуклой поверхностью увеличивает сильнее, чем линза с менее выпуклой поверхностью.
Учитель. Это означает, что разные линзы имеют разные преломляющие способности.
Этап «создания» понятия о физической величине «оптическая сила линзы»
Учитель. Итак, запишем факт: линза с более выпуклыми поверхностями позволяет получить более увеличенное изображение предмета (сильнее преломляет падающие на неё лучи), чем линза с менее выпуклыми поверхностями.
Запишем ПЗ 6: Ввести величину, характеризующую преломляющую способность линзы. Как решаются задачи такого типа?
Ученик. Необходимо выполнить следующие действия:
1) разработать способ числовой оценки свойства;
2) подобрать название и обозначение физической величины;
3) записать определительную формулу;
4) ввести единицу физической величины;
5) составить определение величины.
Учитель. (Фиксирует на доске действия метода.)
Предлагаю сначала предсказать, какова зависимость между толщиной линзы и её фокусным расстоянием, построением хода луча после преломления в ней. Выполните построения в тетрадях. У вас - три минуты.
Ученик. (Выполняют построения в тетрадях.)
Учитель. Итак, какой вывод можно сделать из построений?
Ученик. У линзы с более выпуклыми поверхностями фокусное расстояние меньше, чем у линзы с менее выпуклыми поверхностями.
Учитель. Проверим это предположение экспериментально. (Демонстрирует преломление параллельных световых лучей в двух линзах.)
Обобщите результаты двух экспериментов и сформулируйте вывод о зависимости между фокусным расстоянием линзы и увеличением предмета.
Ученик. Линза, у которой фокусное расстояние меньше, увеличивает сильнее, т.е. она сильнее преломляет лучи. Можно сказать, что она оптически сильнее.
Учитель. Преломляющую способность линзы характеризует физическая величина, называемая оптической силой линзы. У линзы с каким фокусным расстоянием оптическая сила больше?
Ученик. У линзы, фокусное расстояние которой меньше, оптическая сила больше.
Учитель. Физическая величина, обратная фокусному расстоянию линзы, называется оптической силой линзой и обозначается буквой Б. (Записывает на доске название, обозначение и определительную формулу оптической силы линзы). Установите единицу этой физической величины.
Таким образом, предлагаемая методика позволяет учащимся одновременно с усвоением знаний программного материала осознать способ их получения, а значит обучить учащихся основной школы научному методу познания физических явлений.
о методической системе формирования фундаментальных знании по курсу
общей физики
В.И. Коломин,
кандидат педагогических наук, доцент кафедры общей физики Астраханского государственного университета
Современная система высшего образования вместе с подготовкой высококвалифицированного специалиста-профессионала предусматривает формирование широкообразованной творческой личности. Формирование такой личности в условиях вуза невозможно без существенного усиления фундаментализации образования. Это обусловлено следующими причинами.
1. В настоящее время фундаментальные науки являются наиболее эффективной основой современного производства. Все шире вовлекаются считавшиеся ранее далекими от практики достижения таких фундаментальных теорий, как релятивистская физика, квантовая механика, лазерная и плазменная физика, физика элементарных частиц и т. д.
2. На базе фундаментальных наук приобретаются не только глубокие профессиональные знания. Эти науки развивают творческое мышление специалиста, способности к исследовательской работе, стремление к профессиональному росту, к конкурентоспособности на рынке труда.
3. Современная научная картина мира, построенная на фундаментальных науках, стала неотъемлемой частью общечеловеческой культуры. Через нее осуществляется связь с гуманитарной составляющей университетского образования, без чего формирование широкообразованной личности также невозможно [3].
Фундаментализация образования сегодня является приоритетным направлением государственной образова-
тельной политики и предметом научно-педагогических и научно-методических исследований.
В данной статье рассматривается возможная методика преподавания физики как фундаментальной составляющей высшего естественнонаучного образования. Учитывая широту и разнообразие в трактовке понятия «фунда-ментализация» образования, следует конкретизировать содержание этого термина применительно к физическому образованию. Прежде всего, это выделение основы курса (ядра знаний) для изучения последующих дисциплин, которая остается инвариантной при изменении профессиональной деятельности человека в непрерывно меняющихся условиях.
Фундаментализация физического образования включает в себя еще два важных аспекта, без рассмотрения которых курс физики не может быть фундаментальным. Это знания, на основе которых формируются научное мировоззрение человека (физическая картина мира) и знания о методологии научного познания, так как и мировоззрение, и методология также являются инвариантами (на данном уровне развития науки) и опираются на то же инвариантное ядро физических знаний. Все три аспекта взаимосвязаны. Если первый аспект решает в большей степени образовательную задачу фундаментального курса физики, то два других решают в основном развивающую и воспитательную задачи этого курса. Можно сказать, что наличие инвариантного ядра в широком смысле (объединяющего все три аспекта) делает курс
физики фундаментальным.
Разрабатываемая методика не ставит целью формирование мировоззрения или освоение методологии научного познания при изучении курса общей физики, но она, безусловно, предусматривает все три аспекта фундаментального физического образования. Изучая физику, студенты знакомятся с эволюцией физической картины мира, включающей в себя три этапа:
- механический;
- электродинамический;
- квантово-полевой,
а также приобретают знания по методологии физического познания, соответствующей трем типам научной рациональности:
- классическому;
- неклассическому (или квантовофизическому);
- постнеклассическому (или эволюционно-синергетическому).
Чтобы физическое образование было в полной мере фундаментальным, необходимо особо выделить применение современных математических и информационных методов в курсе физики. На основе перечисленных «признаков» фундаментализации можно сформулировать ее определение.
Под фундаментализацией физического образования следует понимать четкую ориентацию на стержневые знания (инвариантное ядро) основных дисциплин, формирующих научное мировоззрение, а также способствующих приобретению мощного арсенала общих методов и универсальных средств решения задач, возникающих на пути познания природы. Это прежде всего методы анализа, синтеза, индукции и дедукции, моделирования и системного мышления, учет всеобщей связи и универсального эволюционизма, математической постановки и алгоритмизации решения теоретических задач, классического, неклассического, постнеклассического мышления и т.д.
Физическое образование в вузах представляет собой единство двух составляющих: фундаментальной и профессиональной. Первая представляет собой неизменную инвариантную составляющую, вторая - вариативную, изменяющуюся в связи с профессиональной направленностью.
Что касается профессиональной составляющей, то она достаточно полно представлена в отечественных методических исследованиях, несмотря на то, что задачу профессионализации в вузах решают также общепрофессиональные и специальные дисциплины.
Какой должна быть фундаментальная составляющая, этот вопрос рассматривается только в курсе физики, и исследований на эту тему в настоящее время очень мало.
Анализ состояния физического образования на специальностях и направлениях бакалавриата, где физика не является профилирующей дисциплиной, убеждает, что оно продолжает оставаться неудовлетворительным [1]. Данные констатирующего эксперимента показывают, что знания студентов разрознены, не связаны и фрагментарны. Не способствует фундаментальным знаниям (в методическом плане) и значительная часть учебной литературы по общей физике.
Характерной особенностью современного курса физики является его рациональность. Уделяется большое внимание удобству изложения, компактности, краткости курса, в то время как основное внимание должно уделяться, по-видимому, эффективности изложения (обеспечению усвоения, удобству восприятия учебного материала на основе применения современных методик обучения).
Поэтому можно утверждать, что существует определенное противоречие. С одной стороны, низкие, не соот-
ветствующие современному уровню знания по физике у студентов, с другой - недостаток литературы со строго выраженной методической идеологией, ориентированной на восприятие материала, а также высокие требования образовательного стандарта, которые предъявляются к знаниям по физике как фундаментальной науке.
Фундаментализация естественнонаучного образования предполагает построение структуры и содержания дисциплины на основе принципов методологии научного познания. В основу структуры курса должна быть положена логика той науки, которая изучается как учебная дисциплина.
В качестве теоретической основы исследования взят известный в философских и психолого-педагогических трудах общенаучный метод познания - логический. Согласно этому методу, логика движения мысли в сознании отдельного человека, в общем и целом, в сокращенном и снятом виде воспроизводит логику исторического развития мышления, совпадает с ней.
Проявлением этого метода в методике преподавания физики является принцип параллелизма между познанием в общественно-историческом смысле слова и учебным познанием.
Изучая физические теории в соответствии с логикой познания, легко показать эволюцию физической картины мира как смену механической, электродинамической и квантово-полевой, а также последовательность возникновения различных типов научного мышления: классического, неклассического и постнеклассического.
Логический метод предполагает уделять главное внимание физической теории как наивысшему выражению системы физических знаний. Этому способствует высокий уровень и большие возможности курса общей физики. Анализируя отдельные этапы познания физических теорий, мы добиваемся более глубокого усвоения физических знаний и формируем теоретический способ мышления.
Логический подход дает возможность «свернуть» громадный массив информации до вполне обозримых и легко воспринимаемых при обучении объемов, то есть позволяет создать такую структуру, которая одновременно будет являться и рациональной, и эффективной. Это имеет существенное значение в условиях постоянного ограничения имеющихся временных ресурсов, определенных на изучение курса.
Сказанное выше позволяет сформулировать основные положения методической системы формирования фундаментальных знаний по курсу общей физики, которые должны состоять в следующем.
1. В выявлении инвариантного фундаментального ядра курса физики.
2. В выделении составных частей ядра в соответствии с четырьмя аспектами фундаментального физического образования:
- содержательного (предусматривающего изучение стержневых физических знаний - инвариантного ядра);
- мировоззренческого (способствующего формированию представления об эволюции физической картины мира как смены механической, электродинамической и квантово-полевой);
- методологического (демонстрирующего методологию научного познания, а также последовательность возникновения различных типов научного мышления: классического, неклассического и постнеклассического);
- информационно-математического (иллюстрирующего современные методы компьютерного моделирования в курсе общей физики).
3. В реализации этих частей в методической системе на основе логики научного познания (рис. 1).
Современное физическое образование и его составляющие
фундаментальная составляющая
Рис. 1
Как видно, логический метод - это метод, естественно связанный с фундаментализацией курса общей физики, так же как фундаментализация курса предполагает применение логического метода.
___Инвариантное ядро курса общей физики_Таблица 1_
Раздел Тема Ядро физической теории Знания, на которых акцентируется внимание студентов
Механика Кинематика точки Введение. Эксперимент и теория в физических исследованиях. Пространство и время как форма существования материи. Механическое движение. Материальные объекты и масштабы пространственных и временных промежутков в современной физике. Эмпирический и теоретический уровни познания. Наблюдение и эксперимент.
Относительность движения. Система отсчета. Перемещение, скорость и ускорение. Свойства пространства и времени в классической механике. Необходимость наличия «собственных часов» и «собственных масштабов» при определении системы отсчета. Абстрагирование и идеализация в физике.
Законы Ньютона Законы Ньютона. Сила. Масса. Уравнение движения. Основные постулаты классической механики. Однородность и изотропность пространства. Однородность времени. Принцип причинности.
Закон всемирного тяготения. Фундаментальные взаимодействия. Гравитационное взаимодействие. Принцип дальнодействия и следствия из него.
Работа и энергия. Законы сохранения Замкнутые мех. системы. Закон сохранения импуль-са. Работа силы. Консерва-тивные системы. Закон сохранения энергии. Свойства симметрии пространства и времени и законы сохранения импульса, момента импульса и энергии. Законы сохранения как принципы запрета.
Принцип от-носитель-ности Галилея Принцип относительности в механике. Преобразования Галилея. Классический закон сложения скоростей. Способ описания объекта, характерный для классической физики. Область применения классической механики. Законы сохранения и принцип относительности Галилея. Механическая картина мира.
Молекулярная физика и термодинамика Молекуляр-но-кинети-ческая теория Предмет и методы молекулярной физики. Идеальный газ. Распределение Максвелла. Атомы и молекулы - структурные элементы материи. Теплота как форма движения материи. Статистический способ описания совокупности объектов.
Первое начало термодинамики Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам. Закон сохранения энергии как принцип несотво-римости и неуничтожимости материи и движения.
Второе начало термодинамики Энтропия. Связь энтропии с термодинамической вероятностью. Понятие о нелинейной неравновесной термодинамике. Спонтанное формирование структур. Идеи самоорганизации и эволюции в современной физике.
Электродинамика Электростатика Электрическое поле. Напряженность электростатического поля. Потенциал. Электростатическое поле. Концепция близкодей-ствия. Скорость передачи взаимодействия. Силовая линия как модель электрического поля.
Постоянный ток Постоянный электрический ток. Напряжение. ЭДС источника. Стационарное электрическое поле. Потенциальность стационарного электрического поля.
Магнитное поле Магнитное поле тока. Закон Био-Савара. Закон Ампера. Вихревые поля. Относительный характер стационарного электрического и магнитно поля. За-
Раздел Тема Ядро физической теории Знания, на которых акцентируется внимание студентов
коны электродинамики и принцип относительности.
Переменные электрические и магнитные поля Электромагнитная индукция. Система уравнений Максвелла. Электромагнитные волны. Шкала электромагнитных волн. Свободное электромагнитное поле. Свет как электромагнитная волна. Вещество и поле- два вида материи. Другие виды материи. Виды излучения как явления, имеющие единую электромагнитную, полевую природу.
Специальная теория относительности Скорость распространения электромагнит-ных волн Скорость распространения света. Конечность скорости света. Предельный характер скорости света. Инвариантность скорости света.
Специальная теория относительности Основные положения специальной теории относительности. Пространство и время в СТО. Принцип причинности в СТО. Мысленный эксперимент в физике. Электродинамическая картина мира.
Квантовая теория (Атомная физика. Физика атомного ядра и элементарных частиц) Строение атома Опыты Резерфорда. Спектральные закономерности. Теория Бора. Атом как структурный уровень материи. Модель Резерфорда-Бора. Моделирование как метод познания.
Уравнение Шредингера Частица в бесконечно глубокой потенциальной яме. Туннельный эффект. Соотношение неопределенностей. Теория атома водорода. Периодический закон. Соотношение неопределенностей и принцип дополнительности. Принципы, осуществляющие связь между теориями (причинности, симметрии, соответствия и дополнительности). Неклассический способ описания объекта.
Строение ядра. Энергия связи. Состав ядра. Энергия связи. Ядерные реакции. Структура атомного ядра. Ядро как звено в цепи развития представлений о структуре материи. Фундаментальные взаимодействия.
Систематика элементарных частиц Систематика элементарных частиц. Кварковая модель адронов. Кварки как частицы, замыкающие цепь структурных составляющих материи Вселенной. Анализ качественного состава частиц после Большого Взрыва. Современная физическая картина мира. Постнеклассический способ описания природы.
Анализ логики развития изучаемых в курсе физики теорий с целью структурирования отдельных разделов курса привел к выделению возможного общего инвариантного ядра (табл. 1).
Особое внимание уделяется эволюции физической картины мира, физическим свойствам материальных объектов, особенностям их движения и взаимодействия, свойствам пространства и времени на макро-, мега- и микроуровне. Данные положения исключительно важны, так как представляют собой «основы бытия», с которых начинает формироваться научное мировоззрение студента. Они достаточно подробно рассматриваются в различных разделах курса общей физики и обобщаются на уровне современной физической картины мира.
Включены вопросы, связанные с методологией научного познания, изучение которых является необходимым условием глубокого усвоения физической науки и развития теоретического мышления студента. Определено место общенаучным методам познания, способам описания объекта характерным классическому, неклас-
сическому и постнеклассическому мышлению.
Решение задачи фундаментализации образования будет способствовать формированию творческого мышления, профессиональному росту специалиста, способности к самообучению, профессиональной мобильности, конкурентоспособности на рынке труда. Перечисленные качества в настоящее время становятся особенно актуальными для выпускника вуза.
Литература
1.Голубева О.Н., Суханов А.Д. Современный взгляд на структуру физики и ее отражение в учебном курсе. Физическое образование в ВУЗах. Журнал Московского физического общества, серия Б, т. 2. №3, 1996.
2. Теория и методика обучения физике в школе. Общие вопросы. Под ред. С.Е. Каменецкого и Н.С. Пуры-шевой - М.: ACADEMIA, 2000.
3. Шукшунов В.Е., Лозовский В.Н., Сысоев Н.И. Фун-даментализация высшего технического образования. Известия Международной академии наук высшей школы. №3 (21), 2002.
методика проведения занятий по адаптивной физической культуре с детьми, имеющими отклонения в состоянии здоровья А.В. Корнев, аспирант кафедры спортивных дисциплин Шуйского государственного педагогического университета
По данным Всемирной организации здравоохранения, защиты населения состоит около 10 млн. инвалидов — около 10% населения Земли являются инвалидами. В 6,8% всего населения. Только за последнее десятилетие Российской Федерации на учете в органах социальной число детей-инвалидов увеличилось более чем в 2 раза.
