CC BY
63
УДК 372.8:53 ББК 74.262.22
Первушина Марина Олеговна
кандидат педагогических наук, доцент кафедра физики Санкт-Петербургский университет телекоммуникаций им. М.А. Бонч-Бруевича Санкт-Петербург Pervushina Marina Olegovna Candidаte of pedagogical sciences, docent Department of Physics St. Petersburg State University of Telecommunications M.A. Bonch-Bruevicha St. Petersburg marina.pervushina2011@yandex.ru Применение принципа преемственности в обучении при решении задач по физике как средство интенсификации образовательного процесса
Application of the principle of continuity in training in solving problems in physics as a means of intensifying the educational process В статье идет речь о реализации принципа преемственности в обучении при решении задач по физике посредством адекватного выбора математического аппарата, что, в свою очередь, способствует интенсификации образовательного процесса и взаимосвязи в системе школа-вуз.
The article deals with the implementation of the principle of continuity in learning to solve problems in physics by an adequate choice of the mathematical apparatus, which in turn contributes to the intensification of the educational process and relationships in the school-university.
Ключевые слова: интенсификация процесса обучения, выбор адекватного математического аппарата, преемственность в обучении.
Key words: intensification of the learning process, the choice of adequate mathematical apparatus continuity in training.
Общество выдвигает перед образованием комплекс задач, предъявляя
требования к подготовке специалистов. В этой связи выпускник должен уметь:
• адаптироваться к изменяющейся ситуации, самостоятельно приобретать знания и применять их на практике;
• критически мыслить, выявлять проблемы и находить пути их рационального решения;
• работать с разного рода информацией, проводить исследования разного характера;
• работать в коллективе, избегать конфликтных ситуаций;
• совершенствовать личностные качества: нравственность,
интеллектуальный и культурный уровень.
Решение этих задач требует пересмотра не только структуры и содержания образования, но и методов и принципов обучения.
Принцип преемственности в обучении полагает собой взаимосвязь между частями предмета на разных этапах образовательного процесса. Обучение в вузе осуществляется на основе знаний, переданных в школе. При этом в силу мобильности образования, знания обновляются за счет:
• изменения,
• уточнения,
• дополнения.
Анализ состояния проблемы, связанной с отсутствием преемственности, на начальных этапах обучения студентов в вузе выявил следующее:
• медленное усвоение и применение знаний;
• непонимание структуры и логики изучаемого материала;
• не умение сопоставлять старые и новые знания;
• ограниченный перенос знаний, умений и навыков, полученных при изучении одних дисциплин на изучение других;
• несогласованность обозначений и терминологии.
Реализация принципа преемственности в обучении способствует
лучшему усвоению знаний, их систематизации, применению в измененной ситуации.
Решение задач - одна из составляющих физического образования. По мнению известных методистов, главное назначение задач заключается в изучении физических явлений, формировании понятий, развитии физического мышления учащихся и привитии им умений применять свои знания на практи-
ке[1]. Психологи утверждают, что мышление человека реализуется через видение и решение задач, при этом оно всегда связано с задачей, выступающей объектом, управляющим процессом мышления человека [2,3]. Одной из характеристик мышления является его стиль, как нормы научного подхода к исследованиям и его результатам. Сформировать стиль мышления можно, опираясь на методологию фундаментальных наук, которые в качестве исследования процессов используют множественность описания, а это язык и модели. Математика -язык физики, адекватный выбор математического аппарата интенсифицирует процесс решения задач. Деятельность студента организуется таким образом, что освобождается время для решения более сложных задач и изучения теоретических вопросов.
Рассмотрим примеры задач, решение которых, в рамках реализации принципа преемственности в обучении, значительно упрощается, благодаря применению основных положений школьного курса геометрии, в частности планиметрии.
Орудие массы т соскальзывает по гладкой наклонной плоскости, составляющей угол ос с горизонтом. В момент, когда скорость орудия оказалась
равной $, произвели выстрел, в результате которого орудие остановилось,
импульс снаряда Р. Продолжительность выстрела т. Найти среднее значение
силы реакции со стороны наклонной плоскости [4].
Решение.
Так как система орудие-снаряд незамкнутая, приращение импульса системы составляет
На рисунке 1 представлен геометрический образ векторного уравнения (1), из которого очевидно, что среднее значение силы реакции со стороны наклонной плоскости определяется следующим выражением
X = , (2)
где N1: = ОА + АВ = рвіяа -Н тдтсоза.
Рис. 1. Геометрический образ векторного уравнения (1)
Проецирование векторного уравнения (1) на координатные оси приведет к усложнению решения, так как увеличится количество уравнений и объем знаний, востребованных из математики. Для выполнения операции проецирования в условиях конкретной задачи необходимо уметь:
• выбрать удобную ориентацию координатных осей;
• применять правила проецирования.
С учетом выше изложенного проекции уравнения (1) ось ОХ: рсояа— ттг =
ось ОУ: =№т — тдъсоза ,
результат решения этих уравнений будет аналогичен уравнению (2).
Выбранный математический аппарат при решении задач в механике в силу векторного характера ее величин можно также применять в других разделах физики. Упрощение и ускорение процесса решения задач осуществляется за счет единых методических принципов, базирующихся на преемственности обу-
чения и межнаучных связях. Продемонстрируем это на примерах решения задач по электростатике.
1. Заря
женная бесконечная плоскость АА с поверхностной плотностью заряда о и одноименно заряженный шарик массы т и заряда q расположены так, как показано на рис.2. Какой угол с плоскостью образует нить, на которой висит шарик [5]?
Рис. 2. Заряженная плоскость и шарик
Решение.
Заряженный шарик находится в покое в электрическом поле плоскости под действием трех сил: тяжести, натяжения нити и электрической.
0 = Т + 'т4 + оЁ (3)
На рисунке 3 представлен геометрический образ векторного уравнения (3),
Рис. 3. Геометрический образ векторного уравнения (3)
согласно которому решение задачи дает ответ
= чЕ/,
тд
(4)
где £ = . Проекции уравнения (3)
ось ОХ: $Е — ТзЪт = О ось ОУ: — тд + Тсоза = 0 ,
где £ = • РезУльтат решения соответствует уравнению (4).
2. Две длинные одноименно заряженные нити находятся на расстоянии ■ = друг от друга. Найти модуль и направление напряженности поля в точке равноудаленной от обеих нитей на расстояние г = а, заряд нитей одинаковый и равен т [5].
Решение.
Согласно принципу суперпозиции,
£ = + Ёа
(5)
Рис. 4. Направление напряженности результирующего поля
направление напряженности результирующего поля в точке О указано на рисунке 4, где А и В положение заряженных нитей. Величину напряженности результирующего поля можно определить исходя из подобия фигур ДОВС и
до™
где &/2 = ВС, ^^¡2 = СО, согласно теореме Пифагора. В результате
г = , (6)
где Ег = Е, = Уа2Ша
Проекции уравнения (5) ось ОХ: £]Шй- Е-зта = О осьОУ: Е1єоза + Е2єоза = Е ,
где Ед = Я2 = 7a2.Ti-‘ Результат решения соответствует уравнению (6).
Таким образом, приведенные примеры свидетельствуют в пользу адекватного выбора математического аппарата при решении задач согласно реализуемому принципу преемственности в обучении. В каждом случае при решении задачи с помощью проецирования векторного уравнения увеличивался объем математических операций, усложнялся процесс.
Интенсификация образовательного процесса включает активизацию познавательной деятельности и межнаучных связей. Как вид познавательной деятельности умение решать задачи у студента должно быть обобщенным. Это предполагает последовательное системное продвижение в процессе обучения от умения решать задачи по конкретной теме до обобщенных умений, когда возможно применение навыков в измененной ситуации. Способность выполнить эту операцию зависит от того, насколько верно была организована деятельность студента, составляет ли она систему или носит стихийный характер. В этой ситуации последовательность применения выбранной методики решения задач имеет преимущество перед хаосом, интенсифицируя обучение посредством реализации принципа преемственности в системе школа-вуз.
Библиографический список
1. Теория и методика обучения физике в школе [Т^кст]: общие вопросы. Учебное пособие для студ.высш.пед.учеб.заведений. Под ред. Каменецкого С.Е. - М.: Издательский центр «Академия», 2000. - 368 с.
2. Общая психология [Т^кст] . Учебн. пособие для пед. ин-тов. Под ред. проф. Петровского А.В. - М.: Просвещение, 1970. - 432с.
3. Крутецкий В. А. Психология обучения и воспитания школьников. Книга для учителей и классных руководителей [Текст]. - М.: Просвещение, 1976.- 303с.
4. Иродов И.Е. Механика. Основные законы [Текст]. Изд. 8-е, стереотипн. - М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006.-309с.
5. Волькенштейн B.C. Сборник задач по общему курсу физики [Tfe-ECT]. Изд. 3-е, испр. и доп. - СПб.: Книжный мир, 2006.-328с.
Bibliography
1. Theory and methods of teaching physics at school [Text]: general. Textbook for CTyg.Bticm.neg.yHe6.3aBegeHHH. Ed. Kamenetski SE - Moscow: Publishing Center "Academy", 2000. - 368p.
2. General Psychology [Text]: Uchebn.posobie for ped. in-tov. Ed. prof. AV Petrovsky - M.: Education, 1970. - 43p.
3. Krutetskiy V.A .The psychology of learning and education in schools. Book for teachers and headteachers [Text]: - M.: Education, 1976. - 303p.
4. Irodov I.E. Mechanic. Basic laws [Text]: Ed. 8th stereotyping. - M.: BINOM. Knowledge Laboratory, 2006.-309p.
5. Wolkenshtein V.S. Collection of problems in general physics [Text]: Ed.
3rd, rev. and add. - St. Petersburg.: Book World, 2006.-328p.
