Курсовая работа: Основы методологии физики в курсе средней школы

После того, как закономерность найдена в совместном обсуждении с классом, следует добиться того, чтобы ее уяснили все учащиеся. Ведь в обсуждении активно участвует только часть класса. Для этого, после того, как закономерность сформулирована, учитель дает детям пару устных качественных задач на ее закрепление и уяснение. Это могут быть несколько вопросов к тому, что будет наблюдаться в эксперименте при небольшом изменении некоторых условий. Т.е. закрепление и углубление понимания только что «открытого» учащимися закона происходит в задачной ситуации, близкой к исходному эксперименту.

Шестой шаг – запись конспекта урока

Затем в тетрадях записывается текст – конспект основного содержания урока. В нем обязательно должна быть сформулирована закономерность и могут быть приведены некоторые дополнительные рассуждения, сведения, интересные примеры. В средних классах учитель сам сочиняет этот текст накануне и на уроке диктует его детям (или записывает на доске). Начиная с 8–9 класса эта работа все чаще выполняется самими учащимися. В этом случае учителю приходится чаще проверять тетради, чтобы корректировать ошибки в самостоятельных формулировках закономерностей.

Последний шаг – закрепление материала

В заключение учитель предлагает классу еще несколько задач на повторение и закрепление знаний тех законов, которые были сформулированы на прошлом уроке. Лучше всего описать новую экспериментальную ситуацию, во многом отличную от наблюдавшейся на позапрошлом уроке. И к этому описанию нового явления, основывающегося на той же закономерности поставить несколько вопросов, требующих понимания этой закономерности и умения применять ее к объяснению нового явления. Эти задачи могут быть выполнены не только устно, но и письменно. Хорошо, если детям будет дана возможность немного самостоятельно поразмыслить, вникнуть в ситуацию задачи.

На этом полный цикл методических этапов изучения одной темы заканчивается и вновь ставятся эксперименты (изучается фактический материал). Однако еще по крайней мере дважды-трижды к этой теме класс будет возвращаться: в первый раз – на следующем уроке, отвечая на вопросы и решая задачу по этой теме. Во второй раз – в конце эпохи или же недели, выполняя самостоятельную или же контрольную работу. И в третий раз – на следующий год, при необходимости повторения этой темы для изучения связанного с ней нового материала. [1], [2]

Главная задача, стоящая перед педагогом, состоит в поиске путей доведения практики до уровня научно обоснованных требований, разработанных в рамках методологии и теории педагогики.

1.4 Структура физического знания

Имеется два уровня физического знания: эмпирический и теоретический

Эмпирический включает данные опыта, эмпирические понятия, законы и закономерности. изучая физические явления, формирует набор эксперимента, затем его анализирует, описывает, и на основе этого формируют законы и закономерности. Для количественной оценки физических явлений вводят числовые характеристики меры их свойств, которые называют физическими величинами. Физическая величина – это числовая характеристика свойств физических объектов, полученная путем измерения. Физический объект – тело, система, состояния этой системы или процессы которые в ней происходят.

Каждая физическая величина характеризует физический объект не только количественно, но и качественно. Физическая величина – это не сама действительность – это принятый в физике способ описания физической реальности. Каждый физический объект обладает множеством свойств, которые используют метод идеализации: выделяют существенные стороны и отбрасывают несущественные, и тогда изучают упрощенную модель (мат точка, мат маятник, абсолютно твердое тело).

Теоретический уровень включает теории, идеи и гипотезы. Физическая теория – это теоретические законы, представленные в виде математических уравнений, которые описывают данные явления.

Теоретические законы отличаются большей общностью, они включают теоретические понятия и эмпирические понятия. Теоретические понятия более отдаленные от опытных.

Физическая теория выделяет структурные части: Основание, ядро, следствие.

Основание включает эмпирический базис (набор опытных данных), идеализированный объект и физические величины. Идеализированный объект – модель материи на определенном структурном уровне. Каждая теория отличается одна от другой идеализированным объектом.

Переходным мостом от эмпирического базиса к новой теории служит идеальный объект.

Ядро физической теории составляет система общих законов выраженных в математических уравнениях, постулатах и принципах.

Система уравнений представляет собой математическую модель данного вида взаимодействия материй, в котором идеализированный объект представлен в динамике и движении.

В фундаментальные уравнения входят фундаментальные константы: с, Планка, Больцмана.

Особым видом физических законов сохранения являются законы сохранения; число их растет.

Каждой физической теории соответствует набор принципов симметрии, которые проявляют себя в неизменности физических законов при определенных преобразованиях(операциях). Например, есть непрерывные преобразования: перенос или поворот системы, как целое; дискретные преобразования: замена частиц на античастицы. Важную роль играет принцип соответствия, который означает, что новые теории асимптотически переходят в старые, если фундаментальные константы приобретают критические значения (0, 1, µ).

Выводы строятся путем логической дедукции. Совокупность основных идей, принципов и гипотез создает физическую картину мира.

1.5 Методология школьного эксперимента. Мысленный эксперимент. Гипотеза. Теория

Знания о физическом научном эксперименте формируются прежде всего в процессе ознакомления школьников с историческими опытами. Чтобы оно было эффективным, требуется выполнение ряда условий. Следует знакомить учащихся с такими историческими опытами, которые в развитии физики сыграли значительную роль. Показ исторического опыта не должен изобиловать второстепенными техническими подробностями, но должен отражать его суть, основную авторскую идею. Учитель должен постоянно отмечать, обращать внимание учащихся на те упрощения, которые он сознательно вводит для показа главного в данном явлении, отделяя это главное от многих других сторон, усложняющих реальное протекание процесса. Необходимо также разъяснять, почему в действительности путь к этим «простым и легким» опытам был таким сложным и длительным, полным ошибок и заблуждений. В противном случае у школьника может создаться представление, что в науке все делается просто и «с первого раза». При проведении исторических опытов можно использовать современное оборудование, однако при этом необходимо рассказать школьникам, каким оборудованием в действительности пользовались исследователи (показать исторические рисунки, фотографии, модели и т.д.). Следует раскрывать связь данного эксперимента с научной и социальной обстановкой, сложившейся к этому времени, сформулировать задачи, которые были решены в науке в результате проведения данного эксперимента.

В научно-популярной и методической литературе исторические опыты называют по-разному: решающие, ключевые, великие, основополагающие и т.д. Особенно часто можно встретить термин «фундаментальный опыт» или «фундаментальный научный эксперимент», при этом приводится не один десяток исторических опытов. Само слово «фундаментальный» предполагает, однако, что число таких опытов не должно быть велико. Разумеется, не все изучаемые в школе исторические опыты являются действительно фундаментальными, хотя все они в определенной степени способствовали развитию физики в прошлом и настоящем.

Было бы полезно систематизировать многочисленные исторические наблюдения и опыты, входящие в курс физики средней школы (и те, которые, по нашему мнению, должны войти в будущем), по их функциональному признаку – реализации определенной задачи и значению в развитии физической науки.

Класс физических опытов:

1. Опыты, благодаря которым было положено начало новым разделам (направлениям) физики (такие опыты следует называть фундаментальными);