Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
 МегаЛекции

Контрольные мероприятия УЕ 1.1




Теория и методика обучения физике

«ФОРМИРОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПОНЯТИЙ»

Автор:

Любушкина Людмила Михайловна

 

Иркутск, 2007


ВВЕДЕНИЕ В КУРС

Уважаемые студенты:

Предлагаем Вам курс «Формирование физических понятий» в рамках дисциплины «Теория и методика обучения физике».

Курс состоит из двух модулей:

Модуль 1. Психологодидактические основы формирования физических понятий.

Модуль 2. Основные этапы формирования понятий «работа» и «энергия»

в курсе физики средней школы

 

 

Вам будет представлен теоретический материал, который разработан для студентов, обучающихся по направлению «Физическое образование» по специальностям «Физика – информатика», Профессиональное обучение «Электроэнергетика, электротехника и электротехнологии»; бакалавров и магистрантов - «Физико-математическое направление», профиль «Физика», а также учителей физики и других заинтересованных лиц.

В теоретической части курса на основе современного системно-структурного подхода рассмотрены следующие вопросы: формирование у учащихся сложных научных понятий курса физики, процесс конкретизации и обобщения понятий, методика изучения качества усвоения понятий учащимися. В заключительном блоке на примере фундаментальных понятий «работа» и «энергия» раскрывается реализация основных теоретических положений, изложенных вначале.

Курс поможет Вам, используя современные методы и подходы психодидактики, изучить основы всех разделов вузовского курса физики, заложить достаточно прочный фундамент для понимания строения материи на современном квантово-механическом уровне и составить систему самостоятельных работ, способствующую лучшему усвоению понятий учащимися.

 

Введение в УЕ 1.1

Элементы системы научных знаний по физике

Цели изучения

1. Ознакомиться с основными элементами системы научных знаний, с классификацией основных групп понятий естественнонаучных дисциплин.

2. Научиться составлять и работать с планами обобщенного характера по описанию элементов научных знаний: законов, теорий, физических величин, явлений и т.д.

Что Вы должны знать и уметь перед началом изучения

1. Уметь работать с программами Microsoft Word, Explorer, PowerPoint.

2. Иметь общие представления о федеральном компоненте государственного стандарта по физике для основной (базовой) и средней (полной) школы.

В результате изучения Вы будете знать:

1. Как связаны между собой основные элементы системы научных знаний по физике, что составляет ядро этой системы.

2. Основы системно-структурного подхода к усвоению школьного курса физики и формированию научной картины мира.

 

Ход изучения

1. Прочитайте теоретическую часть УЕ 1.1.

2. Рассмотрите примеры планов обобщенного характера для описания конкретных элементов научных знаний.

3. По ходу изучения ответьте на вопросы (самоконтроль)

а) Почему подобные планы получили название планов обобщенного характера?

б) Проанализировав конкретные примеры, предложите обобщенный алгоритм для составления таких планов применительно к любому элементу знания.

4. Самостоятельно изучите информацию в хрестоматии по организации дискретного и системно-структурного подхода к усвоению учебного материала по физике.

5. Выполните задания по учебной единице 1.1.

 


Основные термины УЕ 1.1

 

1 – Система научных знаний – это совокупность связанных между собой следующих основных компонентов (элементов): научных фактов, понятий, законов, теорий. Наиболее общие для многих наук понятия, фундаментальные законы и теории образуют научную картину мира.

1.1 Научные факты – факты, установленные людьми в результате наблюдений, ставшие исходными для той или иной науки.

1.2 Понятие – это отражение в сознании существенных свойств предметов и явлений материального мира, связей и отношений между ними.

1.2.1 Существенные свойства предметов и явлений или признаки – этоте свойства класса объектов (или явлений) по которым данный класс объектов (или явлений) отличается от всех других объектов (или явлений).

1.3 Фундаментальные физические теории – более общие теории, включающие частные, уже известные законы, определяющие границы применимости предыдущих теорий и предсказывающие новые экспериментальные эффекты, которые не могут быть объяснены в рамках прежних теорий. Примером такой теории является общая теории относительности Альберта Эйнштейна, предсказавшая и количественно описавшая отклонение светового луча в поле тяготения – эффект, который нельзя было объяснить в рамках теории тяготения И.Ньютона.

1.4 Научная картина мира – объяснение на основе существующих фундаментальных законов и теорий происхождения и эволюции Вселенной.

 

2 – ФДМ (формы движения материи) - механические, тепловые, электромагнитные, световые (разновидность электромагнитных), звуковые (разновидность механических), атомные, ядерные и внутриядерные. Классификация ФДМ соответствует разновидности явлений, протекающих в природе.

3 – Физическая величина – качественная и количественная характеристика измеряемого свойства или измеряемого признака физических тел и физических явлений (процессов, состояний). Записывается как произведение числового значения на единицу измерения.

4 – Методы научного познания – способы достижения конкретных целей, исследований, включающие в себя наблюдение и эксперимент, опирающиеся на фундаментальные законы и теории, и сопровождающееся различными формами мышления ( понятиями, суждениями, умозаключениями, гипотезами, теориями).

4.1 Гипотеза – предположение, обоснованное научными фактами.

5 - ПОХ – планы обобщенного характера, краткий алгоритм описания основных элементов научных знаний.
УЕ 1.1 Элементы системы научных знаний по физике

Одна из важнейших задач, решаемых в школе, - обеспечение усвоения учащимися системы знаний, знаний основ наук. Что значит система научных знаний? Из каких элементов она складывается?

Каждый предмет материального или идеального плана, создаваемый человеком, имеет свои функции, или, иначе говоря, предназначение. Автомобиль нужен для быстрого передвижения и перевозки грузов, чертеж – для фиксации образа изделия, формула – для демонстрации связей величин и т.д. Знание дискретно: оно состоит из элементов, и каждый элемент знания имеет свои функции. Набор элементов и связи между ними образуют структуру системы. Каждый из элементов, в свою очередь, может сам иметь свои элементы, которые также взаимосвязаны как с внешними, так и с внутренними элементами. Эти связи имеют свою направленность и логику и взаимно соподчинены.

Если в процессе дискретного подхода выделить элементы знания физики, выявить их функции и систематизировать по общности функций, мы увидим, что их не так уж и много. Это:

– научные факты,

– гипотезы,

– идеальные объекты (модели),

– физические величины,

– законы,

– теории,

– практические приложения теоретических знаний (технологические процессы, приборы и установки, основанные на изучаемых законах и теориях).

Связь между основными элементами и последовательность изучения в школьных учебниках показана ниже на схеме 1 стрелками.

Выделенные элементы знаний находятся в тесной взаимосвязи. Между ними трудно установить резко очерченные границы. Тем не менее, их можно рассматривать и как вполне самостоятельные структурные единицы знаний, являющихся общими для всех наук, естественных и общественных.

Все науки имеют дело с научными фактами, системой научных понятий, законов и теорий. Для всех наук общими являются группы таких понятий, как понятия о структурных формах материи и соответствующих им формах движения и явлениях (физических, химических, биологических, общественных и т.п.), понятия о величинах, характеризующих явления и свойства тел (например, скорость, ускорение). Указанные структурные элементы научных знаний находят отражение и в содержании школьных дисциплин. Поэтому правомерны выражения «понятие о научном факте», «понятие о законе», «понятие о теории», «понятие о научной картине мира».

Любая научная теория может зародиться только в том случае, если исследователь столкнется с новыми неизвестными ранее научными фактами, которые не могут быть объяснены с позиций уже существующих теорий. Появляется необходимость выдвижения принципиально новой гипотезы, которая объяснила бы данные факты. После экспериментального подтверждения гипотезы начинается переход к количественному этапу изучения явления. Для этого надо выбрать идеальный объект, наделенный минимумом только лишь существенных свойств. Затем вводятся величины, позволяющие делать измерения. Между измеряемыми параметрами устанавливаются количественные соотношения, зависимости, называемые законами. Выявление законов, позволяет управлять изучаемыми явлениями и ставить их на службу человека, найдя им практическое применение.

 

ОСНОВНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМЫ НАУЧНЫХ ЗНАНИЙ

                       
         
   
 

  Научные факты   ПОНЯТИЯ ЗАКОНЫ     ТЕОРИИ     Практические приложения теоретических знаний
 
 

 

 

     Научная картина мира

       
 
 
   

 

 


о структурных формах материи (вещество, поле);

о явлениях;

о свойствах тел, вещества и полей;

о свойствах физических полей;

о физических величинах;

о методах научного познания;

о технологических процессах, приборах и установках;

О научной картине мира

Схема 1. Связь между основными структурными элементами системы научных знаний по физике и последовательность их изучения в школьных учебниках.

 

В системе знаний понятия играют важнейшую роль. Они составляют ядро системы. Образуются они в результате анализа вновь открытых научных фактов. Через системы научных понятий формулируются законы. Любой закон выражает связь между понятиями.Нельзя сформулировать ни один закон, не оперируя понятиями. Без усвоения соответствующих понятий не могут быть усвоены и законы. Изучение теории также требует усвоения понятий. Научные теории – это развитые системы научных понятий. Наиболее общие для многих наук понятия, фундаментальные законы и теории образуют научную картину мира.

Для обозначения понятий вводятся термины. Введение новых научных понятий стимулирует создание новых теорий. Так, например, открытие фотоэффекта и его законов, объяснение которых оказалось невозможным на основе господствующей в то время электромагнитной теории света, стимулировало разработку квантовой теории света. В то же время разработка новых теорий сопровождается введением в науку новых понятий.

В науке известно более 30 определений понятия как научной категории. Ряд логиков рассматривают понятие как форму мышления. Другие как «результаты, в которых обобщаются данные опыта…», как «мысль о предмете, выделяющую в нем существенные признаки». Обобщив высказывания философов и логиков, можно охарактеризовать понятие как продукт, результат некоторого этапа в развитии наших знаний о тех или объектах материального мира. Возникнув, понятие уже само становится объектом познания. С другой стороны, понятие является одной из форм мышления и в этом смысле оно выступает как орудие (средство) познания.

Для учебного процесса важна классификация основных видов (групп) понятий. Для предметов естественнонаучного цикла эту классификацию можно представить следующим образом (см. схему 2).

Таким образом, без усвоения понятий не может быть усвоения ни законов, ни физических теорий. Вот почему очень важно в процессе обучения обеспечить высокое качество усвоения учениками основополагающих понятий. А для этого необходимо, чтобы учитель правильно организовал процесс формирования этих понятий, умел эффективно управлять процессом усвоения понятий школьниками (см. схему3 и таблицу1).

Учитель же, приступая к формированию того или иного понятия, часто не знает ни требований, которым должно удовлетворять усвоение понятия учащимися к моменту окончания средней школы, ни исходной понятийной базы, которая должна быть у учащихся для успешного усвоения понятия, ни основных этапов развития понятия, ни оптимального способа его развития. Чаще всего он придерживается той последовательности, которая реализована в учебниках или учебных пособиях. Поэтому на формирование понятий расходуется очень много времени, но уровень их усвоения учащимися остается низким и не удовлетворяет требованиям программы. Более того, если на начальном этапе усвоения элементов знаний у учащихся возникли какие-либо ошибки, и учитель своевременно не обнаружил их, то в процессе дальнейшего обучения они закрепляются и преодолеть их довольно сложно.

Получается парадокс: учитель должен формировать понятия, а особенностей и закономерностей процесса формирования он не знает. Учитель не видит перспективы в развитии понятий, не знает, каким требованиям должно удовлетворять усвоение отдельных понятий к моменту окончания средней школы.

Для выработки общего умения работать с учебной и дополнительной литературой знание структурных элементов текста имеет важное значение, но этого пока недостаточно. Необходимо еще раскрыть перед учащимися общие требования к усвоению каждого из структурных элементов системы научных знаний. Иными словами надо показать то, что нужно знать о структурных формах материи, явлениях, величинах и т.д. независимо от того, к какой области знаний они относятся.

Сформированные рекомендации к усвоению основных структурных элементов знаний выписываются на плакатах или карточках. Они служат ориентировочной основой в процессе приобретения учащимися новых знаний и одновременно играют роль планов обобщенного характера при построении ответов.

Применительно к отдельным учебным дисциплинам они могут быть конкретизированы, детализированы, но в основных узловых моментах они остаются общими для всех естественнонаучных дисциплин. Ниже приведены примеры таких планов. Использование этих планов не зависит от частных особенностей изучаемого компонента знаний.

Применение планов обобщенного характера ускоряет процесс формирования у учащихся умений самостоятельно работать с литературой, выделять главные мысли в тексте и предупреждает механическое заучивание текста. Все это положительно сказывается на качестве знаний учащихся, которые становятся более осознанными и глубокими. При этом работа с текстом приобретает творческий характер. Ученик при чтении текста стремится выделить в нем основные структурные элементы, выявить и проанализировать информацию, относящуюся к каждому из них. Такого рода деятельность оказывает существенное влияние на содержание и структуру ответов. Они становятся четкими, краткими по форме, глубокими по содержанию, т.е. ответами по существу.

 


Схема 3. Что и как изучают в курсе физики.

 

 


Таблица 1

Мир физики

 

  Природа вечна! Пространственная протяженность Основные структурные элементы Преимущественный тип взаимодействия
м тела   Ф И З И Ч Е С К И Е     П О Л Я
  МИКРО- МИР   10-18 – 10-8   Молекулы   Атомы   Элементарные частицы   Электромагнитное   Сильное   Слабое
    МАКРО- МИР     10-8 – 1020   Тела на Земле   Земля и другие планеты   Звезды       Гравитационное     Электромагнитное
    МЕГА- МИР     1020 – 1025 Галактики   Галактические скопления и сверхскопления   Галактические стены и пласты     Гравитационное     Электромагнитное
  ФИЗИЧЕСКОЕ ТЕЛО – ЭТО ЛЮБОЙ ПРЕДМЕТ, ИМЕЮЩИЙ ФОРМУ И ОБЪЕМ ПОЛЕ – ЭТО ТО, ПОСРЕДСТВОМ ЧЕГО ТЕЛА ВЗАИМОДЕЙСТВУЮТ ДРУГ С ДРУГОМ

Орбита Земли – около 300.000.000 км = 300.000.000.000 м = 3 . 1011 м

 

Обозримая Вселенная – от 26 до 30 млрд. световых лет (3 . 10n, где n = …?)

 

Световой год – это расстояние, которое свет проходит за год, т.е. около 10 триллионов км (попробуйте записать это в стандартном виде)

 

Основные положения УЕ 1.1.

Система научных знаний – это совокупность связанных между собой следующих основных компонентов (элементов): научных фактов, понятий, законов, теорий. Наиболее общие для многих наук понятия, фундаментальные законы и теории образуют научную картину мира.

Основные системы научных знаний по физике:

1. Научные факты.

2. Гипотезы.

3. Понятия.

3. Законы.

4. Теории.

5. Фундаментальные теории и законы.

6. Научная картина мира

7. Планы обобщенного характера.

Виды понятий:

1. Формы движения материи (ФДМ)

2. Физические величины

3. Методы научного познания.

 

 


Контрольные мероприятия УЕ 1.1

 

Ниже приведены примерные варианты планов обобщенного характера, которые можно использовать при изучении учащимися различных элементов системы научных знаний по физике, построении лаконичных и точных ответов и различных видах контроля усвоения учебного материала.

 

ЧТО НАДО ЗНАТЬ О ЯВЛЕНИИ

 

  1. Внешние признаки явления.
  2. Условия, при которых протекает явление.
  3. Сущность явления и механизма его протекания, т.е. необходимо объяснить явление на основе современных научных теорий.
  4. Определение явления.
  5. Связь данного явления с другими.
  6. Количественные характеристики явления (величины, характеризующие явление, связь между величинами, формулы, выражающие эту связь).
  7. Использование явления на практике.
  8. Способы предупреждения вредного действия явления.

 
Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...