 |
Предметная деятельности как основа структурирования
|
|
|
|
Учебного материала
1. Формирование содержания образования осуществляется на трех уровнях: на уровне теоретической концепции содержания образования, на уровне учебного предмета и на уровне учебного материала. Источники формирования содержания образования на уровне учебного предмета и уровне учебного материала одни и те же. Различаются способы использования учебного материала и их функции в обучении (Теоретич. содержание, 55).
Представление предметных деятельностей на уровне учебного материала определяется их функциональной значимостью для решения физических проблем, которые состоят в:
а) установлении величин, описывающих состояние физической системы,
б) составлении уравнений ее движения, описывающих изменение состояния системы во времени и от других параметров,
в) нахождении предусмотренной научным методом нормативной информации об изменении параметров состояния физической системы,
г) вычислении физических величин, допускающих опытное их измерение и сравнение с реально исследуемой системой.
Поясним, как эти функции предметной деятельности могут быть раскрыты в учебном курсе на примере статистического метода в приложении к идеальному газу. Уравнением статистического описания состояния полного хаоса является выражение для плотности функции распределения, обычно, по скоростям молекул. Студенты должны уметь получить выражение для плотности функции распределения молекул по энергии, импульсу и т.д., а также вычислять величины, характеризующие параметры молекулярного движения в газе (среднюю скорость, среднюю энергию и др.). От студентов требуется понимание того, что, статистический метод призван дать рецепт расчета вероятности (в бесконечно малом или конечном) интервалах скоростей, энергий и т.д. В молекулярной физике это означает соответствующую долю молекул. В этом состоит смысл осваиваемой студентами предметной деятельности. В качестве примера деятельности по нахождению значений физических величин, позволяющих сопоставить теоретические зависимости с результатами опытов, предлагается определить давление идеального газа в определенных условиях, произведя вывод основного уравнения молекулярно-кинетической теории идеального газа с использованием распределения Максвелла молекул по скоростям. Ниже приводится тест задания для студентов по данной теме.
|
|
|
Объем азота при нормальных условиях равен 1 см3. зная функцию распределения молекул по модулям скоростей, вывести формулу числа молекул, энергия ε которых заключена в малом интервале dε. Найти среднее и наиболее вероятное значение энергии молекул. Найти число молекул, которые имеют энергию, точно равную ее среднему значению. Какова доля молекул, энергия которых превышает ее среднее значение.
2. Физика (древнее название которой натурфилософия) самым активным образом участвует в осуществлении общенаучной (общетехнической), профессиональной и гуманитарной подготовок и социально-нравственного развития студентов технического университета, организуя такие виды предметных деятельностей по физике, которые имеют внепредметную востребованость. Перечислим виды этих деятельностей.
а) Предметная деятельность, развивающая приемы и методы научения и самообразования с использованием конкретного физического материала. Единая структура формул законов всемирного тяготения и закона Кулона. Состояние «насыщения» в физических процессах и закономерностях: ток насыщения в вакууме, фототок насыщения, насыщение ядерных сил, «насыщение» удельной энергии связи, приходящейся на один нуклон и др. Различие формул определения и зависимостей (законов), первые читаются как алгебраические выражения, вторые передают функциональные зависимости с помощью слов «прямо пропорционально» и «обратно пропорционально».
|
|
|
б) Деятельность по использованию средств фиксации, хранения и предъявления учебной информации. Выполнение рисунков и иллюстраций к условию задачи, к описанию процессов, технических установок, использование блок-схем, графиков, диаграмм, мультипликации, физический эксперимент, модели, макеты, физические приборы, измерительная техника.
в) Деятельность по раскрытию и систематизации знаний: выделение сущностного и второстепенного, осуществление сравнения, анализа, синтеза, обобщение физической информации и т.д. Этой цели отвечает, например, приведенное ниже задание для самостоятельной проработки теоретического материала: выписать из текста учебника свойства и особенности электростатического поля в проводнике, или задание для студентов с ослабленной функцией слуха по подготовке к теоретическому опросу по разделу «Максвелловская теория электромагнитного поля»
Вопросы к теоретическому опросу потеме:
"Максвелловская теория электромагнитного поля."
(Ответы на вопросы представляются в письменном виде. Страницы тетради разделите вертикальной линией на две равные части. В левой половине страницы разместите ответы, относящиеся к электрическому полю, в правой – к магнитному. (В необходимых случаях ответы сопровождать рисунками.)
1). Принцип суперпозиции для электростатического и магнитных полей. Напряженность поля неподвижного точечного заряда и закон Био-Савара-Лапласа.
2а). Определение и физический смысл напряженности и смещения электрического поля, связь между ними для изотропного однородного диэлектрика.
26). Определение и физический смысл индукции и напряженности магнитного поля, связь между ними для изотропного однородного магнетика.
За). Механизм поляризации диэлектриков. Определение поляризованностидиэлектрика. Электрическая восприимчивость.
36). Механизм намагничивания магнетиков. Определение намагниченности магнетика. Магнитная восприимчивость.
|
|
|
4а). Связанный заряд. Связь объемной и поверхностной плотностей и связан ного заряда поляризованностью.
46). Молекулярные токи в магнетика. Связь плотности и силы молекулярноготока с намагниченностью.
5). Неподвижный проводник в электростатическом и неподвижный проводник с током в магнитном полях. Проводник, движущейся в магнитном поле.
6). Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме и диэлектрике. Теорема Гаусса для магнитного поля.
7). Теорема о циркуляции напряженности и индукции магнитного поля. Циркуляции напряженности вихревого электрического и потенциального электростатического поля.
8). Система уравнений Максвелла для электростатического и стационарного магнитного полей.
9). Система уравнений Максвелла для электромагнитного поля.
10). Какие выводы о свойствах и источниках электрических и магнитных полей следуют из уравнений Максвелла?
11). Объемная плотность энергии электрического и магнитного полей. Энергия заряженного конденсатора и катушки с током
г) Деятельность по формированию языка науки и его использованию в обучении данному предмету и другим дисциплинам. Например, деятельность, основанная на использовании функциональной роли формул, логический строй определения понятий, математическое прочтение формул и законов, общенаучный смысл физических понятий и использования физических знаний для раскрытия смысла математических преобразований (к примеру, операторов градиента, дивергенции, ротора и др.), умение работать с графиками и диаграммами и т.п.
д) Деятельность, направленная на воспитание потребности и навыков самообразования. Активизация занятий по физике, использование методических пособий для внеаудиторной работы студентов, организация аудиторной самостоятельной работы студентов на основе методических разработок (см. параграф 3.6). С их помощью студенты приобретают навыки работы с конспектом лекций и учебником по физике, самостоятельно добывают знания по изучаемой теме, снимается барьер неуверенности в своих силах и пр.
|
|
|
е) Формирование ценностных ориентиров. Физика содержит массу материала, который позволяет решать насущные проблемы сегодняшнего дня: умение осуществлять деятельность, направленную на поддержание баланса в природе, оценивать последствия технических проектов и размещение производств и т.п.
ж) Деятельности, направленные на, воспитание культуры эмоционального восприятия, чувства, сопереживания, личностного отношения. Таких примеров, на которых можно было бы раскрыть этот вид деятельности, в физике много. Много ярких демонстраций, лабораторных опытов. Для примера приведем всего одну иллюстрацию о расчете изменения мощности инфракрасного излучения при увеличении температуры излучения объект 3000 К до 5000 К (С.Э. Фриш. Т.3, 279). Студенты неожиданно обнаруживают, что, несмотря на перемещение максимума излучения в видимую часть спектра, мощность же инфракрасного излучения возрастает в 4,9 раза, что хорошо продемонстрировать на экране монитора.
з) Деятельность по развитию психо-физиологических функций (память, внимание, речь и т.д.) и способностей студентов (См. параграф 3.6).
и) Деятельности, нацеленные на воспитание интереса к научному и техническому исследованию, создание предпосылок к творчеству.
3. Следует отметить особенность представления учебного материала для целей обучения предметным деятельностям по физике.
Учебный материал, представленный в содержании учебников, сборников задач, учебных пособий, является средством непосредственной деятельности обучения, содержит нормы такой деятельности. Предметная деятельность позволяет разрешить данную задачу в едином ключе без противопоставления этих сторон обучения. Всякая единица учебного материала получает дополнительную переработку в соответствии с объективными требованиями процесса обучения, познавательными особенностями обучающихся, психологическими закономерностями мышления и предметно-практического обучения. Помимо своего содержания она должна характеризоваться целостностью, относительной завершенностью, внутренней структурированностью. Единица учебного материала должна отличаться строгой фиксацией заданных условий, исходных посылок, быть очищенной от всего, что не относится к рассматриваемому информационному полю.
Поскольку информация не может существовать сама «в себе», безотносительно к ее использованию в практической и познавательной деятельностях, то она: 1)несет в себе конкретные действия и операции, которые могут с нею выполняться и 2) должна быть представлена в такой форме, которая делает ее возможной для применения в любой момент времени в деятельности конкретных субъектов (В.А. Лекторский,279).
|
|
|
Эффективное применение научной и учебной информации зависит от того, в какой мере человек осознает ценность объекта, с которым имеет дело, ценностное отношение к объектам окружающего мира основано на знании, однако не сводится к ним, поэтому научная информация при преобразовании в «единицу» учебного материала дополняется раскрытием ее функциональных свойств и отношений к другим объектам и информационным блокам (Ю.Н. Кулюткин, 33).
Выделяются деятельности, которые выполняются с привлечением данного учебного материала. В обучении они наделяются познавательными функциями, ибо выступает в роли конкретных норм деятельности учителя и учащегося. В предметной деятельности учебный материал включается в новые связи и отношения, развивается и фиксируется в виде новых обобщений, новых функциональных понятий. Единица учебного материала, несущая в себе функциональные свойства физической информации и спектр соответствующих предметных деятельностей, вслед за Л.С. Рубинштейном назовем функционально-действенным комплексом, в котором раскрывается не только содержательная сторона физической информации, но и ее функционально-действенное назначение.
В состав такого комплекса входят:
1) содержание информации,
2) исходные посылки, допущения, границы и область и применимости,
3) отношения и связи с другими физическими понятиями и знаниями, информацией
4) действия и операции, производимые с данной информацией,
5) деятельности, в которые включается рассматриваемый учебный материал.
Поясним конкретным примером изучения уравнения Клапейрона-Менделеева для идеального газового состояния. После выяснения физических величин, входящих в это уравнение и условий его применения, изучают связи уравнения состояния с другими физическими величинами: плотностью газа, числом и концентрацией молекул и т.п., а также знакомят обучающихся с действиями и операциями, которые обычно выполняют с уравнением Клапейрона-Менделеева. Использование его для нахождения неизвестного параметра газового состояния. Уравнение Клапейрона-Менделеева записывают для каждого состояния идеального газа (сколько состояний газа рассматривается в задаче, столько получаем уравнений). Делением или вычитанием полученных уравнений Клапейрона-Менделеева можно часто уменьшить общее число неизвестных величин. Завершается изучение этого вопроса выполнением предметных деятельностей с уравнением Кланейрона-Менделеева. В зависимости от целей данного обучения проектируют необходимый перечень таких деятельностей: для смеси однородных и разнородных газов, для газов, находящихся в сосудах, разделенных полупроницаемой для одного из газов перегородкой, для нагнетания и откачки газа из сосудов и др.
Эффективность такого подхода в изучении учебного материала основана на том, что познавательная деятельность учащихся организуется комплексно на основе видов предметных деятельностей, отобранных для данного обучения.
|
|
|
