Формирование системы методологических знаний при обучении физике в средней школе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 13.00.02, доктор педагогических наук Кочергина, Нина Васильевна

• Кочергина, Нина Васильевна
• доктор педагогических наук
• 2003

Оглавление диссертации доктор педагогических наук Кочергина, Нина Васильевна

Введение.

Глава 1. Психолого-педагогические аспекты применения методологических знаний в обучении, воспитании и развитии школьников.

1.1. Значение и место методологических знаний в содержании образования.

1.1.1. Место методологических знаний в учебном предмете.

1.1.2. Структура комплекса методологических знаний в педагогике и теории и методике обучения физике.

1.2. Анализ состояния проблемы формирования методологических знаний в школьной практике.

1.2.1. Анализ содержания учебных программ по физике.

1.2.2. Анализ содержания учебников физики для средней школы.

1.2.3. Констатирующий этап педагогического эксперимента.

1.3. Формирование у учащихся системных физических знаний и обобщенных учебных умений.

1.3.1. Формирование системных предметных знаний.

1.3.2. Формирование у учащихся обобщенных учебных умений.

1.4. Значение методологических знаний в формировании мышления школьников.

1.4.1. Формирование диалектического, логического и философского мышления.

1.4.2. Формирование научного мышления и научного стиля мышления.

1.4.3. Формирование естественнонаучного и физического мышления.

1.5. Методологические знания как содержание и средство воспитания учащихся при обучении физике.

1.5.1. Современная модель личности.

1.5.2. Значение методологических знаний для осуществления гражданского воспитания.

Глава 2. Теоретические основы построения системы методологических знаний в рамках школьного курса физики.

2.1. Психолого-педагогические аспекты конструирования системы методологических знаний.

2.1.1. Анализ источников, факторов и источников-факторов построения содержания образования.

2.1.2. Анализ дидактических принципов построения содержания образования.

2.1.3. Анализ частнометодических принципов построения содержания школьного курса физики.

2.1.4. Анализ дидактических и методических оснований построения содержания школьного курса физики.

2.2. Система методологических знаний с точки зрения системного подхода.

2.2.1. Содержание понятия «методологические знания».

2.2.2. Уровни научного методологического знания.

2.2.3. Обоснование системы методологических знаний.

2.3. Подсистема знаний философского уровня методологии.

2.3.1. Подсистема знаний о диалектическом методе.

2.3.2. Подсистема знаний методологии гносеологии.

2.3.3. Подсистема знаний методологии логики.

2.4. Подсистема знаний общенаучной методологии.

2.4.1. Механистический подход.

2.4.2. Вклад основных методологических направлений в общенаучную

Щ методологию.

2.4.3. Системный подход.

2.4.4. Кибернетический подход.

2.4.5. Вероятностный подход.

2.4.6. Синергетический подход.

2.5. Подсистема знаний методологии физики.

2.5.1. Идея единства физической картины мира.

2.5.2. Идея единства прерывного и непрерывного.

2.5.3. Идея единства сохранения и изменения.

2.5.4. Идея единства абсолютного и относительного.

2.5.5. Идея единства симметрии и асимметрии.

2.5.6. Идея единства самоорганизации и самодезорганизации.

Глава 3. Методические основы формирования у учащихся системы методологических знаний.

3.1. Формы включения методологических знаний в учебно-воспитательный процесс.

3.1.1. Включение методологических знаний через структуру и организацию учебного материала.

3.1.2. Включение методологических знаний через поисковую деятельность учащихся.

3.1.3. Включение методологических знаний через познавательную деятельность учащихся.

3.1.4. Включение методологических знаний через другие виды вспомогательных знаний.

3.2. Процесс обучения с точки зрения синергетического подхода.

3.2.1. Общая характеристика системы «процесс обучения».

3.2.2. Применение к системе «процесс обучения» принципов бытия.

3.2.3. Применение к системе «процесс обучения» принципов становления

3.3. Методы формирования системы методологических знаний.

3.3.1. Методы введения разных видов методологических знаний.

3.3.2. Обобщение методологических знаний при организации их в систему.

3.4. Контроль и диагностика сформированности системы методологических знаний.

3.4.1. Цели обучения физике в классах разных профилей.

3.4.2. Уровни усвоения методологических знаний при обучении физике.

3.4.3. Диагностика сформированности системы методологических знаний

Глава 4. Реализация методики формирования у учащихся системы методологических знаний.

4.1. Методика формирования системы методологических знаний при изучении

раздела «Механика».

4.1.1. Возможности школьного курса физики для формирования у учащихся системы методологических знаний.

4.1.2. Методика формирования понятий эмпирического уровня познания

4.1.3. Методика формирования представления о принципе единства и многообразия мира.

4.1.4. Методика формирования блоков «суждение» и «умозаключение».

4.1.5. Методика формирования знаний блоков системного, кибернетического щ и механистического подходов.

4.2. Методика формирования системы методологических знаний при изучении раздела «Молекулярная физика».

4.2.1. Методика формирования представлений о принципе детерминизма

4.2.2. Методика формирования понятий теоретического уровня познания

4.3. Методика формирования системы методологических знаний при изучении раздела «Электродинамика».

4.3.1. Методика формирования логической формы «понятие».

4.3.2. Методика формирования знаний об идее единства прерывного и непрерывного.

4.3.3. Методика формирования знаний об идее единства сохранения и изменения.

4.3.4. Методика формирования знаний об идее единства абсолютного и относительного.

4.4. Методика формирования системы методологических знаний при изучении раздела «Квантовая физика».

4.4.1. Методика формирования представлений о принципе развития.

4.4.2. Методика формирования знаний об идее единства симметрии и асимметрии.

4.4.3. Методика формирования знаний об идее единства самоорганизации и самодезорганизации.

4.4.4. Методика формирования знаний об идее единства ФКМ.

Глава 5. Педагогический эксперимент.

5.1. Организация и методика проведения педагогического эксперимента.

5.2. Поисковый этап педагогического эксперимента.

5.3. Обучающий этап педагогического эксперимента.

5.3.1. Обучающий педэксперимент в классах гуманитарного профиля.

5.3.2. Обучающий педэксперимент в классах физико-математического профиля.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формирование системы методологических знаний при обучении физике в средней школе»

Формирование современной личности, способной к саморазвитию, к самостоятельному принятию решений в условиях постоянно изменяющегося по нелинейным законам мира, требует уточнения содержания образовательных задач и комплексного их решения. Современная система образовательных задач изложена в концепции профильного обучения на старшей ступени общеобразовательной школы [117]. Основная идея обновления старшей ступени общего среднего образования состоит в том, чтобы оно стало более индивидуализированным, функциональным и эффективным. Это предполагает в процессе обучения конкретным учебным дисциплинам, в том числе физике, осуществлять формирование научного мировоззрения и мышления школьников, выработку у них глубоких, прочных и осознанных знаний, обобщенных учебных умений, а также формирование социально и индивидуально значимых качеств личности. В процессе решения указанных выше задач применяются методологические знания, под которыми в самом общем смысле понимают знания о структуре и организации научного знания, а также знания о методах познания.

В проекте стандарта физического образования РФ указывается на необходимость усвоения учащимися средней (полной) общеобразовательной школы методологических знаний и умений. Среди таких знаний в первую очередь указываются общенаучные понятия и методы (гипотеза, закон, теория, экспериментальный метод, теоретический метод и др.) и понятия и методы методологии физики (физическая теория, физическая картина мира и др.) [224].

В дидактике и методике обучения физике к настоящему времени выделились два научных подхода, связанные с пониманием значения и места методологических знаний в процессе обучения школьным дисциплинам, в частности, физике. В рамках первого подхода методологические знания понимают, в основном, как средства обучения физике. Методологические знания, так же как и любые другие вспомогательные знания, используются для формирования у учащихся системных физических знаний и обобщенных учебных умений. Авторами, развивающими этот подход являются дидакты (Л.Я. Зорина,

А.Н. Крутский, А.В. Усова и др.) и методисты (А.А. Белякова, А.А. Бобров,

A.А. Зиновьев, JI.H. Кузнецова, М.Е. Кузнецов и др.).

В рамках второго подхода методологические знания понимают как элементы содержания образования, которые усваиваются школьниками в процессе обучения физике. Формирование у учащихся методологических знаний приводит к развитию у них научного мировоззрения, мышления и прочих аспектов, характеризующих человека как личность. К авторам, разрабатывающим данный подход, относятся дидакты (А.В. Усова, B.C. Шубинский и др.) и методисты (В.Ф. Ефименко, В.Н. Мощанский, В.Г. Разумовский, В.И. Решанова и др.).

В зависимости от установленных значения и места методологических знаний в каждом подходе создается соответствующая методика: либо методика формирования методологических знаний (и умений) в процессе обучения физике, либо методика формирование физических знаний (и умений) с применением методологических знаний. Методика формирования методологических знаний у школьников в процессе обучения физике, одновременно учитывающая их как содержание и как средство обучения, в настоящее время отсутствует.

Другая проблема связана с выделением видов методологических знаний, необходимых для усвоения учащимися. Большинство из имеющихся в теории и практике обучения физике методик формирования и развития мировоззрения (диалектико-материалистического, научного и др.), мышления (диалектического, логического, естественнонаучного, теоретического, физического и др.), познавательных способностей и т.п. связаны с усвоением школьниками методологических знаний определенного вида.

Формирование у школьников знаний о диалектическом методе при обучении физике исследовалось в работах А.В. Усовой и Н.В. Шароновой; формирование знаний и правил методологии логики - в работах В.А. Завьялова,

B.И. Решановой, А.В. Усовой; формирование знаний методологического аспекта гносеологии - в исследованиях Н.Е. Важеевской, С.Е. Каменецкого, В.Г. Разумовского, Н.А. Солодухина, и др. Ряд исследований посвящен отражению в процессе обучения физике идей общеметодологических направлений, главным образом, системного и вероятностного подходов (С.И. Десненко,

Н.С. Пурышева, Л.Я. Тарасов и др.). Целая плеяда ученых занималась методикой формирования у школьников знаний физической методологии (В.Ф. Ефименко, И.С. Карасова, В.В. Мултановский, Н.С. Пурышева, JI.C. Хижнякова и др.).

Более сорока лет назад поставлена проблема выделения комплекса методологических знаний, необходимых для усвоения всеми учащимися. На общедидактическом уровне эта проблема решалась Л.Я. Зориной, на частнометоди-ческом уровне - Г.М. Голиным, В.В. Мултановским, В.Г. Разумовским и др. Созданные этими авторами подходы и методики, во-первых, не учитывают структуру научного методологического знания, представленную философским, общенаучным и частнонаучным уровнями, во-вторых, не соответствуют современному состоянию научного методологического знания, лишенному каких-либо идеологических предпочтений. В этой связи можно утверждать, что современная система методологических знаний в рамках школьного курса физики не разработана.

Методологические знания вводятся в учебно-воспитательный процесс с помощью разных форм включения, а именно: через структуру и организацию учебного материала, через познавательную и поисковую деятельность учащихся (Л.Я. Зорина, В.В. Краевский, И.Я. Лернер). На частнометодическом уровне возникли идеи включения методологических знаний в процесс обучения физике через историко-научные и оценочные знания (Р.А. Аканова, В.Н. Мощан-ский, Р.Н. Щербаков и др.). Наряду с упомянутыми знаниями существует целый комплекс вспомогательных знаний, усвоение которых связано с процессом воспитания учащихся. Возможности применения методологических знаний для включения политологических, социологических и других знаний, необходимых для гражданского воспитания современной личности, в процесс обучения физике не исследованы. Не реализованы возможности поиска новых форм включения методологических знаний в процесс обучения школьным дисциплинам, в частности, физике.

В концепции профильного обучения на старшей ступени общеобразовательной школы выделяют четыре основных профиля обучения (естественноматематический, гуманитарный, социально-экономический и технологический). В каждом из этих профилей учебный предмет «физика» выполняет свою образовательную цель. Так, в классах естественно-математического и технологического профилей физика входит в состав профильных общеобразовательных предметов и изучается углубленно. В классах гуманитарного и социально-экономического профилей этот учебный предмет включается в рамках естествознания в состав базовых общеобразовательных предметов. Аналогично обстоит дело с местом физики в непрофильных школах и классах. В этом случае изучение физики в старшей школе имеет цель формирования у учащихся научного мировоззрения в аспекте понимания ими природных явлений [117].

Итак, процесс обучения физике в профильной школе отличается спецификой образовательных целей для классов разных профилей. Это проявляется, например в том, что у учащихся конкретного профиля в процессе обучения физике необходимо развивать специфические способности, мышление и мировоззрение. Все названные выше характеристики личности связаны с усвоением методологических знаний. Следовательно, школьники классов разных профилей должны усваивать либо разные системы методологических знаний, либо одну и ту же систему, но на разных уровнях. Однако, методологические знания и уровни их сформированности для классов разных профилей не выделены, не разработаны методики их формирования у учащихся.

Таким образом, в основе настоящего исследования находятся следующие противоречия:

- между необходимостью создания системы методологических знаний для школьного курса физики, отражающей современное состояние научного методологического знания с учетом всех его уровней, и отсутствием такой системы;

- между необходимостью разработки методики формирования у учащихся системы методологических знаний с учетом их места в содержательном и процессуальном блоках учебного предмета физики и отсутствием такой методики;

- между объективной связью усвоения методологических знаний с задачами обучения, воспитания и развития в процессе обучения физике и отсутствием методики формирования системы методологических знаний, позволяющей реализовать комплексное решение указанных выше задач;

- между спецификой образовательных целей в условиях профильного обучения школьников физике и отсутствием методики формирования системы методологических знаний, учитывающей эту специфику.

Приведенные выше противоречия обосновывают актуальность исследования.

Из актуальности исследования вытекает проблема создания системы методологических знаний и разработки методики ее формирования у школьников в целях эффективного решения образовательных задач в условиях профильного обучения физике.

Объект исследования: процесс обучения физике в средней школе.

Предмет исследования: теория и методика формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике в средней школе.

Цель исследования состоит в том, чтобы обосновать и разработать концепцию методики формирования у учащихся системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике, представляющую собой теоретические положения, позволяющие сконструировать систему методологических знаний для школьного курса физики и разработать методику процесса усвоения этой системы знаний учащимися профильной школы.

При разработке гипотезы исследования применялись результаты дидактических исследований, посвященных теории содержания общего среднего образования (В.В. Краевский, B.C. Леднев, И.Я. Лернер, М.Н. Скаткин), теории учебного предмета (И.К. Журавлев, Л .Я. Зорина, И.И. Логвинов), теории процесса обучения (С.И. Архангельский, В.В. Краевский, И.Я. Лернер), а также исследования по теории личностно-ориентированного образования (Н.А. Алексеев, Е.В. Бондаревская, В.И. Данильчук, В.В. Сериков и др.) и теории проблемного обучения (Л.Я. Лернер, A.M. Матюшкин, М.И. Махмутов и др.). В диссертации учитывались результаты работ по проблемам социализации (Б.М. Бим-Бад, В.Н. Лавриненко, А.С. Панарин, А.В. Петровский и др.), гуманитаризации (Г.А. Бордовский, JI.A. Бордонская, В.И. Данильчук, Т.М. Елкано-ва и др.) и дифференциации образования (Н.С. Пурышева, Е.С. Рабунский, И. Унт и др. ). Кроме того, применялись дидактические исследования, связанные с формированием у учащихся системных предметных знаний и обобщенных учебных умений (Л.Я. Зорина, А.Н. Крутский, Л.М. Перминова и др.).

Теоретическую основу исследования составляют результаты философских работ (П.В. Алексеев, А.Д. Гетманова, В.А. Канке, А.Л. Микешина, А.В. Панин, Д.Д. Рачинский, А.Г. Спиркин и др.), а также исследований по общенаучной методологии (В.И. Аршинов, И.В. Блауберг, В.Г. Буданов, М.Ф. Веденов, Е. Вигнер, Е.Н. Князева, И.Б. Новик, И. Пригожин, Ю.В. Сачков, Г.П. Щедровицкий, Г. Хакен, Э.Г. Юдин и др.), методологии естествознания (В.А. Асеев, Л.Б. Баженов, С.И. Вавилов, С.Б. Крымский, В.И. Кузнецов и др.) и методологии физики (О.Е. Баксанский, B.C. Готт, А.И. Донцов, В.Н. Князев,

A.И. Наумов, B.C. Степин), в том числе работы ученых-физиков (Н. Бор, М. Борн, Ю.С. Владимиров, С.П. Капица, С.П. Курдюмов и др.).

В диссертации учитывались результаты психологических работ по проблемам реализации деятельностного подхода в обучении (П.Я. Гальперин,

B.В. Давыдов, А.Н. Леонтьев, Н.Ф. Талызина и др.), формирования мышления (Г.А. Берулава, А.В. Викулов, B.C. Шубинский и др.) и воспитания школьников (Б.Т. Лихачев, А.В. Петровский, И.П. Подласый, В.А. Сластенин и др.).

В исследовании применялись результаты работ по теории и методике обучения физике, связанные с построением содержания школьного курса физики (Г.М. Голин, В.А. Извозчиков, А.В. Перышкин, Н.С. Пурышева, В.Г. Разумовский, Н.А. Родина), с осуществлением профильного подхода при обучении физике (Г.Я. Мякишев, А.А. Пинский, Н.А. Пурышева, Л.С. Хижнякова, Б.М. Яворский).

Важный вклад в исследование составили работы по формированию у школьников определенных методологических знаний (П.И. Афанасьев, Н.Е. Важеевская, С.Е. Каменецкий, И.С. Карасова, В.А. Любичанковский,

Н.А. Солодухин, Н.П. Семыкин и др.) и системы методологических знаний (Г.М. Голин, В.Ф. Ефименко, Л.Я. Зорина, В.В. Мултановский), по развитию мышления (JI. Кюнбергер, В.И. Решанова, А.В. Усова и др.) и мировоззрения (В.Н. Мощанский, А.В. Усова, Н.В. Шаронова и др.) учащихся, а также по воспитанию школьников при обучении физике (Р.А. Аканова, В.В. Завьялов, Л.П. Свитков, А.В. Усова, Р.Н. Щербаков и др.).

В основу исследования положена гипотеза: Если при обучении физике формировать у школьников систему методологических знаний, построенную на основе требований к отбору содержания образования с учетом трех уровней научного методологического знания в его современном состоянии, применяя при этом методику, учитывающую значение методологических знаний как содержания и средства обучения (и воспитания), а также специфику целей обучения физике школьников классов разных профилей, то можно добиться комплексного решения образовательных задач в условиях профильного обучения физике, что диагностируется по усвоению учащимися системных физических знаний и обобщенных экспериментальных умений, а также по усвоению ими системных методологических знаний и методологических умений.

Цель и гипотеза исследования определили следующие задачи:

1. Уточнить содержание понятия «методологические знания», выяснить значение, место и функции этих знаний в содержании образования на уровнях учебного предмета и процесса обучения (и воспитания).

2. Выявить состояние проблемы формирования у учащихся методологических знаний в теории и практике обучения физике.

3. Разработать концепцию методики формирования системы методологических знаний при обучении физике в профильной школе. Для этого:

- на основе современного состояния научного методологического знания и специфики учебного предмета физики выделить структуру и содержание системы методологических знаний для школьного курса физики и обосновать ее с точки зрения системного подхода;

- на основе дидактического подхода к конструированию содержания образования выяснить представленность методологических знаний во всех составляющих отбора содержания образования физике (источниках, факторах, дидактических принципах и основаниях) и выявить формы включения методологических знаний в содержание процесса обучения (и воспитания) физике;

- выделить и обосновать методы формирования основных видов методологических знаний (понятий и категорий, законов и принципов, методов и подходов, теорий и картин мира);

- с учетом общих и специальных целей обучения физике школьников классов разных профилей выделить и обосновать уровни сформированности у них системы методологических знаний в зависимости от степени системности и глубины усвоения этих знаний.

4. Разработать методику формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике, представляющую собой практический вариант реализации методических основ концепции. Для этого:

- сформулировать основные положения методики в виде этапов деятельности учителя по выработке у учащихся системы методологических знаний;

- исходя из анализа возможностей школьного курса физики разработать программы методологических знаний для каждого раздела упомянутого курса, указав в них место обобщения знаний в рамках блоков, подсистем и системы в целом;

- разработать учебные материалы, позволяющие реализовать методику формирования системы методологических знаний при обучении физике в профильной школе (обобщенные планы деятельности учащихся, задания методологического характера, тесты для диагностики сформированности знаний).

5. Подготовить и провести педагогический эксперимент с целью проверки гипотезы исследования в классах гуманитарного и физико-математического профилей.

В ходе исследования использовались следующие методы и виды деятельности:

1) теоретические - изучение и анализ отечественной и зарубежной научной литературы по проблемам философии, научной методологии, теории содержания образования, теории процесса обучения, психологии, теории и методике обучения физике; изучение и анализ нормативных документов, регламентирующих процесс физического образования в средней школе; комплекс общенаучных методов исследования проблем обучения (и воспитания) в общеобразовательной средней школе (системный, кибернетический и синергетический подходы);

2) практические - наблюдение, анкетирование, интервьюирование, беседа, экспертная оценка, опытное преподавание, лабораторный эксперимент, метод статистики критерия знаков.

Исследование проводилось в течение 12 лет с 1992 по 2003 г. включительно и осуществлялось в три этапа (1 этап - 1992-1995 гг.; второй этап: 19961998 гг. и третий этап: 1998-2003 гг.). В течение указанных выше периодов работа осуществлялась в разных направлениях:

- на первом этапе исследования выяснялось состояние проблемы формирования методологических знаний в процессе обучения (и воспитания) физике, разрабатывались методические рекомендации для учителей с целью выработки у учащихся знаний и умений в составе методологического аспекта гносеологии; выяснялись психологические особенности учащихся классов гуманитарного и физико-математического профилей и разрабатывались дидактические материалы по формированию у учащихся деятельности, адекватной эмпирической составляющей цикла научного познания, с учетом специфики профилей; проводились спецкурсы для студентов по проблемам формирования методологических умений в составе цикла научного познания;

- на втором этапе исследования выяснялись значение и место методологических знаний в структуре учебного предмета, выявлялись функции этих знаний и их связи с другими вспомогательными знаниями; анализировалась литература по философии и методологии науки с целью выяснения систематизации научного методологического знания; изучался подход к конструированию содержания образования в средней школе, на основе которого разрабатывалась система методологических знаний в рамках школьного курса физики; проводились спецкурсы для студентов по проблемам использования вспомогательных знаний при обучении физике в средней школе;

- на третьем этапе исследования формулировались основные положения концепции методики формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике; разрабатывалась методика формирования системы методологических знаний; проверялась эффективность этой методики в процессе обучения физике школьников гуманитарного и физико-математического профилей. Проводились спецкурсы для студентов по проблеме формирования системы методологических знаний в процессе обучения физике в средней общеобразовательной школе. Все вышеизложенное отражено в виде монографии, учебного пособия и серии статей и тезисов.

На всех этапах исследования материалы проходили опытную проверку и внедрение. На заключительном этапе проверялись гипотеза исследования и концепция.

Научную новизну исследования составляют:

1. Уточненные в рамках методики обучения физике понятия «методологические знания» и «системные методологические знания». Методологические знания - это понятия и категории, законы и принципы, методы и подходы, теории и картины мира, реализующие процесс познания (и мышления) на философском, общенаучном и частнонаучном уровнях. Системные методологические знания характеризуются усвоением учащимися статуса каждого элемента знаний (понятие, закон, теория и т.п.), его содержания и места в системе методологических знаний.

2. Система методологических знаний для школьного курса физики, включающая три уровня научного методологического знания (всеобщий - философский, общенаучный и частнонаучный), пять соответствующих упомянутым уровням подсистем (диалектического метода, методологии логики, методологии гносеологии, общенаучной методологии и методологии физики), а также 14 блоков в составе подсистем. Блоки выделены в соответствии с основными принципами, идеями и подходами в рамках каждой подсистемы методологических знаний. В системе представлены содержательные (знаниевые) и процессуальные (операциональные) компоненты.

3. Уточненные и новая формы включения вспомогательных знаний в учебно-воспитательный процесс. Получила развитие форма включения вспомогательных знаний (политологических и социологических) в процесс обучения физике через методологические знания, показана их связь с гражданским воспитанием. Предложена новая форма включения методологических знаний в процесс обучения физике: через структуру процесса обучения, который в рамках синергетического подхода является самоорганизующейся системой.

4. Методы формирования методологических знаний, которые образуют три группы: методы введения конкретного методологического знания в процесс обучения, методы обобщения и методы контроля сформированности. Выделенные и обоснованные схемы обобщения, благодаря которым осуществляется переход от более низкого уровня методологического знания к более высокому и достигается такое качество методологических знаний, как системность. Наряду с обобщением физических знаний в рамках физических понятий, законов, теорий и картин мира, предложено обобщение в рамках отдельных элементов структуры методологических знаний (блока, подсистемы, системы).

5. Уровни сформированности системы методологических знаний, выделенные и обоснованные с учетом общих и специальных целей обучения физике школьников классов разных профилей. Указанные уровни дифференцируются в зависимости от глубины усвоения (узнавание, воспроизведение, применение) и степени системности (в рамках блока, подсистемы, системы методологических знаний).

6. Концепция методики формирования системы методологических знаний у учащихся в условиях профильного обучении физике, разработанная на основе современного подхода к построению содержания образования с учетом значения, места и функций методологических знаний в процессе обучения, состоящая из трех блоков: основания, ядра и приложения. Основание концепции образуют источники, факторы и критерии отбора содержания общего среднего и физического образования, а также дидактические и частнометодические принципы конструирования последнего. Ядро концепции включает теоретические основы построения системы методологических знаний для школьного курса физики и методические основы формирования у школьников системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике. Приложения концепции образует методика формирования системы методологических знаний у учащихся в условиях профильного обучения физике.

7. Методика формирования системы методологических, созданная с опорой на методические основы упомянутой концепции, включающая этапы деятельности учителя по формированию системы методологических знаний, программы этих знаний для всех разделов школьного курса физики и дидактические материалы для учащихся (обобщенные планы деятельности учащихся, задания методологического характера, тесты для диагностики и контроля сформированности методологических знаний, словарь терминов к системе методологических знаний).

Теоретическая значимость исследования заключается в том, что в исследовании получили развитие общедидактические и частнометодические идеи формирования у учащихся системных физических и системных методологических знаний, которые отражены в концепции методики формирования системы методологических знаний у учащихся в условиях профильного обучения физике. Основным направлением развития этих идей является одновременное использование методологических знаний трех уровней научной методологии в качестве содержания и средства обучения физике для комплексного решения образовательных задач в профильном обучении.

Концептуальные положения:

1. Цель формирования системы методологических знаний: выработка у учащихся системных знаний по физике, системных методологических знаний и методологических умений (базы научного мышления и мировоззрения).

2. Методологические знания являются одновременно содержанием и средством обучения физике. Это позволяет реализовать их основные функции, а именно: обеспечить, с одной стороны, комплексное решение задач обучения, воспитания и развития, с другой - объяснение и систематизацию физических знаний. Названные функции отражают значение методологических знаний в образовании учащихся и их роль в научном познании, соответственно.

3. Методологические знания входят в содержание обучения физике в виде системы, структура которой выделена с учетом, во-первых, уровней научного методологического знания (философского, общенаучного, частнонаучного) в их современном состоянии; во-вторых, подсистем в рамках каждого уровня (диалектического метода, методологии гносеологии, методологии логики, общенаучной методологии и методологии физики); в-третьих, блоков внутри подсистем. Объединение в блоки осуществляется в соответствии с ведущими в подсистеме принципами, идеями, подходами и т.п.

4. Методологические знания включаются в учебно-воспитательный процесс в пяти формах: через структуру и организацию предметного материала, через структуру процесса обучения, через познавательную деятельность учащихся, через поисковую деятельность учащихся, через другие виды вспомогательных знаний. Последняя форма в большей степени связана с процессом воспитания личности, т.к. предполагает применение историко-научных, оценочных и других знаний. С другой стороны, методологические знания позволяют включить в процесс обучения физике политологические и социологические знания.

5. Формирование системных методологических знаний осуществляется с учетом их статуса и места в соответствующей системе. Содержание методологических понятий раскрывается и вводится в учебно-воспитательный процесс либо описательно, либо через их структуру, что отражено в структурно-логических схемах и обобщенных планах. Методы разных уровней методологии вводятся: через точно указываемые действия и операции (способы выполнения действий), через обобщенное предписание деятельности и путем указания общего направления деятельности (ориентирование).

6. Необходимым этапом формирования системы методологических знаний является их обобщение. Этот процесс осуществляется, во-первых, путем последовательного обобщения от частнонаучного уровня методологии к общенаучному уровню или к философскому уровню при изучении конкретных физических понятий и законов. В этом случае обобщение осуществляется в соответствии со схемами: «физическая методология - диалектический метод», «физическая методология — методология гносеологии», «физическая методология методология логики», «физическая методология - общенаучная методология». Во-вторых, обобщение проводится по мере усвоения учащимися отдельных блоков в составе подсистем методологических знаний, а затем отдельных подсистем в составе системы методологических знаний. Такой подход к обобщению соответствует, с одной стороны, логике научного познания и имеет такие уровни, как понятие, закон, теория, физическая картина мира, общенаучная картина мира, с другой - систематизации материала в соответствии с уровнями, подсистемами и блоками методологических знаний.

7. Методологические знания могут быть усвоены учащимися на разных уровнях, которые выделяются в зависимости от глубины усвоения (узнавание, воспроизведение, применение) и в зависимости от степени обобщенности знания (в рамках блока, подсистемы или системы методологических знаний). Выбор уровня усвоения конкретного методологического знания обусловлен общими и специальными целями обучения физике школьников классов разных профилей.

8. Диагностика и контроль сформированности системы методологических знаний предполагает выполнение учащимися специальных заданий методологического характера в форме тестов для проверки сформированности системных физических и методологических знаний, а также решение физических задач и выполнение исследовательских лабораторных работ для проверки сформированности методологических умений. Контроль и диагностика составляют отдельную группу методов формирования системы методологических знаний.

Сформулированная в таком виде концепция отражает теоретические основы построения системы методологических знаний в рамках школьного курса физики, методические основы формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике и позволяет построить методику формирования системы методологических знаний у учащихся профильной школы в процессе обучения физике.

Практическую значимость исследования составляют:

1. Методика формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике, включающая этапы деятельности учителя по формированию системы методологических знаний, обобщенные планы деятельности учащихся и дидактические материалы.

2. Программы методологических знаний для основных разделов школьного курса физики, созданные на основе системы методологических знаний и анализа возможностей школьного курса физики в формировании этой системы знаний у учащихся.

3. Методическое пособие для учителей, содержащее основные идеи и рекомендации по реализации методики формирования у учащихся системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике.

Использование этих материалов в практике обучения физике позволяет сформировать у учащихся системные физические знания, системные методологические знания и методологические умения.

Результаты исследования докладывались и обсуждались:

- на научно-методических семинарах кафедры теории и методики обучения физике Mill У им. В.И. Ленина (1992-2003 гг.), на научно-практических конференциях МПГУ им. В.И. Ленина (1994, 1995, 1999, 2002 гг.);

- на заседаниях кафедры теории и технологии обучения математике и физике Стерлитамакского госпединститута (1992-2000 гг.), на заседаниях кафедры теории и технологий физического образования Благовещенского госпе-дуниверситета, на семинарах учителей физики средних учебных заведений гг. Стерлитамака, Мелеуза, Ишимбая, Благовещенска (1992-2002 гг.) и на курсах повышения квалификации учителей физики гг. Стерлитамака и Благовещенска (1995-2003 гг.);

- на Всероссийских, республиканских, зональных конференциях в гг. Н. Новгороде (1994, 2001 гг.), Екатеринбурге (1996, 1999 гг.), Уфе (2000 г.), Благовещенске (2003 г.) и др.;

- на международных научно-методических конференциях в г. Москве (2000, 2002 гг.), на международной конференции «Физика в системе современного образования» в г. Ярославле (2001 г.).

На защиту выносятся следующие положения:

1. Для комплексного решения задач обучения, воспитания и развития в процессе профильного обучения физике у всех школьников необходимо формировать систему методологических знаний, что приводит к выработке у них системных физических знаний, системных методологических знаний и методологических умений (базы научного мышления и мировоззрения).

2. Номенклатура методологических знаний для школьного курса физики включает понятия и категории, законы и принципы, методы и подходы, теории и картины мира. В основу такой классификации положены два признака: степень обобщенности методологического знания и принадлежность его к содержательному или процессуальному аспекту научной методологии.

3. Содержание системы методологических знаний в физическом образовании определяется исходя из источников, факторов и критериев отбора содержания общего среднего образования, а также дидактических и частномето-дических принципов конструирования физического образования. В процессе обучения физике система методологических знаний применяется как в виде содержания, так и в виде средств обучения (и воспитания).

4. Система методологических знаний в рамках школьного курса физики структурируется в соответствии с уровнями научного методологического знания (философским, общенаучным, частнонаучным) в их современном состоянии. Дальнейшее структурирование системы соответствует ведущим принципам, идеям, подходам в рамках каждого уровня. Названная система включает знаниевые и операциональные компоненты.

5. Система методологических знаний входит в учебно-воспитательный процесс в пяти формах (через структуру и организацию учебного материала, через познавательную и поисковую деятельность учащихся, через структуру процесса обучения, через использование вспомогательных знаний других видов) и вырабатывается у учащихся с помощью трех групп методов (введения методологических знаний в процесс обучения, обобщения и контроля), выбор которых зависит от степени обобщенности конкретного методологического знания и необходимого уровня его сформированности. Уровни сформированности системы методологических знаний дифференцируются по глубине (узнавание, воспроизведение, применение) и степени системности (в рамках блока, подсистемы, системы). Выбор уровней обусловлен общими и специальными целями обучения физике школьников классов разных профилей.

6. Система методологических знаний вырабатывается у учащихся в три этапа: 1) формирование представлений, понятий и умений, связанных с отдельными элементами системы с учетом их вида на конкретном материале курса физики; 2) формирование представлений о связях между элементами системы методологических знаний из различных подсистем; 3) формирование представления о месте каждого элемента знаний в системе методологических знаний. Для каждого этапа выделяются свои методы формирования методологических знаний и дидактические средства.

7. Методологические знания как элементы комплекса вспомогательных знаний позволяют включить в учебный предмет «физика» знания гуманитарных дисциплин, в том числе социологических и политологических. Усвоение этих знаний имеет большое значение для гражданского воспитания школьников.

Основное содержание исследования отражено в пяти главах диссертации. Глава I посвящена психолого-педагогическим аспектам применения методологических знаний в обучении, воспитании и развитии школьников. В ней выяснено значение методологических знаний как элемента содержания и средства обучения (воспитания и развития) учащихся. Определено место методологических знаний в структуре учебного предмета с ведущим компонентом «основы наук». Раскрыто наиболее распространенное в педагогике и методике обучения физике представление о структуре комплекса методологических знаний.

В этой главе проанализировано состояние проблемы формирования методологических знаний в процессе обучения физике. Приведены результаты анализа современных учебных программ и учебников физики с целью выявления в них методологических знаний. Представлены результаты констатирующего этапа педагогического эксперимента. На основе вышеизложенного сформулированы основные противоречия, обосновывающие актуальность исследования.

В I главе рассмотрены две функции методологических знаний: формирование у учащихся системных предметных знаний и обобщенных учебных умений. Приведены разнообразные подходы к отбору и формированию у школьников системных знаний и обобщенных умений, главным образом, обобщенных экспериментальных умений при обучении физике. Выяснена представленность методологических знаний в структурно-логических схемах изложения предметных знаний и обобщенных планах деятельности учащихся.

На основе анализа психолого-педагогических и методических работ выделена специфика разных видов мышления и установлено значение методологических знаний в разработке подходов к их формированию. Показано, что формирование мышления определенного вида (диалектического, логического, научного, естественнонаучного, физического и др.) связано с усвоением знаний из соответствующей области научной методологии.

С учетом методологических принципов обучения и воспитания, а также результатов социологических и социально-психологических исследований, выявлена современная модель личности и обоснована ее структура. Выяснены виды воспитания, формирующие такую личность. Показано значение методологических знаний как содержания и средства воспитания школьников.

В главе II излагаются теоретические основы построения системы методологических знаний в рамках школьного курса физики. В ней проанализированы основные аспекты конструирования содержания образования (источники, факторы, принципы, критерии и др.) с целью выявления в них методологических знаний. Показано наличие системности методологических знаний в названных выше аспектах. Рассмотрена модель построения содержания курса физики для старшей профильной школы с точки зрения использования системы методологических знаний.

На основе современных представлений о методологии научного познания, с учетом требований к конструированию содержания общего среднего образования рассмотрен процесс построения системы методологических знаний для школьного курса физики Организация системы методологических знаний обоснована с точки зрения системного подхода.

В этой главе раскрыто содержание подсистемы знаний философской методологии, проанализированы ведущие идеи, в соответствии с которыми структурируются методологические знания подсистем диалектического метода, методологии логики и методологического аспекта гносеологии. Обоснована и выделена подсистема знаний общенаучной методологии, составляющая второй уровень научного методологического знания. Раскрыт подход, согласно которому организуется упомянутая подсистема знаний. Рассмотрены ведущие общеметодологические направления: системный, вероятностный, кибернетический и синергетический подходы. Выяснено значение этих подходов для развития современного научного знания.

В этой же главе рассмотрены структура и организация подсистемы знаний методологии физики, относящейся к частнонаучному уровню методологии. Проведен анализ фундаментальных физических идей (принципов самой большой степени обобщенности), вокруг которых происходит объединение не только физических знаний и знаний методологии физики, но и знаний методологии естествознания.

Заключение диссертации по теме «Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)», Кочергина, Нина Васильевна

ВЫВОДЫ К 3 ГЛАВЕ:

1. В дидактике выделяют четыре формы включения методологических знаний в учебно-воспитательный процесс: через структуру и организацию предметного материала; через организацию познавательной деятельности учащихся; через организацию поисковой деятельности учащихся; через использование других видов вспомогательных знаний. Реализация фундаментальных принципов синергетики к существованию и становлению системы «процесс обучения» обосновывает тот факт, что эта система является самоорганизующейся. Применение идей синергетики к процессу обучения позволяет выяснить еще одну форму включения методологических знаний в структуру учебно-воспитательного процесса, а именно через структуру процесса обучения.

2. Система методологических знаний формируется у школьников в условиях профильного обучения физике в три этапа. Сначала формируются отдельные элементы системы (конкретные методологические знания). Затем выясняются связи между элементами разных подсистем методологических знаний. В последнюю очередь устанавливается место конкретного элемента методологического знания в упомянутой системе.

3. Методы формирования методологических знаний образуют три группы: методы введения названных знаний в процесс обучения, методы обобщения и методы контроля. Первые зависят от вида конкретного методологического знания и степени его обобщенности. Вторые соответствуют, с одной стороны, логике научного познания и приводят к образованию таких уровней обобщения физических знаний, как понятие, закон, теория, ФКМ, ОКМ, с другой - систематизации материала в соответствии с блоками, подсистемами и всей системой методологических знаний. Третьи позволяют определить сформированность методологических знаний по двум уровням: глубине усвоения (узнавание, воспроизведение и применение) и степени системности (в рамках блока, подсистемы, системы).

4. Средствами формирования системы методологических знаний, в том числе контроля сформированности, являются тесты. Для проверки усвоения методологических знаний на разных уровнях системности и глубины усвоения применяются тесты разных типов. Контроль сформированности методологических умений осуществляется при выполнении учащимися соответствующих видов деятельности.

5. Теоретические основы построения системы методологических знаний и методические основы формирования этой системы знаний у учащихся составляют ядро концепции методики формирования системы методологических знаний в условиях профильного обучения физике. Основание концепции образуют источники, факторы и критерии отбора содержания физического образования в профильной школе. В приложения концепции входит методика формирования системы методологических знаний.

6. В более развернутом виде структуру концепции (схема 12) образуют восемь связанных между собой блока. Содержание системы методологических знаний для школьного курса физики отбирается в соответствии с целями формирования этой системы у учащихся и теоретическими основами отбора содержания физического образования (источниками, факторами, принципами, критериями). Цели обучения физике школьников классов разных профилей позволяют выделить уровни сформированности отдельных составляющих системы в зависимости от необходимой глубины и системности усвоения методологических знаний. Содержание системы и уровни сформированности методологических знаний применяются для выделения форм включения названной системы в УВП, методов и средств ее формирования у учащихся.

ЦЕЛИ:

- формирование системных физических знаний;

- формирование системных методологических знаний;

- формирование методологических умений -

Список литературы диссертационного исследования доктор педагогических наук Кочергина, Нина Васильевна, 2003 год

1. Схема 12. Структура концепции методики формирования системы методологических знаний

2. ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДИКИ ФОРМИРОВАНИЯ У УЧАЩИХСЯ СИСТЕМЫ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ

3. Методика формирования системы методологических знаний при изучении раздела «Механика»41.1. Возможности школьного курса физики для формирования у учащихся системы методологических знаний

4. Существуют два уровня научного познания: теоретический и эмпирический.

5. На эмпирическом уровне познания осуществляются наблюдение и эксперимент, на теоретическом уровне моделирование, теоретическое осмысление фактов, выдвижение и обоснование гипотезы, построение теории.

6. Методы научного познания изменяются вместе с развитием физики, более того, физические исследования приводят к развитию представлений о мире в целом, углубляются знания о физических и научных картинах мира.

7. Результаты физических исследований широко используются во всех сферах человеческой деятельности (производстве, культуре и т.п.). В этом состоит значение физики как науки.

8. Для физических исследований необходимы знания о правильном мышлении, которое осуществляется в логических формах: понятии, суждении, умозаключении. Существуют специальные правила построения логических форм мышления.

9. Постановка познавательной задачи:

10. Определить, какое физическое явление наблюдается.

11. Выяснить закономерность, описывающую физическое явление.

12. Выяснить смысл всех физических величин, входящих в закономерность.

13. Сформулировать познавательную задачу.1.. Планирование эксперимента:

14. Определить, какие измерения необходимо осуществить.

15. Определить, какие вычисления необходимо осуществить.

16. Определить ход опыта (число и последовательность измерений и вычислений).

17. Выяснить условия проведения опыта.

18. Выбрать форму записи результатов эксперимента.

19. I. Сборка экспериментальной установки:

20. Уяснить схему (рисунок) экспериментальной установки.

21. Собрать установку в соответствии со схемой.

22. Выяснить правила работы с установкой и ее готовность к работе.1.. Проведение эксперимента:

23. Привести установку в действие.

24. Осуществить все необходимые изменения физических величин.

25. Осуществить все необходимые измерения физических величин.

26. Записать результаты в выбранной форме.

27. V. Обработка и анализ результатов эксперимента:

28. Выполнить все необходимые вычисления.

29. Определить погрешности результатов эксперимента.3. Записать выводы.

30. Постановка познавательной задачи.

31. В данной работе наблюдается явление сохранения импульса тел (шариков) замкнутой системы.

32. Это явление описывает закон сохранения импульса: ~р\+~п = ~р\*+р2*3. р\ и рг импульсы первого и второго шарика до взаимодействия (они равны нулю), р\ * и рг *- импульсы первого и второго шариков после взаимодействия.

33. Требуется подтвердить экспериментально, что импульс замкнутой системы не изменяется при любых взаимодействиях тел этой системы.1.. Планирование эксперимента:

34. Необходимо измерить массу шариков; высоту, с которой они начинают двигаться; дальность полета шариков.

35. Логическая форма «умозаключение» должна быть представлена умозаключениями трех видов: индукцией, дедукцией и причинно-следственными рассуждениями. Рассмотрим методику их формирования при обучении школьников механике.

36. Для формирования понятия «причинно-следственное умозаключение» можно предложить учащимся выполнить следующие задания:

37. С помощью причинно-следственного рассуждения объясните возникновение силы «вес тела».

38. Подобного рода задания должны продемонстрировать учащимся, что для правильного причинно-следственного умозаключения важно отыскать самый главный вид взаимодействия (самую важную причину), которая определяет дальнейший ход рассуждения.

39. Покажем, как осуществляются названные виды умозаключений при решении следующей задачи: «К гладкой вертикальной стене на нити длиной Z = 2R подвешен шар массой т, радиус шара R. С какой силой шар давит на стенку?»

40. Сначала происходит построение модели физической ситуации задачи. В задаче рассматривается система тел: шар, нить, стена и Земля. Из них непосредственно взаимодействуют друг с другом шар и нить, шар и стена, шар и

41. По III закону Ньютона: Fp = -Fd (сила реакции стены равна по величинесиле давления на стену). Поэтому сила давления шара на стенку равна mg1. FA =2л/2"

42. Ответ: сила давления шара на стенку равна Fd = mg2V2'

43. При изучении законов сохранения импульса и механической энергии вводятся понятия «замкнутая система» и «консервативная система», для усвоения которых необходимо выполнение таких заданий:

44. Какая система тел называется замкнутой? (Замкнутой называется система тел, взаимодействующих только друг с другом и не взаимодействующих с телами, не входящими в систему).

45. При каких взаимодействиях механическая энергия системы не сохраняется? (Механическая энергия системы не сохраняется при взаимодействии тел силами трения. В этом случае система является неконсервативной системой).

46. Можно ли создать вечный двигатель в реальной системе тел?. (Нет, любая реальная система всегда является незамкнутой, значит, происходит превращение механической энергии во внутреннюю).

47. При решении задач на закон сохранения энергии всегда выделяется система взаимодействующих тел еще один аспект формирования рассматриваемого понятия.

48. Являются ли эти системы замкнутыми? Почему? (Нет. В реальных земных условиях на колебательные системы действует сила трения).

49. В чем главное отличие силы трения и вынуждающей силы?» (Сила трения уменьшает энергию колебательной системы, а вынуждающая сила увеличивает).

50. Являются ли сила трения и вынуждающая сила внешними по отношению к системе, внутренними? (Обе силы являются внешними, значит, взаимодействие с телами, не входящими в систему, может не только уменьшать ее механическую энергию, но и увеличивать).

51. Как было отмечено выше, общенаучные картины мира изучаются в соответствии со специальной структурно-логической схемой. Структура механической картины мира имеет следующий вид:

52. Типичные объекты динамические системы.

53. Особенности их взаимодействия — гравитационные взаимодействия.

54. Представление о причинности однозначная причинность.

55. Стиль мышления механистический.

56. Методика формирования системы методологических знаний при изучении раздела «Молекулярная физика»42.1. Методика формирования представлений о принципе детерминизма

57. А.-- A U , т.е. газ совершает работу за счет убыли своей внутренней энергии).

58. Можно выделить следующие этапы формирования знаний о диалектике необходимого и случайного:

59. Случайные процессы происходят в системах, состоящих из большого числа частиц, связи между которыми не повторяются регулярно (статистические системы).

60. В статистических системах переменные состояния частиц изменяются под влиянием многих факторов так, что конечный результат невозможно предсказать. Такие величины называются случайными.

61. Для совокупности частиц системы существуют величины, принимающие определенное значение (средние величины). Связи между средними величинами, параметрами (и постоянными) системы это вероятностные связи, которые описываются вероятностными закономерностями.

62. Динамические закономерности отражают необходимые связи объектов и явлений, они реализуются в динамических системах.

63. Изучение вероятностных связей целесообразно расширить и распространить до представлений вероятностного подхода к изучению действительности.

64. Для этого необходимо проанализировать принцип соотношения необходимого и случайного и вероятностную общенаучную картину мира. Этот материал рассмотрен в нашем пособии 122, с. 74-75.42.2. Методика формирования понятий теоретического уровня познания

65. Постановка познавательной задачи:

66. Гигрометр это физический прибор, позволяющий определять абсолютную влажность воздуха по точке росы.

67. Требуется создать модель прибора, пронаблюдать ее действие, сформулировать физический принцип действия модели прибора.

68. Планирование эксперимента:

69. Физической основой работы прибора выступает явление конденсации водяных паров.

70. Функциональные части прибора: сосуд с гладкими стенками, термометр, кусочки льда или снега.

71. Внешние условия работы прибора: не очень большая относительная влажность воздуха.

72. Условия идеализации: в данной работе пренебрегают теплообменом между льдом и сосудом.

73. Модель прибора представляет собой соединение всех его функциональных частей: в сосуд с гладкими стенками помещают кусочки льда и термометр.

74. Наблюдение за работой модели прибора.

75. Результаты записываются в словесной и табличной форме.

76. I. Проведение эксперимента:

77. Практическое выполнение всех операций предыдущего действия.

78. Запись результатов в выбранной форме.

79. Действие III должно подробно отражаться в тетрадях учащихся в виде таблицы с результатами измерения температуры и словесного вывода. Обязательно привести чертеж модели гигрометра.

80. Подобрать приборы и материалы для осуществления всех изменений физических величин.

81. Подобрать приборы и материалы для осуществления всех измерений физических величин.

82. Продумать и начертить схему экспериментальной установки.

83. Собрать установку в соответствии со схемой.

84. Проверить готовность установки к работе.

85. Назовите общие признаки насыщенного и ненасыщенного паров. (Общим признаком является агрегатное состояние вещества (газообразное). Еще одним общим признаком является увеличение давления пара с ростом температуры).

86. В разделе «Молекулярная физика» существует возможность формирования у учащихся умений выдвигать гипотезы о механизме и закономерностях физических явлений. Обобщенный план деятельности в этом случае имеет вид:

87. Сформулировать определение физического явления, для которого будет выдвигаться гипотеза.

88. Выделить связь между характеристиками физического явления на макроуровне.

89. Выяснить соответствие между характеристиками явления на макро- и микроуровнях.

90. Построить модели физического явления на микроуровне.

91. Проанализировать выделенную связь на микроуровне.

92. Сформулировать гипотезу об интересующей связи с помощью характеристик микроуровня.

93. Рассмотрим, как реализуется приведенный выше обобщенный план при выдвижении предположения о закономерностях изохорного процесса.

94. Изохорным называется процесс изменения состояния идеального газа, протекающий при постоянной массе и постоянном объеме.

95. Будем исследовать зависимость между макропараметрами: давлением (р) и температурой (7).

96. Для выполнения условий изохорного процесса газ помещают в замкнутый сосуд с неподвижными стенками.

97. При повышении температуры газа средняя кинетическая энергия молекул увеличивается, что приводит к увеличению числа столкновений молекул друг с другом и стенками сосуда, следовательно, увеличению импульса молекул и импульса, передаваемого стенке сосуда.

98. Гипотеза: при изохорном процессе с ростом температуры увеличивается давление газа.

99. Методика формирования системы методологических знаний при изучении раздела «Электродинамика»43.1. Методика формирования логической формы «понятие»

100. Физические объекты являются материальными объектами.

101. Физические поля соответствуют фундаментальным физическим взаимодействиям.

102. Электромагнитное поле имеет два аспекта: электрическое поле и магнитное поле.

103. Электрическое поле может быть электростатическим, электрическим стационарным и переменным электрическим полем.

104. Магнитное поле может быть постоянным или переменным магнитным полем.

105. Формирование представлений об идее единства прерывного и непрерывного предполагает овладение содержанием категорий «прерывное», «непрерывное», «дальнодействие», «близкодействие» и принципов дискретности, близкодействия и суперпозиции.

106. Принцип суперпозиции утверждает возможность «наложения» нескольких действий (воздействий), обусловленную их независимостью.

107. Данный принцип применяется для обоснования фундаментальной физической идеи единства прерывного и непрерывного.

108. Принцип является общеметодологическим, т.к. наряду с физикой применяется в химии, биологии и других науках.

109. Если несколько зарядов создают в данной точке пространства электрические поля, напряженности которых равны Et,E2,.,En, то результирующая напряженность Е = Е\ + Ег +. + Еп.

110. Принцип суперпозиции связан с диалектикой прерывного и непрерывного в рамках диалектического метода.

111. Данный принцип позволяет выявлять свойства и закономерности в линейных системах, свойства которых не зависят от их состояния.

112. Таким способом можно организовать изучение любых методологических принципов как в рамках частнонаучной, так и в рамках общенаучной методологии.43.3. Методика формирования знаний об идее единства сохранения и изменения

113. К закону сохранения электрического заряда обращаются при изучения цепей постоянного тока, выводе закономерностей последовательного, параллельного и смешанного соединения проводников.

114. Изучение принципов запрета целесообразно организовать по соответствующему обобщенному плану. Это будет выглядеть следующим образом:

115. Принцип запрета устанавливает предельные значения физических величин в рамках фундаментальных физических теорий и накладывает ограничения на возможные в физике явления.

116. Принцип является аспектом содержания фундаментальной физической идеи единства сохранения и изменения.

117. Принцип является частнометодологическим.

118. Например, в физике невозможно движение тел со скоростями, большими скорости света в вакууме.

119. На уровне философской методологии принцип связан с идеей сохранения материи и ее атрибутов.

120. Появление ограничений физических величин и запретов в протекании физических явлений приводит к новым физическим теориям и парадигмам.

121. В дальнейшем представление об идее единства сохранения и изменения развивается при изучении квантовой физики.43.4. Методика формирования знаний об идее единства абсолютного и относительного

122. VI -v2/ с2 . Инвариантность скорости света является одним из постулатов СТО, на основе которого А. Эйнштейн создал эту теорию.

123. Принцип эквивалентности относится к содержанию общей теории относительности (ОТО). В некоторых школьных курсах физики даются общие представления об ОТО как теории гравитации. Рассмотрим, как названный принцип будет изучаться по обобщенному плану:

124. Принцип эквивалентности утверждает локальную равносильность, равнозначность состояний объекта в поле тяготения и в системе отсчета, движущейся с ускорением а = g.

125. Принцип составляет аспект фундаментальной физической идеи единства абсолютного и относительного.

126. Принцип является частнометодологическим.

127. Например, если человек находится в лифте, движущемся с ускорением свободного падения вниз, то это равносильно тому, что он находится в поле силы тяжести.

128. Принцип связан с философской идеей единства тождества и различия.

129. Принцип позволяет учесть влияние тяготения, заменив данное взаимодействие нахождением тела в неинерциальной системе отсчета.

130. Методика формирования системы методологических знанийпри изучении раздела «квантовая физика»44.1. Методика формирования представлений о принципе развития

131. Все упомянутые представления, понятия и законы развиваются в разделе «Квантовая физика». Здесь должны обсуждаться понятия «калибровочная симметрия», «суперсимметрия» и «группа симметрии» и принцип симметрии в его наиболее широкой формулировке.

132. Обобщение понятий и видов симметрии отражается в принципе симметрии. Изучение названного принципа целесообразно организовать с помощью обобщенного плана (стр. 239):

133. Принцип симметрии утверждает, что определенные свойства и взаимосвязи объектов (формулируемые как законы в составе научных теорий) инвариантны относительно некоторых преобразований.

134. Принцип используется для обоснования фундаментальной физической идеи единства симметрии и асимметрии.

135. Принцип является общеметодологическим.

136. Например, все физические законы инвариантны при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой (принцип относительности Эйнштейна).

137. На уровне диалектического метода принцип связан с диалектикой тождества и различия.

138. Принцип позволяет формулировать физические законы на основе установленных видов (или групп) симметрии объектов и явлений.44.3. Методика формирования знаний об идее единства самоорганизации и самодезорганизации

139. По каким признакам лазерное излучение можно отнести к самоорганизующимся системам? Всегда ли данная физическая система находится в неустойчивом состоянии?

140. Принцип самоорганизации является ведущим принципом в рамках общеметодологического синергетического подхода. Рассмотрим, как осуществляется его изучение в соответствии с обобщенным планом (стр. 239):

141. Принцип самоорганизации утверждает, что любая открытая нелинейная система в состояниях, далеких от равновесия, приходит в упорядоченное состояние, характеризующееся понижением энтропии.

142. Принцип используется для обоснования фундаментальной физической идеи единства самоорганизации и самодезорганизации.

143. Принцип является общеметодологическим.

144. Например, лазерное излучение характеризуется большой согласованностью (когерентностью, одинаковым значением фазы и поляризации). Для его возникновения необходимо создать среду с инверсной населенностью за счет энергии источника.

145. На уровне общенаучной методологии принцип связан с синергетиче-ским подходом, а на уровне диалектического метода с принципом развития: самоорганизация — аспект развития.

146. С помощью данного принципа выясняются тенденции развития любых открытых, нелинейных, неустойчивых систем.

147. Единство фундаментальных физических взаимодействий послужило основанием для их объединения, которое осуществляется в три этапа: образование единого электрослабого взаимодействия, электроядерного взаимодействия и расширенной супергравитации.

148. Для усвоения содержания рассмотренных принципов на уровне применения необходимо предложить учащимся выполнить такие задания:

149. Сформулируйте принцип элементарности. Приведите примеры его реализации на материале раздела «Квантовая физика».

150. Рассмотрите механизм сильного взаимодействия. Какие элементарные частицы в данном случае являются обменными? Как согласуется обменный механизм взаимодействий с принципом единства фундаментальных физических взаимодействий?

151. Назовите этапы объединения фундаментальных физических взаимодействий. Какие основания имеет этот процесс?