МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ
УСТАНОВА ОСВІТИ
"Брестська ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені О.С.Пушкіна "
Курсова робота:
"Аналогії та моделі - один з методів навчання фізики середньої школи "
Введення
Аналогія та моделі - один з методів наукового пізнання, який широко застосовується при вивченні фізики.
В основі аналогії лежить порівняння. Якщо виявляється, що два або більше об'єктів мають подібні ознаки, то робиться висновок і про подібність деяких інших ознак. Висновок по аналогією може бути як істинним, так і помилковим, тому він вимагає експериментальної перевірки.
Значення аналогій при навчанні пов'язане з підвищенням науково-теоретичного рівня викладу матеріалу на уроках фізики в середній школі, з формуванням наукового світогляду учнів.
У практиці навчання аналогії використовується в основному для пояснення вже введених важких понять і закономірностей.
Електромагнітні коливання і хвилі - теми шкільного курсу фізики, засвоєння яких традиційно викликає великі труднощі у учнів. Тому для полегшення вивчення електромагнітних процесів використовуються електромеханічні аналогії, оскільки коливання і хвилі різної природи підкоряються загальним закономірностям.
1. Метод моделювання в викладанні фізики основної школи
Моделювання, як спосіб наукового пізнання реальності, давно стало одним з найбільш потужних засобів науки. Саме слово "модель" було відомо дуже давно, початкове значення слова було пов'язане з архітектурою. В епоху середньовіччя воно позначало масштаб, в якому виражалися всі пропорції будівлі. Згодом поняттям моделі стали користуватися в наукових дослідженнях, коли безпосереднє вивчення яких явищ виявлялося неможливим або малоефективним. Початок моделюванню, як методу теоретичного дослідження, поклав І. Ньютон, сформулювавши дві теореми про подібність, що дозволяють результати дослідів по опору тіл, що рухаються в рідкому середовищі, переносити на інші випадки, в книзі "Математичні початки натуральної філософії".
Метод моделювання має велике значення в сучасних умовах. Він заснований на побудові відповідної моделі об'єкта, вивченні її властивостей і перенесення отриманої інформації на сам об'єкт. Роль моделі полягає в тому, що вона - замінник об'єкта, посередник у відносинах між суб'єктом і об'єктом. Під моделлю розуміється умовний образ чи зразок досліджуваного об'єкта.
У природознавстві під фізичним моделюванням розуміється заміна вивчення деякого об'єкту або явища експериментальним дослідженням його моделі, що має ту ж фізичну природу.
Так як в Державному освітньому стандарті передбачено вивчення методів наукового пізнання в вигляді окремого розділу, то необхідно формувати у школярів уявлення про ролі моделювання явищ і об'єктів, галузі застосування та меж застосовності моделей. Безперечно, це вимагає перебудови всього навчального процесу в школі так, щоб учні отримали чітке уявлення про походження наукових знань і розуміли, як пов'язані між собою факти, поняття, закони і теоретичні висновки.
У курсі фізики поняття моделі може бути розглянуто в двох аспектах: модель як об'єкт пізнання і як засіб пізнання. Проілюструємо це. Для розгляду поняття моделі як об'єкта пізнання підходить наступна класифікація моделей, в якій всі моделі діляться на два великі класи: моделі матеріальні й моделі ідеальні (Інформаційні). А інформаційні моделі в свою чергу діляться на: описово-інформаційні, математичні (формалізовані) і графічні.
Розглянемо можливі приклади моделей взаємодії двох електрично заряджених тіл.
Прикладом матеріальної моделі такої взаємодії можуть бути крутильні ваги Кулона, в яких кульки А і В заряджаються певним чином і грають роль заряджених тіл. А про величині сили взаємодії між зарядженими тілами судять по повороту тонкої срібною пружної нитки підвісу.
Описово-інформаційна модель: два різнойменно заряджених тіла притягуються, а два однойменно заряджених тіла відштовхуються, причому сила взаємодії залежить від відстані між тілами, середовища, в яку вони поміщені і величини заряду тел.
Прикладом математичної моделі є зв'язок між величинами в законі Кулона (записаному, наприклад, в скалярною формі в системі СІ): F = k (q1q2/r ВІ)
Графічною моделлю (рис.1) служить, наприклад, залежність модуля сили взаємодії від відстані між двома тілами (при постійній величині зарядів тіл).
Рис.1
При розгляді моделі, як засобу пізнання частіше використовується розподіл моделей на матеріальні (Предметні) і теоретичні. За рідкісним винятком, будь-який фізичний експеримент - це модель (матеріальна). А прикладом теоретичної моделі може служити модель гармонійної електромагнітної хвилі з курсу фізики основної школи.
Рис.2
Гармонічна електромагнітна хвиля (рис.2) - це розповсюджується в просторі з кінцевою швидкістю гармонійне електромагнітне коливання. Гармонійна електромагнітна хвиля являє собою нескінченну синусоїдальну хвилю, в якої всі зміни напруженості електричного поля і індукції магнітного поля відбуваються за законом синуса або косинуса. Причому, коливання вектора напруженості E вектора індукції B в електромагнітній хвилі відбуваються перпендикулярно напрямку її поширення. У той же час вектори напруженості і індукції перпендикулярні один одному. Це означає, що хвиля рухається в напрямку, перпендикулярному площині, в якій коливаються вектори E і B.
На жаль, багато вчителя в даний час не готові до зміни акцентів у викладанні. В. Г. Розумовський відзначає, що не тільки учні, але часто вчителі забувають про "модельному" характері теоретичних знань, надають їм статус повної адекватності досліджуваної реальності, що надзвичайно сковує розвиток пізнавальних і творчих здібностей учнів. Змінити ситуацію може лише така організація навчального процесу в педагогічному вузі, коли розкриттю модельного характеру пізнання в фізичній науці буде приділятися достатньо часу.
2. Взаємодія теоретичного та емпіричного методів дослідження
"Фізика - наука експериментальна ... ". "Фізики - наука теоретична ...". Скільки раз в історії при подібному протистоянні істинна виявлялася десь посередині. Саме це і відбувається зараз в методиці викладання фізики. Від цих двох полярних поглядів переходять в доктрині тісної взаємодії теоретичних і емпіричних методів пізнання.
Що подібне рішення може дати для самої методики викладання фізики? Перш за все те, що раз ми визнаємо однаково високу ступінь важливості і теоретичних та емпіричних методів пізнання, а так само велику увагу приділяємо проблемам їх взаємодії, значить ми приділяємо особливу увагу тим методам наукового пізнання, які належать до класу як теоретичних, так і емпіричних. Це відбувається через те, що при вивченні вузько спеціальних методів пізнання ми даємо школярам лише знання про самому методі пізнання, і знання отриманих з допомогою цього методу. Зовсім по-іншому йдуть справи, коли ми підносимо загальні методи пізнання, а особливо на стільки загальні, що відносяться одночасно і до теоретичних і до емпіричних. Ми даємо учням сістемаобразующій фактор, ту нитку пізнання, на яку нанизуються її конкретні намистинки-знання. То Тобто, вивчивши подібні методи пізнання, у школяра буде чітке уявлення про те, як було отримано, і як може бути отримано більшість наукових фактів, а це саме по собі не мало. А, освоївши подібні методи в достатній мірі, школяр зможе отримати сам або під керівництвом вчителя чималу частину наукових фактів.
Які методи наукового пізнання можна віднести до настільки привілейованої групи? Це, перш за все, загальнофілософські методи пізнання, такі як аналіз, синтез, моделювання і т. д. Зупинимося детальніше на методі моделювання. Отже, для якісного засвоєння знань з фізики школярам необхідно повною мірою розкрити суть методу моделювання, але ...
