Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
ГОУ ВПО «Карельский Государственный ПедагогическийУниверситет»
Физико-математический факультет
Кафедра теоретической физики и методики преподавания физики
Курсовая работа
Теоретические методы познания в школьном курсе физики
Исполнитель:
Студентка ФМФ гр.534
Лёвкина Я.М.
Научный руководитель:
Тевель И.Р.
Петрозаводск, 2009
Оглавление
Введение
§1. Методы научного познания. Теоретические методы познания
§2. Абстрагирование
§3. Идеализация
§4. Аналогия
Список литературы
Введение
Среди современных тенденцийшкольного физического образования важное место занимает формирование у учащихсяметодологических знаний и умений. Это процесс предполагает что в процессеобучения мы будем знакомить школьников с методами научного познания, раскрыватьих содержание, упражнять в применении этих методов. Дадим определения, накоторые мы будем опираться в нашей работе.
Познание — это воспроизведение всознании (индивидуальном и коллективном) характеристик объективной реальности. Познаниеносит социально и культурно опосредованный исторический характер и вбольшинстве случаев предполагает более или менее ярко выраженное осознаниеиспользуемых средств и способов познавательной деятельности
Метод — способ достижения цели,определённым образом упорядоченная деятельность.
Научные методы познанияподразделяются на две группы: эмпирические и теоретические. (В школьном курсефизики мы будем обучать ребят и тем и другим) В данной работе мы будемрассматривать теоретические методы познания.
Целью работыявляется — выявить сущность теоретических методов познания и рассмотретьпримеры их использования в школьном курсе физики.
Методы: анализ философской,психолого-педагогической и методической литературы; учебников физики дляобщеобразовательной школы.
§1. Методы научного познания. Теоретические методыпознания
Во введение мы определили методкак «определение», однако, в литературе существуют и другиеопределения. Так, в «источник» понятие метод трактуется каксовокупность приемов и операций практического и теоретического освоениядействительности. Другие источники предлагают иные определения «источники»,однако во всех случаях можно выделить общие черты понятия метод. Метод в любомслучае трактуется, как способ достижения истины, как определенным образоморганизованная деятельность.
Метод вооружает человекасистемой принципов, требований, правил, руководствуясь которыми он можетдостичь намеченной цели. Владение методом означает для человека знание того,каким образом, в какой последовательности совершать те или иные действия длярешения тех или иных задач, и умение применять это знание на практике. Любойметод сам по себе еще не предопределяет успеха в познании тех или иных сторонматериальной действительности. Важно еще умение правильно применять научныйметод в процессе познания.
Обучение в школе основано не нанаучном, а на учебном познании. «Разумовский» уч. познание не порез-там, получают субъективно новое знание. Средства познания разные для науч.и уч. Познания. (шк. и науч. микроскоп). Содержание различно (работы). Средствопознания в физике — оборудование, матем. Аппарат. Структура, хар-р деят-ти, уч.Должен воспроизводить научное. (на сколько это возможно для школьника).
Различают два уровня познания: эмпирическийи теоретический.
Теоретические методы познанияхарактеризуются.
Цикл научного познания содержитследующие этапы:
наблюдение и анализ фактов формулировка проблемы выдвижение гипотезы теоретический вывод следствий экспериментальная проверка следствий установление эмпирических законов применениетеории на практике.
Выделяются следующиетеоретические методы познания:
1. Абстрагирование
2. Идеализация
3. Аналогия
4. Моделирование
5. Мысленный эксперимент
Гипотеза.
Рассмотрим теперь сущность этихметодов и выясним как они используются в школьном курсе физики.§2. Абстрагирование
Абстрагирование — мысленноеотвлечение от ряда свойств предметов (явлений) и отношений между ними, либовыделение существенных свойств и отношений. [1]
Под абстрагированием понимаетсяотвлечение от несущественных в данном исследовании свойств исследуемого объектаили же выделение у объекта свойства или совокупности свойств, которые должныстать предметом самостоятельного исследования. Например, изучая законывзаимодействия электрически заряженных частиц, можно абстрагироваться от ихгравитационного взаимодействия, ибо оно во много раз слабее электромагнитного, т.е.пренебрегаем силами гравитационного взаимодействия, по сравнению с электромагнитнымв физике — пренебрегают теми или иными свойствами, связями объекта, т.е. абстрагируютсяот отдельных свойств изучаемых объектов и явлений.
Абстрагирование обладаетобъективной основой. Действительно, явление, объект (предмет), процессы никогдане вступает одновременно во все возможные для него отношения, связи,взаимодействия. Поэтому оно не проявляет одновременно все свои свойства. Темсамым явления, объекты (предметы), процессы как бы абстрагируют сами себя.
Изучать абстрактном объекте,т.е. значит изучать объект, в которой интересующие нас свойства реальногообъекта не затемнены второстепенными свойствами и явлениями.
Всякое научное понятие естьабстракция. Оно всегда абстрагирует какую-либо сторону действительности,которая и фиксируется в понятии. Без абстрагирования теоретическое мышлениеневозможно. Абстрагирование — это движение мысли в глубь предмета, выделениеего существенных моментов.
Вопрос о том, что в объективнойдействительности выделяется абстрагирующей работой мышления и от чего мышлениеотвлекается, в каждом конкретном случае решается в прямой зависимости преждевсего от природы изучаемого объекта и тех задач, которые ставятся практикойперед исследователем. Так, в механике выделяют массу тел и количественноевыражение действующих сил, отвлекаясь от других физических свойств тел. Однакопри этом необходимо учитывать, влияет ли распределение масс на характер егодвижения.
Но абстрагирование имеет свойпредел, определяемый природой самих вещей, их свойств и отношений. Мыабстрагируемся от тех свойств, отношений, которые не являются определяющими дляданного объекта, явления. Абстрагируясь от существенных свойстви отношений, мы можем потерять сам объект.
Например, если нам надорассчитать объём воздушного шарика, то нам абсолютно не важно какого он цвета,где его надували, и каким газом он заполнен. Иными словами, при известнойгеометрии шара мы можем абстрагироваться от его физическими свойствами. Однакопри прогнозировании полёта воздушного шара отвлечься от его механических итермодинамических параметров — невозможно.
§3. Идеализация
Идеализация — этомысленное конструирование понятий об объектах, не существующих вдействительности, но для которых имеются прообразы в реальном мире.
Идеализации широко используютсяпри исследовании законов природы. Дело в том, что во многих случаях дляизучения физического закона необходимо исключить из рассмотрения ряд таких свойстви отношений изучаемых физических объектов, без которых эти объекты реальномогут существовать, но учет которых заслонил бы существо изучаемого физическогопроцесса. Так, инерциальная система отсчёта (в которой справедлив закон инерции:материальная точка, когда на неё не действуют никакие силы (или действуют силывзаимно уравновешенные), находится в состоянии покоя или равномерногопрямолинейного движения) является примером идеализации.
Формирование у школьниковтеоретического метода идеализации представляет собой длительный и сложныйпроцесс. Идеализации в основном предстают перед учащимися в готовом виде безпоказа в школьном курсе их происхождения, т.е. суть метода не раскрывается. Идеализацияпредполагает умение не только абстрагировать, но отделять в каждом данномявлении существенное от второстепенного.
Овладение учащимися методаидеализации предполагает определенный мыслительный процесс, который включаетцелый ряд этапов:
1) выделение предметаидеализации среди множества объектов или явлений;
2) отделение в выделенномобъекте или явлении существенных аспектов (свойств) от второстепенных, с учетомтого, что идеализация должна служить хорошим приближением реального процесса;
3) доведение выделенногосвойства (аспекта) до предельного значения;
4) формулировкаидеализированного объекта или явления;
5) включение идеализированногообъекта в физический закон, теорию и т.д.;
6) использование полученнойидеализации.
Одним из примеров идеализацииявляется понятие материальной точки. На примере учат школьника абстрагироватьсяот реальных свойств, затемняющих те существенные стороны вещей и явлений,которые изучаются. Если не акцентировать внимание учащихся на том факте, что материальнаяточка есть идеализация реальных тел, связанная с пренебрежением размерамитела, но обладающая массой и другими характеристиками движения, то можетвозникнуть опасность, что школьники будут представлять материальную точкутолько в геометрическом смысле (они и говорят часто: «материальная точка — это точка… „).
Например: рассматривая движениепланет Солнечной системы вокруг Солнца их можно считать мат. точками, т.к. ихразмеры планет малы по сравнению с радиусами их орбит. Но когда предметомрассмотрения является движение автомобиля по поверхности Земли, наши планетыуже нельзя считать материальными точками, сам автомобиль при этомрассматривается, как точка, потому что пройденный им путь много больше егособственных размеров. Когда автомобиль занимает место на автостоянке, егонельзя считать материальной точкой, иначе на любой автостоянке можно было быуместить бесконечное количество автомобилей.
На протяжении курса физикиучащиеся неоднократно знакомятся с данным методом теоретического исследования,а это позволяет им понять, что умение правильно идеализировать изучаемые процессыи объекты является важным методологическим условием, обеспечивающим успех в ихучебной работе.
§4. Аналогия
Аналогия — видумозаключения, выявление свойств одного предмета на основании сходства с другим.[РПЭ]
Сравнение (установление сходстваи различия между объектами) лежит в основе аналогии. Если обнаруживается, чтоодин из сравниваемых объектов имеет свойства a, b, c, а, а другой a, b, c, d,то мы можем предположить, что свойство d присуще и первому объекту, ибо оно немогло появиться вне связи со свойствами a, b, c. Теснейшая связь ивзаимозависимость свойств материальных систем являются объективным основаниемдля применения метода аналогии. Аналогичными могут быть отдельные свойства,отношения, условия существования и т.д. Аналогии бывают качественные иколичественные. Необходимо учитывать, что общие признаки могут быть абсолютнотождественными и просто сходными. Последнее встречается в большинстве случаев.
Тот факт, что звук и светсопровождаются одними и теми же явлениями — отражение, преломление, дисперсия,интерференция и др., привёл Гюйгенса к мысли о волновой природе света.
В арсенале дидактических средству учителя имеются такие аналогии, как рой комаров или дрейф льдин в реке приобъяснении движения “электронного газа» в металлах; процесс испаренияжидкости при объяснении термоэлектронной эмиссии и др. Знакомя учащихся с этимианалогиями, следует подчеркивать, что речь идет не о процессах единой природы,а о внешнем сходстве или единстве математического аппарата разных по существуявлений.
Процедура умозаключения поаналогии. Она состоит в следующем. Ученики получают информацию о двухобъектах, один из которых их интересует, а другой уже изучен. Выяснив, что дваобъекта имеют некоторые общие признаки и первый из них обладает еще некоторымпризнаком x, наличие которого у второго объектапока неизвестно, делают предположение, что, очевидно, второму объекту этотпризнак также присущ. Для того чтобы обнаружить достоверность илинеправильность такого выdода, нужно дополнительноисследовать объект либо с помощью эксперимента, либо посредством теоретическихрассуждений.
Алгоритм действий
Организация информации.
Выбор типа аналогии.
Выяснение свойств или признакову
а) известного объекта,
б) неизвестного объекта.
Нахождение общих свойств уизвестного и неизвестного объектов.
Выдвижение гипотезы (о наличии унеизвестного объекта новых свойств, сходных со свойствами известного объекта).
Проверка гипотезы опытом илирассуждениями.
Формулирование вывода.
Практика показала: сложны дляучеников этапы 3-5. Им нужно уделять больше внимания.
В зависимости от природысравниваемых предметов и характера общих признаков умозаключение по аналогииможет привести как к истинному, так и к ложному выводу.
Условия успешности примененияаналогии являются:
а) сходные признаки объектовдолжны быть существенными, и их число должно быть максимальным;
б) разные признаки у объектовдолжны быть несущественными, и их число должно быть минимальным.
Правильность аналогии всегдапроверяется, в конечном счете, практикой (прямо или опосредованно). Ценностьаналогии заключается в том, что она ведет к выдвижению гипотез.
В настоящее время в методикепреподавания физики не реализована еще одна аналогия, использование которойпозволило бы осуществить единый, обобщенный подход к формированию у школьниковпонятия о поле. Изучение гравитационного поля (на примере гравитационного поляЗемли) позволило бы построить изучение электростатического поля по аналогии сгравитационным (с обращением внимания на принципиальное отличие этих типоввзаимодействия: гравитационные силы всегда силы притяжения, электрические же — силыпритяжения и отталкивания). Использование этой аналогии облегчит усвоениешкольниками таких сложных понятий, как напряженность, потенциал, работа иэнергия электрического поля и т.д. Конечно, закон всемирного тяготения (равнокак и закон Кулона) опирается на идею дальнодействия — основную идеюмеханической картины мира, однако было бы полезным показать ограниченность этойидеи уже при изучении классической механики, введя здесь предварительныепредставления о близкодействии (поле). Так можно провести аналогию, что уэлектромагнитной волны и света скорость распространения является схожей, исвету присуще некоторые корпускулярно-волновые свойства, из чего следует, чтосвет является электромагнитной волной.
Список литературы
1. Н.П. Семыкин, В.А. Любичанковский, — Методологические вопросы в курсефизики средней школы, М. «Просвещение», 1979 г.
2. Г.М. Голин, — Вопросы методологии физики в кусе средней школы, М. «Просвещение»,1987 г.
3. С.Е. Каменецкий, Н.А. Солодухин, — Модели и аналогии в курсе физикисредней школы, М. «Просвещение», 1982 г.
4. Под редакцией Э. Мю Браверман, пособие для учителей и методистов, — Преподаваниефизики, развивающее ученика. Книга 3. Формирование образного и логическогомышления, понимания, памяти. Развитие речи. М., «Ассоциация учителейфизики», 2005 г.