Интегративный характер теории и методики обучения физике

ВИДЫ УРОКОВ ПО ФИЗИКЕ

Основной вид занятий по физике в средней школе - классный урок. Урок проходит в специальном кабинете по постоянному расписанию. По цели и содержанию имеются разные виды уроков физики. Изучение нового учебного материала (новый урок) обычно применяется при изучении законов физики и теорий, при выводе формул и уравнений, при объяснении причин физических явлений. При изучении нового материала применяют опорные сигналы, проблемные ситуации, структурно-логические схемы, показываются физические опыты и демонстрации. Практические занятия посвящаются приложению теоретических материалов к решению физических задач. Решение физических задач является основной частью учебного процесса по изучению физики и реализуется во всех видах занятий по физике, также проводится как внеклассная работа. Решение задач помогает понять сущность явлений природы, физических закономерностей, экспериментов и установить качественные и количественные закономерности физических явлений. Решение задач воспитывает у учащихся правильную логику мышления, самостоятельность в учебе и труде, в суждениях, трудолюбие, смекалку, интерес к образованию и профессиональной деятельности. Физические задачи классифицируются по содержанию, способу задания условий, методу решения. Задачи по содержанию делятся по разделам физики механика, молекулярная физика, электродинамика, оптика, атомная и ядерная физика. Физические задачи по способу задания условий классифицируются в следующем виде. Качественные задачи поясняют физические явления и их закономерности без привлечения формул и количественного описания Такие задачи необходимы для краткого введения в проблему количественного описания нового материала. Вычислительные задачи – количественно определяют отношение физических величин с помощью аналитических формул. Значение физических величин определяется через формулу или в виде чисел с соответствующей размерностью. Графические задачи предполагают получение необходимых данных из анализа графиков. Графики могут быть использованы и для решения задач. Такие задачи удобны для изучения сложных, нелинейных явлений Экспериментальные задачи предназначаются для установления причин законов физических демонстрационных явлений, для определения и измерения физических величин и для повышения точности их измерения. В соответствии с условиями задач будут различными и методы их решения. Кроме графических и экспериментальных методов остальные методы могут делиться на аналитические и синтетические. Аналитический метод решения задач основан на применении законов сохранения, известных основных формул дедуктивным образом, т.е. от общих правил ищется объяснение частного. Синтетический метод предполагает последовательный поиск связи между характерными величинами до тех пор, пока искомая величина не войдет в одно уравнение. По этому методу от отдельных фактов, связей ищется более общее соотношение, т.е. используется индуктивный подход. Примеры различных типов физических задач приведены в специальном разделе этой книги.

Требования к кабинету физики

Кабинет физики обычно имеет помещение площадью 60 – 70 м2 и дополнительную препараторскую комнату площадью 18 – 20 м2. При оборудовании школьного кабинета физики строго соблюдаются требования техники безопасности труда: электрическое напряжение в розетках не должно превышать 36В. Розетки должны соединяться к сети через электрощит. Запрещается в школьных кабинетах физики применять радиоактивные вещества, источники сверхвысакочастотного излучения, ртутные термометры, газовые емкости с высоким давлением, бьющиеся массивные стеклянные сосуды и т.д.

Общие принципы дидактики

– теории обучения служат направляющими положениями методики преподавания различных дисциплин, в том числе и физики. Главные из них можно сгруппировать следующим образом.

Единство обучения, воспитания и развития. Обучая физике мы даем учащимся теоретические и практические знания, воспитываем их к труду, самообразованию и развиваем их умственные и интеллектуальные способности. Научность, системность обучения. Необходимо обучать научно обоснованным и проверенным опытами, фундаментальным фактам физики. Преподавание должно иметь стройную логическую систему: от простого к сложному, с примерами приложения и наглядностью. Учение без научного обоснования называется схоластикой. Как правило, религиозные понятия даются без последовательного обоснования через законы природы, здесь проявляется главное различие религии от науки. Принцип сознательности, заинтересованности обучаемых. Необходимо организовать учебный процесс так, чтобы он максимально Дидактические принципы обучения физике заинтересовал учащихся, побудил интерес к сознательному, целенаправленному изучению физики. Чрезмерное увеличение классных, аудиторных часов без активного участия обучаемых не приводит к желаемому результату. Глубокие, прочные знания могут быть получены в большей степени самостоятельной работой с учениками, дополнительной литературой, учебными пособиями. Принцип наглядности, доступности обучения. Преподавание физики, как правило, сопровождается демонстрациями, техническими средствами, компьютерной техникой, дидактическими материалами для достижения наглядности учебного материала. Новая тема должна быть изложена в предельно простой в то же время наиболее общей форме. Принцип прочности знаний. Результатом обучения являются прочные теоретические знания, умения и практические навыки учащихся. Это достигается систематическим контролем различного вида уровня знаний.

МЕТОДЫ ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКИ В научно-методической литературе описываются различные методы обучения. Анализ практики обучения физике показывает, что можно выделить основные три класса методов обучения, которые содержат общие принципы разнообразных методических приемов.

Информационно-репродуктивный метод По этому методу учащиеся должны воспроизводить, повторять сведения (информацию), передаваемую преподавателем. Этот метод обычно реализуется при объяснении учителем нового материала с использованием наглядностей и устном опросе учащихся. Ученик все сказанное устно, через показ рисунков, схем, знаков и опытов и других наглядностей должен репродуктивно повторить и написать. Поисково-эвристический метод Обучение предполагает не только знакомство с известными фактами, но и самостоятельную поисковую работу по выяснению, усвоению неизвестных материалов. Реализуемые формы этого метода: беседа, устные ответы на вопросы, самостоятельная работа с книгой, решение типовых, новых задач, выполнение лабораторных работ, выполнение дополнительных учебных заданий и т.д. Учебно-исследовательский метод Этот метод имеет большое значение для развития творческих способностей учащихся. Практикуемые формы этого метода: решение нестандартных задач, написание рефератов, проведение компьютерного моделирования и несложных исследовательских работ. Исследовательский метод применяется в основном в высших учебных заведениях и в старших классах общеобразовательной школы. Каждый метод имеет свои выигрышные особенности. Нельзя ограничиваться одним методом. Задачей учителя является правильный выбор нужного, эффективного метода обучения в конкретных условиях. Например, информационно-репродуктивный метод часто применяется в младших классах средней школы и для студентов младших классов высших учебных заведений. Но из этого не следует делать неправильный вывод о том, что этот метод не годится для обучения сложным курсам. Информационно- репродуктивный метод можно применять для обучения студентов, магистрантов и аспирантов при формировании новых, сложных понятий. Наравне с методикой обучения применяется и термин “методический прием”. Методический прием означает этапы, структуру реализации методики обучения. Пример. Учитель по физике показывает демонстрационный эксперимент. Этот метод обучения относится к информационно-репродуктивному методу т.е. непосредственно передается информация и требуется усвоение, воспроизведение учеником сути этих сведений. Чтобы реализовать этот метод применяются разные методические приемы. Сначала поясняются цель демонстрации, ожидаемые результаты демонстрации, потом показывают демонстрационный эксперимент. Это первый прием. В другом варианте показывая демонстрационный эксперимент можно по ходу объяснять суть физических явлений. Это второй прием. Всегда имеется возможность использовать различные методические приемы с целью достижения эффективности применяемого метода обучения. Информационная основа новых технологий обучения Педагогическая технология ставит целью повышение эффективности процесса обучения и воспитания, прогнозирование и гарантирование достижения запланированных результатов педагогического процесса. Примерами конкретных видов новых технологий в обучении являются апробированные приемы интенсификации обучения – применение опорных сигналов (символов, знаков, схем, обозначений, формул и др. приемов сокращенного осмысливания материала), проблемных ситуаций (вопросов в виде диалектического противоречия), структурно-логических схем (взаимосвязи узловых положений нового материала), игровых ситуаций (моделирования многофакторных явлений при заданных условиях). В наших работах, показано, что все вышеперечисленные дидактические приемы являются устойчивыми реализациями различных методов обучения (репродуктивного, поисково-эвристического и исследовательского). С точки зрения синергетики, эти примеры новых технологий в обучении представляют собой способы "сжатия" (концентрации) информации. Знание от незнания отличается качественно новой характеристикой – процессом самоорганизации передачи, обработки, хранения информации человеком. В педагогических исследованиях уже отмечается, что понимание сущности явления, освоение методологических принципов познания и исследования "являются как бы синергетическим аттрактором". Аттрактором называется устойчивое множество, имеющее притягивающее свойство. Новые технологические методы неразрывно связаны с компьютеризацией обучения. К примеру, компьютерным моделированием можно охватить все вышеуказанные приемы интенсификации передачи информации. Отметим также, что название современной общеобразовательной дисциплины "информатика" означает автоматическую обработку информации – основного понятия синергетики. Обучающие и контролирующие компьютерные системы, электронные учебники, виртуальные эксперименты и демонстрации являются основными средствами новых педагогических технологий. Методы интенсификации обучения физике На практике применяются эффективные и оптимальные формы вышеуказанных методов обучения. Под оптимальностью, эффективностью обучения подразумевается восприятие учеником информации в наиболее короткий срок и глубокое, прочное усвоение им пройденного материала. Можно привести в систему имеющийся педагогический опыт в этом направлении. Опорные сигналы используются в виде простых обозначений, символов, рисунков, схем, формул и т.д. Цель применения опорных сигналов - упрощение, абстрагирование сложных понятий, выделение главного смысла явлений, основных свойств объекта, поиск простых путей запоминания нужных сведений и т.д. Используя опорные сигналы по объяснению учителем нового материала учащиеся пишут короткий конспект. Опорный сигнал является часто применяемой формой при информационно- репродуктивном обучении. Проблемные ситуации – создаются в ходе нового урока вопросами, которые не имеют готовых ответов в рамках известного содержания учебного материала. Проблемные вопросы содержат внутреннее логическое противоречие. Процесс познания, приобретения знаний означает поиск ответов на вопросы “почему”, “как”. Такие вопросы у ученика возникают при самостоятельном изучении учебного материала, при решении задач и представляет собой элементы проблемных ситуаций. В общем случае вопросы, приводящие к поиску, исследовательской деятельности формируются в виде проблемных ситуаций. Структурно-логические схемы раскрывают порядок формирования основных понятий изучаемой темы, раздела, закономерности развития и их взаимосвязи. Такие схемы приводят в порядок знания, факты, раскрывают причины закономерностей, способствуют получать не формальные, не заученные, а логически обоснованные систематические знания.

Интегративный характер теории и методики обучения физике

Интегративность методики обучения как в теоретическом, так и в практическом плане означает комплексный, собирательный характер этой дисциплины. Первое и главное условие достижения качества преподавания – глубокое понимание и освоение преподавателем содержания обучения, методов исследования, этапов эволюции научных достижений по данной дисциплине. Поэтому методика преподавания физики должна опираться, в первую очередь, на знание и постоянное совершенствование содержания учебной программы. Один из основных принципов дидактики – систематическая реализация межпредметных связей. В этом плане необходимо особо отметить связь физики с математикой. Для измерения физических величин и для установления количественных физических закономерностей широко используются математические методы. Невозможно рассматривать физику и математику как отдельные учебные и научные дисциплины, поэтому в перечне научных направлений сформировалось название “физико- математические науки”. В то же время следует учесть наличие главного различия между ними: физика рассматривает задачи, поставленные природой, а математические задачи могут быть поставлены из априорных утверждений. Содержание учебного курса физики неразрывно связано с различными науками о природе, прежде всего, с химией и биологией. Физические объекты – вещества различной природы имеют особенности химического строения, процессы с выделением или с поглощением энергии (горение, взрывы, диссипация) в большинстве случаев сопровождаются химическими реакциями. Для понимания сущности живой природы, закономерностей эволюции человека и природы особо важную роль приобретает связь физики с биологией. Сформировалось современное научное направление “Биофизика” и соответствующие учебные дисциплины. В исследованиях проблем генетики, биотехнологии, экологии непосредственно применяются новые теоретические и экспериментальные методы – принципы нелинейной физики, физики открытых систем, синергетики. Общие вопросы методики физики примыкают к философским проблемам, так как при обучении физике формируется мировоззрение, научный взгляд учащихся к миропониманию. Образовательный процесс в комплексной связи закономерностей природы, жизни, общества и душевных потребностей человека как личности представляет собой объект исследования философии. С другой стороны, развитие философии как науки базируется на фундаментальных достижениях физики. Основой методических исследований по физике всегда является педагогическая наука. Обучение и воспитание – единый неразрывный © Иманбаева А.К. 5 Физический факультет КазНУ процесс. Обучая физике воспитывается будущий специалист, личность, активный член общества. Принципы воспитательного процесса формируются, изучаются педагогической наукой. Обучение физике основывается на результаты психологических наблюдений. Необходимо учитывать возрастные индивидуальные особенности учащихся. В зависимости от уровня развития, образованности и способности ученика предъявляются требования различного характера. Слабо подготовленный ученик выполняет простые задания, с постепенным переходом к сложным. Подготовленный ученик не должен терять темп получения новых знаний, для этой цели ему даются более сложны учебные задания творческого характера.

Роль физической науки в образовательном процессе

Физика - наука о фундаментальных, наиболее универсальных и простых закономерностях природы. Физика изучает строение материи и ее движение, свойства пространства и времени, природу различных сил взаимодействий и соответствующих им физических полей. Эти вопросы являются самыми глубокими, основополагающими. Все науки используют указанные понятия. Физическая наука является фундаментом философских выводов, всех естественных наук и теоретической основой техники и новых технологий. Теоретические и экспериментальные результаты физических исследований применяются в астрономии, химии, биологии, геологии, в технических науках и в технологических процессах. Все достижения техники основаны на физических исследованиях Физика занимает лидирующее положение и в решении современных научных проблем. Перед человечеством остро стоит проблема эффективности источников энергии: совершенствование техники получения тепловой, атомной, термоядерной, солнечной и других видов энергии. Теоретические и практические пути решения всех энергетических проблем разработаны физическими исследованиями. Физика направляет современное материаловедение, актуальными задачами которого являются получение высокопрочных, температурно-радиационно стойких материалов. Символом современного мира является компьютерная техника, мощность которой постоянно развивается. Элементная база компьютерной техники – логические, интегральные схемы создаются наноструктурными полупроводниками, исследование которых является одним из передовых направлений физики.

ВИДЫ УРОКОВ ПО ФИЗИКЕ

Основной вид занятий по физике в средней школе - классный урок. Урок проходит в специальном кабинете по постоянному расписанию. По цели и содержанию имеются разные виды уроков физики. Изучение нового учебного материала (новый урок) обычно применяется при изучении законов физики и теорий, при выводе формул и уравнений, при объяснении причин физических явлений. При изучении нового материала применяют опорные сигналы, проблемные ситуации, структурно-логические схемы, показываются физические опыты и демонстрации. Практические занятия посвящаются приложению теоретических материалов к решению физических задач. Решение физических задач является основной частью учебного процесса по изучению физики и реализуется во всех видах занятий по физике, также проводится как внеклассная работа. Решение задач помогает понять сущность явлений природы, физических закономерностей, экспериментов и установить качественные и количественные закономерности физических явлений. Решение задач воспитывает у учащихся правильную логику мышления, самостоятельность в учебе и труде, в суждениях, трудолюбие, смекалку, интерес к образованию и профессиональной деятельности. Физические задачи классифицируются по содержанию, способу задания условий, методу решения. Задачи по содержанию делятся по разделам физики механика, молекулярная физика, электродинамика, оптика, атомная и ядерная физика. Физические задачи по способу задания условий классифицируются в следующем виде. Качественные задачи поясняют физические явления и их закономерности без привлечения формул и количественного описания Такие задачи необходимы для краткого введения в проблему количественного описания нового материала. Вычислительные задачи – количественно определяют отношение физических величин с помощью аналитических формул. Значение физических величин определяется через формулу или в виде чисел с соответствующей размерностью. Графические задачи предполагают получение необходимых данных из анализа графиков. Графики могут быть использованы и для решения задач. Такие задачи удобны для изучения сложных, нелинейных явлений Экспериментальные задачи предназначаются для установления причин законов физических демонстрационных явлений, для определения и измерения физических величин и для повышения точности их измерения. В соответствии с условиями задач будут различными и методы их решения. Кроме графических и экспериментальных методов остальные методы могут делиться на аналитические и синтетические. Аналитический метод решения задач основан на применении законов сохранения, известных основных формул дедуктивным образом, т.е. от общих правил ищется объяснение частного. Синтетический метод предполагает последовательный поиск связи между характерными величинами до тех пор, пока искомая величина не войдет в одно уравнение. По этому методу от отдельных фактов, связей ищется более общее соотношение, т.е. используется индуктивный подход. Примеры различных типов физических задач приведены в специальном разделе этой книги.