Методы логики, науки в обучении физике

Из опыта преподавания отдельных дисциплин следует существование многих общих, универсальных закономерностей, применимых в обучении любому предмету. Эти закономерности имеют логическую, научную основу. Рассмотрим из них наиболее общие и простые. 1. Индукция (наведение, обобщение) – метод установления универсальной закономерности, всеобщего вывода путем обобщения отдельных фактов. Багаж знаний накапливается через наблюдение, понимание, учет отдельных явлений, фактов. Индуктивным образом мы познали общие связи между явлениями, объектами. Через такие выводы можно прогнозировать результат новых явлений, свойства объектов. Например, путем обобщения законов электрического, магнитного полей, движения электрических зарядов и установления общей связи между ними была получена система уравнений Максвелла. Метод индукции используется, как правило, при изучении начальных, новых разделов физики. 2. Дедукция (выведение) – метод объяснения описания отдельных фактов, явлений, используя общие положения, закономерности. Дедуктивный подход к решению конкретной задачи означает, что его решение ищется на основе известной общей теории, главных принципов. Так, задавая начальные и граничные условия из второго закона Ньютона можно определить траекторию разнообразного движения тела. В физике многие теории сформулированы в виде уравнений, описывающих широкий круг явлений в определенных рамках изменения основных параметров. Метод дедукции удобен для преподавания устоявшихся, теоретически обоснованных разделов физики. 3. Аналогия - метод изучения сложного явления, объекта на основе подобных свойств более простого явления, объекта. Этот метод широко используется при объяснении новых понятий по различным дисциплинам. Например, вихревое движение жидкости сложное явление, оно трудно доступно к проведению точных измерений. Наряду с этим мы можем легко наблюдать вихревые силовые линии индукции магнитного поля вокруг проводника с током. Магнитную индукцию в любой точке, определяемую формулой Био-Савара, можно сопоставить скорости вихревого движения жидкости. 4. Моделирование – метод исследования сложного явления, объекта путем выделения только основных характерных факторов. Моделирование – основной метод современной науки, его принципы всегда иллюстрируются в преподавании физики. Можно выделить отдельные виды моделирования. Математическое моделирование означает аналитическое исследование сложных явлений на основе уравнений, соответствующих им. Физическое моделирование – экспериментальное исследование природных явлений на лабораторных установках. Численное моделирование – исследование процесса, объекта компьютерными методами на основе математических уравнений, выражений. Этот вид моделирования является как теоретическим (используются уравнения), так и экспериментальным (используются числовые значения физических величин) методом исследования. Численное моделирование широко используется в современной науке и технике. Полеты ракет, работа термоядерного реактора, характеристика сложной электронной системы заранее до натурного эксперимента моделируются численно. Каждый вид моделирования обладает своими преимуществами и трудностями для применения.

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.