Содержание
Введение
1. Формирование целостногомиропонимания
1.1 Понятие миропонимания
1.2 Психолого-педагогические проблемыформирования целостного миропонимания
2. Значение уроков физики дляформирования целостного миропонимания
2.1 Особенности содержания учебногопредмета физика
2.2 Роль физических моделей вформировании физической картины мира и целостного миропонимания
3. Методические особенности уроковобобщения и систематизации знаний в контексте задач формирования целостногомиропонимания
3.1 Урок-зачёт и его возможности вформировании целостного миропонимания
3.2 Методические особенности формированиямеханической картины мира
3.3 Методические особенности формированияэлектромагнитной картины мира
3.4 Методические особенности формированияквантово-полевой картины мира
3.5 Методические особенности формированияцелостной физической картины мира
Заключение
Список литературы
Введение
В настоящее время, когдаобъём информации удваивается менее чем за три года (результаты исследованийЮНЕСКО), школьники перегружены не по количеству часов, а по объёму информации,приходящемуся на каждую минуту урока. У ребят не остаётся времени обдумать, осознатьи «присвоить» полученные сведения, а это сказывается на уровне глубины усвоениязнаний. Возможно – это одна из причин столь низких результатов российскихшкольников в международном исследовании PISA, которое проверяет умение применять знания вразличных, в том числе нестандартных, ситуациях.
Многие педагоги признаютнеобходимость перехода от учения как запоминания, накопления статичных знаний кучению как интеллектуальному развитию, к формированию динамическиструктурированных систем умственных действий. Перед школой стоит задачаформирования у учащихся целостного миропонимания и научного мировоззрения,умения самостоятельно добывать и перерабатывать информацию. В связи с этимнеобходимо научить детей самостоятельно получать необходимые знания,самосовершенствоваться. Очевидно, что учебно-воспитательный процесс должен бытьориентирован на сформирование у школьников целостного миропонимания, как стержнямировоззрения человека.
Роль физики, как науки икак учебного предмета, в формировании целостного миропонимания трудно переоценить.Физическая картина мира (ФКМ) – часть естественнонаучной картины мира, котораяв свою очередь является основой научной картины мира. Научная картина мира –стержень целостного миропонимания. Именно поэтому я выбрала для своей работытему, раскрывающую вопросы формирования целостного миропонимания посредствомуроков физики.
В качестве объекта моегоисследования можно выделить процесс формирования целостного миропонимания приобучении физике; предметом исследования являются проблемы, возникающие приформировании целостного миропонимания на уроках физики.
Цель работы – исследоватьвозможности учебного предмета «физики» по формированию целостного миропониманияи вычленить проблемы, возникающие при формировании миропонимания на урокахфизики, показать возможные пути их решения, разработать примерные конспектыуроков по физике, позволяющих сформировать у учащихся целостную ФКМ, включающуюмеханическую, электромагнитную и квантово-полевую картины мира.
Задачи:
— изучение литературы,
— определение понятия«миропонимание» и выявление психолого-педагогических проблем формированияцелостного миропонимания учащихся;
— изучение роли ивозможностей учебного предмета физики в формировании целостного миропонимания);
— выявление методическихособенностей формирования целостного миропонимания на уроках физики;
— изучение методическихособенностей урока-зачёта, уроков по обобщению и систематизации знанийучащихся;
— разработка примерныхконспектов уроков позволяющих решить проблему формирования целостногомиропонимания учащихся на уроках физики.
Гипотеза:
Целенаправленная работаучителя физики по проектированию уроков, в частности уроков обобщения исистематизации знаний учащихся, позволит решить задачу формирования у учащихсяцелостного миропонимания.
1. Формированиецелостного миропонимания
1.1 Понятиемиропонимания
В педагогике,педагогической психологии и методике преподавания отдельных предметов давновыделена такая цель образования, как формирование разносторонне и гармоничноразвитой личности ребёнка. Учёными-теоретиками и педагогами-практиками отмечается,что достижение данной цели непосредственно связано с необходимостьюформирования мировоззрения учащихся. Большинство учителей при попыткереализации данной задачи обучения сталкивается с рядом трудностей, связанных стем, что понятие мировоззрения до сих пор считается, в основном, категориейфилософской, и в педагогической литературе, проблема формирования мировоззренияшкольников освещена не достаточно подробно.
Учителю достаточно трудноопределить свои возможности, сформулировать цели и задачи урока (системы уроков)с учётом необходимости формирования целостного миропонимания учащихся,подобрать соответствующие формы, методы и средства обучения. Пытаясь передатьученикам как можно больше знаний по своему предмету, учитель не всегда осознаётего роль в формировании научного мировоззрения детей, и его основного компонента– миропонимания.
Педагогический словарьопределяет миропонимание как совокупность знаний о мире; основу мировоззрения.Для того, чтобы определить суть понятия миропонимания, рассмотрим сначалапонятие мировоззрения.
Философский энциклопедическийсловарь определяет мировоззрение как «систему взглядов на объективный мир иместо в нём человека, отношение человека к окружающей действительности и самомусебе, а также обусловленные этими взглядами основные жизненные позиции людей,их убеждения, идеалы, принципы познания и деятельности, ценностные ориентации».
Мировоззрение – это непросто система рациональных взглядов на мир, оно предполагает и эмоциональновыраженную реакцию человека на окружающую действительность и, следовательно,представляет собой единство интеллектуальных и эмоциональных компонентовсознания. Эмоционально-психологическую сторону мировоззрения, переживаниевоздействующей на человека реальности в форме ощущений, восприятия,представлений и эмоций образуют мироощущение, миросозерцание и мировосприятие,которые эволюционируют на протяжении всей жизни человека.
Миропонимание составляетпонятийный, интеллектуальный аспект мировоззрения, который базируется наобобщённых знаниях – повседневных, научных, профессиональных и т.п. Оно включаетконкретно-научную и универсальную картину мира, систематизирующие и обобщающиерезультаты индивидуального и общественного познания, стили мышления сообщества,народа, эпохи, к которым относится человек, и практически полностью формируетсяв школьные годы.
Отношение человека кбытию, сущность и движущие силы природного мира, закономерности развития жизни,внутренний мир человека и его отношение к окружающей его действительности – вотосновные группы знаний, относящихся к любой мировоззренческой системе, и,следовательно, определяющие миропонимание человека. Знания становятсямировоззренческими, если они способны выступать средством понимания иобъяснения широкого спектра действительности, быть ориентиром в деятельностичеловека. Поэтому проблема формирования целостного миропонимания в процессеобучения школьников имеет огромное значение и никогда не потеряет актуальности.
Отметим, чтоцеленаправленное и последовательное формирование целостного миропониманияучащихся позволяет обеспечить выполнение требований к выпускникам современныхучебных заведений, сформировать у учащихся научную картину мира, способность ксамообучению, самообразованию уже после окончания ими школы, это поможет им вдальнейшем при получении профессии и при совершенствовании их профессиональныхзнаний и умений.
1.2Психолого-педагогические проблемы формирования целостного миропонимания
В Концепции модернизациироссийского образования на период до 2010 года как основные можно выделитьследующие параметры качества образования:
1) научность,
2) фундаментальность,
3) развитие личности,познавательных и созидательных способностей учащихся,
4) формирование опытасамостоятельной работы,
5) формирование целостнойсистемы универсальных знаний, умений и навыков,
6) формирование новыхжизненных установок, позволяющих принимать ответственные решения в ситуацияхвыбора, прогнозируя их возможные последствия.
Учёт этих параметров итребований к выпускникам общеобразовательных учреждений в учебно-воспитательномпроцессе в целом и каждого учителя в частности, особенно учителя физики,позволяет сформировать у учащихся целостное миропонимание. Но при этом каждомуучителю приходится решать следующие психолого-педагогические проблемы:
1) необходимоститщательного изучения и постоянного учёта особенностей (возрастных, социальных ит.п.) класса и отдельных учеников;
2) разработкистратегических, тактических целей и текущих задач системы уроков и каждогоурока в отдельности, выбора соответствующих форм, методов и средств обучения сучётом особенностей класса;
3) выбора учебногоматериала в соответствие с целями и задачами урока (системы уроков),особенностями учащихся, с требованием научности, современности и связи сжизнью;
4) обязательногоустановления меж предметных связей, (воспитания культуры учения, формированияобщей системы учебной деятельности).
До сих пор не многиепедагоги учитывают все эти требования в своей работе, не понимая их важности.
Проблемы изучения и учетаособенностей класса (ученика) связанно с реальным положением школы. Никто несомневается в том, что без учета особенностей учащихся невозможно построитьэффективный учебно-воспитательный процесс. Более того реализацияиндивидуализированного и личностно ориентированного подхода в обученииотносится к основным требованиям к современному образованию. Но при этом неодин учитель не компетентен в области психологического исследованияиндивидуальных особенностей учащихся, а школьных психологов не хватает. Вучебных заведениях предусмотрена должность штатного психолога, в большинствешкол страны, особенно в сельской местности, специалистов-психологов нет либоони часто меняются, что отражается на качестве исследования учащихся.
Для работы учителя важноотслеживать динамику личностных качеств учащихся, регулярно выявлять результатыработы с ними, чтобы иметь возможность анализировать и вовремя вноситькоррективы в планы работы со всем классом и отдельными его учениками, а,полагаясь только на результаты контроля усвоения знаний, умений и навыков,учитель не может проследить развитие личности ученика, понять, удалось лиреализовать все цели обучения и воспитания, сформировать у детей обще учебныеумения и навыки и целостное миропонимание. Опытный педагог, конечно, можетосновываться на результатах своих наблюдений, но все же он не может бытьполностью объективным, а начинающий учитель тем более. Сотрудничество сошкольным психологом очень важно для любого учителя, и особенноучителя-предметника.
Проблема постоянногоизучения и учета особенностей класса и отдельных учеников сопряжена с проблемойразработки целей урока (системы уроков по изучению какой-либо темы или раздела)и подбора соответствующих форм, методов и средств обучения.
Формы, методы и средстваобучения подбираются в соответствии с целями и задачами учебно-воспитательногопроцесса, особенностями и учебными возможностями класса и отдельных учеников,особенностями учебного материала и т.д. Таким образом, не знаяпсихолого-педагогической характеристики класса не возможно разработать наиболееэффективные и диагностируемые цели обучения (текущие), а без постоянногоизучения динамики личности ученика не возможно проверить реализацию всехпоставленных целей (особенно стратегических и тактических), а значит понять ивовремя исправить все ошибки в работе педагога.
При постановке целейобучения важно также учитывать современные требования общества (государства) ккачеству образования. Если педагог не выделяет формирование обще учебныхзнаний, умений и навыков и целостного миропонимания как одну из основных целейсвоей работы, можно с уверенностью сказать, что реализовать более общую цельразностороннего и гармоничного развития личности ученика ему не удастся.
Современный человекдолжен обладать широкой культурой, чтобы ориентироваться в потоке информации;иметь возможность сменить при необходимости профессию; иметь возможностьработать в полипредметной области (например, педагогом)… Поэтому формированиецелостного миропонимания как фундамента мировоззрения человека являетсяважнейшей целью образования, в частности физического.
Также важно решениепроблемы содержания обучения, т.е. выбором учебного материала. При подготовке куроку (системе уроков) учитель должен подобрать материал в соответствии сособенностями класса, поставленными целями и задачами, выбранными формами,методами и средствами обучения и обязательно с учетом требования научности,фундаментальности, современности и связи с жизнью и бытом. Иначе интересучащихся к изучению предмета, даже если он был, сойдет на нет; они не будутосознавать необходимость получаемых знаний, не будут видеть перед собой целиизучения данной области знаний, что обязательно скажется на их уровне усвоениязнаний, умений и навыков. А уж сформировать у учащихся интерес и внутреннююмотивацию к учению без соответствующего выбора учебного материала практическиневозможно.
Установление меж предметныхсвязей позволяет сформировать у учащихся не только единую научную картину мира,а, следовательно, и целостное миропонимание, но и общую культуру учения,целостную систему учебной деятельности, что соответствует современнымтребованиям к процессу обучения.
Формирование меж предметныхсвязей требует от учителя-предметника высокого уровня образованности исотрудничества с другими учителями, что часто не принимается во внимание,особенно учителями физики.
Легкомысленно полагать,что, если физика является ведущей наукой естественнонаучного цикла, то учительфизики сможет, не прибегая к помощи коллег, сформировать у учащихся естественнонаучнуюкуртину мира на основе ФКН, а, следовательно, и целостное миропонимание исистему учебных умений и навыков, в крайнем случае посветив несколько часовболее глубокому знакомству с математическими преобразованиями. Чтобы сформироватьу учащихся общую культуру учения, систему учебной деятельности и целостноемиропонимание, учитель физики должен сотрудничать с учителями химии и биологии(молекулярная физика; использование физических явлений и закономерностей вмедицине, для объяснения функционирования живых организмов, в том числе ичеловеческого), русского языка и литературы (формирование культуры речи; использованиепримеров физических явлений и закономерностей из художественной литературы…) ит. д.
2. Значение уроковфизики для формирования целостного миропонимания
2.1 Особенности содержанияучебного предмета «физика»
Изучение физики внастоящее время сопряжено с целым рядом особенностей, если не сказатьтрудностей развития школьного образования в нашей стране. Как отмечается в рядестатей, приходится говорить даже о кризисе физического образования. Причины еговидятся, в первую очередь, в следующем:
• в изменении приоритетовв обществе и в науке — в настоящее время на фоне резкого падения интереса кнауке в целом наблюдается рост приоритета гуманитарных наук;
• в сложном, чрезмерноформально математизированном содержании учебного предмета;
• в оторванностисодержания физического образования от жизни (особенно в массовых школах);
• в малом воздействии начувства и эмоции учащихся.
Наметим круг проблем,учитывая и решая которые, мы, наверное, сможем успешно выйти из сложившейсяситуации. Обозначим эти проблемы, опираясь на высказывания ученых разных времени народов, без подробных комментариев.
1). Какова основнаязадача обучения физике в школе?
А.П. Александров: «Преподаваниефизики в сегодняшней школе… должно давать твердые основы знаний, которыеможно использовать в жизни. В этом смысле учебный курс нужно построить напрактическом материале даже больше, чем это было раньше».
2). Как следует подходитьк изучению физики на уроках?
А.Н. Теренин: «Цельзнания — не запоминание огромного фактического материала в мельчайшихподробностях, а способность легко и быстро ориентироваться в этой области,которую когда-то изучал».
М. Планк: «Не так важно,чему учат в школе, а важно как учат… Функции школы не в том, чтобы датьспециальный опыт, а в том, чтобы выработать последовательное методическоемышление ».
А. Раби: «Если быпреподавание наук в школе носило более гуманитарный характер, школьноеобразование могло бы стать основой любой деятельности… Воспитание новыхлюдей, у которых современная научная культура сочеталась бы с культуройклассической, привело бы к новому скачку в развитии современной цивилизации».
Н.А. Умов: «Всякое знаниеостается мертвым, если в учащихся не развивается инициатива и самодеятельность:учащегося нужно приучать не только к мышлению, но и к хотению».
3). В чем заключаетсяценность рассмотрения физики в развитии?
А. Эйнштейн: «… (еслиэтого нет, то учащийся) не переживает радости поиска и находок, не ощущаетживого процесса становления идей и ему редко удается достичь ясного понимания всехобстоятельств, которые позволили избрать именно этот, а не какой-нибудь другойпуть».
Дж.К. Максвелл: «Науказахватывает нас только тогда, когда, заинтересовавшись жизнью великихисследователей, мы начинаем следить за историей развития их открытий».
4). Формированиемировоззрения и творческого мышления.
М. Ворн: «Истинная наукафилософична; физика, в частности, не только первый шаг к технике, но и путь кглубочайшим пластам человеческой мысли».
П.Л. Капица: «Физикаявляется весьма подходящим предметом для начального воспитания в юношестветворческого мышления в области естествознания. Это делает организациюпреподавания физики в школе ответственной задачей».
5). От учителя зависитмногое.
Н.А. Умов: «Знанияучителей должны представлять собой не что-либо готовое и раз навсегдаусвоенное, а постоянно развивающийся процесс, в котором педагогическая работадолжна сочетаться с научной ».
Ф. Нейман: «Очень хорошопомогать своим ученикам и направлять их на верный путь. Но все это нужно делатьочень осторожно, нужно делать это так, чтобы ученик не заметил помощи иподсказки и верил, что все это он делает сам».
А. Эйнштейн: «Где ученьене клеится — а это бывает со всеми предметами — там главная вина падает научителя. Успехи учащихся — лучшее мерило для достоинств учителя».
Собрав воедино основныеположения, отмеченные в этих удивительно глубоких и современных по смыслувысказываниях, кратко выделим самое главное:
• роль физики какучебного предмета чрезвычайно велика в плане формирования мировоззрения итворческого мышления учащихся не только в области естествознания, но и в самомобщем смысле;
• знания, твердые основыкоторых формируются при изучении физики в школе, должны быть максимальноприближены к реальной жизни и повседневной практике;
• изучение физики должноосуществляться так, чтобы учащиеся видели науку в постоянном историческомразвитии и, желая изучать ее, испытывали удовлетворение и радость от процессапознания;
• преподавание наук вшколе, в том числе и физики, должно носить более гуманитарный характер;
• обучение физике в школедолжны осуществлять учителя, желающие и умеющие проводить педагогическиеисследования, тактично и незаметно для учащихся организующие и реализующиепроцесс познания и воспитания.
Сформулируем основныедидактические принципы, на которых должен строиться базовый курс физики сучётом всего вышесказанного:
— Малый объем часов (от36 до 72 в год — больше не уместится!).
— Современность научногосодержания («Современная физика в современном мире», что возможно только припренебрежении систематичностью, как это сделал Вайнберг).
— Научно-популярныйхарактер изложения вместо строго научного, что дает возможность доступностисодержания и одновременно способно подпитывать интерес. Сюда же относятся ибиографический раздел, и занимательные элементы изложения (имеется в видувкрапление в содержание интересных моментов из биографий ученых-физиков;интересных фактов), столь привлекательные для любого ученика.
— Исторический подход какоснова для рассмотрения физических понятий. При этом не подразумевается, чтокурс должен быть выстроен в линию в соответствии с последовательностью дат исобытий. Скорее каждая рассматриваемая тема может основываться на анализеисторических экспериментов и развития физических понятий и идей, к нейотносящихся.
— Экземплярность отборасодержания, то есть выбор отдельных наиболее значимых физических открытий иидей и их подробное рассмотрение.
— Качественный характеризучения физических закономерностей. Поменьше математики, формул и расчетов.Вместо этого можно активно использовать графики, таблицы, диаграммы, схемы.
— Модульность курса(компактность, завершенность и самодостаточность).
— Связь с жизнью(политехническая составляющая курса): везде, где это возможно, показывать, какработает в современном мире то или иное открытие; каковы его современныетехнические приложения, и т.д.
— Методологические знаниядолжны входить в содержание курса не дополнительным блоком информации, аорганически вплетаться в содержание курса и изучение каждой темы; весь курсдолжен выстраиваться проблемно. При достаточно проработанном историческомподходе возможен анализ методологии научного познания на конкретных примерах.
— В методике преподаванияосновную роль должен играть реальный физический эксперимент. Причем сметодологической точки зрения желательно, чтобы эксперименты не толькоиллюстрировали определенные понятия, но и предшествовали введению новыхпонятий.
— Итоговый контрольдолжен выявлять не уровень запоминания, а понимание сути изученных физическихзаконов, понятий и теорий. В этой связи осмысленно предъявление заданий в формекачественных задач и вопросов, требующих не воспроизведения, а примененияизученного содержания.
2.2 Роль физическихмоделей в формировании физической картины мира и целостного миропонимания
Как уже отмечалось выше,перед современной школой стоит задача формирования у детей современногомировоззрения, но рост информации не позволяет завершить этот процесс даже встарших классах, поэтому важно сформировать у них целостное миропонимание,заложить фундаментальные знания и умения, которые позволили бы им в дальнейшемпродолжить самообразование, саморазвитие и самостоятельное формированиесовременного миропонимания. В роли гаранта таких знаний и умений как раз иможет выступить ФКМ.
Напомним, что совокупностьзнаний и представлений о физических процессах, закономерностях, действующих в физическоммире, о строении микро-, макро- и мега-мира, о взаимодействиях их объектов ит.п. называется физической картиной мира. А целостное современное миропонимание— это система знаний и представлений о мире, основанные на множестве современныхнаук и теорий, понимание законов и закономерностей, описывающих процессы иявления, происходящие в микро-, макро- и мега-мире, в социальной сфере,осознание места человека в мире и т.п.
Известно, что математика,астрономия и физика — науки, появившиеся гораздо раньше остальных, именно ихразвитие привело к возникновению и развитию всех других наук. ФКМ изначальноявляется неотъемлемой частью, основой естественнонаучной картины мира (ЕКМ),объединяющей знания всех естественных наук (биологии, химии, астрономии,географии, психологии, социологии и многих других наук) и представления о миреи месте человека в нём, сформированные на основе этих знаний. ЕКМ позволяеткаждому осознать многообразие природы, понять законы природы и мира людей,определить своё место в нём.
Таким образом,формирование целостного миропонимания, которым должен владеть каждыйобразованный, культурный человек, невозможно без формирования ЕКМ, формированиекоторой целесообразно начинать с построения ФКМ и продолжать на её основе припомощи меж предметных связей физики с другими дисциплинами. Это сделает процессформирования целостного миропонимания гармоничным и безболезненным, а самопонимание мира глубоким и максимально осознанным.
ФКМ базируется наосновных физических понятиях, не последнее место среди которых занимаютфизические модели. Педагогический словарь определяет моделирование как методисследования объектов на их моделях – аналогах определённого фрагмента природнойили социальной реальности; процесс построения и изучения моделей реальносуществующих предметов и явлений (органических и неорганических систем,инженерных устройств, разнообразных физических, химических, биологических идругих процессов). Форма моделирования зависит от используемых моделей и сферыих применения. По характеру моделей выделяют предметное и знаковое(информационное) моделирование. Предметным называют моделирование, в ходекоторого исследование ведётся на модели, воспроизводящей геометрические,физические либо функциональные характеристики объекта-оригинала. При знаковоммоделировании моделями служат схемы, чертежи, формулы, предложения в некоторомалфавите (естественного или искусственного языка) и т.п. Важнейшим видом такогомоделирования является математическое (логико-математическое) моделирование. Возможностьмоделирования, то есть переноса результатов, полученных в ходе построения иисследования моделей, на оригинал, основана на том, что модель в определённомсмысле отображает (воспроизводит) какие-либо его стороны и предполагает наличиесоответствующих теорий и гипотез, указывающих на рамки допустимых примоделировании упрощений. Моделирование в обучении имеет два аспекта: моделированиекак содержание, которое учащиеся должны усвоить (о нём и пойдёт речь далее вданном пункте), и моделирование как учебное действие, средство, без которогоневозможно полноценное обучение, особенно обучение физике. С помощьюмоделирования – введения различных моделей – удаётся свести изучение сложного кпростому, невидимого и неощутимого к видимому и ощутимому, незнакомого кзнакомому, то есть сделать любой сложный объект доступным для тщательного ивсестороннего изучения. Моделирование учебного материала, логическое егоупорядочение, представление в наглядной форме, а также с помощью мнемическихсредств в расчёте на образные ассоциации – эффективное лучшего понимания изапоминания учащимися нового учебного материала.
Возможности длямоделирования существуют в школьных курсах математики, химии и т.д., но особенноих много в школьном курсе физики. Необходимость овладения методом моделированияпри обучении физике диктуется не только его значением как метода научногопознания, но и психолого-педагогическими соображениями. Согласно теориипоэтапного формирования умственных действий (П.Я. Гальперина) знакомствоучащихся с каким-либо действием, которым они должны овладеть, начинается свыполнения этого действия с помощью соответствующих материальных предметов.Однако предметы обладают различными свойствами, многие из которых не относятсяк выполняемому действию. Чтобы от них отвлечься переходят к действиям смоделями этих предметов, обладающими только необходимыми в данном случаесвойствами. Это может быть графическая схема, формула и т.п.
Таким образом, и изучениеразличных физических процессов, явлений и закономерностей целесообразнопроводить на их моделях, обладающих всеми необходимыми для этого свойствами ипараметрами и лишённых тех свойств, которые при этом не важны. При изучениифизических процессов стремятся к тому, чтобы по результатам опытов на моделиможно было судить о явлениях, происходящих в реальных условиях, которые ученикимогут наблюдать в повседневной жизни. Изучение физических теорий невозможно безвведения моделей уже на начальных этапах обучения. Так, например, изучениепервого раздела механики – кинематики начинается с введения понятияравномерного движения, которое само является моделью, так как практически невстречается в реальности, но позволяет достаточно точно описать закономерности,по которым происходит движение тел в окружающем нас мире. Понятие материальнойточки – тела, размерами, которого можно пренебречь по сравнению с фигурирующимв конкретной задаче расстоянием, а по сути геометрической точки, обладающеймассой, позволяет в дальнейшем достаточно просто описывать различные видыдвижения. Модели идеального газа и идеальной несжимаемой жидкости позволяютсформировать у учащихся представление о процессах, происходящих в реальныхвеществах, с которыми они имеют дело повседневно, и упрощают задачуформулировки соответствующих законов. Стоит также отметить, что даже прирешении физических задач учащиеся постоянно сталкиваются с моделями процессов иявлений; даже измерительные приборы, с помощью которых могло быть полученобольшинство данных, приводящихся в задачах являются идеальными (не дающимипогрешностей измерения), то есть моделями.
3. Методическиеособенности уроков обобщения и систематизации знаний в контексте задачформирования целостного миропонимания
3.1 Урок-зачёт и еговозможности в формировании целостного миропонимания
Зачёт в РоссийскойФедерации – это форма контроля и оценки уровня знаний, умений и навыковучащихся. Обычно он проводится педагогом как индивидуальное или групповоесобеседование, опрос, практическая работа и т.п. В соответствие со спецификойпредмета могут применяться письменные зачёты, с использованием карточек-заданий,таблиц на печатной основе и других дидактических средств.
В общеобразовательныхучреждениях урок-зачёт проводится главным образом в старших классах. Какправило, на зачёт выносятся крупные темы учебной программы, часто уроки-зачётыпроводятся после изучения какого-либо раздела. Перечень основных вопросов куроку-зачёту, требования и рекомендации по подготовке к нему объявляетсяучащимся заранее. Педагог может организовать такую подготовку на уроках испециальных консультациях. Эффективность урока-зачёта во многом зависит отсодержания и характера проверочных вопросов, которые целесообразносформулировать таким образом, чтобы ученик мог в устном ответепродемонстрировать знание основных законов науки, причинно-следственных связейявлений, умение дать верное изложение конкретной темы. В ходе урока-зачётаможно достаточно эффективно реализовать закрепление, обобщение и систематизациюзнаний учащихся. А если использовать нестандартные формы проведенияурока-зачёта, то можно повысить интерес и мотивацию учащихся к изучениюпредмета, а следовательно и их уровень усвоения учебного материала, обеспечитьпрочность их знаний. Урок-зачёт может проводиться в форме олимпиады, семинара,конференции, диспута, интеллектуальной игры и т.д. В ходе подготовки ипроведения урока-зачёта по физике происходит повторение, обобщение исистематизация основных положений теории, законов и закономерностей,объясняющих разнообразные физические процессы и явления, вычленяются факты,необходимые для дальнейшего, в том числе и самостоятельного изучения физики; уучащихся формируется целостная система знаний, умений и навыков, в которуюгармонично входят и обще учебные умения и навыки… Урок-зачёт способствуетразвитию познавательных способностей учащихся при выполнении таких мыслительныхопераций, как анализ, синтез, конкретизация и др., повышению качества знаний иразвитию мышления школьников. Это открывает большие возможности дляформирования у них завершённых представлений о современной ФКМ (на уровнесодержания школьного курса физики), позволяет показать в ней место каждойизученной теории, систематизировать знания о теории познания и о роли практикив познании.
Таким образом, урок-зачётпозволяет в полной мере решить задачу формирования у школьников целостногомиропонимания.
3.2 Методическиеособенности формирования механической картины мира
Становление механическойкартины мира связывают с именами Г. Галилея, И. Кеплера и особенно И. Ньютона.Формирование механической картины мира потребовало несколько столетий; практическионо завершилось лишь в середине XIX в. Механическая картина мира возникла наоснове классической механики, обобщения законов движения свободно падающих тели движения планет, а также создания методов количественного анализамеханического движения в целом. Эту картину следует рассматривать как важнуюступень в познании человеком окружающего мира. Рассмотрим основные чертымеханической картины мира. Её основу составляет идея атомизма, состоящая в том,что все тела (твёрдые, жидкие, газообразные) состоят из атомов и молекул,находящихся в непрерывном тепловом движении. Взаимодействие тел как при ихнепосредственном контакте (трение, силы упругости), так и на расстоянии(гравитационные силы). Всё пространство заполняет «всепроникающий эфир» — среда, в которой распространяется свет. Атомы рассматриваются как некиецельные, неделимые «кирпичики»; соединяясь друг с другом, они образуютмолекулы, а те в свою очередь – тела. Природа этого соединения нерассматривается.
Выделяют четырепринципиальных момента механической картины мира:
1. мир в механическойкартине построен на едином фундаменте – на законах механики Ньютона. Всенаблюдаемые в природе превращения, тепловые явления сводятся на уровнемикроявлений к механическому движению атомов и молекул (их перемещениям,столкновениям, соединениям и разъединениям). Открытие закона сохранения ипревращения энергии, казалось бы, окончательно доказывает механическое единствомира – все виды энергии можно свести к энергии механического движения.
С такой точки зрения мирвыглядит стройной гигантской машиной, построенной и функционирующей по законаммеханики. Даже исследования электрических и магнитных явлений сначала неподрывали, а лишь усложняли и дополняли механическую картину мира. Например,под этим углом зрения может рассматриваться, и в прошлом рассматривалось, внешнеесходство закона Кулона с законом всемирного тяготения.
2. механическая картинамира исходит из представлений, что микромир аналогичен макромиру.
Механика макромира хорошоизучена; раньше считалось, что точно такая же механика описывает движениеатомов и молекул. Частицы, из которых состоят тела, движутся и сталкиваются также, как сами тела. Таким образом, механическое мировоззрение видит в малом тоже, что и в большом, только в меньших размерах.
3. в механической картинемира отсутствует развитие, то есть мир считается в целом таким, каким он былвсегда. То есть центром механического мировоззрения является представление обабсолютной неизменности природы, ведь все процессы и превращения сводятсятолько к механическим перемещениям и столкновениям атомов.
4. в механической картинемира все причинно-следственные связи – однозначные, здесь господствует лапласовскийдетерминизм, согласно которому, если известны начальные данные системы, томожно точно предсказать её будущее.
Несмотря на то, что всередине XIX в. Д. Максвелл, а затем и Л. Больцман ввели в физику принципывероятности, механическая картина мира господствовала в естествознании досередины второй половины XIX в. При формировании у учащихся механическойкартины мира необходимо обязательно указать на то, все законы классическоймеханики имеют границы применимости, справедливы только для инерциальных системотсчёта, то есть только равномерное прямолинейное движение системы отсчёта невлияет на механические процессы, а в классах с углубленным изучением физики илина кружке по физике стоит раскрыть принцип относительности Галилея.
3.3 Методическиеособенности формирования электромагнитной картины мира
Электромагнитнаякартина мира начала формироваться во второй половине XIX в. на основе исследований в областиэлектромагнетизма. Основную роль здесь сыграли исследования М. Фарадея и Д.Максвелла, которые ввели понятие физического поля. В процессе формированияэтого понятия на смену механической модели эфира пришла электромагнитнаямодель: электрическое, магнитное и электромагнитные поля трактовалисьпервоначально как разные «состояния» эфира. Впоследствии необходимостьв эфире отпала. Пришло понимание того, что электромагнитное поле само естьопределенный вид материи и для его распространения не требуется какая-то особаясреда.
Электромагнитнаякартина мира продолжала формироваться в течение трех десятилетий XX в. Она использовала не только учениео магнетизме и достижения атомистики, но также и некоторые идеи современнойфизики (теории относительности и квантовой механики). После того как объектомизучения физики наряду с веществом стали разнообразные поля, картина мираприобрела более сложный характер, но все равно это была картина классическойфизики. Основные ее черты, следующие. Согласно этой картине мира материясуществует в двух видах — веществе и поле, между которыми имеется непроходимаягрань: вещество не превращается в поле и наоборот. Известны два вида поля — электромагнитное и гравитационное, соответственно — два вида фундаментальныхвзаимодействий. Поля, в отличие от вещества, непрерывно распределяются впространстве. Электромагнитное взаимодействие объясняет не только электрическиеи магнитные явления, но и другие оптические, химические, тепловые. Теперь всестремятся свести к электромагнетизму. Вне сферы господства электромагнетизмаостается лишь тяготение. В качестве элементарных «кирпичиков», изкоторых состоит вся материя, рассматриваются три частицы — электрон, протон ифотон. Фотоны — кванты электромагнитного поля. Корпускулярно-волновой дуализм«примиряет» волновую природу поля с корпускулярной, т.е. прирассмотрении электромагнитного поля используются, наряду с волновыми, икорпускулярные (фотонные) представления. Элементарные «кирпичики»вещества — электроны и протоны. Вещество состоит из молекул, молекулы изатомов, атом имеет массивное ядро и электронную оболочку. Ядро состоит из протонов.Силы, действующие в веществе, сводились к электромагнитным. Эти силы отвечаютза межмолекулярные связи и связи между атомами в молекуле; они удерживаютэлектроны атомной оболочки вблизи ядра; они же обеспечивают прочность атомногоядра (что оказалось неверным). Электрон и протон — стабильные частицы, поэтомуатомы и их ядра тоже стабильны. Картина, на первый взгляд, выгляделабезупречно. Но в эти рамки не вписывались такие, как считалось тогда,«мелочи», как, например, радиоактивность и др. Скоро выяснилось, чтоэти «мелочи» являются принципиальными. Именно они и привели к«краху» электромагнитной картины мира. Электромагнитная картина мирапредставляла огромный шаг вперед в познании мира. Многие ее детали сохранилисьи в современной естественнонаучной картине мира: понятие физического поля,электромагнитная природа сил, отвечающих за различные явления в веществе (но нев самих атомах), ядерная модель атома, дуализм (двойственность) корпускулярныхи волновых свойств материи и др. Но и в этой картине мира также господствуютоднозначные причинно-следственные связи, все таким же образом жесткопредопределено.
3.4 Методическиеособенности формирования квантово-полевой картины мира
В механике иэлектродинамике рассматриваются макроскопические тела на макроскопических расстоянияхдруг от друга. Перейдем теперь к рассмотрению строения тел из микроскопическихчастиц (т е. «заглянем внутрь» тела). Твердые, жидкие, газообразные теласостоят из огромного количества атомов и молекул. Расположение и движениемикрочастиц обусловлено здесь электромагнитным взаимодействием, так как на этихрасстояниях при малых массах и больших зарядах гравитационное взаимодействиемало по сравнению с электромагнитным, а сильное еще не проявляется (для негорасстояния велики). В свое время огромным достижением физической науки былообъяснение тепловых явлений и теплоты механическим движением микрочастиц втеле. Однако очень важно учитывать, что к одной механике теплота не сводится.Механическую картину оказались необходимым также дополнить, теперь представлениямио хаотичности теплового движения микром частиц. Координаты и скорости отдельныхчастиц оказываются случайными величинами, они изменяются случайным образом по вероятностнымзаконам. Для макроскопического тела в целом законы термодинамики имеютстатистический смысл, они связывают средние значения физических величин дляогромного множества микрочастиц. Так, в молекулярно кинетической теориидавление определяется суммой средних импульсов, передаваемых молекулами газастенке при соударении, внутренняя энергия — суммой средних энергий микрочастиц,температура — средней кинетической энергией движения микрочастиц и т. д. Далее,при уменьшении размеров пространственной области, следуют внутренние областимолекул и атомов. В микромире, в диапазоне расстояний от 10-10 до 10-16 м, основнуюроль играет электромагнитное взаимодействие, объединяющее ядро и электроны вустойчивые системы — атомы и молекулы. Типичные физические явления состоят впереходе атома из одного стационарного состояния в другое с излучением илипоглощением кванта энергии. Переход в эту область микромира заставляетсущественно пересмотреть механическую картину движения. Микрочастицы недвижутся здесь по определенным траекториям, а проявляют двойственные корпускулярно-волновыесвойства. По-новому решается вопрос и об изменении состояния систем: появляютсяквантовые скачки, сразу переводящие систему из одного дискретного состояния вдругое, минуя все промежуточные. Эту область микромира изучает квантоваямеханика, элементы которой мы изучили в физике атома, в квантовой природесвета. Перешагнем последний достаточно изученный в физике рубеж — 10-15 м — и обратимсяк системе, состоящей из протонов и нейтронов, то есть к ядру. Нуклоны связанысамым интенсивным взаимодействием — сильным, которое осуществляется путемобмена π-мезонами между парой нуклонов на расстояниях, не превышающих 10-15 м иобеспечивающих притяжение. Электромагнитное взаимодействие в этой области тожеимеет место и играет важную роль, хотя и уступает сильному. Так, пока ядрасостоят из немногих нуклонов, сильное взаимодействие — притяжение — превышаетэлектромагнитное отталкивание положительных протонов и ядро прочно. Но длятяжелых ядер, состоящих из сотен нуклонов, притяжение и отталкиваниевыравниваются, так как отталкивание осуществляется между каждым и всемиостальными протонами, а притяжение — только между соседними. После известногопредела (уран, трансурановые элементы) ядра неустойчивы.
Далее, вплоть додостигнутого в настоящее время предела на шкале расстояний порядка 10-17— 10-18 м материя представлена только элементарнымичастицами, причем, кроме названных выше частиц, имеется много неустойчивых,возникающих и исчезающих в реакциях, взаимных превращениях элементарных частиц.Эти процессы обусловлены как сильными, так и электрослабыми взаимодействиями.
3.5 Методическиеособенности формирования целостной физической картины мира
Физическая картина мира,как часть общенаучной его картины, представляет собой очень широкоетеоретическое обобщение знаний, полученных школьниками при изучении разныхразделов курса физики. Это обобщение имеет большое практическое значение дляориентации человека в материальном физическом мире, осознания своего места внем, выработки общего отношения к миру, для формирования активной жизненнойпозиции. Это также необходимо для любой целеполагающей, целенаправленнойдеятельности. Физическая картина мира входит в диалектико-материалистическоемировоззрение в качестве элемента, обеспечивающего фундамент научногомиропонимания.
Примерный конспект урока,позволяющего сформировать у учащихся целостную ФКМ
Класс 10
Тема: «Физическая картина мира»
Тип урока: урок-зачёт в форме конференции
Примерное время 2ч.
Цели и задачи урока,реализуемые учителем:
Раскрыть сложное понятиефизической картины мира (ФКМ), вооружить учащихся конкретным знанием,обобщающим весь школьный курс физики, показать материальное единство мира, содной стороны, и качественное своеобразие форм движения материи и описание их вразличных теориях — с другой.
В целях формированиянаучного мировоззрения познакомить учащихся с условным делением областипространства на мега-, макро-, микромир, со структурными единицами деления материив каждой из этих областей, с размерами и составом объектов; подвести учащихся квыводу о материальном единстве мира, проявляющемся в единстве природыфизических объектов и явлений.
Структура урока:Этап и содержание Формы, методы и приёмы Средства
Подготовка к конференции.
1. Приветствие.
2. Обсуждение материала:
— вселенная и её масштабы;
— взаимодействия и законы сохранения;
— проявления взаимодействий в природе и основные физические теории;
— рамки современной ФКМ, неисчерпаемость знаний о мире.
3. Проверка знаний учащихся.
4. Закрепление:
— беседа с учащимися по материалу докладов;
— формулировка основных выводов.
5. Домашнее задание.
Несколько учащихся получили темы докладов и список литературы, остальные – задание подготовиться к проверочной работе по теме урока;
доклады учеников:
(1 ученик)
(1 ученик)
(4 ученика)
(1 ученик);
Кодированный диктант;
Беседа; запись в тетрадях;
Повторить соответствующие параграфы учебника, составить свой план конференции по теме «Физическая картина мира»
Слово, наглядные пособия (рис., таблицы);
Текст диктанта;
Слово, тетради;
Учебник
Ход урока:
Оборудование.Демонстрационные таблицы: шкала размеров физических объектов «Масштабы воВселенной», «Структура основных материальных объектов», «Фундаментальныевзаимодействия».
Учитель. Мы заканчиваем изучение школьногокурса физики. Он содержит основные законы и понятия из самых важных областейфизики: классической механики, электродинамики, молекулярно кинетическойтеории, атомной физики, физики ядра и элементарных частиц. Цель физики —отыскание общих законов природы, объяснение с их помощью различных процессов иявлений для овладения и управления ими. По мере развития физической науки передчеловечеством все больше раскрывается величественная и сложная картина единстваприроды.
Сегодня мы обобщимизученный курс, стремясь показать, что мир и отражающие его физические законыпредставляют собой не просто сумму разрозненных и независимых объектов, явленийи отражающих их научных положений, а части единого целого, разнообразные имногочисленные проявления единых сущностей.
План конференции записанна доске. Он поможет вам выделить основные вопросы.
Вселенная и еемасштабы. (1 ученик)
В физике изучаетсястроение материи на первых структурных уровнях и исходные простейшие формы еедвижения во всей Вселенной, начиная от элементарных частиц (размеры порядка 10-15— 10-18 м) и кончая огромными звездными островами —галактиками (размерами порядка 1022 м).
Наглядное представление одоступной наблюдению и изучению в настоящее время области Вселенной дает шкаларазмеров объектов (рис. 1). Смещение по этой шкале на одно деление вправосоответствует увеличению размеров (данных в метрах) в 10 раз.
Структура основныхфизических объектов показана в таблице 2. Обратите внимание, что таблица 2 ирисунок 1 взаимосвязаны. Область пространства, указанная на рисунке 1 условноразделена в таблице 2 на три области: мега-мир, макромир, микромир. Для каждойобласти можно указать свои объекты, то есть структурные единицы деленияматерии. Мега-мир включает галактики и звезды, макромир — планетные системызвезд, планеты, окружающие нас тела, микромир — молекулы, атомы, ядра атомов,элементарные частицы. Электромагнитное и гравитационное поля входят в составмега- и макромира. Если сравнить состав объектов всех трех областей (мега-мир,макромир, микромир), то можно сделать важный вывод: все состоит из элементарныхчастиц, причем в состав вещества в стабильном состоянии входит всего три видаосновных частиц. Это протоны, нейтроны и электроны, а электромагнитное полесостоит из фотонов.
Строение и движение всехэтих объектов и изучает физика.
Взаимодействия изаконы сохранения. (2 ученик)
Любой материальныйобъект, начиная от элементарной частицы и кончая макроскопическим телом и системойтел, обладает энергией и импульсом — это универсальные физическиехарактеристики физических объектов. Самое общее и основное свойство всехобъектов состоит в их способности взаимодействовать между собой. Так, телапритягиваются к Земле, а Земля — к Солнцу, электрон отталкивается от другогоэлектрона и притягивается к ядру, вступают во взаимодействие атомы и молекулы,образуя кристаллы, взаимодействуя, отскакивают при ударе друг от друга стальныешарики и т. д.
Всеобщая причинаизменения и движения в материальном мире — взаимодействие. Несмотря наразнообразие взаимодействий, все они приводят к двум основным результатам:
1. В результатевзаимодействия меняются энергия, импульс и другие характеристики объекта.Например, шарики при столкновении меняют направление скорости, а значит,изменяется импульс; одни элементарные частицы превращаются в другие и т. д.
2. В результатевзаимодействия частицы или тела объединяются в новую устойчивую систему. Так, например,образуется ядро из нуклонов, взаимодействующих между собой, атом — из ядра иэлектронов, Солнечная система — из Солнца и планет и т. д.
В настоящее время всевзаимодействия удалось понять как проявление четырех исходных, или, какговорят, фундаментальных взаимодействий: гравитационного, электромагнитного,слабого и сильного (в настоящее время слабое и сильное взаимодействия понимаюткак проявления единого электрослабого поля). Основные характеристики трех,изучаемых в школе, взаимодействий видны из таблицы 3. Гравитационноевзаимодействие универсально, то есть имеет место между любыми материальнымиобъектами. Оно убывает пропорционально 1/r², то есть простирается набольшие расстояния, образуя макроскопическое гравитационное иоле. По сравнениюс двумя другими взаимодействиями гравитационное взаимодействие мало.Электромагнитное взаимодействие проявляется только для электрически заряженныхтел и частиц, оно на много порядков больше гравитационного и также образуетмакроскопические поля. Сильное взаимодействие, превышая по интенсивностигравитационное и электромагнитное, осуществляется только на очень малыхрасстояниях порядка размера элементарных частиц. Поэтому макроскопического поляоно не образует, а проявляется только между элементарными частицами. Сильномувзаимодействию подвержены мезоны и барионы. Лептоны же и фотоны не участвуют всильном взаимодействии.
Хотя различныевзаимодействия проявляют себя в различных физических явлениях и в разныхпространственных областях (например, сильное — в микромире, гравитационное — вмакромире) и описываются различными физическими законами (например, в частныхслучаях гравитационное — законом всемирного тяготения, электромагнитное —законом Кулона), есть общие для всех взаимодействий законы — это законысохранения. Так, при любом взаимодействии для замкнутой системы (т. е. еслиучтены все взаимодействующие тела и частицы) сохраняется энергия, импульс,электрический заряд системы и некоторые другие величины. Поэтому законысохранения применяются при изучении всех физических явлений.
Так, в механике законсохранения импульса приводит к третьему закону Ньютона, в теплоте с помощьюзакона сохранения энергии рассчитывают количество теплоты, выделяющееся присовершении работы (первое начало термодинамики), в физике элементарных частицзакон сохранения заряда «разрешает» образование заряженных частиц толькоразноименно заряженными в паре и т. д.
Таблица 2. Структураосновных материальных объектов.Область пр-ва
Протяжённость
обл-ти пр-ва Объекты – структурные единицы материи Размеры объекта, м Состав объекта движение внутри объекта составляющих его частей
мегамир
макромир
микромир
1025-1020
1020-10-8
галактики
планетные системы звёзд, планеты,
окружающие нас на Земле тела;
электромагнитное поле, гравитационное поле
молекулы и атомы,
ядра атомов,
элементарные частицы
1020
1013
106-10-2
звёзды
планеты,
атомы и молекулы,
фотоны
ядра и электроны,
нуклоны,
звёзд
планет,
атомов и молекул
электронов и ядер,
нуклонов,
взаимное превращение частиц
Таблица 3. Фундаментальныевзаимодействия.тип взаимодействия относительная интенсивность радиус взаимодействия
сильное
электромагнитное
гравитационное
1
10-4
10-10
10-15
(уменьшается, как 1/r²)
(уменьшается, как 1/r²)
Проявлениевзаимодействий в природе и основные физические теории (3 ученик)
Механическая картинамира. Все огромноемногообразие окружающего нас мира обязано своим происхождением различнымпроявлениям фундаментальных взаимодействий в зависимости от структуры, размеровфизических объектов и расстояний между ними. Так, в макромире расстояния междутелами значительно превышают радиус сильного взаимодействия, поэтому оно здесьне проявляется. Макроскопические тела состоят из множества положительных ядер иблизко расположенных к ним отрицательных электронов, образующих в целомэлектрически нейтральные системы (или несущие небольшие заряды по сравнению собщими входящими в состав вещества зарядами). Поэтому электромагнитныевзаимодействия здесь для удаленных друг от друга тел отсутствуют или невелики,а решающее значение имеет гравитационное взаимодействие: все тела притягиваютсядруг к другу силами всемирного тяготения. Гравитационная сила — одна изосновных сил механики; она вызывает ускорение тел по второму закону Ньютона.
К механическим относятсяи силы, возникающие при соприкосновениях тел друг с другом. Это силы упругости,трения, сопротивления среды движению тела. Все они имеют электромагнитнуюприроду, так как возникают за счет электромагнитного взаимодействия зарядов,входящих в состав тел. К механическим можно отнести и силу Кулона, действующуюмежду двумя макроскопическими телами, несущими макроскопические заряды, а такжесилу, действующую на проводник с током в магнитном поле.
Движение под действиемуказанных сил изучается в классической механике. Ей соответствует механическаякартина данной части природы. Согласно Ньютону, мир состоит из «твердых,весомых, непроницаемых, подвижных частиц». Частицы действуют друг на друга нарасстоянии с силами, вызывающими ускорения, в результате чего они движутся поопределенным траекториям, могут образовать устойчивые системы. Типичнымпримером механической системы является наша Солнечная планетная система.
Со времен Ньютона и досередины прошлого века считалось, что механическая картина мира всеобъемлюща,т. е. все физические объекты и явления имеют описанную выше механическуюприроду. Однако оказалось, что все механикой не объясняется, и механическуюкартину мира пришлось дополнять.
(4 ученик) Полевыепредставления
В механической картинеотсутствует материальный агент, передающий взаимодействия между телами. Междутем он существует в природе: это гравитационное и электромагнитное поле,передающее действие одного тела на другое со скоростью света. Окончательнопонятие поля как самостоятельного материального объекта — вида материи,существующего наряду с веществом, утвердилось после создания специальной теорииотносительности. В случае электромагнитного взаимодействия передатчикомвзаимодействия служит электромагнитное поле. Оно дополняет механическуюкартину: на тело действует сила не непосредственно со стороны другого тела, асо стороны поля, созданного заряженным телом и непрерывно заполняющимпространство. Электромагнитное поле изучается электродинамикой; с помощью еезаконов по расположению и движению электрических зарядов можно рассчитатьнапряженность поля в каждой точке пространства. Важно, что поле может«отрываться» от зарядов и существовать в свободном состоянии в видеэлектромагнитных волн. При изучении строения материи на микро-уровне оказывается,что поле, как и вещество, состоит из элементарных частиц — фотонов.
Сила тяготения такжепередается посредством поля — гравитационного, существующего вокруг любыхматериальных частиц и тел (вне зависимости от их электрического заряда).Предполагается существование элементарных частиц гравитационного поля —гравитонов, которые экспериментально пока не обнаружены.
(5 ученик) Статистическиепредставления
В механике иэлектродинамике рассматриваются макроскопические тела на макроскопическихрасстояниях друг от друга. Перейдем теперь к рассмотрению строения тел измикроскопических частиц (т е. «заглянем внутрь» тела). Твердые, жидкие,газообразные тела состоят из огромного количества атомов и молекул.Расположение и движение микрочастиц обусловлено здесь электромагнитнымвзаимодействием, так как на этих расстояниях при малых массах и больших зарядахгравитационное взаимодействие мало по сравнению с электромагнитным, а сильноееще не проявляется (для него расстояния велики).
В свое время огромнымдостижением физической науки было объяснение тепловых явлений и теплотымеханическим движением микрочастиц в теле. Однако очень важно учитывать, что кодной механике теплота не сводится. Механическую картину оказались необходимымтакже дополнить, теперь представлениями о хаотичности теплового движения микромчастиц. Координаты и скорости отдельных частиц оказываются случайнымивеличинами, они изменяются случайным образом по вероятностным законам. Длямакроскопического тела в целом законы термодинамики имеют статистический смысл,они связывают средние значения физических величин для огромного множествамикрочастиц. Так, в молекулярно кинетической теории давление определяетсясуммой средних импульсов, передаваемых молекулами газа стенке при соударении,внутренняя энергия — суммой средних энергий микрочастиц, температура — среднейкинетической энергией движения микрочастиц и т. д..
(6 ученик) Квантовыепредставления
При уменьшении размеровпространственной области, следуют внутренние области молекул и атомов. Вмикромире, в диапазоне расстояний от 10-10 до 10-16 м, основнуюроль играет электромагнитное взаимодействие, объединяющее ядро и электроны вустойчивые системы — атомы и молекулы. Типичные физические явления состоят впереходе атома из одного стационарного состояния в другое с излучением илипоглощением кванта энергии.
Переход в эту областьмикромира заставляет существенно пересмотреть механическую картину движения.Микрочастицы не движутся здесь по определенным траекториям, а проявляютдвойственные корпускулярно-волновые свойства. По-новому решается вопрос и обизменении состояния систем: появляются квантовые скачки, сразу переводящиесистему из одного дискретного состояния в другое, минуя все промежуточные. Этуобласть микромира изучает квантовая механика, элементы которой мы изучили вфизике атома, в квантовой природе света.
Перешагнем последнийдостаточно изученный в физике рубеж — 10-15 м — и обратимсяк системе, состоящей из протонов и нейтронов, то есть к ядру. Нуклоны связанысамым интенсивным взаимодействием — сильным, которое осуществляется путемобмена π-мезонами между парой нуклонов на расстояниях, не превышающих 10-15 м иобеспечивающих притяжение. Электромагнитное взаимодействие в этой области тожеимеет место и играет важную роль, хотя и уступает сильному. Так, пока ядрасостоят из немногих нуклонов, сильное взаимодействие — притяжение — превышаетэлектромагнитное отталкивание положительных протонов и ядро прочно. Но длятяжелых ядер, состоящих из сотен нуклонов, притяжение и отталкиваниевыравниваются, так как отталкивание осуществляется между каждым и всемиостальными протонами, а притяжение — только между соседними. После известногопредела (уран, трансурановые элементы) ядра неустойчивы.
Далее, вплоть додостигнутого в настоящее время предела на шкале расстояний порядка 10-17— 10-18 м материя представлена только элементарнымичастицами, причем, кроме названных выше частиц, имеется много неустойчивых,возникающих и исчезающих в реакциях, взаимных превращениях элементарных частиц.Эти процессы обусловлены как сильными, так и электрослабыми взаимодействиями.
Рамки современнойфизической картины мира. Неисчерпаемость знаний о мире (7 ученик)
Хотя физическая наукаохватывает огромную область различных физических явлений, содержит множествозаконов и выводов, она не является полностью завершенной. Последняя точка в нейникогда не будет поставлена, так как материальный мир многообразен, а знания онем неисчерпаемы.
Современная ФКМограничена «снизу», со стороны малых расстояний, но даже в этой области нашизнания о природе и строении элементарных частиц пока что далеко не полны.Сейчас с помощью самых мощных ускорителей доступны изучению структурныеэлементы и их взаимодействия внутри элементарных частиц на расстояниях порядка 10-17— 10-18 м. В последнеевремя здесь достигнуты замечательные успехи: открыто сложное строение мезонов ибарионов. Оказалось, что они состоят из более «простых» частиц — кварков.Кварки и лептоны сейчас следует рассматривать как элементарные.
Ограничена современнаяФКМ и «сверху», со стороны больших расстояний, пределами «видимости» воптические и радиотелескопы. С их помощью получают сведения о строении идвижении материи в мега-мире до расстояний порядка 1025 — 1020 м. В последнее время, несмотря на скудность информации о таких отдаленных областяхВселенной, и здесь сделаны удивительные открытия. Открыты новые, ранееневедомые человеку объекты: пульсары — нейтронные звезды чрезвычайно высокойплотности, квазары и ядра галактик — объекты с непостижимо большим излучениемэнергии, природа которых не ясна, и другие.
Наконец, Вселеннаяразвивается. Наши знания об эволюции Вселенной, об ее образовании и дальнейшейсудьбе, об изменении важнейших физических законов и констант с течением временитакже нельзя назвать сейчас окончательными.
Кодированный диктант:
1) Физика оформилась каксамостоятельная наука более трёхсот лет назад. (да)
2) Физическая картинамира представляет собой систему фундаментальных идей, понятий, законов изакономерностей физики; к не относятся: представления о свойствах пространстваи времени, понятия об объектах изучения физической науки и исходных составныхчастях материи, универсальные физические законы, представления об иерархиизакономерностей по масштабам явлений, исходные идеи и уравнения физическихтеорий и соотношение между последними. (да)
3) В ФКМ входятмеханическая, электрическая и квантово-полевая картины мира. (нет)
4) В рамках механическойкартины мира материя рассматривается как совокупность дискретных неделимыхэлементов – атомов, двигающихся и взаимодействующих по законам классическойэлектродинамики. (нет)
5) Исследования в областиэлектрических и магнитных явлений в XIX в. привели к возникновениюэлектромагнитной картины мира, основы которой были заложены М.Фарадеем иД.Максвеллом. (да)
6)Существует четыре видафундаментальных взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное ислабое. (да)
7) Основное положениеквантово-полевой картины мира заключается в том, что материя существует нетолько в виде вещества, но и в виде поля. (нет)
8) Возникновениеквантово-полевых представлений связывают с появлением в 1900 г. квантовой гипотезы М.Планка. (да)
9) Пространство и времяне являются формами существования материи, никак не связаны между собой,относительны и зависят от движения материи. (нет)
10)Физическая картинамира является неотъемлемой частью естественнонаучной картины мира, котораявходит в общую научную картину мира. (да)
Таблица ответов: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 + + – – + + – + – +
«+» — да, верно;
« — » — нет,
неверно
Учитель. Итак, сегодня на уроке мы выяснили,что человечество обладает большим объемом физических знаний, знает оматериальном мире уже много, но не все.
Теперь подведем итоги.Как можно определить понятие физической картины мира?
Ученик. Физическая картина мира — это общееописание природы в физике, общий обзор строения и движения материи. И физическуюкартину входят основные представления механики, молекулярно-кинетическойтеории, электродинамики и квантовой физики, а также общие для всех теорийзаконы сохранения.
Учитель. Верно. Запишем краткое определение втетради:
«ФКМ — это система самыхобщих представлений о строении, взаимодействии и движении материи от уровняэлементарных частиц до галактик, описываемых как универсальными, так испецифическими для разных областей основными законами физики. Единая картинаскладывается из взаимосвязанных механических, полевых, статистических иквантовых представлений». Назовем основные понятия, входящие в общее сложноепонятие ФКМ и раскрывающие ее содержание. Что здесь главное?
Ученик. Главное в ФКМ — понятие овзаимодействии.
Учитель. Верно. Но как же разнообразиевзаимодействий связано с единством природы?
Ученик. Исходных, фундаментальныхвзаимодействий всего три, а проявлений, притом, очень различных, много.
Учитель. Это так, фундаментальныевзаимодействия приводят в разных пространственных областях к качественносвоеобразным формам движения материи. В чем еще можно видеть физическую основуматериального единства мира?
Ученик. Весь материальный мир состоит изнебольшого числа основных элементарных частиц.
Учитель. Верно. Сделаем вывод.
Материальное единство мирапроявляется в том, что физические объекты и явления на Земле и во всейВселенной имеют единую природу: состоят из небольшого числа (стабильных)элементарных частиц и вызываются тремя фундаментальными взаимодействиями.
Как отражается единствоприроды в физических законах?
Ученик. В физике есть величины и законы,применимые к любым физическим объектам и явлениям. Это энергия, импульс,электрический заряд, законы сохранения.
Учитель. Совершенно верно.
Универсальностьфизических величин и законов выражается в том, что элементарные частицы, атомы,молекулы, физические тела и поля характеризуются несколькими общими величинами.Главные из них следующие: энергия, импульс, масса, электрический заряд. Рядфизических законов применим к любым физическим явлениям в любой областипространства. Важнейшие из них: законы сохранения энергии, импульса,электрического заряда.
Но все ли физическиевеличины и законы универсальны? Например, применим ли второй закон Ньютона кдвижению электрона в атоме, к фотонам?
Ученик. Нет, ни второй закон Ньютона, нипонятие движения по траектории не применимы в микромире. Здесь частицы движутсяпо другим законам, обладают корпускулярно-волновыми свойствами.
Учитель. Да, имеются качественно различныеформы движения материи, например механическая, тепловая. Законы механики неприменимы к полю, где справедливы законы электродинамики и т. д. Запишем это вкраткой формулировке.
Качественное своеобразиефизических явлений обнаруживается в том, что в зависимости от размеров,строения, расстояния между физическими системами имеют место различныевзаимодействия и качественно различные формы движения материи. Законы основныхфизических теорий соответственно применимы в своих областях.
В заключение попробуемразобраться в роли и назначении изученного понятия о ФКМ как обобщенияфизических знаний. Почему важно овладеть этим понятием?
Ученик. ФКМ дает возможность обозреть ипредставить весь мир, а это важно хотя бы для правильного выбора профессии.
Второй ученик. И не только поэтому. Говорить овсесторонне развитой личности можно только при условии, что человек осозналсвое место в мире.
Третий ученик. Важно, что ФКМ не оставляет местадля религиозных верований, для суеверия. Мы получаем конкретные сведения обовсем мире, где нет места ни богу, ни черту.
Четвертый ученик. ФКМ показывает, что мир познаваем,что, хотя природа и очень сложна, она подчиняется строгим законам, ее можнопонять и использовать в своих целях.
Пятый ученик. Мы видим, что знания о миренеисчерпаемы, что есть где приложить свои силы следующим поколениям людей.
Шестой ученик. Я заметил, что изученные на урокахобществоведения абстрактные законы диалектики наполняются в ФКМ конкретнымсодержанием.
Учитель. Вы правы. ФКМ — мировоззренческоеобобщение курса, это часть нашего материалистического мировоззрения,помогающего правильно ориентироваться в мире, целенаправленно в немдействовать, жить и работать.
Откройте дневники изапишите задание на дом:
Выводы по уроку. Оригинальное построение уроковопределилось тем, что учитель в начале анализирует объекты, которые изучались вфизике. Такой прием дает возможность, во-первых, рассмотреть областипространства, относящиеся к мега-, макро- и микромиру; во-вторых, выделить длявсех объектов универсальные физические величины и законы, что подводит школьниковк выводу о материальном единстве мира.
Последующий анализфундаментальных теорий физики, их объектов, включая размеры и состав, позволяетучителю повторить границы применимости теорий и одновременно подчеркнутькачественное их своеобразие при описании физических явлений, сосредоточиваяосновное внимание школьников на взаимодействиях и их типах.
Краткое повторениевопросов, относящихся к механической картине мира — полевым, статистическим иквантовым представлениям, — послужило основой для введения понятия о физическойкартине мира.
Ответы учащихся в концеурока свидетельствуют о его педагогической эффективности. Материал урока помогсистематизировать знания школьников на основе ФКМ, а также осознать значение физикидля всестороннего развития личности.
/>
Рис. 1. Масштабы воВселенной
Заключение
В настоящее времяпроблема формирования у школьников целостного миропонимания является оченьактуальной. Работа учителя по решению этой проблемы сопряжена с некоторымипсихолого-педагогическими трудностями, выявить которые и было целью даннойработы, а также найти возможные пути их решения.
Современный человекдолжен обладать широкой культурой, чтобы ориентироваться в потоке информации;иметь возможность сменить при необходимости профессию; иметь возможностьработать в полипредметной области (например, педагогом)… Поэтому формированиецелостного миропонимания как фундамента мировоззрения человека являетсяважнейшей целью образования, в частности физического. Постоянное увеличение объёмаинформации и повышение темпа его роста обуславливают необходимость формированияу учащихся целостного миропонимания, обще учебных знаний, умений и навыков,стремления и способности к самообучению.
В данной работе сделанапопытка проанализировать возможности учебного предмета «физики» в формированиицелостного миропонимания, в частности посредством уроков обобщения исистематизации знаний учащихся в форме зачёта, применить результатыисследования к проектированию урока по формированию у учащихся физическойкартины мира, как фундамента целостного миропонимания.
Результаты работыпоказали, что целенаправленная работа учителя физики по проектированию уроков,в частности уроков обобщения и систематизации знаний учащихся в форме зачёта,позволит решить задачу формирования у учащихся целостного миропонимания.
Список литературы
1. Алексеева М.Н. Физика – юным:Теплота. Электричество: книга для внеклассного чтения. 7кл. – М.: Просвещение,1980.
2. Бардин К.В. Как научить детейучиться. – М.: Просвещение,1987.
3. Билимович Б.Ф. Физическиевикторины: пос. для учителей. – М.: Просвещение, 1967.
4. Зотов Ю.Б. Организациясовременного урока./ Под ред. П.И. Пидкасистого. – М., 1984.
5. Иванов В.Г. Физика имировоззрение. – Ленинград: Наука, 1975.
6. Кириллова Г.Д. Теория и практикаурока в условиях развивающего обучения. – М., 1980.
7. Коджаспирова Г.М., Коджаспиров А.Ю.Словарь по педагогике. – М.: ИКЦ «МарТ»; Ростов-на-Дону: Изд. центр «МарТ»,2005.
8. Конаржевский Ю.А. Анализ урока. –М.: Центр «Педагогический поиск», 2000.
9. Кудрявцев П.С. Курс историифизики: Уч. пос. для студентов пед. ин-тов по физ.спец. – 2-е изд., испр. идоп. – М.: Просвещение, 1982.
10. Ланина И.Я. Формированиепознавательных интересов учащихся на уроках физики: кн. для учителя. – М.:Просвещение, 1985.
11. Ловягин С.А. Физика для всех //Педагогическое самообразование. №50. 2000.
12. Лукашик В.И. Сборник вопросов изадач по физике: Уч. пос. для учащихся 6-7кл. средн. школы. – 5-е изд.,перераб. – М.: Просвещение, 1998.
13. Нестандартные уроки физики7-11кл./ Сост. Демченко Е.А.
14. Общая психология./Пол ред.Петровского А.В. – М.,1991.
15. Онищук В.А. Урок в современнойшколе. – М., 1985.
16. Памятка педагогу // Воспитаниешкольников. №3. 2004, с.42.
17. Педагогика. Уч. пос. длястудентов пед. вузов и пед. колледжей / Под ред. П.И. Пидкасистого. –М.: Педагогическое общество Росси, 2002.
18. Перельман Я.И. Занимательнаяфизика: В 2 кн. – М.: Наука, 1976.
19. Плешакова Н.Л. Изучение элементовядерной физики в основной общеобразовательной школе: Учебно-методич. пособие. –Тула: ИПК и ППРО ТО, 2002.
20. Поташник М.М., Левит М.В. Какподготовить и провести открытый урок (современная технология): методич.пособие. – М.: педагогическое общество России, 2003.
21. Разумовский В.Г., Хижнякова Л.С.,Архипова А.И. и др. Современный урок физики в средней школе / Под ред.Разумовского В.Г., Хижняковой Л.С. – М.: Просвещение, 1983.
22. Физика: Учеб. для 10 кл. шк. икл. с углубл.изуч.физики / О.Ф. Кабардин, В.А. Орлов, Э.Е. Эвенчик и др.; подред. А.А. Пинского. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 1997.
23. Физика: Учеб. для 11 кл. шк. икл. с углубл.изуч.физики / О.Ф. Кабардин, В.А. Орлов, Э.Е. Эвенчик и др.; подред. А.А. Пинского. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 1997.
24. Шапоринский С.А. Обучение инаучное познание. – М.,1981.
25. Щукина Г.И. Активизацияпознавательной деятельности учащихся. – М., 1979.
26. Яковлев Н.М., Сохор А.М. Методикаи техника урока в школе. – М., 1985.
27. Теория и методика обучения физикев школе: Общие вопросы: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений /С.Е. Каменецкий, Н.С. Пурышева, Н.Е. Важеевская и др.; Под ред. С.Е. Каменецкого,Н.С. Пурышевой, — М.: Изд.центр «Академия», 2000.
28. Теория и методика обучения физикев школе: Частные вопросы: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений /С.Е. Каменецкий, Н.С. Пурышева, Т.И. Носова и др.; Под ред. С.Е. Каменецкого — М.: Изд.центр «Академия», 2000.