115425 (Методологически-мировоззренческие принципы преподавания физики в контексте мировой культуры), страница 4

4) полные биографии ученых и фрагментарные биографические сведения, служащие целям формирования личности ученика;

5) задачи с историческим содержанием.

Важной методической задачей является определение содержания и формы изложения биографических сведений об ученых как специфического учебного материала.

В развитии методики преподавания физики в школе и в педвузах важное значение имеет не только большая по объему работа учителей и методистов по практической реализации идеала обучения этому предмету, но и советы, рекомендации, критические замечания со стороны ведущих ученых физиков. Как для учителей, так и учеников, представляют интерес высказывания ученых разных стран и эпох о преподавании физики. Учителя и практики смогут из этих высказываний выделить ценное, найти авторитетное подтверждение каким-то своим убеждениям, в чем-то критически осмыслить прочитанное и на основе собственного опыта преподавания конкретизировать его с соответствующими поправками на свое время и условия обучения [41].

Таким образом, введение в учебный процесс исторического материала способствует более глубокому понимания эстетики творческого труда исследователя, позволяет молодежи оценить свою учебу с эстетической точки зрения, рождает творческое отношение к процессу познания. Знакомя учащихся пусть даже с отдельными фактами из истории физики, с жизнедеятельностью выдающихся ученых, можно не только показать красоту самого процесса тайн природы, но и богатство духовного мира людей, преданных науки. Знание жизни известных исследователей возвышает чувства подростка и заставляет его более осмысленно посмотреть на свою работу.

1.8 Проблема обоснования и обобщения знаний на основе использования историзма

Для того чтобы ученик усвоил новые знания, необходимо, чтобы он, прежде всего, проверил в их истинность, а для этого учитель должен обосновать новые сведения, убедить школьников в факте существования того или иного явления. В справедливости той или иной идеи. Обоснование новых знаний – очень важный элемент обучения. Отсутствие или неубедительность обоснования новых знаний порождает у школьников элементы догматического стиля мышления. Легковерия, привычку не вдумываться в те основания, на которых зиждется то или иное утверждение, убивает пытливость мысли, здоровый скептицизм.

В силу особенностей восприятия учащихся наиболее убедительный путь обоснований физических понятий и идей для них – экспериментальный способ нового знания, при котором новый факт или идея явление электромагнитной индукции.

Вторым способом обоснования нового знания в процессе обучения является математический вывод соотношения или закона, который будет убеждать учащихся в мощи теоретического мышления и, в частности, в предсказательной силе математического аппарата. Так, например. Обосновывается основное уравнение кинетического теории газа.

Когда нельзя воспользоваться математическим аппаратом или экспериментом для вывода нового, тогда теоретическое обоснование нового знания осуществляется путем логических рассуждений. Так, например, необходимость холодильника как важнейшей части тепловой машины выводится путем качественных логических рассуждений.

Но в ряде случаев невозможно воспользоваться ни одним из этих способов обоснований новых знаний. Так, ни экспериментальный, ни теоретический способы обоснования идеи существования электрического пол неприемлемы в начале изучения электричества. В этом случае остается один путь – рассказать учащимся о том, как в истории науки формировалась и утверждалась концепции близкодействия, то есть воспользоваться историческим способом обоснования.

Следовательно, можно выделить четыре способа обоснования физических идей в преподавании физики: экспериментальный, математический, логический и исторический.

К историческому способу обоснования новых знаний прибегают в тех случаях, когда ни один из других способов неприемлемы, как, например, при раскрытии идеи существовании поля. С аналогичной ситуацией можно сталкиваются при изучении исходных постулатов теории относительности, выдвижении которых становится для учащихся оправданным с самого начала, если рассказать им о предыстории теории относительности. Исторический способ обоснования фундаментальных физических идей осуществляется на уроке в форме исторического обзора развития взглядов по изучаемой проблеме. Этот обзор проводится учителем в форме лекции или рассказа. Цель такого обзора – раскрыть, на каких основаниях возникла данная идее, и показать учащимся, что она является итогом длительного развития науки.

Довольно часто исторический способ обоснования новых знаний используется не для раскрытия фундаментальной физической проблемы, а для того, чтобы познакомить учащихся с новыми фактами и явлениями, не воспроизводимыми экспериментально в школьных условиях. В таких случаях исторический способ обоснования также единственно возможный. Так, знакомя учащихся с открытием рентгеновских лучей, радиоактивности, нейтрона, учителя вынуждены воспроизводить историю этих открытий. Формой изложения такого материала является рассказ учителя.

В ряде случаев исторический способ не является единственно возможным, и учитель должен решать, какому из способов отдать предпочтение. Так, факт существования давления света можно обосновать, рассказав об опытах П.Н. Лебедева, а можно вывести его путем логических рассуждений, опирающихся на представления учеников об электромагнитной волне и ее действии на проводящий материал.

Учебная информация исторического характера не должна быть обязательной для запоминания во избежание перегрузки памяти. Если, в конечном счете, у школьников обоснования и доказательства и обоснования выполнят свою главную роль – формирование пытливого, антидоматического стиля мышления.

Таким образом, использование историзма как средства обоснования новых знаний может осуществляться двух формах: во-первых, в виде исторического образа развития взглядов по какой-либо фундаментальной физической проблеме, которая обсуждалась и развивалась на протяжении длительного периода развития науки, и, во-вторых, в виде исторического материала, содержащего описание отдельных фундаментальных экспериментов.

Примерами первой формы использования историзма как средства обоснования знаний могут являться такие вводные исторические обзоры, как «История возникновения и утверждения концепции поля», «История установления закона сохранения и превращения энергии», «История создания основ теории относительности» и некоторые другие.

В качестве примеров второй Фомы использования историзма как средства обоснования историзма как средства обоснования знаний можно привести такие описания истории отдельных важнейших открытий, как «Открытие давления света», «Опыты Герца по обнаружению электромагнитных волн и их свойств», «Открытие радиоактивности», «Открытие рентгеновского излучения» и некоторые другие.

Изучая физику, школьники приобретают множество сведений о понятиях и идеях, которые являются фундаментальными в физической науке.

Обобщение и систематизация учебного материала могут быть успешными при соблюдении, по крайней мере, двух педагогических требований. Одно из них состоит в том, что обобщение должно осуществляться на основе фундаментальной научно идеи, выполняющей роль систематизирующего фактора. Второе требование состоит в том, что обобщение, поскольку оно связано с повторением изученного, должно обязательно содержать элемент новизны.

Поскольку логика развертывания учебного материала в курсе физики, как правило. Не соответствует историческому ходу развития физики, то и обобщение знаний осуществляется учителем обычно в логическом, а не в историческом плане, что вполне правомерно. Однако это не исключает возможности обобщения и систематизации знаний на исторической основе. Более того, в ряде случаев исторический путь построения обобщения учебного материала является абсолютно неизбежным.

Действительно, обобщенный материал в конце курса 11 класса о физической картине мира должен с неизбежностью содержать сведения об эволюции научных представлений о мире. Только при этом условии картина мира. Рисуемая современной наукой, предстанет перед учеными как закономерный итог развития физики, наследующий из прошлого все элементы абсолютного знания, как процесс, а не как нечто застывшее и нетленное.

Таким образом, одной из возможных форм обобщения систематизации учебного материала являются исторические образы развитии некоторых ведущих идей современной физики. Обобщающие образы исторического характера могут быть посвящены таким темам, как «История развития идеи атомизма», «История развития идеи дискретности электричества (открытие электрона)», «История развития идеи близкодействия (поля)», «История развития идеи корпускулярно-волнового дуализма света», «Эволюция физической картины мира».

Как отмечалось выше, исторические обзоры могут быть как вводными, так и обобщающими. Если обзор посвящен проблеме, по которой запас имеющихся у школьников знаний весьма ограничен, и необходимые для понимания эволюции идеи знания весьма будут сообщаться учащимся в ходе последующего изучения курса, то нет смысла забегать вперед и проводить обзор как вводный. Целесообразнее провести его после изучения учащимися необходимого материала и сведения о сути физических открытий, уже известные им, включить в ткань обобщающего исторического повествования.

Главная задача проведения обобщающих обзоров – показать основные этапы эволюции взглядов по той или иной проблеме. При этом необходимо раскрыть механизм научного познания, то есть причины, побуждающие к выдвижению тех или идей, причины смены одной идей другими, методы обоснования новых взглядов, трудности, стоящие на пути утверждения новых идей. Следовательно, надо не только изложить историю, а объяснить ее, ибо именно это последнее и является наиболее поучительным.

Если в процессе предшествующего изучения материал курса учащимся не сообщались сведения об ученых, с именами которых связано формирование той или иной идеи, то это может быть сделано на обобщающих занятиях.

При построении каждого такого обзора открывается возможность познакомить учащихся общим путем научного познания и с методами физического исследования. По сути дела. Каждый обзор строится единообразно, поскольку каждый раз последовательно рассматриваются такие этапы общего пути научного познания. Как накопление фактов, выведение из них следствий и их экспериментальная проверка. В раскрытии этапов научного познания – методологическое значение этих обзоров.

Каждый обзор должен показывать, как происходит постепенное углубление и уточнение знаний по определенной проблеме, а это создает возможность постепенно приучать школьников к мысли о том, что каждое научное знание есть объективная истина, содержания элемент абсолютного и относительного; что знания развиваются, что мир познаваем. Следовательно. Рассмотрение истории развития взглядов позволяет ненавязчиво и естественно познакомить школьников с диалектикой процесса познания. Что играет большую роль в формировании научного мировоззрения.

Методика проведения обобщающих обзоров исторического характера не отличается существенно от методики обычного обобщающего повторения. Как правило, перед обобщающими уроками ученикам дается ряд вопросов, по которым они должны приготовить ответы, опираясь на изученный материал. Так, перед уроком, посвященным развитию взглядов на природу света, учащимся предлагается повторить основные явления физической оптики. На обобщающем уроке изложение учителя сочетается с ответами учащихся на вопросы, которые в ходе урока выдвигает учитель. По ходу изложения полезно организовать составление плана обобщающего обзора, в котором бы фиксировались основные этапы развития взглядов [25].

Для истории физики менее всего подходит процесс заучивания. Здесь важно составить общую картину развития физической науки, добиться понимания отличия основных ученых, наиболее полно выразивших идеи и достижения своего времени.

Важнейшей задачей в преподавании физики является задача сохранения среди учащихся интереса к этому предмету. И здесь большую роль должна сыграть именно история физики.

1.9 Философия физики

Физика как наука появилась лишь благодаря тому, что ее создатели, Галилей, Ньютон, Гук, Гюйгенс, Эйлер, Лаплас, Фарадей, Максвелл и многие другие исследователи, придерживались некоторых изначальных философских принципов и правил делания науки. Принципы и правила, в свою очередь, опирались на строгие логические законы и на веру в познаваемость и механистичность (когда любые явления природы могут быть объяснены движением материи).

Теперь, переболев на протяжении трех столетий всеми болезнями философской мысли, мы видим, что этот путь развития оказался единственно верным.

Что же мы должны отнести к философским принципам, на которых строится физика? Во-первых, это независимость существования природы от нашего сознания; материя самодостаточна и ее законы движения не зависят ни от бога, ни от наблюдателя. Во-вторых, исследования природы должны быть основаны:

• на живом созерцании, наблюдениях;

• на точных, бесспорных фактах;

• на экспериментах;

• на вере в познаваемость природы;

• на вере в то, что кроме движущейся материи в пространстве и во времени ничего нет; все законы природы, все явления природы, все факты связаны с движением материи, причинны, и эти причины следует и можно находить.

Базируясь на такой (материалистической) философии, каждый из известных исследователей (кроме релятивистов, которые отступили от этих принципов) составлял или дополнял правила делания науки. И одними из первых, если не считать древнегреческих ученых и средневековья, были Кант, Гюйгенс и Ньютон.

Так, у Ньютона [18] читаем:

Не должно принимать в природе иных причин сверх тех, которые истинны и достаточны для объяснения явлений.

Одинаковым явлениям предшествуют одинаковые причины.

Гипотез я не измышляю.

и так далее.

Наиболее важные высказывания по этому поводу приведены в работах [1], [28].

Именно на живом созерцании природы, а не измышлением гипотез Ньютоном были обоснованы постулаты об инвариантах пространства, времени и массы.