150417 (Історія навчання фізики)

ПЛАН

Вступ

Розділ 1. Роль історизму і шляхи його використання в навчанні фізики

1.1. Елементи історизму як засіб обґрунтування нових знань

1. Використання елементів історизму при розв’язуванні задач

1. . Використання елементів історизму на лабораторних роботах

2. . Використання елементів історизму при узагальненні знань

3. . Ознайомлення учнів з творчістю та поглядами видатних фізиків

Розділ 2. Екскурси в історію фізики під час вивчення механіки

2.1. До історії кінематики

2.2. Відкриття законів вільного падіння

2.3. До історії законів динаміки Ньютона

2.4. До історії закону всесвітнього тяжіння

2.5. До історії принципу відносності

2.6. Формування поняття сили

2.7. До історії закону збереження кількості руху

2.8. До історії закону збереження механічної енергії

Висновки

Список використаних джерел

Додаток1

Додаток 2

Додаток 3

Додаток 4

Додаток 5

Додаток 6

Додаток 7

Додаток 8

Додаток 9

Найбільш оптимальний шлях розвитку пізнання і вміння в кожній окремій людині співпадає в загальних рисах з шляхом, який пройдений історичним людством при розвитку даного роду пізнання і вміння.

Брекфорд.

ВСТУП

Фізика посідає важливе місце серед навчальних предметів основної школи, оскільки в процесі навчання фізики формується науковий світогляд учня, розвиваються його інтелектуальні та творчі здібності. Знання, отримані під час вивчення фізики, стають основою технічної грамотності людини, дозволяють використовувати результати фізичних досліджень і відкриттів для задоволення матеріальних та духовних потреб особистості.

Формування в учнів міцних знань з фізики вимагає пошуку нових та вдосконалення вже відомих методичних прийомів і засобів навчання, вдосконалення організації навчального процесу.

В наш час головне завдання і проблема кожного вчителя – це залучення школярів до науки взагалі і фізики зокрема.

Одним із шляхів вирішення цього питання є використання на уроках елементів історії.

Вчителі звертаються до історії фізики, коли хочуть пожвавити урок. зробити його цікавим. Однак іноді “цікавість” історії фізики бачать в історичних курйозах та легендах, в потішних та цікавих відомостях про окремих вчених і зовнішньо ефективних історичних епізодах. Звичайно, внесення в урок такого типу відомостей може бути і корисним. Учні, наприклад, з цікавістю слухають відому легенду про “Еврику!” Архімеда чи про те, яку роль в народженні класичної механіки відіграло яблуко, яке впало в саду Ньютона. Однак такого типу відомості “ б’ють на зовнішній ефект” і, як будь-які сенсації, можуть викликати лише короткочасну цікавість. Щоб пробудити стійкий інтерес у школярів до фізики-науки, потрібно розкрити еволюцію фізичних ідей, причини, що спонукали прийняти ту чи іншу ідею, механізм наукового пошуку, атмосферу творчого процесу. Це потрібно робити не фрагментарно, а по можливості систематично, не академічно строго, а з особистим захопленням. Адже цікаво саме по собі не буває, можна і про роботи Марії та П’єра Кюрі, і про революцію в фізиці на перетині 19-20ст.ст., і про створення теорії відносності розповісти так, що розповідь буде давати користь розуму і насолоду серцю. Звичайно, дуже важливою при цьому є форма викладання. А в змісті історичних повідомлень головну увагу потрібно звертати не стільки на те, хто, що, коли відкрив, скільки на те, чому і як виникла у вченого та чи інша ідея, який хід його думки при обґрунтуванні ідеї, який його метод дослідження. Не випадково Д.К.Максвелл говорив: “ Наука нас захоплює тільки тоді, коли, цікавлячись життям великих дослідників, ми починаємо слідкувати за історією розвитку їх відкриттів”. Отож, говорячи, наприклад, про створення теорії відносності, потрібно не просто повідомити про ті висхідні постулати, які були покладені в її основу Ейнштейном, а й пояснити, чому Ейнштейн вірив в універсальність принципу відносності; чому Лоренц і Пуанкаре не побачили в нових перетвореннях координат і часу вираження реальних властивостей простору і часу, а Ейнштейн побачив це, тобто показати учням, якого відображення набуло сприймання Ейнштейна в тих ідеях, які склали зміст теорії відносності.

Розповідаючи про народження нових ідей та їх еволюцію не слід нехтувати деталями, цікавими епізодами. Вони можуть зробити розповідь більш живішаю, але стійкий інтерес мають породжувати і самі процеси пошуку істини з їх внутрішньою логікою, неминучими зиґзаґами і навіть поверненням назад з неминучим знаходженням істини.

Отже, історизм у викладанні фізики – один з важливих засобів розвитку школярів інтересу до науки; і в цьому перш за все полягає його роль.

Адже те, до чого пожвавлений інтерес, засвоюється завжди краще, ніж те, що вивчається лише із зовнішніх спонукань, тому історизм сприяє і кращому розумінню фізики. Однак справа не лише в цьому. Знайомство з історією науки не лише демонструє, як потрібно мислити, щоб зрозуміти природу, але і застерігає нас від хибних уявлень. Порівнюючи погляди Аристотеля і Галілея, ми застерігаємо учнів від можливих помилкових уявлень про те, що важкі тіла падають швидше, що причина руху – сила. Говорячи про існування і крах концепції теплороду, ефіру, ми запобігаємо появі у школярів подібних ілюзій. Говорячи про помилки концепції “енергетизму”, ми застерігаємо учнів від уявлення про енергію в дусі субстанції. А все це забезпечує більш правильне розуміння явищ природи. Розповідаючи про розвиток уявлень про природу світла, ми узагальнюємо і систематизуємо знання учнів і тим самим робимо їх більш глибокими, усвідомленими і міцними.

Отже, історизм у викладанні фізики сприяє підвищенню якості знань учнів. Така його друга функція.

Але глибоке засвоєння наукових знань лежить в основі формування наукового світогляду, і історизм тим самим – один із засобів його створення.

Формування наукового світосприймання – складний процес, який складається з ряду компонентів і деякі з них здійснюються виключно на основі історизму.

Дійсно, світогляд включає в себе наукове розуміння процесу пізнання світу. Історичні огляди, в яких розкривається еволюція ідей, дозволяють продемонструвати, що наукові знання – це не застиглі догми, що наукові знання розвиваються. Під час процесу пізнання ми отримуємо достовірні відомості про світ, тобто пізнаємо об’єктивну істину. Але кожне наукове твердження справедливе лише в певних умовах і є неповним і неточним для знання про світ, тобто є істиною відносною, що містить, як правило, елементи абсолютної істини. Показуючи еволюцію фізики, ми відкриваємо роль практики ( виробництво і науковий експеримент) як джерела знань і критерію істини, а поступове все більш глибоке осмислення законів природи, з якими нас знайомить історія, означає осмисленість світу і всесильність людського розуму. Тим самим історія фізики дозволяє відкрити перед учнями загальні закономірності і принципи наукового пізнання.

Ознайомлюючи школярів з історією науки, ми показуємо, як створюються фізичні теорії, яка роль гіпотез в розвитку фізики, в чому особливості наукового експерименту і т. д. На матеріалі історії фізики ми даємо школярам уявлення про методи фізичного дослідження, що дуже важливо для формування світогляду.

Нарешті, світогляд включає в себе не лише знання, але і переконання. Знання ж стають переконаннями, коли вони самостійно осмислені, а не взяті на віру в готовому вигляді, коли вони – плід напруженої роботи думки. В цьому випадку мислення вже не є напівінтуїтивним та поверхневим, а відрізняється якостями, характерними для наукового діалектичного стилю осмислення дійсності. І саме матеріали історії науки дозволяють хоча б в певній мірі сформувати окремі елементи наукового мислення, такі, наприклад, як повага до фактів, здоровий скептицизм, всебічність розгляду явища, вміння засумніватися в “очевидному” і т. д.

Отже, історизм є одним із засобів формування наукового світогляду учнів в процесі викладання фізики; це його третя функція.

Ознайомлення учнів з життям, діяльністю та поглядами видатних вчених як вітчизняних, так і зарубіжних, дозволяє поставити на уроці ряд важливих проблем: сенсу життя, національної гідності і т. д.

Звичайно, біографічні дані не пов’язані внутрішньою логікою з суто фізичним матеріалом навчальної програми. Але враховуючи, що навчання повинно бути виховуючим, потрібно вважати необхідним ознайомлення учнів з науковою діяльністю, поглядами, духовним світом видатних представників фізичної науки. Адже серед кінцевих результатів навчання в школі є явні – це знання, вміння – і є неявні, які не вимірюються в балах, - це погляди на життя, на своє в ньому, етичні переконання, риси характеру, інтереси. І ці неявні результати дії на учня не можна вважати другорядними. Тому не можна залишити без уваги і засоби для досягнення цих результатів в процесі навчання, зокрема такий засіб, як розповіді про кращих людей науки.

Таким чином, історія науки є одним із засобів виховання учнів. Це четверта функція історизму.

Можна виділити ще одну важливу функцію історизму, яка має пряме відношення до викладання фізики. Суть її в найзагальнішому вигляді добре сформульована Луї де Бройлем: “ Історія науки може дати нам цінні вказівки про методику викладання науки.” Як показує досвід викладання, учні допускають такі помилки в розумінні важливих фізичних понять та ідей, які є аналогічними помилками, що мали місце в історичному процесі формування цих понять та ідей ( згадаємо уявлення про силу як причину руху, уявлення про енергію як вид матерії, абсолютизацію однієї якої-небудь системи відліку, частіше всього тієї, що пов’язана з Землею і т. д.). І це можна пояснити, так як логічне (навчальне пізнання) і історичне (суспільно-історичне пізнання) знаходяться в єдності і мають загальність в тому, що в пізнанні будь-якого об’єкта є дещо об’єктивно складне як для зрілого розуму вченого, так і тим більше для розуму школяра, що тільки формується.Звідси випливає можливість деякого прогнозування труднощів, що виникають в учнів в процесі вивчення ряду фізичних понять та ідей. Знаючи, на чому конкретно “спіткнулися” фізики в трактуванні тих чи інших понять та ідей, можна побудувати методику викладання так, щоб на цьому ж не “спіткнулися” учні, тобто можна скорочувати навчальне пізнання в порівнянні з історичним. Таким чином, сутність історичного підходу до вирішення проблем викладання полягає в тому, що під час розробки методики вивчення фізичних понять та ідей необхідно:

1. виявити, які помилки були в історичному процесі формування цих понять та ідей;

2. виявити конкретні причини цих помилок в історичному процесі розвитку фізики ( тобто встановити, в чому виявилась недіалектичність мислення, що конкретно перебільшувалось, розумілося однобоко, ігнорувалося, незнання яких питань створювало труднощі пізнання і т. д. );

3. побудувати методику викладання цих питань так, щоб при їх трактуванні були усунені причини, які могли б виникнути в учнів помилки ( тобто усунути ту недіалектичність, однобокість, неповноту знань по даному питанню, які можуть породити помилки).

Такий підхід до вирішення проблеми методики викладання фізики цілком виправданий. Застосування в методиці фізики принципу історизму як метода дослідження дозволяє побудувати таку методику викладання важливих фізичних понять та ідей, за якої можна буде запобігати можливості виникнення в учнів помилкових уявлень, аналогічним тим, що були в історії науки.

Звернення до історії науки може бути корисним для вирішення педагогічних проблем іще в одному відношенні. Багато вчених-фізиків, займаючись вивченням природи, думали про те, як зробити наукові знання надбанням людей, суспільства.

При цьому вони наштовхнулись на педагогічні проблеми і так чи інакше вирішували їх. Звернення до педагогічної спадщини ряду великих фізиків може дати багато корисного кожному викладачу фізики. Загальновідомі думки А.Ф.Йоффе про перспективи реформи фізичної освіти в середній школі. Дуже повчальні слова Луї де Бройля по педагогічним проблемам. Дослідження показують, що мудрим педагогом, який тонко розумів багато аспектів педагогічної діяльності, був і А.Ейнштейн. Його думки і сьогодні свіжі та актуальні і запрошують до роздумів про педагогічні проблеми. Щоб не бути голослівними, можна привести деякі з висловлювань Ейнштейна про педагогічні проблеми, тим більше, що вони мало відомі.

Про цілі освіти: “ В першу чергу школа повинна створювати не майбутніх чиновників, вчених, адвокатів та письменників, а справжніх живих людей.”

Про експеримент: “ красивий експеримент сам по собі часто на багато цінніший, ніж двадцять формул, здобутих в реторті думки...; дітей кормлять означеннями, замість того, щоб показати їм що-небудь зрозуміле.”

Про роль емоцій в навчанні: “ Акт здивування, очевидно, настає тоді, коли сприймання вступає в конфлікт з достатньо встановленим в нас світом понять. В тих випадках, коли конфлікт переживається гостро, він в свою чергу сильно впливає на наш розумовий світ. Розвиток цього розумового світу представляє собою у відомому сенсі подолання почуття здивування – неперервна втеча від “дивовижного”, від “чуда”. Чи не цього не вистачає зараз процесу навчання в школі та вузі?”

Про роль історизму в навчанні: “ Зміст науки можна розуміти та аналізувати, не вдаючись в розгляд індивідуального розвитку її творців. Але при такому однобоко об’єктивному викладі окремі кроки іноді можуть здаватися випадковими вдачами. Розуміння того, як стали можливими і навіть необхідними ці кроки, досягається лише, якщо прослідкувати за розумовим розвитком особистостей, які сприяли виявленню напрямку цих кроків.”

Таким чином історія фізики є не лише складовою частиною змісту шкільного курсу фізики, що дозволяє вирішувати багато завдань освіти і виховання, але і важливим джерелом педагогічних ідей, які дають можливість удосконалювати методи викладання і збагачувати методику новими підходами та рішеннями.

Однак визнання важливості історизму ще не визначає, в якій мірі історизм повинен увійти в шкільний курс фізики. Безперечно в курс потрібно включати ті питання історії, які в найбільшій мірі допомагають вирішенню завдань, які постають перед навчанням фізики. Звичайно, питання історії, що включаються в курс фізики, повинні бути тісно пов’язані з навчальною програмою і доступні школярам. Але ці положення не дають жорстких критеріїв для відбору історичних відомостей. Перш за все з багатої скарбниці історії фізики потрібно вибрати те, що є визначаючим в розвитку фізики з точки зору її сучасного стану. Проблематика ж сучасної фізики пов’язана з рядом фундаментальних фізичних принципів та ідей, до яких відносяться такі, як ідея збереження, відносності, єдності перервності та неперервності, елементарності, необоротності, симетрії і ін. Актуальність саме цих проблем для фізики наших днів не викликає сумніву. До того ж багато з цих ідей по суті є методологічними принципами. Звертаючись до історії фізики, можна побачити, що ці фундаментальні ідеї виражали головні напрями розвитку фізичної думки протягом всього існування фізичної науки, і історичний процес її розвитку можна представити як процес становлення і розвитку цих фундаментальних фізичних ідей. Тому якщо ми хочемо представити історію фізики в шкільному курсі головними питаннями, а не другорядними фактами і подіями, то історичний матеріал, який включається в зміст шкільного курсу, повинен перш за все показати еволюцію фундаментальних фізичних ідей. Деякі з цих ідей виходять за рамки шкільної програми. Про них, звичайно, можна говорити на факультативах, засіданнях фізичного гуртка, в класах з поглибленим вивченням фізики.