116561 (Основы методологии физики в курсе средней школы), страница 5

Теоретическое познание школьника включает как уровень овладения отдельными методами, так и уровень усвоения целостной физической теории. Первый уровень теоретического познания должен широко использоваться на всем протяжении обучения физике.

Определение теории в точной и полной формулировке давать школьникам вряд ли целесообразно (да это и невозможно), однако в соответствующих темах школьного курса физики необходимо познакомить учащихся с важнейшими характеристиками научной теории. К таким характеристикам относятся следующие:

1. Теория должна быть достоверна и соответствовать результатам эксперимента (другими словами, выдерживать экспериментальную проверку).

В процессе ознакомления в старших классах с физическими теориями (их основами или элементами) необходимо обращать внимание учащихся на те факты, полученные экспериментально, которые подтвердили справедливость изучаемых теорий.

Те же теории и теоретические положения, которые казались логичными и математически безупречными, и конце концов отвергались как неверные, если не подтверждались па опыте. Так, при изучении тепловых явлений учащихся знакомят с теорией теплорода как теорией, не выдержавшей экспериментальной проверки и поэтому ошибочной.

2. Теория должна объяснять факты, а не только их описывать. Как отмечал Э. Резерфорд, «ценность любой рабочей теории основана на той совокупности экспериментальных фактов, которые она может объяснить, и на ее способности предложить новые направления исследований» ¹. В процессе объяснения исследуемые явления включаются в рамки созданной теории, получая свое обоснование на базе основных положений теории. При этом вскрываются внутренние связи между явлениями, их фундаментальные свойства, устанавливается их причинная обусловленность. В результате объяснения обеспечивается понимание сущности исследуемого круга явлений. Объяснительная функция научной теории во многих чертах сходна с объяснением в учебном процессе, где оно выступает как один из эффективных способов усвоения учебного материала.

Объяснительная функция теории раскрывается, например, в процессе изучения многих тепловых и молекулярных явлений. Понятие температуры, газовые законы, агрегатные состояния и агрегатные превращения, поверхностное натяжение и свойства твердых тел объясняются на основе молекулярно-кинетической теории, что постоянно подчеркивается при изложении материала на страницах учебника. Учащиеся глубже понимают и лучше усваивают такие вопросы, как сила тока и электродвижущая сила, закон Ома, зависимость удельного сопротивления от температуры, закон Джоуля – Ленца, когда для их объяснения используется электронная теория.

Квантовая теория света помогает объяснить фотоэффект и люминесценцию, теория Бора – линейчатые спектры излучения и поглощения и т.д.

3. Теория должна быть эвристичной и предсказательной (т.е. давать новые знания, первоначально в нее не заложенные).

Научное предсказание наряду с объяснением – важнейшая функция теории, позволяющая предвосхищать дальнейшее развитие и усовершенствование этой теории, открывать «на копчике пера» новые явления и закономерности, с которыми наука не сталкивалась до сих пор.

Курс физики средней школы содержит большой материал, позволяющий показать эвристические свойства физической теории. Так, при изучении электромагнитного поля знакомим учащихся с предсказанием Максвелла об электромагнитной природе света. Рассказываем, что из уравнений Максвелла следовал вывод о распространении электромагнитного поля со скоростью, совпадающей со значением скорости света. Это позволило ученому выдвинуть гипотезу, согласно которой свет есть электромагнитные волны. Предсказание Максвелла получило в дальнейшем экспериментальное подтверждение в опытах Герца и Лебедева.

4. Теория должна быть достаточно концентрированной и общей (т.е. такой, чтобы, исходя из небольшого числа основных положений, можно было получать различные следствия и охватывать достаточно большое число реальных явлений).

Если бы физическая теория объясняла только один факт, одно явление, то вряд ли она имела бы какую-нибудь ценность. Любая физическая теория, даже созданная для объяснения небольшого круга природных явлений, должна описывать все явления данного круга. Так, теория всемирного тяготения, созданная Ньютоном на основе анализа одного явления – движения Луны вокруг Земли, сумела объяснить многие явления макро- и мега-мира, где гравитационное взаимодействие играет существенную роль. При изучении механики и астрономии учащиеся узнают, что сам Ньютон и другие исследователи прошлого и настоящего использовали теорию всемирного тяготения для решения большого числа важных научных проблем, среди которых были: определение массы Солнца, Земли, Луны и других планет; доказательство независимости ускорения свободного падения от массы тел и вычисление значения g на экваторе; установление несферичности формы Земли, объяснение прецессии точек равнодействий; объяснение приливов и отливов; раскрытие природы комет и описание их движений; расчет полетов искусственных спутников Земли; расчет возмущений движений планет и т.д.

5. Теория должна быть внутренне непротиворечивой и допускать усовершенствование.

В процессе ознакомления учащихся с различными физическими теориями необходимо показывать, что теория создается не сразу и не окончательно, ее основные идеи постепенно уточняются, углубляются, расширяются, пока она не принимает свою окончательную и совершенную форму. Так, молекулярно-кинетическая теория прошла многовековую историю от атомистической гипотезы древнегреческих философов-материалистов Демокрита и Эпикура до конца XIX в., когда эта теория получила статистическую интерпретацию в трудах Больцмана, Максвелла и Гиббса; а теория электромагнитного поля Максвелла не сразу приняла современный вид «изящных» уравнений: на протяжении десятилетий Максвелл и другие ученые шаг за шагом уточняли, дополняли и в конце концов упразднили модели, которые Максвелл ввел для наглядной интерпретации абстрактных понятий, связанных с электромагнитным полем.

В процессе изучения физических теорий или их элементов учащиеся должны увидеть их системный характер, структуру:

1) основные понятия, отражающие эмпирический базис, и совокупность фактов, на которых зиждется теория – основание теории;

2) основные принципы и законы, составляющие ядро теории;

3) следствия, выведенные из принципов и законов путем логической дедукции.

Эти структурные компоненты устоявшейся теории должны включаться в логически замкнутую цепочку – схему научного познания, представляющего собой единство экспериментального я теоретического уровней познания природы.

Формирование методологических знаний об экспериментальном и теоретическом уровнях научного познания необходимо осуществлять в процессе обучения таким образом, чтобы в сознании школьника эти уровни всегда представлялись как два неразрывно связанных и взаимодополняющих аспекта единого научного подхода к познанию действительности.

2. Контроль знаний и умений учащихся по физике

физика школа методология эксперимент

Контроль знаний и умений учащихся является важным звеном учебного процесса, от правильной постановки которого во многом зависит успех обучения. Выделяют следующие цели контроля знаний и умений учащихся:

– диагностирование и корректирование знаний и умений учащихся;

– учет результативности отдельного этапа процесса обучения;

– определение итоговых результатов обучения на разном уровне.

Место, в которое целесообразно поместить проверку в процессе обучения, определяется ее целями.

Как было установлено, основная цель проверки как для учащихся, так и для учителя, – выяснить, усвоили ли учащиеся необходимые знания и умения по данной теме или разделу. Основной функцией здесь является контролирующая. Естественно предположить, что контроль нужен на разных этапах обучения и на разном уровне: тематический, четвертной учет, экзамены и т.д.

Контроль, проводящийся после изучения небольших «подтем» или циклов обучения, составляющий какой либо раздел, принято называть текущим. Контроль, проводящийся после завершения крупных тем и разделов физики, принято называть итоговым. Итоговый контроль также включает в себя переводные и выпускные экзамены.

Учителю необходимо установить, какая форма контроля подходит для текущего контроля, а какая – для итогового. Это можно сделать, учитывая время, которое занимает та или иная форма, а также количество материала, которое она позволяет проверить. Так, например, физический диктант и кратковременная самостоятельная работа с полным правом могут быть отнесены к текущему контролю знаний и умений учащихся: они кратковременны и не могут охватить весь изученный материал. Тестовые задания, составленные по-разному, с разным количеством вопросов, могут быть как формой текущего, так и итогового контроля, однако чаще задания с выбором ответов используются при текущей проверке. Устный зачет по теме и письменная контрольная работа – формы итогового контроля, так как охватывают большое количество материала и занимают много времени. Контрольная лабораторная работа может использоваться на итоговом контроле, однако, учитывая то, что она может проверить ограниченный круг умений учащихся, ее целесообразно комбинировать, как было сказано ранее, с другими формами проверки.

2.1 Методы и формы контроля

Проверка знаний позволяет выяснить уровень усвоения материала и на основе этого управлять учебным процессом совершенствуя методы и формы работы учащихся. Проверка знаний является связующим звеном между учителем и учащимися.

Знание и понимание функций контроля поможет учителю грамотно, с меньшей затратой времени и сил планировать и проводить контрольные мероприятия, достигать должного эффекта.

Функции проверки: ориентирующая, обучающая, диагностирующая, контролирующая, развивающая, воспитательная.

Методы проверки: устный, письменный, графический, практический.

Виды проверки:

– по объему: текущие, итоговые;

– по количеству учащихся: индивидуальная, групповая, классная, массовая.

Формы контроля знаний и умений учащихся – многочисленные, разнообразные виды деятельности учащихся при выполнении контрольных заданий. Форм контроля очень много, т. к. каждый учитель вправе придумать и провести собственные, кажущиеся ему наилучшими, контрольные задания.

Формы проверки: устный опрос, контрольная письменная работа, контрольная лабораторная практическая работа, зачет и диспуты, решение задач, физический диктант.

Ориентирующая функция проверки ориентирует преподавателя на слабые и сильные стороны усвоения материала. Передовые учителя при изложении нового материала обязательно задают вопросы цель которых выделить главное в изучаемом материале. Сам процесс проверки помогает учащимся выделить главное в изучаемом, а учителю определить степень усвоения этого главного.

Обучающая функция. Самая главная функция проверки. Проверка помогает уточнить и закрепить знания выполнения проверочных заданий. Способствует формированию знаний до более высокого уровня. Формирует умение самостоятельности и работы с книгами.

Контролирующая. Для контрольных работ и самостоятельных работ она является главной.

Диагностирующая. Устанавливает причины успехов и неудач учащихся. Проводятся специальные диагностирующие работы, которые определяют уровень усвоения знаний (их 4 уровня).

Развивающая функция. Проверка определяет способности студента распоряжаться объемом своих знаний и умением строить собственный алгоритм решения задач.

Воспитательная функция. Приучает учащихся к отчетности, дисциплинирует их, прививает чувство ответственности, необходимости систематических занятий.

2.2 Методы текущих и итоговых проверок и их функции

Методы:

1. Устный

2. Письменный

3. Графический (умение строить и читать графики)

4. Практический (умение проводить эксперименты)

Чаще используется устный, индивидуальный или фронтальный опрос и решение задач.

Виды деятельности при текущем опросе:

– Устное изложение

– Решение качественных и расчетных задач

– Выполнение практических работ (лабораторные работы, опыты, экспериментальные задачи)

– Построение и чтение графиков, решение задач с помощью графиков

– Физические диктанты

– Тесты

– Работы с дидактическим материалом

Главное в текущей проверке – не контроль знаний, а выявление знаний и не знаний. Текущая проверка имеет ориентирующую функцию, обучающую, воспитательную, развивающую, диагностирующую.

Контрольная функция является вспомогательной. Воспитательное значение имеет выставляемая учителем оценка, она должна быть объективной. Нельзя снижать оценку за плохое поведение.

Итоговая проверка проводится по теме, разделу, за четверть, полугодие. Основная функция контролирующая.

Любая проверка носит обязательно и обучающую функцию, так как помогает повторить, закрепить, привести знания в систему. Чаще проверяется в виде письменных, контрольных работ (расчетные и качественные задачи, тесты, контрольные и лабораторные работы), в старших классах: зачеты, диспуты, дискуссии. При проверке контрольной работы учитывается способ решения задач, выявляют типичные ошибки и затруднения. Недостаток контрольной: охватывают небольшой объем материала.

Качественные задачи предполагают не громоздкие ответы, а также не должно быть ответов типа «да» и «нет». Они должны содержать не более трех-пяти предложенных или четырех логических шагов для объяснения.

Тестирование – индивидуальное и самостоятельное выполнение учащимися теста учебных достижений. Тест (испытание, проба, проверка) – это совокупность заданий, которые направлены на измерение степени усвоения определенных аспектов содержания обучения, а также совокупность соответствующих эталонов и инструкция по выполнению работы учащимися. Общеизвестны требования к тесту:

1) относительная кратковременность выполнения заданий;

2) однозначность, т.е. на каждый вопрос должен быть только один правильный ответ;

3) краткость ответа;