Научный метод познания как основа проблемного обучения на уроках физики

НАУЧНЫЙ МЕТОД ПОЗНАНИЯ КАК ОСНОВА

ПРОБЛЕМНОГО ОБУЧЕНИЯ НА УРОКАХ ФИЗИКИ

Николаенко Наталья Валерьевна

Преподаватель физики

ОБПОУ «Курский электромеханический техникум»

В отечественной педагогике идеи проблемного обучения стали актуальными начиная со второй половины 1950-х гг.

Что же исследователи сегодня относят к проблемному обучению?

В работах М.И. Махмутова проблемное обучение рассматривается как вид развивающего обучения, сочетающий самостоятельную систематическую, самостоятельную поисковую деятельность обучающихся с усвоением ими готовых знаний, а структура методов выстроена на основе целеполагания и принципа проблемности [7].

В. Оконь утверждает, что проблемное обучение – это ряд таких действий, как создание проблемных ситуаций, формулирование задач, контролирование учеников при решении данных задач, проверка этих решений, руководство процессом систематизации и закрепления приобретенных знаний [8].

По мнению И.Я. Лернера, проблемное обучение характеризуется тем, что ученики под руководством педагога принимают участие в поиске решения новых для них познавательных и практических задач [5].

Данные определения отражают следующие основные признаки проблемного обучения:

- особым образом организованная деятельность учащихся, предполагающая стимулирование их самостоятельности и творчества в познании;

- специфическая организация содержания обучения, при которой учебный материал не преподносится «в готовом виде», а требует от ученика самостоятельного поиска, «домысливания», «достраивания» содержания учебного материала до целостной системы знаний и умений;

- деятельность педагога, выстроенная на основе принципа проблемности.

Казалось бы, всё достаточно ясно, однако на практике организация технологии проблемного обучения имеет определенные сложности.

М.И. Махмутов связывал основные трудности внедрения проблемного обучения с недостаточностью разработки способов организации и сложностью переработки учебного материала, его представления в виде проблемных познавательных задач [9].

Основным звеном проблемного обучения является проблемная ситуация. Она представляет элемент проблемного обучения, пробуждающий у обучающихся мысль, познавательную потребность [4].

Чтобы применять проблемное обучение на уроках физики, нужно задуматься над тем, что благодаря использованию в физике научного метода познания, преподавателю предлагается мощное средство для создания проблемных ситуаций, задач и т.д.

Овладение студентом научным методом познания означает, фактически, готовность его «переоткрыть» уже сделанное в науке открытие. Главным для обучающегося становятся не знания, а процесс выявления сущности закономерностей, данных ему в научных открытиях.

Методы научного познания представляют собой совокупность приемов и операций получения нового знания, а также способ построения теорий [1].

Процесс познания в науке осуществляется на двух уровнях: эмпирическом и теоретическом. Методы, предложенные Г. Галилеем, соответствуют эмпирическому уровню познания. Основоположником теоретического метода можно считать И. Ньютона.

Суть научного метода познания заключается в модельном отражении действительности. Для того чтобы познать действительность (явление, процесс) исследователь накапливает научные (опытные факты). Систематизация и анализ фактов позволяет выдвинуть гипотезу. На этой основе строится образное упрощение исследуемого явления или процесса – модель. Модели приписываются некоторые свойства, из которых предсказываются новые явления или процессы, которые проверяются экспериментально.

Итак, всякое познание начинается с наблюдения и описания явлений, процессов, отдельных объектов, т.е. фиксируются научные факты. Наука призвана объяснить факты, раскрыть их сущность и предсказать новые еще неизвестные науке.

Следующим этапом в познании является обобщение и систематизация опытных фактов и выдвижение гипотезы. Любая гипотеза для установления ее истинности нуждается в экспериментальной проверке. Подтверждающиеся гипотезы превращаются в законы, принципы, т.е. основные положения теории. С процессом выдвижения гипотез в познании тесно связано моделирование, результатом которого является построение мысленной идеальной модели.

Очень важным с методологической точки зрения является то, что модели создаются субъектами процесса познания и потому являются абстрактными (т.е. существующими в нашем сознании).

Основные способы создания моделей в физике: предельный переход, «приписывание» свойств.

Первым способом строятся модели макрообъектов и физических явлений, непосредственно воспринимаемых органами чувств человека. В частности, так получены модели материальной точки, математического маятника, абсолютно твердого тела, равномерного движения и многие другие. При таком спо­собе моделирования вначале рассматривается группа объектов или явлений, обладающих определенным свойством в порядке убывания или возрастания степени выраженности этого свойства. Далее совершается мысленная операция – вывод о существовании мысленного объекта или явления, либо лишенного данного свойства вообще (как размеры в понятии материальной точки), либо обладающего им в наивысшей «бесконечной степени» (как, например, в моделях абсолютно твердого или абсолютно черного тела).

Вторым способом получают модели микрообъектов (атомов, молекул, нуклонов), полевых объектов (поля) и микроявлений, не оказывающие непосредственного влияния на наши органы чувств. В этом случае происходят два процесса: абстрагирование и собственно приписывание. Вначале на основе предшествующего опыта учащихся договариваются, от каких свойств объектов или явлений можно отвлечься (абстрагироваться). Тому, что осталось в результате соглашения (договора на основе эвристической беседы), и следует приписать свойства модели. Так создаются модели идеального газа, электронного газа, модель движения электрона в атоме по орбите (в теории Бора).

Однако существуют модели, которые нельзя получить путем приписывания или предельного перехода. Такие модели называют теоретичес­кими конструктами. К ним, в частности, относятся модели электрона, фотона, электромагнитного поля. Развитие физической науки (в экспериментах) подтвердило правомерность и плодотворность использования этих моделей. При введении таких моделей фактически приходится обосновывать само существование материальных прообразов данных моделей. Наиболее приемлемым методическим приемом в данном случае является использование исторических сведений, показывающих их появление в науке [1].

Рассмотрим примеры введения моделей на уроках физики.

На занятии по теме «Взаимодействие токов. Магнитное поле» для рассмотрении модели магнитного поля вначале можно обучающимся задать следующие вопросы:

- Как взаимодействуют между собой неподвижные заряды?

- Каков механизм этого взаимодействия?

- Какие свойства электрического поля мы изучали?

(При повторении используем плакаты)

- А взаимодействуют ли между собой движущиеся заряды?

- Каков механизм этого взаимодействия?

Затем провести опыт по взаимодействию параллельных проводников с током и обсудить следующие вопросы:

- Можно ли объяснить отталкивание или притяжение проводников с током электрическим взаимодействием зарядов?

- Каков, по аналогии с электростатическим взаимодействием, должен быть механизм взаимодействия проводников с током?

Для объяснения взаимодействия токов ученые высказали гипотезу о существовании – магнитного поля.

Доказательства этого предположения: а) магнитное поле порождается электрическим током, действует на электрический ток и магнитную стрелку. Почему второй проводник с током не отклоняется, если выключить первый?

Что может служить индикатором магнитного поля? (электрический ток, магнитная стрелка)

По учебнику рассматривается поведение контура с током в магнитном поле. Обучающиеся пытаются найти ответы на вопросы:

- Будет ли отклоняться магнитная стрелка вблизи проводника, если по нему пропустить электрический ток? (Опыт Эрстеда).

- Действие какого объекта приводит к движению магнитной стрелки? (Магнитное поле)

С помощью магнитной стрелки экспериментально выделяют: а) существование магнитного поля вокруг любого проводника с током; б) непрерывность и неограниченность магнитного поля; в) ослабление поля при удалении от проводника с током, зависимость величины поля от силы и направления электрического тока.

На занятии по теме «Опыт Резерфорда. Ядерная модель атома» модель атома можно ввести следующим образом.

Из курса физики и химии вам известно, что все тела состоят…

Как вы представляете строение атома? (В центре атома находится очень малое положительно заряженное ядро. Вокруг ядра движутся отрицательно заряженные электроны. Электроны располагаются вокруг ядра на разных расстояниях, образуя электронные слои).

Но до сих пор физические законы, по которым устроен атом, не изучались. Наша задача – изучить их.

Экскурс в историю открытия сложного строения атома (сообщение обучающихся).

Рассказ обучающегося о первой модели атома Томсона. (Эта модель сыграла положительную роль: в дальнейшем была использована верная идея о слоях электронов в атоме, о потере электронов атомами. Однако скоро обнаружилось несоответствие модели реальной действительности. В частности, модель атома Томсона оказалась в противоречии с результатами опыта Резерфорда)

Демонстрация компьютерной модели опытов Резерфорда. Рассказ об опыте и об его результатах, приводятся исторические сведения.

На каждом учебном занятии должны решаться одна (или несколько) из следующих проблем (это могут быть, в частности, вопросы, предлагаемые обучающимся на различных этапах урока):

- Какие научные факты являются основой (послужили основанием) данного утверждения (формулировки эмпирического закона или гипотетического утверждения)?

- Какая гипотеза лежит в основе тех или иных теоретических рассуждений?

- Какая модель используется для построения данной физической теории и получения теоретических предсказаний?

- На каких законах физики основано то или иное теоретическое следствие (предсказание, вывод)?

- Какую теоретическую модель мы используем при решении учебной физической задачи (т. е. осмыслить условие задачи в категориях научного метода познания)?

- Как можно интерпретировать (применить) данный график, рисунок, формулу к известному процессу или явлению?

- Какие теоретические выводы (следствия) можно сделать на основе имеющегося (или полученного) графика, таблицы, рисунка, диаграммы?

Подведем итог, проблемное обучение – это тип развивающего обучения, в котором сочетаются систематическая самостоятельная поисковая деятельность обучающихся с усвоением или готовых выводов науки, а система методов построена с учетом целеполагания и принципа проблемности.

Проблемное обучение призвано для реализации трёх основных целей:

- сформировать у обучающихся необходимую систему знаний, умений и навыков;

- достигнуть высокого уровня развития обучающихся, развития способности к самообучению, самообразованию;

- сформировать особый стиль умственной деятельности, исследовательскую активность и самостоятельность обучающихся.

Одним из средств применения проблемного обучения на уроках физики является научный метод познания.

Список использованных источников

1. Бабин С.П. Методико-методологический аспект преподавания школьного курса физики. Курск, 2014. – 60 с.
2. Иванова Л.А. Активизация познавательной деятельности учащихся при обучении физики. М., Просвещение, 1992. – 187 с.
3. Кулюткин Ю.Н. Эвристические методы в структуре решений. М., 1970. - 365 с.
4. Лернер И.Я. Проблемное обучение. М., 1974. – 274 с.
5. Матюшкин А.М. Проблемные ситуации в мышлении и обучении. М., 1972. – 524 с.
6. Махмутов М.И. Проблемное обучение. М., 1975. – 175 с.
7. Оконь В. Основы проблемного обучения. М., 1988. – 184 с.
8. Селевко Г.К. Современные образовательные технологии: Учеб. пособие. М., 1998. – 185 с.