Реферат по теме
Роль и значение натурного эксперимента в изучении физики
Студента 3-го курса
Института профессионального развития,
Направление подготовки:
педагогическое образование (с двумя профилями подготовки),
Профиль подготовки: физика и информатика
Щербака Николая Викторовича
Проверила:
Литовка В.В.
Луганск 2022
Содержание
Введение
натурный эксперимент обучение физике
Современный стандарт физического образования требует такого построения учебного процесса, при котором студенты усваивают не только знания, но и основы методов научного познания. Это означает, что сообщение только умозрительных рассуждений, теоретических выкладок и экспериментально обнаруженных фактов в процессе изложения лекционного материала недостаточно, поэтому необходимо сопровождать каждую лекцию демонстрационным экспериментом. Кроме того, наличие наглядного эксперимента облегчает восприятие и оживляет изложение нового материала.
Применение виртуального эксперимента целесообразно для представления физических явлений, трудно воспроизводимых в реальном эксперименте. Компьютерное моделирование эксперимента повышает у обучающихся мотивацию к обучению и созданию моделей, позволяющих рассматривать физические процессы «изнутри», используя красивую графику, новейшее программное обеспечение и даже современные гаджеты. Такой виртуальный эксперимент позволяет учащимся самостоятельно вносить изменения в протекание процесса и визуализацию принципиально ненаблюдаемых при эксперименте явлений. Все это делает целесообразным включение в натурный натурный эксперимент элементов компьютерного моделирования. Натурные эксперименты, в том числе и демонстрационные, при всех их безусловных достоинствах обладают одним существенным недостатком - параметры натурного эксперимента имеют весьма ограниченный диапазон изменения в силу технических возможностей конкретного прибора, условий демонстрации опыта и иных причин. А виртуальный эксперимент в качестве дополнения к натурным опытам сможет частично компенсировать недостатки и натурный износ имеющегося натурного оборудования.
Глава 1. Дидактические функции натурного эксперимента
1.1 Место натурного эксперимента в системе методов обучения физике
Натурный эксперимент как метод обучения появился практически одновременно с началом преподавания систематического курса физики. Объясняется это не только стремлением преподавателей подчеркнуть экспериментальный характер науки физики и не только желанием ознакомить учащихся с методами исследований, применяемых в познании физических явлений и закономерностей, но главным образом потому, что трудно объяснить многие явления природы, пользуясь лишь словесными описаниями. Вот почему уже первый учебник физики на русском языке знакомил учащихся с наукой о природе через систему физических опытов.
В предисловии к этому учебнику Ломоносов писал: «мысленные рассуждения произведены, бывают из надежных и много раз повторенных опытов. Для этого начинающим учиться физике наперед предлагаются ныне обыкновенно нужнейшие физические опыты, купно с рассуждениями, которые из оных непосредственно и почти очевидно следуют».
Естественно, что основное внимание при разработке натурных опытов на первом этапе становления натурного эксперимента было сосредоточено на поиске способов показа. В ход шли и приборы, применявшиеся для научных исследований, и любые доступные материалы. Вот как описывает м. В. Ломоносов один из опытов: «когда бараний моченый пузырь, оставив несколько в его морщинах воздуху, крепко завяжешь и под стеклянным колоколом. На крючке подвесив, около его находящийся воздух воздушным насосом вытянешь, тогда пузырь помалу надуется, так что ни одной морщины на нем не останется. Когда поршень вытянешь один раз, тогда много воздуха убудет; но потом следующими его движениями -- чем далее, тем меньше. А понеже явно есть, что пузырь растягивается воздухом, в нем оставленным, для того следует, что воздух имеет силу, чем он во все стороны раздается, которая упругостью называется». Этот опыт, разумеется, с объяснением на современном научном уровне, и сегодня ставится в школьном физическом кабинете под названием «раздувание резиновой камеры под колоколом воздушного насоса».
Изменилась материальная основа этого натурного опыта, изменилась глубина проникновения в сущность демонстрируемого явления, но неизменной осталась педагогическая значимость опыта, определяемая задачей формирования представлений о свойствах газов.
М. В. Ломоносову для преподавания курса физики приходилось брать приборы в научных лабораториях и заниматься изготовлением недостающих. И в последующие годы внимание учителей физики было сосредоточено на создании материальной базы преподавания этого предмета. Накапливающийся опыт обучения физике с применением натурного эксперимента все в большей мере убеждал в значимости этого метода преподавания.
Уже в конце 19 столетия преподавание без использования учебного эксперимента получило название «меловая физика».
В советский период развития методики преподавания физики в государственном масштабе велись работы по совершенствованию материальной базы школьных физических кабинетов, а это, в свою очередь, послужило стимулом к более широкому использованию натурного эксперимента в практике преподавания.
Преподавание физики в массовой школе дало новые данные о месте и значении натурного эксперимента, которые позволили известному советскому методисту п. А. Знаменскому сказать: «в настоящее время не может быть споров и сомнений о том, что при изучении физики в школе обязательно возможно более полное применение эксперимента. Ряд положений, воспринятых учеником, но не ставших для него даже фактами, вследствие отсутствия наблюдений и опыта, только обременяет память учащегося, но не дает понимания и не вырабатывает привычки самостоятельного и независимого суждения. Даже самый образный и красочный рассказ учителя об эксперименте не может заменить для учащегося непосредственного живого восприятия предметов и явлений» [4]. В системе методов организации и осуществления учебно-познавательной деятельности учащихся, классифицируемых по источнику передачи и восприятия учебной информации, натурный эксперимент относится к наглядным методам обучения.
По отношению к двум другим ведущим методам этой группы - словесным и практическим, натурный эксперимент занимает особое место: он никогда не используется как уединенный метод, но всегда в сочетании со словесным (лекция, объяснение, беседа), а также с другими средствами наглядности (рисунки, таблицы, экранные пособия). Как вспомогательное средство натурный эксперимент применяется в практических методах обучения.
Необходимость сочетания слова учителя с показом физических явлений и закономерностей объясняется тем, что в демонстрационном эксперименте даже показ одного из явлений природы всегда сопровождается обилием чувственно воспринимаемых деталей. Главное и второстепенное, существенное и случайное, объект наблюдения и вспомогательные детали предстают перед учеником одновременно. Требуется направляющее слово учителя, которое концентрирует внимание на главном, существенном в объекте наблюдения. Слово учителя не только руководит зрительным восприятием, но и помогает учащимся делать выводы, формулировать заключения. Наконец, слово учителя кодирует зрительные образы в понятиях. Неразрывная связь словесных и наглядных методов в преподавании физики нередко порождает споры о месте натурного эксперимента в изложении изучаемого материала.
Одни считают, что демонстрацией опытов можно лишь «иллюстрировать» учебный материал, изложенный словесно, на теоретическом уровне, а потому исходным началом в обучении должны быть общие положения, аксиомы, системы понятий, и лишь после усвоения теоретического закона должна использоваться наглядность для иллюстрации его применения.
Другие полагают, что логическим стержнем формирования прочных знаний должно быть четкое усвоение учащимися цепочки связанных звеньев: факты -- модель -- следствие -- эксперимент [9]. Здесь демонстрация физических опытов начинает и завершает изложение учебного материала. Следует признать, что не всегда характер содержания программного материала и оборудование физического кабинета дают учителю возможность выбора: изложить ли изучаемый материал сначала словесно, а затем проиллюстрировать сказанное опытами или же, опираясь на данные, полученные в ходе эксперимента, прийти к теоретическим обобщениям, а затем экспериментом проверить истинность теоретических следствий.
Но если имеются равные возможности и для того и для другого пути сообщения знаний?
Отвечая на этот вопрос, следует помнить, что сообщение учащимся знаний является важной, но не единственной задачей школы. Выбор методов обучения, характер изложения учебного материала и само содержание этого материала направлены на обучение, воспитание и развитие подрастающего поколения. Поэтому два возможных способа использования натурного эксперимента в процессе изучения физики -- эксперимент как иллюстрация к изложенным теоретическим положениям и эксперимент как источник фактов, основа для выводов и обобщений оказываются неравнозначными с точки зрения задачи формирования мировоззрения учащихся. В первом случае мы сообщаем ученикам о существовании «великой идеи», теоретического закона, которые можно применить для объяснения явлений природы. При этом у учеников складывания мнение, что законы природы выдумывают ученые, что, конечно, совершенно неверно. Второй путь от явления к сущности, от того, что можно наблюдать в окружающей природе и в демонстрационном эксперименте, к теоретическим обобщениям, а затем к практике, где, опять-таки, учебный эксперимент позволяет своими глазами убедиться в правомерности и теоретических обобщений, и всех следствий, которые из этой теории вытекают, -- этот путь характерен для материалистического понимания процесса познания и потому предпочтительнее для формирования естественнонаучного мировоззрения.
1.2 Роль натурного эксперимента в формировании у учащихся естественнонаучного мировоззрения
Итогом обучения учащихся физике является не только полученная сумма знаний, практических умений и навыков, но и общее научное представление о природе и процессе ее познания.
Характер мировоззрения ученика во многом зависит от содержания школьного курса физики и способа изложения учебного материала. «.. .не формулируя никаких философских выводов, не употребляя никаких философских терминов, можно создавать у учащихся по сути дела материалистические представления о природе и ее познании за счет характера, содержания, стиля трактовки основных вопросов курса физики», -- пишет в. Н. Мощанский в книге «формирование мировоззрения учащихся при изучении физики».
Такая возможность -- формировать естественнонаучное мировоззрение вне специального курса философии, а лишь с опорой на содержание школьного курса физики, объясняется самим предметом философии -- науки о наиболее общих законах развития природы, общества, мышления. Основные положения диалектического материализма сформулированы на основе изучения природы, и потому они с необходимостью обнаруживаются в явлениях природы.
Школьный курс физики дает ученикам знания, необходимые для формирования философских обобщений о материи и формах ее существования, о закономерном развитии явлений материального мира, о его познании как об отражении природы в мысли человека и о познаваемости как о бесконечном приближении мысли к объекту познания.
Но научное мировоззрение -- это не только система научных знаний. Важно, чтобы знание превратилось в личностное достояние, стало убеждением. Это возможно при максимальной убедительности изложения, при обращении не только к уму, но и к чувствам учащихся. Мировоззрение определяется содержанием учебного курса, а закрепляется в сознании систематическим применением натурного эксперимента в процессе преподавания физики.
Факт постановки физических опытов на глазах учащихся, повторяемость результатов опытов является свидетельством объективности законов природы.
Весь исследовательский натурный эксперимент на протяжении изучения всего курса физики убедительно показывает взаимную связь и взаимную обусловленность явлений природы.
Повседневно демонстрируемые опыты убеждают учащихся в материальности окружающего мира. Специально поставленные опыты показывают ученикам, почему не всегда вещество может восприниматься невооруженным глазом.