Розвиток уявлень учнів при вивченні сучасної фізичної картини світу
Категорія: Методика та технологія

Закінчуючи базову школу учні повинні розуміти що знання, які вони отримали не універсальні (не абсолютні), а відносні тому вони з часом можуть змінюватися. Як відомо в формуванні наукового світогляду важливе місце займає вивчення фізичної картини світу, але практика свідчить наступне – вив                чення фізичної картини світу (основ спеціальної теорії відносності) є складним для учнів. З метою подолання труднощів пов’язаних з абстрактністю матеріалу був проведений педагогічний експеримент. У ході якого учні виконували роль дослідників", працюючи з різними джерелами інформації. Таким чином учні знайомилися з різними точками зору щодо картини світу. На уроках розглядали виникнення й розвиток фізичної картини світу починаючи з XVI-XVII ст. до сучасності. Механічна та електродинамічна картина світу вивчалась в рамках спеціальної теорії відносності. Це давало можливість "плавно" перейти до вивчення сучасних фізичних теорій (теорії відносності та квантової фізики) складових частин сучасної картини світу. Це сприяло більш детальному вивченню основ квантової фізики та підвищенню якості знань учнів, їх зацікавленості. Пропоную підходи до вивчення фізичної картини світу які сприяють формуванню наукового світогляду учнів. 1. Механічна картина світу Насамперед необхідно повторення основ класичної механіки. Для цього потрібні знання формул, законів та їх розуміння. Учні в процесі вивчення нового матеріалу отримували нові знання, що спонукало їх до подальшої роботи з довідковою літературою. На цьому етапі застосовувала зону найближчого розвитку (за Виготським Л. С.), що сприяло створенню ситуації успіху (навчання надавало учням впевненості, сприяло більш об’єктивному розумінню світу). Вивчення поняття інерціальної системи відліку пов’язане з однорідністю, ізотропністю простору та однородністю часу. Було з’ясовано, що ми можемо обирати будь-яку систему відліку, а закони будь-яких простих явищ можуть бути складними. Іноді простір може бути неоднорідним, неізотропним по відношенню до будь-якої системи відліку. Цей факт свідчить про те, що тіло яке не взаємодіє з іншими тілами, може змінювати своє положення в просторі в будь-який момент часу в механічному співвідношенні не еквівалентно. А час по відношенню до даної системи відліку не буде однорідним. Але завжди можливо знайти таку систему відліку, по відношенню до якої простір однорідний та ізотропний, а час - однорідний. Така система має назву інерціальної. В інерціальній системі відліку тіло може знаходитися у стані спокою в деякий момент часу досить довго, а будь-яке рухаюче тіло рухається з постійною швидкістю. Це твердження складає закон інерції. Інерціальність однієї системи відліку відносно іншої зумовлено тим, що системи знаходяться в відносному русі з постійною швидкістю. В інерціальній системі відліку всі сили, дією яких пояснюється рух планет, зірок, атомів, електронів мають загальну властивість - значення сили. Вона зменшується в той момент, коли відстань між тілами збільшується. У неінерціальній системі відліку є сили, які не мають даних властивостей (це сили, які залежать від прискорення неінерціальної системи відліку, наприклад, центробіжна сила або сила Кориоліса). Перехід в "зону найближчого розвитку" здійснювався наступним чином: учні вчилися порівнювати, аналізувати інерціальну та неінерціальну системи відліку. Це давало їм можливість критично підходити до вибору системи відліку. Такий прийом дозволив учням отримати більш точне уявлення про інерціальну систему відліку, що було підтверджено контролем знань. Як свідчать дослідження складаючи схему класичної механіки Ньютона, учні навчаються узагальнювати, систематизувати знання, встановлювати логічний зв’язок між елементами теорії, виділяючи головне. Таким чином, учні виконували роль дослідників, які повинні були структурірувати та систематизувати свої знання, робити висновки та узагальнення. 2. Електродинамічна картина світу Знань про механічну картину світу недостатньо для повного уявлення про оточуюче середовище. Тому учні повторюючи електромагнітні явища, приходили до висновку, що вони не підкоряються механіці Ньютона. Можна підкреслити, що Дж. Максвелл математично довів експериментальні закони електромагнетизму та відкрив закони електромагнітного поля, які відрізняються від механіки Ньютона. Вивчая теорію електромагнітного поля Максвелла, можна побачити чим відрізняється теорія дальнодії від теорії близькодії. Треба зазначити, що поняття поля поширило картину погляду на всесвіт, як на особливий вид матерії. Можна зробити висновок, що об’єднання навчального матеріалу навколо фізичних теорій, а потім об’єднання цих теорій в фізичну картину світу дозволяє сформувати в учнів особливий спосіб мислення – теоретичне мислення, яке необхідне для формування наукового світогляду. 3. Картини світу на підставі спеціальної теорії відносності. При вивченні електродинамічної картини світу використовувалась евристична діяльність учнів, яка була спрямована на установку суперечок результатів дослідів (так за теорією Ньютона світло - це потік частинок, а Х. Гюйгенс стверджував світло – це хвиля). Учнів цікавили суперечки вчених. Вони використовували теоретичний метод пізнання, висували гіпотези, доводили то відхиляли різні точки зору, таким чином шукали шлях подолання суперечок. Аналогічним чином встановлювалась інваріантність швидкості світла в різних інерціальних системах відліку. Увага учнів була спрямована на протиріччя теорій та експериментів які вирішив А. Ейнштейн (він змінив властивості простору і часу, узгодив з рівняннями Максвелла). Саме це в науковому світі допомагає учням сформувати об’єктивні уявлення про процес пізнання. Так в учнів сформулювалися шляхи зародження та розвитку спеціальної теорії відносності. Активний пошук істини учнями в навчальному процесі сприяє формуванню стійкого наукового світогляду. Учні розглядали явища з різних точок зору, що сприяло науковому підходу до дослідження природи. Важливе значення мало також уявлення чьотирьохмірності простору – часу, в якому ми живемо. Найбільш зацікавили учнів наступні питання: "швидкість світла", "природа світла", "картина світу на підставі спеціальної теорії відносності" (ці питання виділені як найцікавіші). Їх вивчення дозволяє учням вірно орієнтуватися в оточуючому середовищі.