Роль и значение физики в процессе преподавания на современномэтапе

ПЕДАГОГИКА Д. Кодирова

РОЛЬ И ЗНАЧЕНИЕ ФИЗИКИ В ПРОЦЕССЕ ПРЕПОДАВАНИЯ НА СОВРЕМЕННОМЭТАПЕ

Ключевые слова: методика преподавания физики, научное мировоззрение учащихся, мышление, процесс познания мира, моделирование объекта

Приоритетными задачами обучения физике в общеобразовательной школе для всех профилей является формирование у учащихся представления о физике как части общечеловеческой культуры, развитие научного мировоззрения и мышления учащихся, ознакомление с фундаментальными понятиями и законами физики. Для учащихся общеобразовательных школ и классов с углублённым изучением физики актуальной является задача подготовки учащихся к поступлению в высшие учебные заведения.

В настоящее время основными требованиями, предъявляемыми к выпускникам, являются:

- освоение методов научного познания;

-владение определённой системой физических законов и понятий;

-умение воспринимать и перерабатывать учебную информацию;

- овладение понятиями и представлениями физики, связанными с жизнедеятельностью человека.

В процессе преподавания физики в средней школе на современном этапе большое внимание уделяется пониманию учащимися роли эксперимента и теории в процессе познания мира.

Во всех современных программах по физике, представленных в сборнике программ, вопросы физики рассматриваются трижды. В

основной школе - в курсе естествознания (5-6 класс) и в курсе физики (7-9 классы). И более полно, в соответствии с научными теориями и их структурами, в старшей школе. Такое построение курса позволяет:

-углубить, развить и обобщить знания учащихся о строении и свойствах вещества, полученных в курсе естествознания, в основной школе и в курсе физики 8 класса. Перейти от качественного описания процессов и явлений к количественному:

-рассмотреть физические явления в порядке усложнения форм движения: от одной частицы к системе из большого числа частиц. Рассмотреть новую форму движения - тепловую и соответствующий ей вид энергии (внутреннюю);

-дать учащимся возможность рассмотреть микроявления на количественном уровне с использованием, по мере возможности, механических характеристик.

Физика имеет большое мировоззренческое и политехническое значение.

Мировоззренческое значение определяется тем, что:

1.В ходе изучения раздела учащиеся имеют возможность пронаблюдать развитие энергетических представлений при введении первого закона термодинамики и его распространения на конкретные процессы.

2.Учащиеся продолжают знакомство с теоретическими и экспериментальными методами на примере изучения фундаментальных опытов и опытов, иллюстрирующих газовые законы.

3.Изучение физики позволяет углубить понятие материи (молекулы, атомы) и представить новый способ её описания -статистический.

4.Применение дедуктивного метода изучения явлений способствует развитию теоретического мышления учащихся.

5.Агрегатные превращения, изучаемые в физике, позволяют проиллюстрировать учащимся диалектический закон взаимопревращения качества и количества.

Изучение раздела физики имеет большое значение для политехнического образования учащихся, поскольку:

¡.Достижения молекулярной физики являются основой такой отрасли промышленности, как материаловедение.

— 144~С номаи донишгох ")

2. Знания по физике являются основой такого направления научно-технического прогресса, как создание материалов с заранее заданными свойствами.

Формирует знания учащихся о строении и свойствах вещества, находящегося в различных агрегатных состояниях на основе двух теорий: молекулярно-кинетической теории и термодинамики. Именно эти теории составляют основу содержания данного раздела.

Проанализируем обязательный минимум содержания физики, для чего мы использовали примерные программы для школ различного профиля (1,2).

В соответствии с вышеперечисленными целями обучения при изучении раздела физики учащиеся гуманитарного профиля должны:

- понимать сущность понятий теплового движения и теплового равновесия, описывать опыт Штерна;

- владеть законами термодинамики, уравнением состояния идеального газа, раскрывать смысл связи температуры газа со средней кинетической энергией хаотического движения его частиц;

- описывать преобразование энергии при изменении агрегатного состояния вещества.

Помимо этого, учащиеся гуманитарных классов должны овладеть такими понятиями и представлениями, как значение температуры тела здорового человека, точки замерзания и кипения воды при нормальном давлении; должны понимать причины экологических проблем, связанных с работой тепловых двигателей, атомных и гидроэлектростанций.

К учащимся общеобразовательного профиля предъявляются следующие требования при изучении раздела ""Молеку лярная физика":

- учащиеся должны приводить примеры опытов, обосновывающих непрерывный и хаотический характер движения молекул, подтверждающих первый закон термодинамики и связь скорости теплового движения частиц тела с его температурой;

- учащиеся должны, используя теоретические модели, объяснять необходимость теплопередачи для осуществления изотермического процесса, нагревания газа при его быстром сжатии, охлаждения газа при его быстром расширении, повышения давления газа при его нагревании в закрытом сосуде;

- учащиеся должны уметь указывать границы применимости модели идеального газа и прямо пропорциональной зависимости энергии теплового движения частиц вещества от абсолютной температуры, экспериментально измерять удельную теплоёмкость вещества, иллюстрировать роль физики в создании тепловых двигателей;

-учащиеся должны уметь раскрыть физический смысл уравнения Клапейрона-Менделеева, связь давления газа с его температурой и концентрацией частиц, связь температуры газа со средней энергией хаотического движения частиц;

-учащиеся должны уметь вычислять установившуюся температуру, используя уравнение теплового баланса, неизвестный параметр идеального газа по заданным его параметрам, изменение внутренней энергии вещества при теплопередаче и совершении работы; определять характер изо-процесса по графикам в координатах;

-учащиеся должны уметь описывать преобразование энергии при изменении агрегатного состояния вещества.

Из перечисленных выше требований к учащимся гуманитарного и общеобразовательного профилей следует, что ко вторым предъявляется больше требований в части владения законами, решения расчётных задач, знания и понимания моделей различных объектов, процессов, явлений.

Рассмотрим способы построения раздела в зависимости от профиля учащихся.

На структуру раздела существенно влияют два обстоятельства:

1.Метод изучения газовых законов: индуктивный (от общего к частному) или дедуктивный (от частных случаев к общему закону).

2.Метод введения понятия температуры.

Основной методической идеей данного подхода является совместное изучение тепловых явлений и молекулярной физики, опытное изучение свойств вещества и их теоретическое обоснование.

Физика является экспериментальной наукой. Поэтому необходимо в процессе изучения использовать экспериментальные методы исследования объектов, процессов и явлений. К сожалению,

— 146-с номаи донишгох ")

при изучении раздела "Молекулярная физика" в большинстве случаев провести демонстрационный и лабораторный эксперименты в условиях общеобразовательной школы практически невозможно. Это происходит по разным причинам. К основным относятся:

1 .Невозможность показать микрообъекты, процессы и явления, протекающие в микромире.

2.Нет технических возможностей для демонстрации эксперимента, то есть сложно соблюдать все условия для его проведения.

3.Нет возможности показать установки фундаментальных опытов (опыт Штерна, опыт Перрена).

4.Некоторые процессы протекают очень быстро или очень медленно, поэтому их невозможно показать на уроке.

Для того, чтобы уроки не оставались вообще без демонстраций, до последнего времени прибегали к механическим моделям процессов и явлений, демонстрациям их на качественном уровне или использованию возможностей плакатов, кино и видеофильмов. Пока мы не затрагиваем компьютерные модели.

Для построения какой-либо физической модели учащийся должен иметь полное представление о свойствах самого объекта моделирования, чтобы он имел возможность выделить основные его черты и построить модель. После изучения свойств модели учащийся должен иметь возможность проверить полученные результаты на опыте. Отсутствие возможностей для осуществления демонстрационного эксперимента не позволяет описанными методами широко представить метод моделирования и полностью раскрыть его суть в разделе "Молекулярная физика".

Проанализируем свойства объектов моделирования, знание и понимание которых является необходимым условием для полной сформированности у учащихся образа физической модели и глубоких знаний о ней. Помимо этого, выделим те умения учащихся общеобразовательных классов по работе с моделями, которые отражают уровень их усвоения (см. таблицу).

Основные знания и умения учащихся по работе с моделями в разделе "Молекулярная физика"

Объект модели- Знания о модели объекта Умения по работе с моделью объекта

рования

Молекула Представления о молекуле

Газ Понятие «идеальный газ». Зависимость давления идеального газа от массы молекул, их концентрации и температуры. Рассчитывать давление идеального газа на основе основного уравнения MKT; связи давления с температурой и средней кинетической энергией движения молекул.

Диффузия Понятие процесса диффузии, зависимость скорости процесса от температуры и агрегаты) го состояния вещества. Объяснить механизм явления, сравнивать скорость диффузии при различных температурах, распознавать данное явление.

Броуновское движение. Понятие процесса броуновского движения и его закономерности Объяснять явление, сравнивать скорости броуновской частицы в различных условиях, распознавать явленж.

Изо процессы Уравнение Менделеева-Клапейрона; понятие изо-процессов и условия их протекания, связь между параметрами Знание первого закона тер мо динамики Читать и строить графики завись мости между основными параметрами состояния газа, эксперт ментально определять параметры состояния газа; решать задачи на уравненж Менделеева-Клагвйрона и гврвый закон термодинамики.

Броуновское движение. Понятие процесса броуновского движения и его закономерности Объяснять явление, сравнивать скорости броуновской частицы в различных условиях, распознавать явленж.

Изо процессы Уравнение Менделеева-Клапейрона; понятие изо-процессов и условия их протекания, связь между параметрами Знание первого закона тер мо динамики Читать и строить графики завись мости между основными параметрами состояния газа, эксперимен-талыю определять параметры состояния газа; решать задачи на уравненж Менделеева-Клажйрона и жрвый закон термодинамики.

Опыт Штерна Установка и ход опыта, выводы из опыта. Решать задачи на связь средней кинетической энергии движения молекул и температуры.

Опыт Перрена Установка и ход опыта, выводы из опыта. Описывать опыт Перрена.

Цикл Кар но Понятие необратимости тепловых процессов. Цикл Карно и его вид в координатах. Рассчитывать теоретически и с помощью графика процесса в координатах (Р,У) работы газа Решать задачи на расчёт КПД тепловых двигателей

—148~С НОМАИ донишгох

Знания о свойствах моделей формируются у учащихся на основании представлений о свойствах объектов моделирования и должны быть с ними согласованы. Таким образом, учащиеся должны иметь полное представление об объектах, процессах и явлениях моделирования и самих моделях, чтобы выявлять их свойства, характеристики и закономерности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Оценка качества подготовки выпускников средней школы по физике. / Сост. В.А. Коровин, В.А. Орлов. - М.: Дрофа, 2001,- 192с.

2. Программы общеобразовательных учреждений. Физика. Астрономия / Сост. Дик Ю.И., Коровин В.А. - М.: Просвещение, 2000,-287с.

Роль и значение физики в процессе преподавания на современном этапе

Д. Кодирова

Ключевые слова: методика преподавания физики, научное мировоззрение учащихся, мышление, процесс познания мира, моделирование объекта

Приоритетными задачами обучения физике в общеобразовательного школе для всех профилег/ является формирование у учащихся представления о физике как части общечеловеческого культуры, развитие научного мировоззрения и мышления учащихся, ознакомленг1е с фундаментальными понятиями и законами физики. Для учащихся общеобразовательных школ и классов с углублённым изучением физики актуального является задача подготовки учащихся к поступлению в высшие учебные заведения.

В статье анализируются свойства объектов моделирования, знание и понимание которых являются необходимым условием для полного сфорлтрованностг1 у учащихся образа физической модели и глубоких знаний о ней. Таким образом, учащиеся должны иметь полное представление об объектах, процессах и явлениях

моделирования и самих моделях, чтобы выявлять их свойства, характеристики и закономерности.

Role and Importance of Physics in the Process of Teaching at Contemporary Stage

D. Kodirova

Key words: methods of teaching physics, pupils' scientific outlook, thinking, world cognition process, object modelling

The goals of priority in re ference to physics teaching in comprehensive school are as follows for all the types: formation of the idea of physics with pupils as a part of common human culture, development of scientific outlook and thinking, familiarization with the fundamental notions and laws of physics.

The author analyzes the properties of model objects, the knowledge and comprehension of which are a necessary condition for a complete formation of a physical model image and profound conception of it imbued with pupils. Thus, the latters shoidd have a full idea about objects, processes and phenomena of modelling and models themselves in order to elicit their properties, characteristics and regularities.