Метод размерностей как доступный способ формирования у обучаемых общеобразовательной школы представлений о путях построения единой физики

признаку предопределяется спецификой учебного предмета. По утверждению Х.Й. Лийметс, при выполнении групповой работы по таким предметам, как математика, физика, химия, языки нецелесообразно создавать группу, куда входят учащиеся с различной успеваемостью. По этим предметам, как утверждает этот автор, целесообразно создавать группу из учащихся примерно одинаковой успеваемости [2, с. 34]. Речь идет, как видим, о создании гомогенных, т.е. однородных групп учащихся. При выполнении же совместной работы по таким предметам, как история, география, литература, биология учет уровня успеваемости учеников не играет существенной роли [2, с. 35].

Совместное выполнение задания группой, куда входят только слабые учащиеся, изначально обречено на неудачу. Это связано не только с низким уровнем их обученности, отсутствием фонда знаний, достаточных для выполнения группового задания, но и с предварительно сложившимся у них друг о друге мнении как о слабом учащемся, помощи от которого трудно дождаться. В случае неудачного выполнения задания партнеры, как правило, ответственность возлагают друг на друга.

В какую же группу целесообразно включить слабоуспевающего ученика, который вызывает у учителей наибольшее беспокойство? Материалы одного исследования дают ответ на этот вопрос. «Работая в паре с «сильным», «слабый» учащийся значительно повышает правильность непосредственного воспроизведения материала, используя большой по объему фонд памяти своего партнера» [3, с. 31].

Однако совместное выполнение задания группой, состоящей из сильного и слабого учащихся, таит в себе опасность, заключающуюся в том, что роль лидера изначально может закрепиться за сильным учеником, который преимущественно и будет осуществлять выполнение задания. Отношения в этой диаде могут строиться по типу «руководство - подчинение», при котором слабый учащийся выполняет небольшую и несложную часть задания под присмотром сильного ученика. Такая опасность не лишена оснований. Минимизировать издержки совместной работы в такой диаде обязан учитель, который заранее должен проконсультировать сильного ученика, призвав его к равноправному сотрудничеству со слабым одноклассником.

Группа, состоящая из двух сильных и одного слабого (триада), неэффективна для слабоуспевающего учащегося. «Тенденция к улучшению воспроизведения (воспроизведения учебного материала. - З.А.) «слабым» учащимся менее заметна, когда он работает с двумя «сильными» учащимися (в триаде). В условиях активного обсуждения воспроизводимого материала «слабый» становится «третьим лишним» [3, с. 31].

Если слабоуспевающие учащиеся традиционно вызывают беспокойство у учителя по поводу подбора для них групп, то сильные учащиеся не вызывают у него особых хлопот, поскольку изначально допускается, что эти учащиеся в любой группе и при любом численном составе группы будут работать эффективно. Однако, как показывают психологические исследования, это не так. Однородная группа с высокой успеваемостью демонстрирует более высокую эффективность групповой работы, если в группу входят трое учащихся (триада). Парная же работа (диада) создает среди этой группы учащихся «соревновательную» обстановку, мешающую достижению целей группового задания [3, с. 31].

Исследования в области психологии и педагогики показывают, что оптимальная величина группы - 5-7 человек. При увеличении этого предела активность некоторых учащихся (слабых, застенчивых) снижается, в связи с чем их вклад в совместную деятельность

становится крайне незначительным.

Групповая работа, как и любая другая форма учебной работы школьников, требует определения критериев оценки ее эффективности. Традиционно в массовой школе таким критерием выступает конечный результат деятельности учащихся: объем, полнота, прочность, системность и обобщенность знаний. С педагогической (дидактической) точки зрения оценку эффективности по этому критерию с определенными оговорками можно считать оправданной. Но групповая работа имеет и психологическую составляющую. С точки зрения психологического подхода критерий оценки групповой работы по уровню усвоенных знаний, умений и навыков явно недостаточен, потому что, во-первых, усвоение ЗУНов является только одной из целей обучения, а во-вторых, при таком подходе к оценке эффективности такие компоненты учебной деятельности школьников, как приемы учебной деятельности, мотивы учения, уровень групповой сплоченности остаются вне поля зрения и оценки учителя. В школьной жизни ребенка эти компоненты столь же важны, как знания, умения и навыки. Поэтому для оценки эффективности групповой работы с психологической точки зрения важны другие критерии: сформированность приемов познавательной деятельности; уровень развития групповой сплоченности учащихся; личностное развитие ученика; изменение установок, ценностных ориентаций; сформированность внутренних мотивов учения; способность к самоорганизации и готовность к самореализации, самоутверждению, самообразованию, самоактуализации; развитость навыков общения и открытости к диалоговому взаимодействию и т.д.

Групповая форма обучения существенно меняет позицию самого педагога в учебном процессе. Он из ретранслятора культурно-исторического опыта подрастающим поколениям превращается в организатора взаимодействия учащегося с учебным материалом, консультанта в поисках истины. Эта новая позиция педагога в учебном процессе обусловливает переход от субъектно-объектного на субъектно-субъектный тип взаимодействия с учащимися, что приносит учащимся (да и педагогу) интеллектуальное и эмоциональное удовлетворение.

Говоря о групповой (совместной) форме обучения, следует указать на еще одно ее очевидное преимущество. Данную форму организации обучения следует рассматривать не только с точки зрения достижения учебных целей, но и в более широком социокультурном контексте. Дело в том, что способность работать в команде, согласовывать и соотносить свои цели, действия и профессиональное поведение с целями, действиями и поведением других членов команды (коллектива, группы) является ключевой профессиональной компетенцией специалиста XXI века. А способность к сотрудничеству и сотворчеству, установлению положительных межличностных отношений, умение строить свое поведение с учетом позиции других людей, критически и адекватно оценивать свои возможности, - все это начинает формироваться в школьные годы в процессе учебного сотрудничества, групповой, совместной учебной деятельности.

Литература

1. Кулюткин Ю.Н. Психология обучения взрослых. - М.: Просвещение, 1985.

2. Лийметс Х.Й. Групповая работа на уроке. - М., Знание, 1975.

3. Проблема общения в психологии. - М.: Наука, 1981.

4. Чередов И.М. Система организации обучения в советской общеобразовательной школе. - М.: Педагогика, 1987.

УДК 372.853 ББК 22.3

МЕТОД РАЗМЕРНОСТЕЙ КАК ДОСТУПНЫЙ СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ У ОБУЧАЕМЫХ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ПУТЯХ ПОСТРОЕНИЯ ЕДИНОЙ ФИЗИКИ

Ю.А. Андреенко, кандидат педагогических наук, доцент кафедры физики Государственного технологического университета «Московский институт стали и сплавов», (495) 955-00-32

В статье обсуждаются прогностические возможности метода размерностей и плодотворность использования его в этом качестве в научных исследованиях, а также проблема расширения базы конкретных примеров использования этих возможностей в дидактике физики.

Ключевые слова: метод размерностей, научные исследования, дидактика физики. METHOD OF DIMENSIONS AS AN ACCESSIBLE WAY OF FORMATION THE KNOWLEDGE ABOUT WAYS OF BUILDING

THE UNIFORM PHYSICS IN COMPREHENSIVE SCHOOL

Andreenko Yu.A.

Predicting possibilities of dimensions' method and its use in scientific research and also the problem of the base's increasing of using these

possibilities in the physics' didactics are discussed in article.

Keywords: method of dimensions, scientific research, physics' didactics.

Обсуждение прогностических возможностей метода размерностей и плодотворности использования его в этом качестве в научных исследованиях, с одной стороны, а также необходимости расширения базы конкретных примеров для более широкого использования этих возможностей в дидактике физики, с другой стороны, было начато автором в исследовании [1]. Там же отмечалось многообразие содержательных компонент метода размерностей, реализация которых способствует формированию физического мышления у обучаемых.

Конечно, возможность количественного рассмотрения таких фундаментальных основ физики, которые еще далеки от завершенности, на уровне общеобразовательной школы может вызвать сомнение, но в том и заключаются дидактические достоинства метода размерностей, что он позволяет это сделать.

Оценка и уточнение коэффициентов в различных законах и, тем более, постоянных, на основе свойств которых строятся фундаментальные теории, имеет для физики колоссальное значение. Первые фундаментальные неклассические теории (теория относительности и квантовая механика) в своей основе содержат по одной мировой постоянной (скорость света в вакууме и постоянная Планка) и, соответственно, относятся к «одноконстантным» теориям.

Вслед за «одноконстантными» сформировались объединённые «двухконстантные» фундаментальные теории (релятивистская квантовая механика и общая теория относительности), но они не достигли своей цели - построения единой физической теории.

К настоящему времени уже проведены и, как представляется по разработанности проблемы, ещё будут проведены многочисленные исследования, связанные с понятием фундаментальной длины [2]. Признание наличия фундаментальной длины является наиболее значимым позитивным элементом большинства новых теорий физики микромира [3, с. 48], а исследования, связанные с фундаментальной длиной, в 1991 году были включены В. Л. Гинзбургом в список «особенно важных и интересных проблем» [2].

На основе выводов общей теории относительности о связи метрических свойств пространства-времени с гравитационным полем американский физик Вигнер обратил внимание на то, что само понятие измерения очень малых интервалов длины и времени (Ах<10-33 см, АКЮ-43 с) сталкивается с принципиальными трудностями: расстояния Ах<10-33 см оказываются физически бессмысленными, и можно сделать вывод о предельности гравитационной длины, определяющей нижнюю границу пространственной области существования вещественных и полевых объектов [3, с. 63-64].

Предполагается, что внутри нижних границ пространственных областей нарушаются причинно-следственные связи между событиями, отсутствует точечная локализация частиц и событий, невозможно зеркальное отражение пространства, не выполняются законы сохранения и т.д. [3, с. 49]. Для становления современной теоретической физики принципиально важно определение этих фундаментальных границ.

Характерный размер, связанный с фундаментальной длиной, может быть получен различными путями, например, в «двухкон-стантной» теории (включающей О и с, т.е. гравитационную постоянную и скорость света в вакууме). Однако «двухконстантная» ре-

лятивистская теория гравитации сталкивается с принципиальными противоречиями, что в итоге приводит физиков к необходимости построения теории, базирующейся на трёх фундаментальных постоянных. Если при построении такой теории считать справедливыми соотношение неопределенностей Гейзенберга, постулат предельности гравитационной постоянной, принцип предельности скорости света, то для характерного размера получается соотношение, определяющее этот размер через три фундаментальные константы: постоянную Планка, гравитационную постоянную и скорость света в вакууме [3, с. 22].

В исследовании [1, с. 24-25], работая с формулой размерности и используя фундаментальные физические постоянные (скорость света в вакууме, постоянную Планка и элементарный заряд), мы получили постоянную тонкой структуры, одновременно являющуюся константой связи электромагнитного взаимодействия. Было отмечено, что методом размерностей через использование известных фундаментальных физических постоянных можно выйти на новые фундаментальные постоянные.

Воспользуемся формулой размерности для получения путём использования постоянной Планка гравитационной постоянной и скорости света в вакууме физической величины, имеющей размерность длины, то есть:

Ь = Оа Иь са (1).

Представим все вышеупомянутые величины по их размерностям:

[L]= м; [G]= м3кг"1с"2; [h]= м2кг1с"1; [c]= м с"1

<кь

С учётом размерностей перепишем формулу (1): м = м :

ас -2а - Ь - d

Решив систему уравнений: {

а + 2b + d =1 ; Ь - а =

0 ; -2а - Ь - d = 0 ,-3\1/2

(2) (3),

Получим а = Ь = а = - 3/2 , то есть Ь = (ОИ с"3)1'2 (4).

После подстановки в (4) значений фундаментальных постоянных получим:

Ь ~ 10-35м, или Ь ~ 10-33 см, то есть тот характерный размер, о котором мы уже упоминали в начале статьи. Есть основание для предположения о фундаментальном характере полученной длины и о связи этой величины с понятием фундаментальной длины.

Итак, полученный результат может служить ещё одним примером использования метода размерностей. С другой стороны, следует отметить, что обращение к проблемам построения единой физики позволило реализовать научно-содержательную, естественнонаучную и культурно-мировоззренческую компоненты научно-предметной и проблемно-предметной области метода размерностей.

Литература

1. Андреенко Ю.А. Роль метода размерностей для обобщения знаний и познавательных способностей обучаемых при изучении курса физики // Наука и школа. - 2006. - №5.

2. Гинзбург В.Л. Что сегодня в физике и астрофизике особенно важно и интересно? // Квант. - 1991. - № 7.

3. Шарыпов О.В. Понятие фундаментальной длины и методологические проблемы современной физики. 2-е изд., перераб. и доп. - Новосибирск, 2006.

УДК 378 ББК 74.58

ОБУЧЕНИЕ СТУДЕНТОВ МЕТОДУ МОДЕЛИРОВАНИЯ

М.Ю. Королев, доцент кафедры физики для естественных факультетов МПГУ, (499) 264-46-83

Статья посвящена особенностям обучения студентов физико-математических и естественно-научных специальностей методу моделирования. Рассмотрена роль метода моделирования как одного из основных методов познания. Подробно описана методика обучения студентов методу моделирования на примере дисциплин «Физика», «Физическая картина мира», «Концепции современного естествознания», преподаваемых на математическом факультете МПГУ.

Ключевые слова: метод моделирования, многоуровневая система образования, физическая картина мира, концепции современного естествознания.

TEACHING STUDENTS A SIMULATION METHOD

Korolev M.Yu.

The article concerns the use of a simulation method by teaching the students being educated for specializations in physics, mathematics, and other sciences. The simulation method has been considered as one of the main methods of cognition. The method of teaching the students the simulation method has been described in details by examples of courses "Physics", "Physical picture of the world", and "Basic concepts of the modern science".

Keywords: simulation method, physical picture of the world, basic concepts of the modern science, multi-level system the knowledge

+ 2Ь +