Вторник
18.02.2020
10:06
Форма входа
Категории раздела
Мои статьи [66]
Поиск
Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz
  • Мой сайт
    Главная » Статьи » Мои статьи

    Методы научного познания окружающего мира
    Старшая ступень общеобразовательной школы в процессе модернизации образования подвергается самым существенным структурным, организационным и содержательным изменениям. Социально-педагогическая суть этих изменений – обеспечение наибольшей личностной направленности и вариативности образования, его дифференциации и индивидуализации. Эти изменения являются ответом на требования современного общества максимально раскрыть индивидуальные способности, дарования человека и сформировать на этой основе профессионально и социально компетентную, мобильную личность, умеющую делать профессиональный и социальный выбор и нести за него ответственность, сознающую и способную отстаивать свою гражданскую позицию, гражданские права.
    Федеральный компонент направлен на реализацию следующих основных целей:
    • формирование у обучающихся гражданской ответственности и правового самосознания, духовности и культуры, самостоятельности, инициативности, способности к успешной социализации в обществе;
    • дифференциация обучения с широкими и гибкими возможностями построения старшеклассниками индивидуальных образовательных программ в соответствии с их способностями, склонностями и потребностями.
    • обеспечение равных возможностей обучающимся для их последующего профессионального образования и профессиональной деятельности, в том числе с учетом реальных потребностей рынка труда.
    Для решения данных целей рассмотрим основные положения методики формирования у учащихся умения самостоятельно исследовать закономерности протекания природных явлений на основе результатов экспериментального исследования.
    Содержание школьного курса физики предполагает изучение достаточно широкого спектра как фундаментальных физических опытов, так и «рядовых», подтверждающих справедливость законов и теорий физической науки. Учебный эксперимент не должен проводиться «стихийно»: в основе логики рассмотрения любого опыта должна быть обобщенная модель (структура действий) как метод исследования. Изучение физических опытов в соответствии с обобщенной моделью позволяет сформулировать у учащихся так называемое «полное знание» об экспериментальном базисе физической науки.
    Осознанию школьниками процедуры экспериментального исследования окружающего мира способствуют следующие методы обучения: метод проблемного изложения, метод учебных демонстраций, метод виртуальных демонстраций, фронтальный эксперимент и метод направленный на развитие у учащихся опыта самостоятельного экспериментирования (исследовательская работа). Рассмотрим более подробно роль каждого метода в формирование у учащихся умения экспериментально исследовать природные явления.
    Метод проблемного изложения. При использовании данного метода учащиеся сами не моделируют способ познания конкретного знания и не реализуют его на практике. Они наблюдают за тем, как это делает учитель. Педагог комментирует процедурную основу метода, в эмоциональной и образной форме раскрывает перед ними особенности его применения в конкретной ситуации, например, при анализе проблем, возникавших в случае постановки конкретного исторического эксперимента, описании технических трудностей и возможных путей их преодоления и т.п. Метод проблемного изложения обеспечивает успешность решения двух важнейших задач обучения: формирование у учащихся активного восприятия учебного материала и осознания ими процедурной основы формируемого действия. Применение этого метода позволяет учащимся получить полное представление о деятельности исследователя на различных этапах его экспериментальной работы.
    Метод учебных демонстраций. В совокупности с методом проблемного изложения он дает высокий обучающий эффект. Учебные демонстрации можно сопровождать фронтальной беседой, в том числе проблемной, направленной на формирование у учащихся отдельных экспериментальных умений. Поскольку школьный демонстрационный эксперимент весьма разнообразен, он обеспечивает необходимые условия для обсуждения с учениками всех возможных вариантов исследовательской работы. Коллективный анализ результатов демонстрационного опыта предоставляет педагогу отличную возможность не только управлять первыми самостоятельными познавательными «шагами» школьников, но и сосредоточить их внимание на общих методологических основах организации исследования. В итоге такой работы появляются первоначальные, но уже достаточно обобщенные представления школьников о содержании экспериментальных действий.
    Метод виртуальных демонстраций. Осознанию школьниками процедуры экспериментального исследования окружающего мира возрастает, если в учебный процесс включить виртуальные версии школьного демонстрационного эксперимента. Виртуальная среда компьютера позволяет оперативно видоизменить постановку опыта, что обеспечивает значительную вариативность его результатов, а это существенно обогащает практику выполнения учащимися логических операций анализа и формулирования вывода на основе результатов эксперимента. Однако данный метод имеет существенный недостаток: он не развивает навыков самостоятельного исследования закономерностей протекания природных явлений. Первоначальная практика этих действий приобретается школьниками в процессе выполнения фронтальных физических опытов.
    Фронтальный эксперимент позволяет получить представление об исследовательской деятельности. Учит проводить эксперимент, подтверждающий уже имеющиеся знания. Для его успешности важно обеспечить разнообразие экспериментальных заданий, предлагаемых школьникам для самостоятельной работы. Система заданий должна содержать такие разновидности опытов, которые соответствуют многообразию познавательных целей и допускают разные уровни сложности учебной деятельности школьников. Основные виды экспериментальных заданий таковы:
    обнаружение материальных объектов: вещества ( разнообразной структурной организации) и поля;
    выявление и исследование их свойств;
    обнаружение различных видов движения (взаимодействия) материальных объектов;
    исследование характеристик их движения (взаимодействия);
    исследование законов движения (взаимодействия).
    Анализ лабораторных заданий, включенных в современные учебники и учебные пособия, показывает, что в них представлены в необходимом объеме далеко не все виды физического эксперимента. Безусловный лидер в учебной практике – измерительный эксперимент, а явно недостаточно экспериментальных заданий, имеющих целью исследование закономерностей протекания природных явлений. Это в известной мере причина тех трудностей, которые возникают у учащихся при решении экспериментальных задач, построенных на анализе связей между явлениями (объектами, процессами).
    Метод исследовательских работ. Данный метод позволяет учащимся решать экспериментальные задачи, выполнять развернутые учебные исследования на высоком уровне творческой активности. Формы организации учебных занятий, направленные на развитие у учащихся опыта самостоятельного экспериментирования, весьма разнообразны. К ним можно отнести:
    урок, в содержание которого входят демонстрационный эксперимент или кратковременные фронтальные опыты учащихся, или другие практические работы;
    фронтальная лабораторная работа;
    домашний лабораторный практикум;
    межпредметный лабораторный практикум на базе школьного физического кабинета;
    межпредметный лабораторный практикум на базе вуза;
    урок коллективного учебного исследования;
    индивидуальное учебное исследование;
    практикум по техническому моделированию;
    компьютерный практикум по моделированию физического эксперимента;
    занятия в мастерской (проектирование, сборка и настройка оборудования для кабинета физики).
    Каждая форма занятий обладает своим спектром возможностей в развитии самостоятельности ребят в экспериментальном исследовании. Практическое овладение учащимися умения самостоятельно анализировать полученные в ходе исследовательской работы результаты, соотносить их с гипотезой экспериментального исследования и его целью достигается только в условиях их самостоятельной экспериментальной работы. Учителю только следует обратить внимание школьников на наиболее общие элементы, из которых «складывается» формируемое умение. В итоге будет построена обобщенная модель аналитической деятельности экспериментатора.
    Большую роль в развитии умения экспериментально исследовать закономерности природных явлений играет исторический характер научного эксперимента. История физической науки предоставляет богатейший материал для показа школьникам, как соответственно содержанию опытных данных конкретизировались исходные или ставились новые проблемы исследования, корректировались сформулированные ранее или выдвигались иные гипотезы, уточнялись или изменялись цели эксперимента. Систематическое обращение учителя к истории науки и обсуждение с учащимися вопросов методологии познания на основе обобщенной модели экспериментального исследования позволяют ему подготовить учеников к правильному восприятию и осмыслению опытных данных.
    Основное содержание истории эксперимента – анализ соотношений
    «результат - цель»,
    «результат - гипотеза»,
    «результат – проблема исследования».
    От того, каким будет итог указанных сопоставлений, зависит суть выводов, вытекающих из опыта, значимость выполненного экспериментального исследования и его роль в решении поставленной проблемы.
    Соотношение «результат - цель»- это сравнение полученного и ожидаемого эффектов. Два результата данного соотношения очевидны: полное соответствие и какая - либо из форм их несоответствия.
    Совпадение цели и результата опыта - это показатель завершенности определенного этапа исследования. Положительный итог убеждает в познаваемости мира, дает новый толчок к новым научным поискам. В то же время часть проблем оказывается решенной. Примерами успешных экспериментов могут служить опыты Галилея по проверке постоянства ускорения свободного падения тел; эксперименты Джоуля, подтвердившие фундаментальный закон природы – закон сохранения энергии и многие другие.
    Несоответствие фактического и ожидаемого результатов опыта. Во многих случаях эксперимент революционизирует научные исследования, поскольку ставит новые проблемы и требует оригинальных идей для их решения; при этом уточняются или опровергаются старые гипотезы, рождаются новые предположения. К примеру, катушка Фарадея, изготовленная им для изучения связи электрических и магнитных явлений, явилась прообразом будущего трансформатора.
    Ожидаемый в опыте эффект отсутствует. Причиной этого может быть несовершенство техники постановки опыта, ошибочность гипотезы или метода поиска эффекта. Классическим примером экспериментов с «отрицательным результатом» является опыт Майкельсона, цель которого состояла в обнаружении влияния движения Земли на скорость света.
    Опыт дает результат, обратный ожидаемому. Например, в физике тепловых явлений к концу 19 в. сложились представления о том, что теплота есть форма проявления кинетической энергии частиц вещества. Для оценки их связи необходимо было знать удельную теплоемкость вещества. Первые её измерения произвел шотландский ученый Дж. Блэк. В одинаковые сосуды, находящиеся на одном и том же уровне от огня, были налиты равные объемы воды и ртути. Ученый ожидал, что температура ртути будет повышаться медленнее, так как её масса была больше. Результат поразил ученого: температура ртути повышалась вдвое быстрее. Позже это было объяснено зависимостью удельной теплоемкости химических элементов от их атомного веса: чем тяжелее элемент, тем его удельная теплоемкость меньше.
    Результат опыта наряду с ожидаемы включает новые эффекты. Действительность богаче наших представлен о ней. Результаты опытов оказываются более разнообразными, чем это может предположить экспериментатор. Причем неожиданные эффекты, сопутствующие искомым, иногда бывают более важными с точки зрения развития научных воззрений на природу мироздания, чем те, которые планировались обнаружить в эксперименте. Классический пример – опыт Гальвани, в котором исследование анатомических свойств лягушки привело к обнаружению физиологического действия тока. Исключительный по научной значимости «сопутствующий» результат был получен Х.В.Гейгером и Э.Марсденом – они, исследуя рассеяние альфа-частиц веществом, установили прогнозируемые зависимости угла рассеяния от атомного веса химического элемента и скорости альфа-частицы, но неожиданно обнаружился факт существования больших углов рассеяния, доходящих до 150о. Результат опыта требовал глубокого анализа идей о строении вещества, что привело Э.Резерфорда к созданию модели атома, хорошо объяснявшей эффект данного опыта.
    Соотношение «результат - гипотеза». Выводы, полученные в итоге эксперимента, позволяют сделать заключение о гипотезе исследования, т.е. проанализировать гипотезу с точки зрения установленных в опыте фактов.
    Опыт может блестяще подтвердить гипотезу. Тому пример – опыт Герца, доказывающий факт существования электромагнитных волн или опыт Штерна, ставший подтверждением гипотезы молекулярного строения вещества.
    Эксперимент может опровергнуть существующие предположения и теории. Так, в 18 в. господствовала теория теплорода. Опыты английских физиков Б.Томпсона и Г.Дэви опровергли её.
    Опыт способствует уточнению существующей гипотезы. Например, эксперименты, которые привели к развитию молекулярно – кинетической гипотезы о строении вещества: подтверждающие дискретность вещества, обнаружившие диффузию, броуновское движение и т.д.
    Опыт может революционизировать систему научного знания, служить толчком для создания новой научной теории. Один из примеров – опыт Гальвакса, в котором обнаружено, что ультрафиолетовое излучение разряжает отрицательно заряженную пластину. Для объяснения этого эффекта потребовалось пересмотреть классические взгляды на строения вещества и природу света.
    Соотношение «результат – проблема исследования». Опыт нередко приводит к решению лишь частных проблем, входящих в состав общей или выводящих ученых на новые рубежи экспериментальных исследований. Например, опыт Томсона по исследованию катодных лучей поставил перед его автором сложную задачу – решить, что означают результаты эксперимента. В итоге был сделан вывод о том, что заряженные частицы материи обладают характерным для каждой из них удельным зарядом.
    Итак, обучение школьников умению самостоятельно проводить экспериментальные исследования и грамотно формулировать выводы, вытекающие из него – сложный и многоступенчатый процесс. Он предполагает комплексное использование учителем соответствующих возможностей содержания, методов и организационных форм обучения. Результат такой деятельности - развитие индивидуальных способностей школьника и воспитание интеллектуально развитой, профессионально и социально компетентной, мобильной личности.
    Категория: Мои статьи | Добавил: Людмила (19.04.2010) | Автор: Ларина Людмила Павловна E
    Просмотров: 4479 | Комментарии: 1 | Рейтинг: 5.0/2
    Всего комментариев: 0
    Имя *:
    Email *:
    Код *: