Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Психолого-педагогический анализ использования методологических функций общенаучных понятий взаимодействия и энергии в учебном процессе по физике 14
1.1. Теоретические обобщения в физике 14
1.2 Отражение идеи взаимодействия в систематических курсах физики 24
1.3. Становление и развитие закона сохранения и превращения энергии в физике 30
1.4 Анализ методической и учебной литературы по формированию понятия энергии в общеобразовательных учреждениях . 34
1.5 Психолого-педагогический анализ изучения понятий 48
Выводы по первой главе 62
Глава II. Методика изучения энергии как содержательного обобщения в курсе физики основной школы 64
II. 1 Содержательная модель формирования понятия энергии и изучения закона сохранения и превращения энергии 64
2 Методика изучения понятия энергии и закона сохранения энергии в курсе физики основной школы 71
2.1 Методика введения механической энергии в курсе физики 7-го класса 71
2.2 Изучение первого закона термодинамики. Введение внутренней энергии в курсе физики основной школы 75
2.3 Ознакомление учащихся с энергией электромагнитного поля. Изменение энергии в электромагнитных явлениях 81
2.4 Применение закона сохранения и превращения энергии к объяснению некоторых квантовых явлений 87
3 Обобщение знаний учащихся о взаимодействии и энергии в заключительном разделе физики 89
4 Система демонстрационного эксперимента по формированию понятий взаимодействия тел, энергии 98
5. Система заданий для учащихся (на примере механики) 108
Выводы ко второй главе 120
Глава III. Методика проведения курса по выбору «Методика формирования понятия энергии и изучения закона сохранения и превращения энергии» для студентов пединститута 123
1 Программа и содержание курса 123
2 Методический практикум курса 125
Выводы к третьей главе 136
Глава IV. Организация и проведение педагогического эксперимента 138
1 Организация педагогического эксперимента 138
2. Результаты педагогического эксперимента по теме «Механическая работа. Закон сохранения механической энергии» 150
3. Результаты педагогического эксперимента по теме «Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики» 158
4 Результаты педагогического эксперимента по теме «Электрические явления» 162
5 Результаты педагогического эксперимента по заключительной теме раздела «Движение, энергия, взаимодействие» 166
Выводы к четвертой главе 174
Заключение 176
Библиография 181
Приложение 1 198
Приложение 2 203
- Теоретические обобщения в физике
- Содержательная модель формирования понятия энергии и изучения закона сохранения и превращения энергии
- Программа и содержание курса
Введение к работе
Современный этап развития общеобразовательной школы направлен на воспитание учащихся средствами учебного предмета. Воспитание неотделимо от его мышления, формирования научной картины мира и овладения методами познания природы. Научное мышление как психический процесс, состоит в обобщенном отражении субъектом существенных связей и отношений действительности.
Переход школы на новую систему физического образования предполагает изучение в основной школе систематического курса. Систематизация содержания учебного материала каждого раздела курса физики на основе понятий, законов, некоторых идей физической теории и физической картины мира позволяет выделить общенаучные понятия, фундаментальные законы, одним из которых и является закон сохранения и превращения энергии.
В концепции модернизации российского образования подчеркнуто, что решение задач обучения физике в основной школе невозможно без раскрытия универсального характера законов сохранения, без показа их значения в науке и технике. Изучению энергетических характеристик физических явлений, вещества и поля отводится значительная часть учебного материала курса физики. Отражение универсальности закона сохранения и превращения энергии важно для формирования научной картины мира, в частности ее идей о материальном единстве мира, энергии - количественной мере движения, движении - способе существования материи. Физическая картина мира - часть научного мировоззрения. Формируя мировоззрение, развивая теоретическое мышление учащихся, важно привлекать их внимание к процессам изменения, присущим материальным объектам. Для физических форм движения существует единая количественная мера, которой является энергия. Установление единой меры движения обусловлено тем, что физические формы движения способны
превращаться друг в друга в определенных количественных соотношениях. Это утверждает закон сохранения и превращения энергии.
В настоящее время проблема отбора содержания учебного материала в основной школе, последовательность его изучения, которые обеспечивали бы усвоение энергии как меры движения и взаимодействия объектов природы, находятся в центре внимания педагогической науки.
В работах Н.К. Гладышевой, Ю.И. Дика, СЕ. Каменецкого, И,И. Нур-минского, Н.С. Пурышевой, ВТ. Разумовского» А.А. Синявиной, А.В. Усовой, Л.С. Хижняковой и др. [29, 31, 130, 164, 165, 31, 134, 152, 163, 183, 184] отмечается необходимость содержательного обобщения на основе понятия энергии в курсе физики основной школы. Опыт отражения в учебниках этих авторов вариативных программ и методов изучения понятия энергии требует специального анализа для решения современных задач обучения физике основной школы.
В последние годы исследовалась содержательная физическая компонента интегрированных курсов начальной школы, 5-6 классов, где вводились элементы понятия энергии. В работах, посвященных методике преподавания физики в основной школе, рассматривались некоторые вопросы изучения понятия энергии и закона его сохранения и превращения. Однако специального исследования по изучению понятия энергии как содержательного обобщения, меры движения и взаимодействия объектов природы в курсе физики основной школы не проводилось. Методика изучения и обобщения на уровне идей физической картины мира не разработана.
В основной школе (на первой ступени обучения) ранее не изучался закон сохранения и превращения энергии. Рассматривалось превращение отдельных видов энергии в другие без изучения закона сохранения механической энергии, закона сохранения энергии в тепловых процессах. Опыт изучения этих вопросов на первой ступени ограничен. Строго, логически непротиворечиво ввести понятие
энергии крайне трудно. Энергия - это теоретическое понятие, она характеризует движение и взаимодействие разных видов материи. В отличие от большинства других понятий энергия представляет собой абстракцию более высокого уровня, необходимую для формирования у учащихся физической картины мира. Исследования психологов (Дж. Брунер, П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов, А.Н. Леонтьев, Н.А. Менчинская, Ж. Пиаже, С.Л. Рубинштейн [10, 21, 45, 81, 87, 124, 137]) показывают, что учащиеся 7-9 классов способны к освоению системы знаний по физике. Психологи считают важным свойством личности школьника подросткового возраста возможность абстрактных обобщений, освоения умственных действий, характерных для научного мышления, оперирования эмпирическими и теоретическими методами познания природы. Содержательное обобщение рассматривается нами как теоретическое обобщение, формируемое у учащихся при изучении курса физики в основной школе, на уровне понятий, законов, идей физической картины мира. Систематизирующими факторами теоретических обобщений могут служить понятие энергии, а также закон сохранения и превращения энергии.
Данное исследование базируется на результатах многолетнего опыта средней общеобразовательной школы по содержательному обобщению, в частности по методике формирования понятия энергии. Существенный вклад в формирование понятия энергии при изучении физики в средней школе внесли такие видные ученые методисты, как Л.А. Иванова, И.К, Кикоин, А.К. Кикоин, В.В. Мултановский, В.Н. Мощанский, Г.Я. Мякишев, В.А.Орлов, А.А. Пинский, Ю.И. Соколовский, Л.П. Свитков, Э.Е.Эвенчик, В.Ф. Юськович, Б.М. Яворский и др. [57, 100, 98, 101, 33, 156, 145, 198, 104, 199, 200]. Ими исследовано понятие энергии на разных уровнях теоретического обобщения: закон сохранения и превращения энергии, физическая картина мира, естественнонаучная картина мира.
Значимость понятия энергии в формировании научного мировоззрения при изучении курса физики основной школы заставляет обращаться к теоретическим предпосылкам изучения взаимодействия, энергии и закона сохранения и превращения энергии, отражающее единство природы, основное свойство ее объектов. Уровень усвоения учащимися понятия энергии определяется многими факторами. Важнейшим из них является методическая подготовка учителя. Совершенствование методической подготовки студентов - будущих учителей физики является одним из условий повышения научного уровня преподавания курса физики основной школы.
В практике обучения физике возникают противоречия между:
необходимостью усвоения системы знаний учащимися и неразработанностью теоретических положений о структуре и отборе учебного материала, которые обеспечивали бы систематизацию и обобщение знаний на основе понятия энергии как меры движения и взаимодействия объектов природы;
объективной необходимостью формирования у учащихся общенаучных понятий, идей физической картины мира и недостаточностью разработки методики содержательного обобщения на основе понятия энергии и закона сохранения и превращения энергии;
необходимостью повышения уровня профессиональной подготовки студентов-физиков и недостаточным уровнем разработки содержания методического практикума с использованием современных информационных технологий обучения по освоению методики формирования понятия энергии.
Данные противоречия позволяют констатировать недостаточную разработанность методики изучения энергии как содержательного обобщения курса физики основной школы.
Тема нашего исследования «Энергия как содержательное обобщение курса физики основной школы» обусловлена необходимостью разрешения выявленных противоречий.
Объектом исследования является процесс обучения физике в основной школе.
Предмет исследования - формирование понятия энергии, изучение закона сохранения и превращения энергии в курсе физики основной школы.
Цель исследования состоит в определении, обосновании и разработке методики изучения энергии как содержательного обобщения курса физики основной школы.
Гипотеза исследования. В процессе исследования было сформулировано предположение о том, что выявление системы понятий в научно-методической литературе, связанных с изучением энергии и закона сохранения и превращения энергии, включение этой системы в содержание соответствующих разделов сделают курс физики основной школы:
- адекватным современной цели образования, системности знаний и умений
учащихся по физике, взаимосвязи системы научных знаний и методов познания,
теоретическим и эмпирическим методам познания в обучении, единству
исторического и логического в изложении учебного материала в той части курса,
которая связана с энергетическими понятиями и законом сохранения и
превращения энергии;
- соответствующим методологическим обобщениям понятия энергии как
количественной меры движения и взаимодействия материальных объектов,
межпредметным связям физики, химии, биологии, математики;
- обеспечивающим достаточный уровень сформированное предметных знаний и умений, а также содержательных обобщений на уровне идеи физической картины мира (энергия - всеобщая мера движения материи, присущая любой форме движения).
Общая цель и гипотеза исследования определили содержание конкретных задач:
1. Проанализировать понятие энергии в учебной и методической литературе.
Выполнить содержательный анализ образовательного процесса по физике в
основной школе и построить содержательную модель.
2. Разработать методику формирования понятия энергии, определить
направления реализации существенных признаков энергии - свойств сохранения и
превращения в различных разделах курса физики, а также методологических
обобщений с использованием межпредметных связей физики, химии, биологии и
математики.
3. Провести экспериментальную проверку эффективности разработанной
методики формирования понятия энергии как содержательного обобщения.
4. Разработать спецкурс «Методика формирования понятия энергии и
изучения закона сохранения и превращения энергии в курсе физики основной
школы» для студентов - будущих учителей физики и определить эффективность
усвоения предложенного курса.
Методологическую основу исследования составляют работы в области философии, связанные с формированием теоретических обобщений; дидактические теории: теория развития личности, теория целеполагания и таксономии целей образования, теория поэтапного формирования умственных действий; концептуальные разработки в области методики преподавания физики. Методы исследования включают методы педагогической науки: 1) эмпирические: сбор научных фактов, анализ нормативных образовательных документов, определяющих содержание учебного процесса; изучение педагогического опыта учителей; анализ учебников и учебной литературы; изучение результатов экспериментальной работы по проблеме исследования в психологии, дидактике, методике преподавания физики; педагогическое наблюдение и педагогический эксперимент в их различных формах; систематизация педагогических фактов и их обобщение;
2) теоретические: анализ теоретических моделей обучения, их объясняющего и прогностического потенциалов; выдвижение гипотез и теоретическое моделирование учебного процесса как целостной системы; разработка практических приложений теорий для проверки ее справедливости в педагогическом эксперименте.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
Обоснована необходимость и целесообразность включения в основной курс физики понятия энергии и закона сохранения и превращения энергии как содержательного обобщения курса физики основной школы.
Определены содержание и методические особенности формирования понятия энергии и изучения закона сохранения и превращения энергии для каждого из разделов курса .
Определены обобщенные процедуры проектирования учебных занятий со студентами в рамках спецкурса «Методика формирования понятия энергии и изучения закона сохранения и превращения энергии в курсе физики основной школы»: цели и задачи курса физики основной школы; анализ содержания вариативных программ и учебников, проекта стандарта физического образования; лабораторный и демонстрационный эксперимент, минимальные требования к оснащенности учебного процесса; моделирование уроков разных типов, тематическое планирование уроков, методический практикум; анализ уроков и их фрагментов.
Теоретическая значимость исследования заключается в обосновании необходимости и возможности формирования понятия энергии и ее существенных признаков - свойства сохранения и превращения; разработке содержательной модели и методики формирования понятия энергии как содержательного обобщения курса физики основной школы.
Практическая значимость работы заключается в разработке:
методических рекомендации по формированию понятия энергии при изучении механических, тепловых, электромагнитных и квантовых явлений;
программы спецкурса «Методика формирования понятия энергии и изучения закона сохранения и превращения энергии в курсе физики основной школы» и методические рекомендации к ее реализации в учебном процессе педвуза.
Достоверность и обоснованность результатов исследования подтверждается соответствием теоретических положений и исходных параметров исследования теории и методике обучения физике, законам диалектической логики; выбором адекватных предмету исследования критериев и показателей оценки эффективности формирования понятий; педагогическим экспериментом; результатами экспериментальной проверки предлагаемой методики; статистической значимостью полученных результатов; подтверждением гипотезы исследования.
База исследования. Опытно-экспериментальная работа проводилась на базе
физико-математического факультета Тобольского государственного
педагогического института и Московского государственного областного университета, а также в средних общеобразовательных школах: №2 г. Чехов, №21 г, Сергиев Посад, №16 г. Тобольск, №18 г, Тобольск; лицеях №15 г.Химки, № 14 им. М.М. Громова г. Жуковский. В исследовании приняли участие 405 учащихся и 135 студентов.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Обоснование необходимости и возможности формирования понятия энергии и ее существенных признаков - свойства сохранения и превращения - в курсе физики основной школы; соответствующего содержательного обобщения на уровне идей физической картины мира.
Методика формирования понятия энергии и изучения закона сохранения и превращения энергии в курсе физики основной школы, включающем следующие этапы: механика, термодинамика, электродинамика, квантовая физика.
Содержание и методика практикума для студентов по формированию понятия энергии как содержательного обобщения курса физики основной школы.
Этапы исследования.
Первый этап (2000-2001 г.) связан с изучением опыта преподавания физики в основной школе по учебникам нового поколения; выявлением и анализом основных противоречий учебного процесса; формулировкой и проблемой исследования; поисками новых подходов и ведущих методических идей решения проблемы. Был проведен констатирующий эксперимент в седьмом классе; в пробных обучающих педагогических экспериментах исследовалась результативность отдельных идей, велась разработка их практических приложений.
Второй этап (2001 - 2002 г.). На этом этапе была сформулирована гипотеза исследования и разработана соответствующая ей содержательная модель, ориентированная на усвоение понятия энергии при изучении разделов физики. Дано технологическое описание основных составляющих моделей обучения; определен уровень обобщения понятия. Разработан и проведен педагогический эксперимент, доказывающий результативность содержательной модели; подготовлены учебные программы для студентов, изданы статьи, обобщающие результаты эксперимента. Разработаны методические рекомендации и дидактические материалы, в которых раскрывается система заданий для учащихся, обеспечивающая усвоение понятия энергии на заданном уровне.
Третий этап (2002 - 2004г.) связан с внедрением результатов научной работы в практику школьного обучения, с организацией экспериментальной работы в школах и педагогических вузах на основе представленных соискателем дидактических и методических материалов. Результаты исследования бьши
апробированы на региональных, всероссийских, международных конференциях и семинарах.
Апробация и внедрение. Ход исследования, его результаты, выводы и рекомендации обсуждались на научно-практических конференциях МГОУ, семинарах и конференциях Тобольского пединститута, опубликованы в научных статьях, методических разработках. Материалы исследования внедрены в практику учебной и учебно-методической работы МГОУ, Тобольского пединститута, средних общеобразовательных школ: №2 г. Чехов (учитель Гусятникова В.П.), №21 г. Сергиев Посад (учитель Горбунова Н.В.), №16 г. Тобольск (учитель Пилипец Л.В.), №18 г. Тобольск (учитель Чекмарева Л.И.), лицеев №15 г.Химки (учитель Сафиулина О.А.), № 14 им. М.М. Громова г. Жуковский (учитель Блохина Н.Г,).
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения. Объем диссертации 198 страниц. Список литературы содержит 202 наименования. Работа содержит ' 50 рисунков, 19 таблиц, 5 диаграмм, 2 приложения.
Теоретические обобщения в физике
Научные знания по физике объединены в фундаментальные физические теории. Они представляют собой систему научных знаний и методов познания. Важнейшими составляющими этих систем являются понятия, законы. Они выражают сущность происходящих физических явлений, поэтому понятия и законы, наряду с физическими теориями, называют теоретическими обобщениями. Иначе можно сказать, что теоретические обобщения имеют различные формы выражения, которые условно делят на иерархические уровни: понятия, законы, теории, физическая картина мира. Курс физики основной школы включает теоретические обобщения исходных уровней, а именно - понятия, связи между ними и главные связи между величинами - физические законы.
Важнейшими формами мышления являются понятия. В них отражаются общие, существенные и отличительные признаки предмета и явления действительности. В научном познании понятие как форма знания воплощает в себе не просто общее, но и существенно общее, поэтому понятия (в том числе и физические величины) относятся к содержательным, теоретическим обобщениям. В.В. Мултановский, классифицируя обобщения по уровням, относит физические понятия к первому уровню теоретического обобщения. Последующие уровни обобщения он связывает с физическими законами, теориями, физической картиной мира и естественнонаучной картиной мира [100],
В соответствии с двумя способами отражения действительности - в чувственных образах и мышлении - различают два диалектически связанных этапа и способа познания: чувственный и рациональный.
Формами чувственного познания являются ощущения, восприятия и представления. Ощущение - отражение отдельных свойств, качеств предмета, непосредственно воздействующего на органы чувств. Восприятие — целостный чувственный образ предмета, формируемый мозгом из ощущений. Представление - чувственно-наглядный образ, воспроизводимый в сознании в чувственно-конкретных понятиях. На этапе чувственного познания фиксируются внешние конкретные, единичные проявления свойств предмета. Но роль чувственного в познании первостепенна: органы чувств - единственный канал, который связывает человека с внешним миром. Чувственное познание ограничено: ему недоступна сущность вещей, недоступны закономерные связи явлений. Сущность достигается на втором этапе познания - на основе мышления (рациональное познание). Благодаря способности человека к анализу и синтезу, а также к предвидению оказывается возможным индуктивное обобщение данных чувственного познания: мышление упорядочивает данные чувственного восприятия. Из многообразия единичных представлений предмета человек, абстрагируясь от несущественных свойств, выделяет общее и существенное в чувственно наглядном образе и формирует понятие. Понятие - исходная форма мышления. Более сложные формы - суждение и умозаключение. Суждение -обобщение единичных и частных явлений. Умозаключение - это рассуждение, в котором из одного или нескольких суждений логически выводятся новое суждение. Рациональное познание - процесс отражения объективного мира в понятиях, суждениях, умозаключениях, теории, науке.
Чувственное и рациональное познание образуют диалектическое единство. В.В. Давыдов замечает: «...Познание обобществившегося человека с самого начала имеет рациональную форму. ...При этом важно подчеркнуть, что фундаментом и источником всех знаний человека о действительности служат ощущения и восприятия, чувственные данные. Но результаты деятельности органов чувств человека выражаются им в словесной форме, аккумулирующей опыт других людей» [45, с.140].
СЕ. Каменецкий указывает, что в методике преподавания физики сложилась практика формирования понятий двумя путями, которые в реальности «тесно переплетаются» [164, с.295]. Первый путь называется «восхождением от конкретного к абстрактному»: наблюдения объектов и явлений, накопление эмпирического материала приводят к выводу о необходимости введения нового понятия. Второй путь - «восхождение от абстрактного к конкретному» предполагает введение обобщенного понятия и дальнейшее наполнение его конкретным содержанием.
Содержательная модель формирования понятия энергии и изучения закона сохранения и превращения энергии
В образовательном стандарте основного общего образования по физике представлено содержание образования, сформулированы цели изучения физики и требования к уровню подготовки выпускников основной школы. В документе указывается, что изучение физики в основной школе направлено «на освоение системы знаний о законах механического движения, сохранении и превращении энергии, тепловых и электромагнитных явлениях, строении вещества, атома и атомного ядра» [Ш]. Наряду с освоением системы знаний ставится задача овладения умениями применять полученные знания для объяснения природных явлений и процессов, принципов действия технических устройств и критической оценки информации.
В методике преподавания физики установлены виды содержания курса [161]:
- основы научных знаний;
- общие методы научного познания и конкретных физических теорий;
- система научного знания, передающая способы мышления, присущие . физической науке;
- философская интерпретация научного знания, связей физики с техникой и другими науками.
Модель формирования понятия энергии и изучения закона сохранения и превращения энергии в основной школе - это методическая модель, представляющая все виды содержания, характерные для физики как учебного предмета: научные знания, методы научного познания, структура учебного материала и его философская интерпретация.
На основании принципов формирования у учащихся основной школы понятия энергии определена содержательная модель (рис.2). Она включает цели изучения системы понятий, связанных с понятием энергии и ее свойств: сохранения и превращения. Основное содержание модели относится к механике, термодинамике, основам электродинамики, элементам квантовой физики курса физики общеобразовательной школы.
Обобщение учебного материала об энергии и законе сохранения энергии проводится в конце курса физики девятого класса на основе идей физической картины мира. Важнейшими из них являются идеи об энергии как мере движения материи, единстве и познаваемости мира, неуничтожимости движения материи, универсальности закона сохранения энергии. Формирование системы знаний об энергии неразрывно связано с пониманием того, что энергия - общая мера движения материи при всех его превращениях из одного вида в другой.
В курсе физики средней школы наивысшим уровнем обобщения физики является физическая картина мира, входящая в состав естественнонаучной картины. Она включает философские представления о материи и движении, пространстве и времени, взаимосвязях и взаимодействиях. В физическую картину мира входят физические теории, отражающие системность научного знания. Единство системы и метода физической теории проявляется в том, что физические теории имеют общие структурные элементы.
Теории объединяют не только общие физические величины, но и методологические и физические принципы, например, сохранения, относительности, соответствия, дополнительности, симметрии, причинности. При изучении физических теорий используются философские идеи о материи, движении, взаимодействии, пространстве и времени.
Научные знания составляют предметную основу курса. Она представлена в виде физических явлений, понятий, величин, законов, теорий и физической картины мира. Методы научного познания передают учащимся определенные способы деятельности, характерные для эмпирического или теоретического уровня познания. Эмпирический уровень предполагает описания явления, фиксирование наличия результата наблюдения, классификацию, сравнение, измерение.
Программа и содержание курса
Данный курс по выбору входит в качестве вариативной составляющей подготовки учителя физики по методике преподавания физики. Он направлен на обучение будущих учителей приемам формирования у школьников теоретических обобщений на разных уровнях.
Исходный принцип в построении курса физики средней школы — формирование системных теоретических обобщений в соответствии с гносеологическим циклом познания на уровне теории, физической картины мира и воспитании на этой основе физического мышления [186]. Процесс обучения физике в средней школе предполагает поэтапное развитие теоретических обобщений.
Структура и содержание курса физики основной и средней школы представляются основными разделами физики: механика, термодинамика и молекулярная физика, электродинамика, квантовая физика. Такая структура позволяет выделить общее и рассмотреть методическую проблему формирования теоретических обобщений на примере понятия энергии и закона его сохранения на разных уровнях.
Методологическое значение, фундаментальность, универсальность понятия энергии и закона его сохранения позволяет использовать его в качестве «сквозной» основополагающей идеи, на базе которой может быть построено изложение курса физики средней школы. Закон сохранения энергии относится к числу законов, которые составляют ядро теории и имеют очень широкую область применения, обладают общефизической значимостью. В этом законе отражается материальность мира, неуничтожимость материи и движения, взаимопревращаемость различных форм движения и видов материи.
Проблема введения понятия энергии и закона ее сохранения, применения закона сохранения энергии при решении конкретных практических задач в системе формирования теоретических обобщений в курсе физики основной школы, средней школы, пединститута рассматривается в данном курсе по выбору.
Проект концепции физического образования определяет, что общеобразовательная школа должна формировать целостную систему универсальных знаний, умений и навыков. Изучение физики в основной школе направлено на освоение системы знаний и на овладение умениями применять полученные знания [70].
Концепция теоретических обобщений определяет содержание систематического курса физики основной школы, обеспечивает освоение современного метода мышления.
В результате изучения курса студенты должны владеть знаниями о процессе формирования теоретических обобщений - уровни и этапы, и на основе этих знаний методикой формирования понятия энергии и изучения закона ее сохранения.
Студенты должны уметь:
- анализировать учебный материал программ и учебников с целью планирования;
- моделировать деятельность учителя и ученика в процессе обучения;
- проводить обобщающие занятия на основе закона сохранения энергии;
- знать методику демонстрационного эксперимента и лабораторного практикума по данной теме.
Курс по выбору состоит из лекционной и практической частей. Значительное место занимает самостоятельная работа студентов, поэтому курс сопровождается системой заданий.
Программа курса «Методика формирования понятия энергии и изучения закона сохранения и превращения энергии» в объеме двадцати часов имеет следующее содержание:
1.Содержание понятия «энергия» в современной физике. Введение понятия энергии и закона сохранения энергии в курсах общей и теоретической физики. (2 часа).
2. История открытия закона сохранения и превращения энергии. (2 часа).
3. Формирование представлений об энергии в школьном курсе физики.
Введение понятия энергии. Основные этапы формирования понятия «энергия» в курсе физики основной и средней школы: механики, термодинамики, электродинамики, квантовой физики. Превращение энергии в различных процессах. Технические объекты с точки зрения преобразования энергии. Методика проведения обобщающего занятия. Научное, методологическое и философское значение законов сохранения. Требования к уровню усвоения понятия «энергия» выпускников основной и средней школы (8 часа).
4 Практикум. Качественные и количественные задачи в рамках закона сохранения и превращения энергии. Лабораторные работы. Система заданий для студентов (8 час).
