Введение к работе
Актуальность исследования. Стремительное развитие науки и техники, теснейшим образом связанное с общим интеллектуальным уровнем общества, предопределяет подъем всей системы народного образования на более высокий уровень, использование новых, передовых методов в учебном процессе. Возросшее в условиях научно-технической революции значение физики, как науки о наиболее общих свойствах и законах движения материн, требует повышения качества преподавания ее основ в средних учебных заведениях. .
Принцип оптимизации обучения предполагает выделение и использование системы учебных экспериментов, позволяющей полно, последовательно и за минимальное время обосновать основные идеи изучаемого раздела физики. Теоретические основы, а также методика и техника современного учебного эксперимента подробно исследованы такими известными методистами, как Л.И.Анциферов, О.Ф.Кабар-дин, С.А.Хорошавнн, Н.М.Шахмаев, В.Ф.Шилов, Т.Н.Шамало. В их трудах обоснована постановка общей проблемы создания и совершенствования учебных вариантов фундаментальных физических экспериментов, обеспечивающих более глубокое изучение основных законов и явлений природы, формирование естественно-научной картины мира и материалистического мировоззрения учащихся.
Настоящее исследование ограничивается рассмотрением системы учебного фундаментального эксперимента по волновой физике. С основами теории волнового движения учащиеся знакомятся при изучении звуковых (9 класс) и электромагнитных волн (11 класс). При этом учитель и ученики встречаются с объективными трудностями, обусловленными сложностью теоретического материала и отсутствием > или недостаточной разработанностью методики экспериментального изучения ряда явлений и функциональных зависимостей волновой физики. Ситуация осложняется тем, что нередко учитель вынужден рассказывать о таких явлениях, которые сам не наблюдал, так как они не демонстрировались при его обучении в педагогическом вузе.
Поэтому представляются актуальными исследование содержания и структуры учебного фундаментального эксперимента по волновой физике и разработка системы учебных опытов, обеспечивающих достаточно полисіє и убедительное обоснование основ теории волнового движения.
Объектом исследования является учебный физический эксперимент по волновой физике.
Предмет исследования - структура, содержание, методика и техника системы учебного фундаментального эксперимента по волновой физике со звуковыми волнами.
Цель исследования состоит в создании такой системы учебного фундаментального эксперимента, которая позволяет сформировать у учащихся эмпирический базис волновой физики в наиболее полном объеме.
Гипотеза исследования. Если разработать методику фундаментального эксперимента со звуковыми волнами, включающую новые учебные опыты по распространению волн, измерению скорости, явлению Доплера, интерференции, дисперсии, принципу Ферма, то возможно создание необходимой и целесообразной в учебном процессе системы учебных фундаментальных экспериментов по волновой физике, обеспечивающей формирование эмпирического базиса теории волнового движения, так как звуковые волны позволяют провести экспериментальное изучение основных волновых явлений в наиболее полном объеме..
В соответствии с указанными целью и гипотезой были поставлены следующие задачи:
І.Дать определение понятию учебного фундаментального эксперимента по физике. Построить дидактическую модель эмпирического базиса теории волн, выявить содержание и структуру учебного фундаментального эксперимента по волновой физике.
-
Усовершенствовать известную или разработать новую мето-. дику экспериментального изучения в опытах со звуком распространения, поглощения, дисперсии волн, явления Доплера, принципа Ферма, метода измерения скорости переноса энергии волной.
-
Доказать возможность создания системы учебного фундаментального эксперимента по волновой физике, состоящей из опытов только со звуковыми волнами, и обеспечивающей изучение всех основных явлений теории волнового движения.
-
Показать, что предложенная система и методика учебного фундаментального эксперимента со звуковыми волнами позволяет сформировать у учащихся эмпирический базис волновой физики, а ее использование в учебном процессе необходимо и целесообразно.
Для решения поставленных задач использовались следующие теоретические методы исследования: изучение и анализ научной, учебной и методической литературы по проблеме фундаментального физического эксперимента и теоретическим основам учебного эксперимента, системный подход к проблеме исследования, поэлементный анализ новой методики, моделирование эмпирического базиса, разработка конкретной методики проведения педагогического эксперимента, методы статистической обработки полученных результатов. Кроме того применялись экспериментальные методы исследования: опытно-конструкторская работа по созданию новых учебных физических приборов и экспериментальных установок, изготовление и исследование макетных образцов нового учебного оборудования, изучение и обобщение опыта работы с предлагаемым оборудованием преподавателей физики, личное экспериментальное обучение учащихся физическому эксперименту и изготовлению приборов, педагогический эксперимент по проверке целесообразности и необходимости использования разработанной методики.
Научная новизна состоит в том, что определены содержание и структура учебного фундаментального эксперимента; разработана система учебных фундаментальных опытов по волновой физике со звуковыми волнами, техника и методика их использования в учебном процессе; поставлена задача оценки уровня сформированное у учащихся эмпирического базиса волновой физики и предложен способ ее решения.
Теоретическая значимость работы заключается в обосновании новой методики фундаментального эксперимента по волновой физике. Практическая ценность работы состоит в том, что использование в реальном учебном процессе предложеной методики и системы учебного фундаментального эксперимента по волновой физике в целом позволит повысить эффективность обучения физике.
На защиту выносятся:
определение, содержание и структура учебного фундаментального эксперимента по волновой физике,
предлагаемая методика экспериментального изучения явлений распространения, поглощения, дисперсии, явления Доплера, методов измерения групповой скорости волны и принципа Ферма,
система учебного фундаментального эксперимента по волновой физике со звуковыми волнами,
-методика оценки уровня сформированное у учащихся эмпирического'базиса волновой физики.
Анробация работы осуществлялась на научных конференциях и научно-методическом семинаре «Учебный эксперимент по физике» Глазовского пединститута (1990-1994 гг.), на курсах повышения квалификации учителей Удмуртии (1993 г.), на Советско-Американской конференции (Москва, 1991 г.), на научно-методических конференциях (Екатеринбург, 1992 г.; Нижний Новгород, 1994 г.; Саранск, 1994 г.).
Основные результаты исследования отражены в 11 публикациях.