Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 14
1.1. Анализ методической литературы 14
1.2. Анализ исследовательских работ, посвященных обучению учащихся методам научного познания 24
Выводы по главе 1 28
ГЛАВА 2. СОДЕРЖАНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПО ВЫЯВЛЕНИЮ УСТОЙЧИВЫХ СВЯЗЕЙ И ОТНОШЕНИЙ МЕЖДУ ФИЗИЧЕСКИМИ ВЕЛИЧИНАМИ 29
2.1. Теоретические основы вьщеления содержания деятельности по выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами 29
2.2. Содержание термина "Физический эмпирический закон" 31
2.3. Общая логическая схема деятельности по открытию физических эмпирических законов 36
2.4. Способы выполнения некоторых действий общей логической схемы по открытию эмпирических законов 58
Выводы по главе 2 66
ГЛАВА 3. МОДЕЛЬ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА ПО ОБУЧЕНИЮ УЧАЩИХСЯ ВЫЯВЛЕНИЮ УСТОЙЧИВЫХ СВЯЗЕЙ И ОТНОШЕНИЙ МЕЖДУ ФИЗИЧЕСКИМИ ВЕЛИЧИНАМИ 69
3. 1. Возможности обучения учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами 69
3. 2. Стратегия обучения учащихся деятельности по выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами 74
3. 3. Место и время проведения первого этапа обучения учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами 79
3. 4. Методика проведения первого этапа обучения учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами 80
3. 5. Деятельность учителя при разработке уроков первого этапа 86
3. 6. Место, время и методика проведения второго этапа обучения учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами 103
3. 7. Место, время и методика проведения третьего этапа обучения учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами 125
Выводы по главе 3 131
ГЛАВА 4. ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ 133
4.1. Констатирующий эксперимент 133
4.2. Поисковый эксперимент 137
3.1. Обучающий эксперимент 157
Выводы по главе 4 171
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 173
Список литературы 175
Приложение 1 184
Приложение 2 237
- Анализ исследовательских работ, посвященных обучению учащихся методам научного познания
- Теоретические основы вьщеления содержания деятельности по выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами
- Возможности обучения учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами
- Констатирующий эксперимент
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В перечень задач обучения учащихся физике в средней школе включена задача обучения учащихся методам научного познания [80, 86). В методической литературе мы находим уточнение, о каких именно методах идет речь: наблюдение и систематизация фактов; идеализация и абстрагирование при переходе от реальных объектов к физическим величинам и понятиям; вывод зависимости физических величин на основе наблюдений, измерений и обобщения фактов; метод модельных гипотез; теоретический вывод следствий; физический эксперимент как метод проверки правильности теоретического предвидения и открытия новых явлений и законов [79. с. 6].
Анализ методической литературы [14, 21, 32, 33, 54, 55, 57, 62, 115] показал, что задачу обучения учащихся методам научного познания авторы считают важной в связи с тем, что знание методов, по их мнению, способствует овладению логикой научного познания, приводит к прочному усвоению знаний о законах физики, пониманию научных фактов и явлений, формированию самостоятельности мышления, становлению личного мировоззрения учащихся, умению самостоятельно приобретать и применять новые знания. Кроме этого, овладение методами науки способствует развитию познавательньїх творческих способностей, в частности, при проведении таких операций, как наблюдение; анализ и синтез фактов; формулировка проблемы; вьщвижение гипотез; логический вывод следствий; конструирование; анализ, интерпретация и оценка данных, проведение эксперимента; обобщение и выводы.
Мы считаем, что указанное обоснование является существенным, и уверены в том, что овладение учащимися методами науки является одной из важных задач преподавания физики в школе.
Из перечисленных методов научного познания мы выделили метод выявления зависимости между физическим величинами на основе наблюдений, измерений и обобщения фактов.
Под выявлением зависимости между физическими величинами в физике понимается установление физического закона. Поскольку речь идет о выявлении зависимости на основе наблюдения, измерения и обобщения фактов, а эти действия входят в содержание познавательной деятельности на эмпирическом уровне познания, можно утверждать, что речь идет об установлении физического закона на эмпирическом уровне научного познания.
Чтобы установить, как решается задача обучения учащихся методу выявления связей между физическими величинами на основе наблюдений, измерений, обобщений фактов, мы провели анализ школьных учебников по физике [8, 42, 43, 68, 69, 74, 75, 88, 104, 105, 106, 116], методической литературы [1, 11, 12, 13, 34, 35, 36, 47, 56, 57, 58, 64, 71, 78, 92, 100] и исследовательских работ, посвященных данной проблеме [9, 29, 39, 45, 65, 66, 70, 72, 81, 91, 94,110, 113, 118,119].
В результате проведенного анализа методической литературы и диссертационных исследований было установлено, что: содержание этого метода в учебниках не выделяется, но излагается частично. Как правило, описывается проведение эксперимента и формулируется общий вывод, либо словесно и на математическом языке, либо только на математическом языке; основными методическими приемами ознакомления учащихся с методом выявления связей и отношений между величинами, рекомендуемыми учителю, являются: рассказ об истории открытия законов физики с комментариями об этапах выявления связей между величинами, обобщенный план рассказа о законе, построение объяснения нового материала в логике познания, специальные исследовательские задачи.
Перечисленные методические приемы можно разделить на два вида: первый— приемы сообщения учащимся информации о методах познания; второй — приемы организации самостоятельной исследовательской деятельности учащихся (либо методом проб и ошибок, либо через показ учителем образца познавательной деятельности при изложении нового материала).
Чтобы установить, овладевают ли учащиеся методом выявления связей и отношений между физическими величинами на эмпирическом уровне познания при использовании учителем этих приемов, мы составили специальные задания для учащихся выпускных классов (см. 4.1). Анализ работ учащихся показал, что этим методом они практически не владеют.
Мы предположили, что, возможно, метод научного познания формируется стихийно, через деятельность, связанную с проведением большого количества лабораторных работ, физическими исследованиями. Для проверки этого предположения мы предложили выполнить те же задания студентам старших курсов физической специальности и учителям физики. Результат получили следующий: деятельность по выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами стихийно не формируется.
В связи с вышесказанным актуальность темы исследования обусловлена тем, что, с одной стороны, задача обучения методам науки и методу выявления устойчивых связей и отношений между физическими величинами эмпирическим путем, в частности, является важной дидактической задачей, а с другой стороны, эта задача в настоящее время решается неудовлетворительно.
Объектом исследования был избран процесс обучения физике в 7-11 классах, так как учебный материал в этих классах включает изучение эмпирических законов физики.
Предмет исследования — процесс обучения учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами на уроках физики в 7-11 классах.
Цель „исследования : разработка методики обучения учащихся выявлению эмпирическим путем устойчивых связей и отношений между физическими величинами.
Теоретической основой исследования явились положения философии, относящиеся к категории "человеческая деятельность", и деятельностная теория учения, разработанная психологами: человеческая деятельность всегда начинается с формулирования цели; деятельность человека — это система действий, последовательное выполнение которых приводит к достижению поставленной цели; овладеть деятельностью можно, если выполнять ее многократно; уметь выполнять деятельность - значит уметь самостоятельно разработать программу достижения поставленной цели, получить конечный продукт и проверить, соответствуют ли свойства созданного конечного продукта свойствам, указанным в цели деятельности; человеком осознается только то, что составляет цель его деятельности и др.
Теоретическая идея исследования состоит в следующем: учащиеся смогут самостоятельно выявлять на эмпирическом уровне познания устойчивые связи и отношения между физическими величинами, если предварительно овладеют обобщенным приемом ("открывать" эмпирические законы).
Для достижения цели исследования мы наметили следующие задачи;
Установить, как должны формулироваться цели деятельности при выявлении устойчивых связей и отношений между физическими величинами на эмпирическом уровне познания.
Выделить обобщенный прием деятельности при выявлении устойчивых связей и отношений между физическими величинами на эмпирическом уровне познания.
Разработать теоретическую модель учебного процесса, приводящего к овладению учащимися деятельностью по выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами на эмпирическом уровне познания: а) исследовать возможности обучения учащихся " открытию" эмпириче ских законов на материале школьного курса физики; б) провести отбор учебного материала для обучения учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами на эмпириче ском уровне познания; в) разработать систему обучения учащихся "открытию" эмпирических за конов; г) подобрать (разработать) необходимый дидактический материал; д) разработать содержание деятельности учителя физики по обучению учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическими вели чинами на эмпирическом уровне познания.
Экспериментально проверить возможность организации учебного процесса в соответствии с его теоретической моделью;
Проверить, овладевают ли учащиеся деятельностью по открытию эмпирических законов при их обучении по разработанной методике.
Для решения этих задач в процессе данного исследования, были выполнены .след ующие_виды деятельности: изучены стандарты и программы по физике для средней школы; изучена педагогическая, методическая литература и исследования, имеющие отношение к теме нашего исследования; изучена философская литература, в которой рассматриваются методы науки; изучены работы физиков, в которых описаны открытия эмпирических законов; изучена литература по психологии, в которой раскрывается содержание деятельностной теории учения; смоделирована деятельность учителя физики, осуществляющего обучение учащихся выявлению связей между физическими величинами; разработано методическое обеспечение для проведения педагогического эксперимента; спланирован и проведен педагогический эксперимент, проведена обработка результатов этого эксперимента.
Педагогический эксперимент проводился в 1995 -1999 г.г. в три этапа: констатирующий, поисковый и обучающий. В констатирующем эксперименте прове- рялось, овладели ли учащиеся овладели методом научного познания (выявления связей и отношений между величинами) к окончанию средней школы и формируется ли этот метод стихийно при многократном выполнении лабораторных физических исследований. Целью поискового эксперимента было уточнение следующих вопросов: каким действиям, входящим в содержание деятельности по выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами, необходимо специально обучать учащихся; где и как обучать этим действиям; - можно ли обучать рассматриваемой деятельности в любом классе. Поисковый эксперимент проводился автором и его коллегами в г. Элисте.
В обучающем эксперименте принимали участие 502 ученика и 9 учителей из средних школ и инновационных учебных заведений г. г. Астрахани (физико -математическая школа, 40 учащихся. Учитель физики Воржева И. А.), Брянска (школа - гимназия №2, 50 учащихся. Учитель физики Широков С. Ф.; СШ №2, 65 учащихся. Учитель физики Семакова Л. С), Москвы ( Измайловская гимназия №1508, 49 учащихся. Учитель физики Одинцова Н. И.; СШ №347, 53 учащихся. Учитель физики Ерохина Е, Ю.; там же, 57 учащихся. Учитель физики Мудрова Е. В.), Элисты (Элистинский лицей, 26 учащихся. Учитель физики Максимова Г. С; там же, 47 учащихся. Учитель физики Попова О. R; СШ №4, 115 учащихся. Учитель физики Шарапов А. Б.).
В ходе исследования получены следующие новые научные результаты: 1. Установлено, что формулировки целей, побуждающих к выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами путем наблюдения и экспериментов, могут быть трех типов:
I От каких физических величин, описывающих свойства взаимодействующих объектов и условия их взаимодействия, зависит интенсивность явления, описываемого физической величиной А?
II. От каких других физических величин, описывающих другие свойства данного объекта, зависит величина А?
НІ. От каких физических величин, описывающих свойства взаимодействующих объектов и условия их взаимодействия, зависит интенсивность взаимодействия, описываемая величиной А?
2. Установлено, что формулировка цели того или иного типа возникает только в ситуации определенного типа.
Ситуация первого типа: обнаружено, что интенсивность физического явления при взаимодействии разных объектов в разных условиях, разная.
Ситуация второго типа: обнаружено, что физическая величина А, описывающая определенное свойство объектов, для разных объектов разная.
Ситуация третьего типа: обнаружено, что интенсивность взаимодействия разных объектов в разных условиях разная.
Установлено, что логика открытия эмпирических законов (система действий по достижению поставленных целей) не зависит от типа исходной ситуации И типа сформулированной цели, побуждающей к этой деятельности.
Установлено, что возможно обучение учащихся эмпирическому методу открытия физических законов на основе существующего школьного курса физики, без изменения и корректировки его содержания.
Подтверждено, что учащиеся могут самостоятельно проводить исследования, если их обучение пройдет через три этапа: рефлексия действий при открытии двух - трех законов, самостоятельное составление обобщенной схемы деятельности по открытию эмпирических законов, усвоение этой схемы и тренировка в самостоятельном формулировании цели и планировании своих действий по ее достижению с опорой на обобщенную схему деятельности.
6.Установлено, что все три этапа могут быть организованы в 7 -10 классах, однако наиболее целесообразным местом обучения учащихся "открытию" эмпирических законов является курс физики 8 класса по следующим причинам: а) математическая подготовка учащихся позволяет строить графики и по графикам устанавливать вид зависимости; б) больше всего рассматривается эмпирических законов, изучение которых разделены небольшим промежутком времени; в) в курсе 8 класса представлены законы трех типов, что позволяет форми ровать деятельность по выявлению устойчивых связей и отношений между физи ческими величинами с максимальной мерой обобщенности; г) наименьшие трудности в подготовке оборудования для самостоятельного эксперимента учащихся; д) наиболее просто создать ситуации, в которых у учащихся возникнет по- требность в оценке качества измерения, т. е. во введении пофешностей измере ний и разработке методов их подсчетов; е) есть возможность при изучении курса физики 9-11 классов самостоя тельно планировать свою деятельность в соответствии с исходной ситуацией.
7. Подобран (разработан) дидактический материал для обучения учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическим величинами.
Практическая_значимоість_исследования заключается в том, что предлагаемая методика обучения учащихся "открытию" эмпирических законов "переложена" на конкретные разработки уроков, которыми может воспользоваться каждый учитель (подготовлено пособие для учителя [76]).
Теоретическая значимость, исследования заключается в том, что найдено частное решение задачи школьного курса физики - обучение методам научного познания.
На зашиту.выносятся. следующие положения: 1. Учащиеся могут научиться выявлять устойчивые связи и отношения между физическими величинами с помощью наблюдений и экспериментов, если учебный процесс будет организован так, чтобы они сначала участвовали в деятельности по "открытию" эмпирических законов и осмысливали выполняемые при этом действия, затем самостоятельно составили общую логическую схему этой деятельности, усвоили ее и научились использовать ее при планировании своих действий в конкретных ситуациях.
2. При существующей программе школьного курса физики начинать обучать этой деятельности целесообразно в 8 классе средней школы.
Апробация. Результаты исследования были апробированы на Федеральной научно - методической конференции "Теория и практика обучения физике" в г. Астрахани, 1996 г.; на Международной конференции "Школьный физический эксперимент: Проблемы и решения." в г. Глазове, 1997 г.; на республиканском семинаре учителей физики в РИПКРО г. Элисты 1998 г.
Публикации. Содержание диссертации представлено в следующих публикациях автора:
1. Попова О. Н. Обучение учащихся выявлению устойчивых связей и от ношений между физическими величинами: Метод, пособие для учителей физики, — Элиста.: Элистинский лицей, 1998. —87с.
2. Попова О. Н. Организация исследовательской работы учащихся по вы явлению устойчивых связей между физическими величинами. // Вопросы методи ки обучения физике в современной школе и подготовки учителя физики: Сб. науч. труд. —М.: МПГУ, 1997. —С. 50 - 54.
Попова О. Н. Основные элементы методики обучения учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическим величинами. // Науч. труд. МПГУ. Серия: Естественные науки. — М.: Прометей, 1999. — С. 140 -142.
Попова О. Н. Классификация эмпирических законов в школьном курсе физики. // Науч. труд. МПГУ. Серия: Естественные науки. — М.: Прометей, 1998. — С. 132-136.
5. Попова О.Н. О некоторых приоритетах в применении системы деятель- ностного подхода на уроках физики. // Тез. докл. Федеральной науч. - практич. конф. —Астрахань.: Изд. Астраханского пединститута, 1996. —С. 17 -18. h 6. Попова О. Н. Обучение учащихся проектированию экспериментальных установок и работе на них. // Проблемы учебного физического эксперимента: Сб. науч. иметодич. работ. Вып. 2. — Глазов.: ГГПИ, 1996. — С. 26-27.
7. Попова О. Н. Об обучении учащихся вычислению погрешностей измерения. // Науч. труд. МПГУ. Серия: Естественные науки. — М.: Прометей, 1999. — С. 142-143.
Анализ исследовательских работ, посвященных обучению учащихся методам научного познания
Проблема обучения учащихся методам познания неоднократно рассматривалась исследователями. Мы провели анализ диссертационных работ [6, 29, 39, 45, 65, 66, 70, 81, 91, 94, 110, 113, 119], посвященных этой проблеме, с той же целью установить, каким действиям предлагается обучать учащихся и какими методами.
Анализ диссертационных исследований показал, что содержание исследовательской деятельности учащихся представляется тоже в виде следующей системы действий: постановка проблемы, выдвижение гипотезы, проведение эксперимента, формулирование выводов. Но есть некоторые отличия. Так в диссертации С. Т. оглы Мустафаева [66] перечисляются следующие действия;
- наблюдение и описание явлений и процессов;
- формулировка задачи с целью решения проблемы;
- предсказание результатов выполнения задания;
- применение знаний в новой ситуации, в том числе при выполнении самостоятельного эксперимента;
- использование знаний и умений, полученных в смежных предметах, кружковых и других занятиях;
- использование мыслительных операций индукции и дедукции, анализа, синтеза, сравнения, аналогий;
- планирование деятельности по выполнению задания, в том числе с использованием приборов и оборудования;
- осуществление взаимоконтроля и самоконтроля на всех этапах деятельности;
- использование литературы;
- оформление хода выполнения задания, обработка и оформление полученных результатов ( в виде таблиц, графиков, рисунков);
- формулировка выводов и соотношение их с выдвинутой гипотезой;
- уточнение гипотезы;
- обсуждение результатов.
Методы ознакомления учащихся с теми или иными действиями тоже мало отличаются от тех, которые описаны в предьщущем параграфе: исследователи, относящиеся к первому направлению, предлагают учителю сначала излагать методы научного познания, а потом организовать самостоятельную деятельность учащихся в соответствии с ними. Способы организации деятельности учащихся предлагаются разные. Т. В. Кожекина в [45] рассматривает проблему формирования знаний о функциональной связи физических величин через подчеркивание, какая из величин является независимой, а какая — зависимая переменная при построении и чтении графиков, при анализе различных формул. Сущность учебного процесса автор не меняет — считает, что задача учителя передать информацию, сделав в ней акценты на интересующие ее моменты, а отработка знаний должна проходит через упражнения. В диссертации С. Т. оглы Мустафаева [66] рекомендуется при рассказе о наблюдениях строить вместе с учениками план или инструкцию по проведению наблюдений, а затем отрабатывать его на каждом демонстрационном эксперименте; вывешивать плакаты с самыми общими "ориентирами", в соответствии с которыми учащиеся должны действовать.
В диссертации М. Г. Беккера [9] предлагаются следующие способы организации учебного процесса:
- учитель вдвигает тему исследования, определяет его задачи, рекомендует необходимую литературу, проводит консультации по вопросам теории, учит технике эксперимента;
- учащиеся выбирают тему, прорабатывают предложенную литературу, продумывают и обсуждают возможные варианты выполнения работы, подбирают , оборудование, проводят опыты, обрабатывают результаты и отчитываются о проделанной работе.
Теоретические основы вьщеления содержания деятельности по выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами
Если мы хотим, чтобы учащиеся овладели методом выявления устойчивых связей и отношений между физическими величинами, то есть определенной деятельностью, то нужно, очевидно, вьщелить общие принципы анализа этой деятельности. Для этого мы обратились к философским работам, в которых рассматривается категория "человеческая деятельность" [38, 108, 109] и методы научного познания [111]. Анализ этих работ позволил выделить положения, на которые мы опирались при поиске ответа на вопрос: "Чему учить учащихся, чтобы они овладели методом выявления устойчивых связей и отношений между физическими величинами?". Приведем эти положения:
- человеческая деятельность всегда начинается с формулирования цели;
- деятельность человека — это система действий, последовательное выполнение которых приводит к достижению поставленной цели;
- владеть деятельностью — значит уметь самостоятельно сформулировать цель, разработать профамму достижения поставленной цели, получить конечный продукт и проверить, соответствуют ли свойства созданного конечного продукта свойствам, указанные в цели деятельности.
Поясним эти положения. В цели деятельности формулируется образ того объекта, который должен быть создан в процессе этой деятельности (образец конечного продукта). Объектом, или предметом, деятельности являются природные или созданные в процессе предыдущей деятельности объекты, на которые направлена активность субъекта деятельности. Объектами деятельности могут быть также и другие субъекты. Конечный продукт (результат) деятельности — тот реальный предмет, который получился вследствие воздействия на объект деятельности. Конечный продукт по своим качествам может в большей или меньшей степени соответствовать образцу, заданному целью деятельности. Это зависит от того, насколько те факторы, которые учитывал субъект при выполнении деятельности, соответствуют условиям, объективно необходимым для успешного достижения поставленной цели. Деятельность человека по достижению поставленной цели состоит из трех этапов: ориентировочного, исполнительного и контрольно -корректировочного. На ориентировочном этапе человек разрабатывает программу преобразования объекта деятельности в конечный продукт с заданными свойствами. При разработке этой программы учитываются материальные условия деятельности, подбираются средства (т. е. те материальные предметы, которыми пользуется субъект для воздействия на объект деятельности), которые позволяют наиболее оптимальным путем достичь поставленной цели. На исполнительном этапе человек, действуя с материальными объектами и средствами в соответствии с разработанной программой, создает конечный продукт и получает информацию о его свойствах. На контрольно - корректировочном этапе человек, сопоставляя свойства созданного конечного продукта с планируемыми, указанными в цели свойствами, выясняет причины их несоответствия. Это позволяет внести коррективы в разработанную программу и создать новый конечный продукт со свойствами, максимально приближенными к запланированным,
Рассмотренные положения применимы к любой деятельности человека, в том числе и познавательной {познавательной деятельностью мы называем деятельность, конечным продуктом которой является новое научное знание).
Возможности обучения учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами
Итак, мы теперь знаем содержание деятельности по выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами и способы выполнения отдельных действий, т. е. знаем, чему мы хотим научить учащихся. Теперь возникает вопрос: "Как научить учащихся этой деятельности?".
Из жизненного опыта известно, что научиться деятельности можно только одним единственным способом - многократно выполняя ее. Поэтому оценим, могут ли учащиеся при изучении существующего курса физики многократно "открывать" эмпирические законы.
С этой целью был проведен анализ содержания программ и учебников по физике для средней школы [80, 42, 43, 68, 69, 74, 75, 88]. В процессе этой работы мы установили, что в школьном курсе физики за пять лет учащиеся изучают примерно двадцать девять эмпирических законов. Анализ формулировок каждого закона на соответствие содержанию термина "эмпирический закон физики" показал, что на разньгх ступенях обучения эмпирические законы формулируются по-разному: либо с указанием наличия зависимости между физическими величинами (формулировка на качественном уровне), либо с указанием вида зависимости между физическими величинами (формулировка на количественном уровне). Например, в курсе физики 8 класса вводится закон Ампера, в котором указывается только наличие зависимости между физическими величинами: сила, с которой магнитное поле катушки с током действует на проводник с током или магнитную стрелку, тем больше, чем больше сила тока в этой катушке. В курсе 10 класса формулировка этого же закона содержит информацию о виде зависимости между этими величинами, т. е. вводится количественное соотношение между ними. Следует отметить, что качественный уровень формулировки эмпирических законов приводится в школьных учебниках потому, что на этом этапе обучения у учащихся нет соответствующих математических знаний, которые бы позволили установить вид зависимости между физическими величинами. Однако в старших классах учащиеся уже обладают достаточным уровнем знаний по математике, чтобы эмпирические законы, которые ранее формулировались на качественном уровне, могли быть сформулированы уже на количественном уровне.
Учитывая этот факт, мы провели классификацию эмпирических законов, изучаемых в школьном курсе физики, положив в основу этой классификации уровни (качественный и количественный) формулировок этих законов. Эта классификация представлена в таблице 4.
При проведении такой классификации было обнаружено, что авторы учебников допускают определенные неточности в формулировке эмпирических законов.
Констатирующий эксперимент
Поскольку наше исследование посвящено разработке методики обучения учащихся выявлению устойчивых связей и отношений между физическими величинами на эмпирическом уровне познания, то мы вначале проанализировали учебные программы по физике для средней школы с целью установить, рекомендуется ли специально обучать учащихся этому виду деятельности. В итоге было обнаружено, что такому виду деятельности обучать учащихся не предполагается. Тогда мы предположили, что если такой деятельности не обучают, и, следовательно, она не выполняется учащимися, то и стихийно формироваться она не может. Для проверки этой гипотезы был проведен констатирующий эксперимент среди учащихся обычных и физико-математических 11 классов средних школ г. Элисты. Кроме этого, мы проводили такой же эксперимент среди студентов IV и V курсов физического факультета Калмыцкого госуниверситета (КГУ) и учителей средних школ г. Элисты. Привлекая к участию в эксперименте студентов старших курсов и учителей, мы предполагали убедиться в том, что и среди взрослых людей, владеющих физическими знаниями и многократно проводивших физические эксперименты, деятельность по выявлению устойчивых связей и отношений стихийно не формируется.
Для проведения констатирующего эксперимента были составлены специальные задания, выполняя которые, учащиеся, студенты и учителя должны были выделить порядок действий, связанный с хорошо известным им эмпирическим исследованием (задание I); сформулировать исследовательскую задачу в предложенной ситуации и предложить порядок действий по ее исследованию (задание II). Эти задания были следующего содержания:
I. Известно, что Г. Ом открыл закон для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах этого проводника. Перечислите действия, которые, на Ваш взгляд, мог выполнить ученый при открытии этого закона. (Допускается и такой вариант ответа: затрудняюсь ответить.)
II. Представьте себе, что Вы - ученый - физик, обнаружили, что различные однородные тела имеют разную массу. Можно ли в сложившейся ситуации сформулировать исследовательскую задачу? Если это возможно, то сформулируйте ее и перечислите порядок действий по ее решению.
