Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ШКОЛЬНОГО ФИЗИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ
I Цели физического образования и место физики в учебном плане школы 15
2 Общекультурный потенциал курса физики 24
3 Пути формирования научного мировоззрения и мышления учащихся 30
4 Ознакомление учащихся с физикой как наукой 46
5 Возрастные возможности и интересы подростков 56
6 Концепция физического образования в основной школе
Глава II ОПТИМИЗАЦИЯ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА 77
7 Учет статистических закономерностей формирования знаний и умений учащихся
8 Выделение планируемых результатов обучения 97
9 Требования к программе учебного курса физики 115
10 Выбор методов обучения 120
11 Требования к учебнику 131
Глава III РЕАЛИЗАЦИЯ КОНЦЕПЦИИ ФИЗИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ В ОСНОВНОЙ ШКОЛЕ
12 Программа курса 146
13 Реализация требований к учебнику 153
14 Структура и оформление учебника 179
1 5 Система формирования экспериментальных умений 188
16 Система заданий 200
17 Методические рекомендации учителю 204
18 Система контроля за достижением планируемых результатов обучения 225
19 Педагогический эксперимент по проверке доступности учебно - методического комплекса в основной школе 241
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 257
Литература 26 2
- Цели физического образования и место физики в учебном плане школы
- Учет статистических закономерностей формирования знаний и умений учащихся
- Программа курса
Введение к работе
Основной целью школьного образования является всестороннее развитие личности ученика. Для этого школа должна приобщить его к культурным ценностям человечества, в том числе к естественнонаучным знаниям.
Не вызывает сомнения, что физика играет весьма важную роль в системе естественных наук. Однако, говоря о физике применительно к содержанию школьного образования, необходимо четко определить её общекультурную значимость физики. В первую очередь отметим, что в рамках физических теорий формировалось значительное число понятий и законов, используемых в разных областях деятельности людей. Далее, многие философские учения генетически связаны с идеями и достижениями физики; особенно это относится, по мнению Чудинова Э.М. [ 283, с 6 - 7], к вопросам гносеологии, в частности — к постановке и разным вариантам решения проблем научной истины. Наконец, физика как наиболее развитая естественная наука дает множество ярких примеров разных методов научного познания, путей формирования научной теории, взаимосвязей теорий, относительной истинности научного знания и диалектики его развития. Именно исследования в области физики послужили основой формирования современного мировоззрения и научного стиля мышления.
Поэтому раскрытие общекультурной значимости физики и формирование на этой основе научного мировоззрения и мышления должны составлять, по мнению М.В.Мостепаненко[1 52, с. 22 ], В.С.Степина и Л.Ф.Кузнецовой [247, с. 10 - 11], Л.В.Тарасова [254 ; 255] и ряда других ученых, приоритетные цели школьного курса физики.
Проблемы развития мышления учащихся и ознакомления их с методами научного познания при изучении физики волновали учителей и методистов еще дореволюционной школы [ 77]. В последующем этими вопросами занимались многие ученые, например Б.Г.Ананьев [ 3 ], Т.И.Артемьева [ 7 ], П.Я.Гальперин[ 35 ], Г.М.Голин [ 69 ], В.В.Давыдов [ 73 ], Э.В.Ильенков [ 101 ], А.Ф. Иоффе [103 ], Е.Н.Кабанова - Меллер [ 105 ], В.Г. Разумовский [210 ], Б.И.Спасский [ 243 ], В.А.Фабрикант [ 263 ]. К настоящему времени вопрос о путях формирования научного мировоззрения и мышления учащихся проработан в теоретическом плане достаточно глубоко; написаны пособия для учителей и студентов педвузов [68; 70; 224; 225; 286 ].
Хуже обстоит дело с реализацией этих разработок в практику преподавания. В 1977 г. В.В.Мултановский отмечал, что даже в стабильных учебниках для старших классов курс физики " представляет собой некую сумму знаний, не подчиненную четким структурам обобщений на высших уровнях и не отвечает задаче проектирования научно-теоретического способа мышления. Отсутствие четкого ядра у курса второй ступени неизбежно приводит к перегрузке учащихся" [ 159, с 139]. В своем диссертационном исследовании [ 160 ] он разрабатывал свободные от указанных недостатков содержание, структуру и основы изучения ядра курса физики для старших классов, но эти разработки не нашли воплощения в учебно - методическом комплексе. Фундаментальное исследование научных основ школьного курса физики, выполненное в 1985 г. группой ведущих методистов-физиков под руководством Э.Е. Эвенчик [ 164 ], содержало анализ реального состояния преподавания физики в указанное время. Было отмечено, что "идея обобщения знаний на основе ведущих теорий была реализована с различной степенью полноты по каждому из разделов курса физики"[ 164,
с 4]. Рекомендованные изменения были связаны с включением новых вопросов и с усилением внимания к реализации принципа политехнизма. В этом исследовании проблема формирования методологических и гносеологических знаний не рассматривалась даже в старших классах средней школы. Развитие мышления только декларировалось.
По-видимому, основная трудность при серьезной реализации теоретических проработок путей формирования научного мышления и мировоззрения учащихся состоит в том, что они требуют формирования знаний на достаточно высоком уровне обобщения. В частности, как отмечает Н.С.Пурышева, восприятие физической картины мира, одного из важнейших компонентов научного мировоззрения, предполагает изучение фундаментальных физических теорий как логически стройных целостных систем [ 208, с 51]. До настоящего времени среди методистов большую популярность имеет точка зрения Пиаже о существовании возрастных этапов развития мышления, на основании которой считается, что в подростковом возрасте учащимся свойственно конкретное познание и недоступно познание на высоком уровне обобщения. Поэтому, если и предпринимались реальные попытки, согласно совету Ю. И. Соколовского "строить учебный предмет в соответствии с логикой и структурой науки" [ 237, с 54 ], то лишь на базе старших классов или даже факультативов для старшеклассников. Так, подготовленное Свитковым Л.П. пособие [ 224 ] знакомит учащихся на примере термодинамики с двумя способами построения физической теории, с методами исследования, но оно представляет собой факультативный курс.
Указанные выше исследования по формированию научного мировоззрения и мышления учащихся проводились применительно к структуре школьного образования, существовавшего до 1995 го-
да. В рамках этой структуры школьный курс физики является двухступенчатым. Курс физики первой ступени рассматривается как пропедевтический, готовящий учащихся к восприятию систематического курса физики в старших классах [ 190, с 4 ]. Соответственно основные задачи обучения физике на первой ступени состоят в подготовке учащихся к продолжению образования по физике в старших классах; в подготовке их к изучению химии, биологии и географии; в трудовом воспитании учащихся. Формирование научного мышления и мировоззрения реализуются в "посильном для учащихся1' объеме: изучение некоторых важнейших физических понятий (массы, силы, энергии, инерции и др.) в их "современной трактовке"; использование физических понятий и законов для объяснения явлений; формирование умений проводить наблюдения и опыты [ 190, с 4 - 5]. Изучение фундаментальных физических теорий, усвоение вопросов гносеологии и методов научного познания (экспериментальных и теоретических) отнесено к задачам второй ступени обучения физике [ 179, с 126 ]. Таким образом, именно в старших классах содержание курса физики соответствует необходимым условиям полноценного формирования научного мировоззрения и мышления учащихся.
С принятием Закона Российской Федерации "Об образовании" условия раскрытия в общеобразовательной школе общекультурного потенциала физики как науки существенно усложнились. Дело в том, что, согласно этому закону, обязательной для всех учащихся является только основная школа [172, статья 19, п.З ]. Значительная часть учащихся после окончания 9 класса основной школы может прекратить свое обучение или пойти учиться в учебные заведения, в которых физика не изучается. Отсюда следует, что в современных условиях роль курса физики основной школы должна существенно измениться: из пропедевтического он должен стать
базовым. Именно в рамках основной школы учащиеся должны воспринять важнейшие аспекты физики, имеющие общекультурную значимость — познакомиться с физикой как системой фундаментальных теорий, в пределах своих возможностей наиболее полно сформировать научное мышление и мировоззрение.
Проблемой нашего исследования является приведение структуры школьного курса физики в соответствие со структурой современной школы.
Теоретические основы методики преподавания физики на первой ступени её изучения в школе детально исследовала в 1979 году Н.А.Родина [ 217 ]. Изменение роли курса физики основной школы в системе школьного физического образования вызывает необходимость переосмысления теоретических основ этого курса, касающихся его логики, содержания и методов обучения. В настоящее время нет завершенных исследований, посвященных разработке путей формирования методологических и гносеологических знаний у учащихся основной школы. Это определяет актуальность темы нашего исследования "Теоретические основы преподавания физики в основной школе".
Объектом исследования выступает процесс обучения физике в основной школе. Предметом исследования являются пути формирования у учащихся основной школы методологических и гносеологических знаний, на базе которых и развивается научное мышление и мировоззрение учащихся.
Целью нашего исследования является разработка концепции физического образования в основной школе и реализация ее в форме учебно-методического комплекса.
Как мы уже отмечали, теоретические исследования путей формирования научного мировоззрения и мышления учащихся
почти полностью ориентировались на старшеклассников главным образом из-за распространенного мнения о слабой способности учащихся - подростков к абстрактному, теоретическому познанию. Это мнение проявляется и в исследованиях по методике физики, проводимых в последние годы и направленных на разработку курса физики в современной школе. Так, В.А.Коровин считает, что объектом изучения в основной школе должны быть: совокупность физических законов и теоретических положений; система основных физических понятий и величин; физические факторы, неблагоприятно влияющие на живую природу и здоровье человека; объяснение конкретных физических явлений; измерение физических величин; принцип действия установок, приборов и механизмов [ 121, с 18 - 19]. Приблизительно такой же по характеру перечень объектов для изучения в основной школе предлагает Ю.И.Дик. Генерализацию учебного материала вокруг фундаментальных физических теорий и полноценное формирование на этой основе научного мышления он относит к курсу физики старшей школы [ 82, с 31 -33]. Таким образом, предлагаемое указанными авторами содержание курса физики основной школы по своей общекультурной значимости мало чем отличается от содержания существующего пропедевтического курса физики
Между тем имеются исследования, показывающие, что в существующих школьных курсах физики способность детей к абстрактному мышлению явно недооценивается. Так, В.А. Бетев показал, что тот же самый перечень объектов изучения, который предлагается В.А.Коровиным и Ю.И.Диком для основной школы, вполне может быть изучен и в пропедевтическом курсе физики для 5-6 классов [ 17, с 19 - 25]. Н.А. Родина еще в 1986 г. отметила, что реальный уровень абстрактного мышления подростков позволяет существенно усилить роль физических теорий в курсе физики пер-
вой ступени. В качестве конкретного шага в этом направлении она считала необходимых! построить курс физики первой ступени на базе двух теорий, молекулярно - кинетической и электронной [ 192, с 26].
Итак, изменение роли курса физики основной школы в общей системе школьного образования вызывает необходимость пересмотра возможностей подростков к освоению обобщенных знаний и умений. Основания для такого пересмотра дают результаты ряда исследований по педагогической психологии [2; 19; 71; 253]. Вывод психологов о том, что развитие личности зависит не столько от возраста, сколько от структуры познавательной деятельности, определяемой методами обучения и предыдущей подготовкой школьника, позволил нам сформулировать гипотезу исследования. Мы предполагаем, что:
степень мышления детей 13-15 лет позволяет им усваивать ма
териал на уровне фундаментальных физических теорий и целост
ной физической картины мира;
тщательный отбор планируемых результатов обучения, совер
шенствование структуры и логики учебника и научно обосно
ванное планирование учебной деятельности учащихся позволят
существенно повысить уровень физического образования в
основной школе без перегрузки учебного процесса, познакомить
учащихся с особенностями фундаментальных физических теорий,
научными методами познания и физической картиной мира.
В соответствии с целями и гипотезой мы должны были решить ряд задач исследования:
1) Проанализировать тенденции школьного физического образования, возрастные возможности учащихся 13-15 лет, их интересы и склонности; на основе такого анализа сформулировать концепцию физического образования в основной школе.
Определить принципы отбора и выделить систему планируемых результатов обучения физике в основной школе.
Определить совокупность требований к учебно-методическому комплексу по физике для учащихся основной школы, обеспечивающих достижение планируемых результатов обучения.
В соответствии с концепцией курса физики и требованиями к учебно-методическому комплексу, разработать учебник и дидактические материалы для учащихся основной школы и методические рекомендации для учителей.
Проверить доступность предлагаемого курса физики для учащихся основной школы.
Использовались методы исследования, адекватные сформулированным выше задачам:
анализ психолого-педагогической и методической литературы;
расчет компонентов учебника физики для основной школы;
расчет необходимой и достаточной учебной деятельности учащихся на уроках;
педагогический эксперимент по проверке доступности разработанного курса физики в основной школе.
Научная новизна исследования состоит в том, что впервые :
1. Разработана концепция курса физики основной школы, преследующая в качестве приоритетных целей обучения формирование научного мышления, научного мировоззрения и представления о физике как системе научных теорий. Концепция содержит следующие ключевые положения.
Курс физики должен быть систематическим и завершенным, что
предполагает включение в его содержание как классических, так
и квантовых фундаментальных физических теорий.
Знания учащихся должны формироваться на высших уровнях обобщения, уровнях фундаментальных физических теорий и физической картины мира.
Логика раскрытия учебного материала в учебнике и логика учебного процесса на уроках должны быть приведены в соответствие с общей схемой научного познания; необходимо всемерно обучать учащихся методам научного познания.
Должен быть произведен тщательный отбор системы знаний и умений, минимально необходимой для достижения приоритетных целей обучения физике и обязательной для усвоения приблизительно 85% учащихся.
Учебно-методический комплекс по физике должен обеспечить необходимый и достаточный объем (согласно закономерностям формирования знаний и умений) целенаправленной разнообразной учебной деятельности учащихся.
Выдвинута, проверена и подтверждена гипотеза о способности детей 13-15 лет усваивать учебный материал на уровне фундаментальных физических теорий и целостной физической картины мира. Картина мира понимается при этом как система сведений об основных идеях, лежащих в основе фундаментальных физических теорий, содержании и структуре этих теорий, их особенностях и взаимосвязях.
Применительно к познавательным интересам и способностям учащихся произведен отбор содержания и разработана методика изучения в основной школе кинетической теории вещества, электродинамики Максвелла, теории атома и атомного ядра, традиционно изучавшихся в старших классах средней школы.
4. Разработан, опробован и внедрен учебно-методический комплекс по физике для основной школы, включающий программу, учебники и методические рекомендации для учителя, в которых реализована сформулированная концепция.
Теоретическая значимость результатов исследования состоит в том, что:
проверена и подтверждена способность учащихся основной школы усваивать материал на уровне фундаментальных физических теорий и физической картины мира;
разработана новая концепция курса физики основной школы, соответствующая современной структуре школьного образования;
— выделена группа требований к содержанию курса физики
основной школы и к учебно-методическому комплексу, обеспечи
вающая реализацию выдвинутой концепции.
Практическая значимость результатов исследования заключается в разработке учебно-методического комплекса по физике для основной школы, обеспечивающего достижение приоритетных целей обучения физике.
На защиту выносится
концепция курса физики основной школы в современных условиях;
совокупность требований к учебно-методическому комплексу;
учебно-методический комплекс по курсу физики для основной школы.
Апробация теоретических решений и практических результатов исследования состоит в следующем. Теоретические идеи соискателя использовались при разработке концепции школьного физического образования [54; И 9] и проекта стандарта физического образования для основной и средней школы[ 12; 55; 218; 264]. Тео-
ретические положения исследования изложены в ряде статей [ 39; 42; 45; 47; 50; 51; 214 ] и пособий [ 140: 190; 194; 276 ]. В русле разрабатываемого направления было выполнено исследование статистических закономерностей формирования знаний и умений учащихся [ 44; 167; 1 70 ]. Обсуждалась на Ученом Совете Института технология конструирования методических разработок [ 53 ]. Методические разработки апробировались в массовой школе при проверке учебных материалов [ 40; 52; 56; 58; 281 и др..] и методических рекомендаций [41; 43; 46; 48; 49]. Разработаны и опубликованы учебные программы [ 197; 198; 202; 203; 204]. Разработанный автором (совместно с Hyp минским И. И.) учебник физики для основной школы [ 266; 267; 268 ] неоднократно обсуждался на заседаниях лаборатории обучения физике ИОШ РАО, на методическом объединении учителей Южного округа г.Москвы (в 1994 г.), обсужден и одобрен Федеральным экспертным советом по общему образованию при МО РФ (заключение № 113 от 13.04.95); принят к изданию издательством "Просвещение" (план издания на 1997 год) и включен в Федеральный перечень учебников; опубликован учебник для VIII класса основной школы [61].
Учебник в ротапринтном издании с 1992 года проверялся в школах № 548 г. Москвы и № 82 пос. Черноголовка Московской области. С 1995 г. по учебнику работали школы № 310 и № 503 г.Москвы, школа-лицей № 3 г.Орла; в Орловской области - Мцен-ская многопрофильная гимназия и Мценское педагогическое училище, Мезенский учебно-педагогический комплекс, Болоховское педагогическое училище.
Апробация отдельных результатов велась в процессе выступлений автора перед учителями и на научно-практических конференциях в г.Самарканде [57], в г.Рязани [59], в г.Орле [60].
Цели физического образования и место физики в учебном плане школы
Чтобы выявить приоритетные цели обучения физике в современной школе, необходимо проследить тенденцию изменения целей физического образования и места физики в учебном плане школы.
Анализ методических пособий и учебных программ за период с 1916 г., аналогичный проведенному Н.С. Пурышевой [ 208, с 81], позволяет представить динамику изменения задач школьного физического образования. В таблице 1 выписаны задачи обучения физике и по разным источникам ( в каждом столбце источник информации указан) определена значимость (иерархия) задачи (цифра показывает порядковый номер данной задачи в их общем перечне в названном источнике информации; прочерк означает отсутствие данной задачи в их общем перечне).
В дореволюционной школе на первое место была поставлена задача развития мышления, а затем формирование знаний о методах физики и основ физики.
Сущность послереволюционной школы раскрыл на Ш съезде Советов Луначарский А.В.: "Школа должна быть трудовой, преподавание в ней должно носить политехнический характер, но не узко профессиональный ..."[ 132, с. 124, с. 157 ]. Политехнический характер школы определил на долгие годы и цели курса физики. В частности, в Постановлении ЦК ВКП(б) от 1931 г. "О начальной и средней школе"[ 188 ] отмечается, что школа не дает достаточного объема общеобразовательных знаний и неудовлетворительно готовит людей для поступления в техникумы и ВУЗы. В связи с этим приоритетными объявлены задачи формирования знаний основ физики и политехническая подготовка.
В послевоенные годы задача формирования знаний основ физики остается ведущей. Но к 1965 году на второе место выходит задача формирования диалектико-материалистического мировоззрения [ 180, с 71]. Хотя и третьей, но довольно существенной остается задача политехнической подготовки.
Реформа физического образования в начале 70-х годов существенно изменила расстановку задач. Приоритетными были выделены задачи:
"Привить любовь и уважение к физической науке, способствующей развитию диалектико-материалистического мировоззрения.
Подготовить учащихся к пониманию широкого круга явлений природы.
Привить умения и навыки, имеющие важное практическое значение.
Показать мощь физических методов исследования." [195 ].
Подробный анализ целей курса физики и соответствующих им за дач дан в 1984 году Пинским А.А. [179, с 74]. Он выделяет следую щие цели:
ознакомление с основами физической науки — ее основными понятиями, законами и теориями;
формирование в сознании учащихся естественно-научной картины окружающего нас мира;
овладение основными методами естественно-научного исследования;
политехническое образование, вооружение практическими умениями и подготовка школьников к труду.
Акцентируя внимание на формирование научного мировоззрения, на формирование в сознании учащихся естественно-научной картины окружающего нас мира, А.А. Пинский отмечает, что еще в 40-е - 50-е годы дебатировался вопрос о допустимости введения в школьный курс элементов теорий. Только изменение целей образования, их некоторая переориентация, позволило изменить и содержание курса, расширить задачи его преподавания. Соответственно, кроме такой задачи, как формирование знаний об экспериментальных фактах, понятиях и законах, ставится задача формирования знаний о физических теориях, методах науки и научной картине мира.
Учет статистических закономерностей формирования знаний и умений учащихся
Осмысливая и обобщая опыт работы учителей, ученые сформулировали принципы обучения как некоторые тенденции, в которых проявляются статистические закономерные связи преподавания и учения. Учет этих принципов гарантирует эффективность обучения [9; 11; 80; 181]. Использовать все принципы, сформулированные в дидактике, невозможно при планировании одного конкретного акта обучения. Поэтому, рассматривая основные компоненты процесса обучения и систему принципов, Ю.К. Бабанский внедрил в педагогику идею оптимизации процесса обучения [8; 10].
Общеизвестно, что нет и не может быть всесильных форм и методов обучения, что учителю необходимо искать для каждого контингента учащихся, для каждого конкретного случая оптимальное их применение. Оптимальное — то есть наиболее благоприятное, наилучшее. И только на основе комплексного применения принципов обучения возможно спроектировать и осуществить оптимизацию процесса обучения, позволяющую при меньших затратах учебного времени получить наилучшие результаты, соответствующие целям обучения. Для определения этого наиболее благоприятного сочетания принципов и методов Бабанский Ю.К. рассматривает некоторые ориентиры.
Во - первых, целостность процессов преподавание и учение должна определяться общностью главной цели, мировоззренческой и гносеологической основ этих составных элементов обучения.
Во - вторых, оптимальный подход к построению учебного процесса должен опираться на основные закономерности этого процесса.
В - третьих, нормальное функционирование системы методов требует управления; степень интенсивности управления зависит от уровня подготовки учащихся.
В - четвертых, процесс усвоения знаний, умений и навыков будет происходить наиболее эффективно, если по мере возможности в нем будут участвовать все органы чувств человека — зрение, слух, осязание и другие (принцип оптимального сочетания словесных, наглядных и практических методов обучения).
В - пятых, следует учитывать, что методы обладают компенсаторными возможностями, что одной и той же дидактической цели можно достичь различными сочетаниями методов обучения [8, с.7 -16].
Важнейшими методологическими основаниями оптимизации Бабанский Ю.К. называет системность, конкретность и меру [ 8,с. 27, с. 29, с. 62-71].
Воспользуемся идеей Ю.К.Бабанского для выявления условий оптимизации учебного процесса при обучении физике в основной школе.
Очень часто возникающие перед школой новые задачи требуют интенсификации труда учителя и учащихся. Но если этот процесс не сопровождается как обязательным условием учетом всех задач и возможностей школы в их системе, то он приведет к перегрузке и, со временем, к снижению эффективности работы школы.
С точки зрения системности, исключение из программ отдельных вопросов курса физики не гарантирует полной доступности обучения, если при этом не будут учтены цели обучения и мето дические особенности программ. В частности, из концепции оптимизации вытекает такая методическая идея, как выделение главного, существенного, обязательного для усвоения, на которое обращается внимание учеников на всех этапах урока. Учебник должен содержать не только особо важные вопросы, но и помогающие усвоению данной темы другие вопросы, которые исключать просто нельзя. Сам процесс выделения главного необходим для развития мышления. Поэтому в учебнике материал следует излагать в определенной системе, но так, чтобы была возможность выделять главное, а не заучивать весь текст полностью.
В соответствии с концепцией оптимизации приходится предъявлять повышенные требования к разнообразию методов и средств обучения и выбору наиболее рациональных из них для данной конкретной ситуации. В методике обучения физике особое внимание уделяется использованию лабораторно - практических методов. Однако увлечение каким - то одним методом (средством) часто приводит к применению "модных методов", независимо от того, соответствуют ли они особенностям темы и подготовленности учеников класса. Представление об оптимальном комплексе методов (средств) всегда конкретно, а не универсально. При оптимизации следует исходить из того, что каждый из методов обучения ориентирован на решение определенного круга дидактических задач и при этом косвенно способствует решению других задач, но не в той мере, в какой эти другие задачи могут быть решаемы с помощью иных методов.
Программа курса
И диссертации рассмотрены требования к учебнику по трем направлениям: логика изложения учебного материала, система заданий для организации деятельности учащихся и структура учебника. В этом параграфе мы остановимся только на рассмотрении первого направления.
Реализация концептуальных положений курса должна базироваться на знакомстве учащихся с системой фундаментальных физических теорий и на рассмотрении достаточно большого количества разнообразных физических явлений. Логика изложения учебного материала должна соответствовать структуре теории и имитировать процесс формирования этой теории с использованием методов научного познания. Кроме того, следует использовать такие сценарии введения основных элементов учебного материала, которые снижают или не повышают категорию трудности вводимого элемента. И еще одно существенное требование состоит в том, что необходимо неоднократно прослеживать всю схему научного познания и многократно использовать ее элементы — метод моделирования и построения гипотез, экспериментальный метод и метод теоретического анализа.
Все эти требования тесно переплетены и раскрывать их реализацию по-отдельности нецелесообразно. Но все же несколько аспектов мы выделим.
Знакомство с системой фундаментальных физических теорий. Знакомство начинается с механики. Во введении мы обращаемся к школьникам: "... чтобы вы могли достаточно полно представить себе строение окружающего мира и закономерности происходящих в нем процессов, нужно в первую очередь изучить движение и взаимодействие тел, которые вас непосредственно окружают и хорошо видны. Описание закономерностей движения и взаимодействия тел составляет содержание одной из физических теорий механики." [266, с. 5].
Когда ученики получили некоторые знания о движении тел, им предлагается применить эти знания для построения модели строения вещества. Но их оказывается недостаточно, чтобы объяснить многие явления, связанные со строением вещества. Поэтому дальше, в главах III и IV, вновь пришлось обращаться к основам механики- Каждая глава содержит параграфы "Краткие итоги главы". По этим параграфам можно проследить те идеи, с которыми знакомятся ученики при изучении каждой теории.
В первой главе подчеркивается, что классическая механика призвана найти те законы природы, в соответствии с которыми действие тел друг на друга сказывается на их движении и форме [266, с. 33]. Затем в главе III выявляется система законов механического движения. Показывается, что все законы мы рассматривали в инерциальных системах отсчета. Корни закона сохранения количества движения просматриваются в трудах Рене Декарта, согласно которым движение изначально присуще природе и неуничтожимо, что взаимодействие лишь перераспределяет количество движения между взаимодействующими телами и это перераспределение "регулируется" вторым законом Ньютона. При взаимодействии тел выполняется третий закон Ньютона. На нескольких примерах показано, что законы Ньютона, в том числе закон всемирного тяготения, сыграли огромную роль в становлении астрономии как науки.
Используя законы Ньютона и закон сохранения количества движения, можно исследовать многие механические процессы, но не все [266, с. 92 - 94]. Многие особенности природных явлений можно понять или предвидеть, если удается проследить за преобразованиями энергии, происходящими в этих явлениях. Обращается внимание учеников на то, что энергия многолика, может принимать множество форм. В протекающих природных явлениях энергия преобразуется из одной формы в другую.
