Главная / Методические материалы / Преподавание физики
Формирование знаний школьников о структуре физической теории
Автор(ы): Ларионова Наталья Валентиновна, учитель физики; Ларионов Вадим Сергеевич, учитель физики
Notice: Undefined variable: content in /home/area7ru/area7.ru/docs/metodic-material.php on line 278
Вопросу включения методологических знаний в курс физики средней школы посвящены работы известных отечественных учёных, таких, как В.Ф.Ефименко, Г.М.Голин, А.А.Бух, В.Г.Разумовский, Б.И.Спасский, В.В.Мултановский, А.А.Пинский, Н.С.Пурышева и др. Г.М.Голин [1] выделил следующую систему методологических знаний:
- Научный эксперимент и методы экспериментального (эмпирического) познания.
- Физическая теория и методы теоретического познания.
- Стержневые методологические идеи физики.
- Основные закономерности развития физики.
Одним из элементов данной системы является физическая теория и методы теоретического познания. Физическая теория – это целостная система физических знаний, в полной мере описывающая определённый круг явлений и являющаяся одним из структурных элементов физической картины мира (см. табл.1).
| Физическая картина мира | | Исходные философские идеи и понятия | Физические теории | Связи между теориями | | Материя, движение, пространство и время, взаимодействие. | Классическая механика
Статистическая физика
Электродинамика
Квантовая теория | Принципы: соответствия, дополнительности, симметрии, причинности | Таблица 1. Структура физической картины мира
Школьный курс физики структурирован вокруг четырёх фундаментальных физических теорий: классической механики, молекулярно-кинетической теории, электродинамики, квантовой теории. Теоретическое ядро школьного курса физики воплощает четыре указанные фундаментальные теории, специально адаптированные для школьного курса. “Это позволяет выделить в курсе физики генеральные направления в виде учебно-методических линий и затем формировать весь материал вокруг этих линий. Такая генерализация учебного материала позволяет обеспечивать формирование у учащихся адекватных представлений о структуре современной физики, а также реализацию теоретического способа обучения…” [2. С. 33]. Генерализация учебного материала направлена на обеспечение качественного усвоения системы знаний, являющихся научной базой общего политехнического образования, на обеспечение эффективности учебного процесса и глубокого и цельного восприятия определённой области знаний; на формирование и развитие творческого, научно-теоретического способа мышления.
| ФИЗИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ | | Основание | Ядро | Следствия | Интерпретация | Эмпирический базис.
Система понятий.
Модели. | Законы.
Законы сохранения.
Принципы и постулаты.
Фунд. физ. Постоянные. | Объяснение эмпирических фактов и предсказание нового. | Истолкование основных понятий и законов.
Границы применимости теории. | Таблица 2. Структура физической теории
Опираясь на работы В.Ф.Ефименко [3], В.В.Мултановский [4] выделил следующие структурные элементы физической теории: основание, ядро, следствия и интерпретации (см. табл.2). В рамках школьного курса физики наиболее полно могут быть рассмотрены структура классической механики (см. табл.3) и молекулярно-кинетической теории. Полностью раскрыть структуру такой фундаментальной теории как классическая электродинамика не представляется возможным (в частности, вследствие недостаточного математического аппарата школьника). Однако в этом случае формирование знаний у учащихся о структуре физической теории можно осуществить на примере частной теории – теории Друде-Лоренца (см. табл.4).
| КЛАССИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА | | Основание | Ядро | Следствия | Интерпретация | наблюдение явлений (движение тел, свободное падение, колебание маятника…)
мат. точка, абс.тв.тело
- Кинематические уравнения движения
| законы Ньютона, движения абс. тв. тел, закон всемирного тяготения
ЗСЭ, ЗСИ, ЗСМИ
Дальнодействия, независимости действия сил, относительности Галилея Однородности и изотропности пространства, однородности времени. гравит. постоянная | - Объяснение
различных видов движения - Решение
прямой и обратной задачи механики - Применение
законов в технике (космос, самолёты, транспорт…) - Предсказание:
Открытие планет Нептун и Плутон | Границы применимости теории:
макроскопические тела
| Таблица 3. Структура классической механики
| КЛАССИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕОРИЯ ДРУДЕ-ЛОРЕНЦА | | Основание | Ядро | Следствия | Интерпретация | 1) Опыт Рикке (1901);
2)Опыт Мандельштама и Папалекси (1913);
3) Опыт Толмена и Стюарта (1916). | Основные положения теории:
1) Движение электронов подчиняется законам классической механики.
2) Электроны друг с другом не взаимодействуют.
3) Электроны взаимодействуют только с ионами кристаллической решётки, взаимодействие это сводится к соударению.
4) В промежутках между соударениями электроны движутся свободно.
5) Электроны проводимости образуют электронный газ, подобно идеальному газу, “электронный газ” подчиняется законам идеального газа. | - Вывод закона Ома.
- ВАХ металлов.
- Объяснение природы сопротивления металлов.
- Вывод закона Джоуля-Ленца.
| Границы применимости и недостатки теории:
классическая теория не может объяснить закон Дюлонга и Пти, температурную зависимость удельного сопротивления металлов, сверхпроводимость. | Таблица 4. Структура классической электронной теории Друде-Лоренца
Структура физической теории, представленная в таблице 4, может быть использована для...
ВНИМАНИЕ!
Текст просматриваемого вами методического материала урезан на треть (33%)!
Чтобы просматривать этот и другие тексты полностью, авторизуйтесь на сайте:
|
|
Добавлено: 2015.02.21 | Просмотров: 963
При использовании материалов сайта, активная ссылка на AREA7.RU обязательна!
|
