Главная / Методические материалы / Преподавание физики

Формирование понятийного аппарата по физике у учащихся общеобразовательных школ


Автор(ы): Заблоцкий Михаил Юрьевич, учитель физики

Будучи школьником, уже изучавшим физику, меня начали интересовать вопросы: “Зачем ввели новое понятие? Почему понятие ввели именно такое, а не другое? Можно ли введённое понятие заменить другим понятием?” Этот вопрос меня интересовал и в институте, но к окончанию института я не имел никаких вразумительных ответов по данному вопросу. Подобные вопросы задавали и некоторые мои ученики. Дальнейшая педагогическая практика показала, что одной из отличительных особенностей наиболее успешных учеников при применении знаний оказалось владение ими понятиями, их содержательное использование как инструмента анализа и синтеза в ситуациях, требующих разрешения. Одним из компонентов компетентного специалиста для меня стало владение им понятийным аппаратом.
В КОНЦЕПЦИИ модернизации российского образования на период до 2010 года говорится, что базовое звено образования – общеобразовательная школа, модернизация которой предполагает ориентацию образования не только на усвоение обучающимися определённой суммы знаний, но и на развитие его личности, его познавательных и созидательных способностей. Также в этом документе отмечается, что ученик должен приобрести опыт самостоятельной деятельности.
Очевидно, что одним из путей решения поставленных задач является вовлечение учащегося в исследовательскую деятельность.
Если встать на позицию исследовательской деятельности, то одними из её продуктов являются понятия, понятийный аппарат науки. В последнее время в нормативных документах по контролю за качеством подготовки учащихся стало больше уделяться вниманию контролю за понятийным аппаратом учеников. Например, в сборнике “Оценка качества подготовки выпускников основной школы”, выпущенном Министерством образования Российской Федерации издательством “ДРОФА” в 2000 году говорится, что учащийся должен владеть основными понятиями, давать определения физических величин. Описывать физические явления и процессы, что без владения понятийным аппаратом практически невозможно.
Если рассмотреть федеральный компонент государственного стандарта общего образования по физике, то в разделе требования к уровню подготовки выпускников говорится, что в результате изучения физики ученик должен знать/понимать
  • смысл понятий: (идёт перечисление понятий);
  • смысл физических величин: (идёт перечисление физических величин);
Понятно, что это совсем другой уровень требований, и это правильно.
Однако, несмотря на повышение внимания в руководящих документах на усиление внимания к понятиям, в методической литературе и практике работы учителей этот вопрос не нашёл должного отражения. Мало того, новые учебники по физике ничем не отличаются от старых учебников. В них просто даются определения понятий, никаких изменений в технологии формирования смыслов понятий и их понимания не произошло! В школьных задачниках и учебниках задания направленные на проверку и коррекцию понятийного аппарата практически отсутствуют. От качества сформированного понятийного аппарата во многом зависит качество подготовки выпускника, успех в его профессиональной деятельности. Понятия являются составной частью знаний и принимают самое непосредственное участие в применении знаний и выработке навыков.
Таким образом, возникает противоречие между требованиями федерального компонента государственного стандарта по физике к понятийному аппарату, технологиями формирования понятий и их контролю в методической литературе, содержанием школьных учебников и практикой работы учителей.
Вопросами формирования понятий в эксперименте и в школьном обучении занимались психологи: Б.Г. Ананьев, Л.С. Выгодский, Г.С. Костюк, Н.А. Менчинская, Р.Г. Натадзе, Л.С. Сахаров, Д.Н. Узнадзе и другие.
Как совершенно справедливо отметил П.Я. Гальперин, что процесс формирования понятий в школьном обучении, “в основном, происходит стихийно, т.е. с очень плохим управлением и подавлением многих научных и случайных причин”.
Л.С. Выгодский отмечает, что “ только при возникновении известной потребности, надобности в понятии, только в процессе какой-то осмысленной целесообразной деятельности, направленной на достижение известной цели или решения определённой задачи, может возникнуть и оформиться понятие”.
Один из новых принципов построения учебных предметов, выдвинутых В.В. Давыдовым касается и понятий. Он считает, что “все понятия, конституирующие данный учебный предмет или его основные разделы, должны усваиваться детьми путём рассмотрения предметно-материальных условий их происхождения, благодаря которым они становятся необходимыми (иными словами, понятия не даются как “готовое знание”)”.
В психологии существуют различные методики формирования понятий. Наиболее полно и качественно, с нашей точки зрения, формирует понятийный аппарат у учащихся технология развивающего обучения (РО) Эльконина-Давыдова. Решая систему учебных задач, учащийся, кроме всего прочего, формирует и свой понятийный аппарат. Однако мы не имеем методических рекомендаций для учителя и учебной литературы для ученика, где была бы реализована эта идея для преподавания физики. В данной работе мы постараемся дать свои варианты формирования понятий в системе РО Эльконина-Давыдова.
На наш взгляд первой трудностью в реализации этой идеи в практике организации учения учеников для учителя является создание учителем системы учебных задач (УЗ). Учителю нужно создать понятную для ученика ситуацию и предъявить требования, которые нужно выполнить в этой ситуации. Причём и ситуация и требования должны находиться в контексте основной задачи, решаемой изучаемым предметом. Для физики предметом изучения является природа, а основная задача – выявить закономерности, по которым живёт и развивается природа. Существует два способа познания используемые наукой – эмпирический и теоретический. Они требуют двух типов мышления - эмпирического и теоретического мышление. Соответственно существуют и различные способы формирования понятий, а, следовательно, различные уровни владения понятием, как инструментом анализа и синтеза решаемых человеком задач.
Второй трудностью учителя в реализации этой концепции является “переделывание” психологии и деятельности ученика, который до изучения физики не учился в системе РО. Ученик в лучшем случае воспроизводил теоретический материал учебника, как правило, без понимания смыслов и выполнял по внешним признакам действия при решении задач. Необходимо вселить уверенность в сознание ученика в возможность решать учебные задачи, осваивать теоретический материал на высоком теоретическом уровне сложности.
Третьей трудностью учителя является научение ученика грамотно выстраивать коммуникационное взаимодействие с участниками учебного процесса в процессе решения учебных задач.
Следует отметить специальную работу учителя и учеников по применению полученных знаний. Это отдельный очень интересный вопрос и его мы специально рассматривать не будем.
В качестве примера рассмотрим, как формируется понятийный аппарат учащихся при изучении механики. Ведущей задачей, решаемой в этом разделе, является определение положения тела в пространстве в любой момент времени (далее ОЗМ). Эта задача сообщается учащимся. Но физика как наука должна ещё и описать это положение (наблюдаем, описываем, выявляем закономерности, проверяем выявленные закономерности и их фиксируем и применяем – эмпирический способ познания). Учащимся предлагается на бытовом уровне описать местоположение различных тел и выявить в описаниях закономерности, провести обобщение. Выяснить, что есть в каждом описании. Это задание требует от учащихся владение смыслами, заложенными в описании, необходимо знать назначение, функцию каждого слова. Можно предложить из описаний убрать часть слов и предложений с пояснением причин такого решения. Здесь требуется от преподавателя умение действовать по обстановке, учитывать ситуацию, уровень развития учащихся и не забывать о своей цели, которая скрыта вУЗ и не представлена учащимся в явном виде. Часто учитель находится в цейтноте. Как правило, учащиеся выделяют ориентир (тело отсчёта), само тело, положение которого они описывали. Из-за несформированности понятия координаты и соответственно системы координат учащимся не всегда удается найти эту закономерность в описании. Если этого не удаётся сделать, то просто эта закономерность сообщается учителем на примере .А затем учащиеся определяют, какой вид имела система координат в их описаниях. Это очень важно сделать, так как каждый ученик должен выяснить для себя насколько близко он подошёл к выявлению этой закономерности, чего ему не хватило, чтобы сказать об этом. В этой ситуации требуется особый дар учителя работать со смыслами, которые, пусть и витиевато, но от души постарался сформулировать ученик и внести в результирующий продукт деятельности на уроке. Стремление точно выразить мысль и умение уловить смыслы постоянно находятся в поле деятельности учителя и ученика.
Иногда у учащихся вызывает затруднение выделить момент времени, в который они фиксировали местоположение тела. Снять это затруднение может подсказка сделанная учителем в неявном виде. Умение использовать учеником подсказку в неявном виде развивает его мышление, укрепляет его уверенность в своих силах. Можно напомнить им как в детстве их искали родители, что им говорили соседи о вашем местоположении. Видели пять минут назад … Понятно, что нам нужен прибор для измерения времени.
Теперь выявленные закономерности фиксируются в понятии система отсчёта (СО). Становится понятным, что система отсчёта “жила” на бытовом уровне без осознания большинством людей, что она есть и нужна человеку.
Таким образом, чтобы решать ОЗМ, необходимо выбрать СО. Какие задачи, вопросы возникают у учащихся после этого урока, куда эти задачи поведут класс дальше в вопросе изучения механики? Это опять важнейший момент в технологии, так как, в конечном счёте, ученик должен научиться сам ставить перед собой учебные задачи и их решать. Тогда обучение в классе переходит в самообучение, саморазвитие. Запускается природный механизм познания и пытливости ума человеческого. Это одно из достоинств этой технологии.
На первый взгляд всё хорошо. Понятие СО сформулировано, учащиеся (пусть и не все) принимали в этом участие. Но кто что взял для своей деятельности из этого продукта в коллективно-распределительной деятельности класса на уроке? Кто чем овладел, кто что понял, кто понял неправильно, как это понятие использовать, применять? Теперь нужна система заданий и долгая кропотливая работа для получения ответа учителем на поставленные выше вопросы. Это вся работа остаётся за кадром нашей работы. Это отдельная тема и её мы касаться не будем.
Таким образом, была создана ситуация, как вариант, где виден вариант рождение понятия СО.
Цель учителя – создать ситуацию, в которой у учащихся родится понятие механическое движение и покой. Вариант УЗ. Решить ОЗМ в различные моменты времени в СО связанной с Землёй для тел: ваш дом, любой автомобиль и Луна и выявить в полученных описаниях закономерности.
Как правило, эту УЗ удаётся всегда решить на уроке. Учащиеся говорят, что дом своё местоположение относительно Земли не меняет, а Луна всё время изменяет своё местоположение. Таким образом, получается две группы тел: не изменяющие своего местоположения и изменяющие местоположение с течением времени в нашей СО. Автомобиль переходит из одной группы в другую и не занимает постоянного места в группе. Что же делать дальше? Фиксировать полученные закономерности. Дать название этим группам с указанием признаков, по которым мы тела можем отнести к той или иной группе. Рождение понятия заканчивается формулированием его определения. Изменение местоположения тела в пространстве относительно других тел с течением времени называется механическим движением. Покой, это такое состояние тела, при котором его местоположение не изменяется с течением времени.
Человек сел в автобус и едет из одной части города в другую. Движется он или покоится? Покоится относительно автобуса, но движется относительно Земли. Становится ясным, что понятия механического движения и покоя понятия относительные. Информируя о движении тела, мы должны информировать и о СО, в которой это происходит. Результат наблюдаемого явления зависит и от СО. Наблюдая за одним телом в один и тот же промежуток времени мы можем получить различные результаты в зависимости от СО.
Понятно, что для покоящихся тел в нашей СО ОЗМ решена, а для движущихся тел её надо решать. Решать ОЗМ мы можем двумя способами – опытным путём и теоретически.
Решим ОЗМ теоретически. Для этого мы сообщаем названия существующих способов решения ОЗМ – естественный (траекторный), векторный и координатный. Что будем делать дальше? Как правило, учащиеся начинают анализировать названия способов. Начинается поиск ключевого слова и соотнесения его с ОЗМ. Траектория – это линия, вдоль которой движется тело (след оставленный телом). Чертим на доске и в тетради произвольную траекторию в выбранной СО. Чем нам помогает траектория в решении ОЗМ? Траектория ограничивает зону поиска тела, понятно, что тело надо искать на этой траектории. Что для этого нужно дополнительно? Если у учащегося сформировано из математики понятие длины, он им владеет в своей деятельности, его сознательно использовал раньше, то ответ очевиден – надо знать длину линии, которую прошло тело к данному моменту времени (путь пройденный телом). Мы рекомендуем учащимся путь обозначать буквой l, чтобы не путать с модулем вектора перемещения S, поскольку l=S только при определённых условиях, когда движение прямолинейное в одном направлении. Естественно, возникает вопрос – откуда взять путь? Путь и время связаны между собой. Это мы видим из анализа собственного движения, но как показать эту связь аналитически, как найти l=f(t)?
Анализ предыдущей деятельности показывает, что путь и время это разнородные величины и для их связи аналитически ввели специальную величину – скорость механического движения.
Если для класса подобная работа окажется непосильной, то можно решить следующую задачу. Мама купила для семьи из трёх человек 6 кг фруктов. Через два дня фрукты съели. Сколько фруктов нужно купить маме на следующие три дня, если в семью приехали гости в количестве четырёх человек. Обычно, учащиеся эту задачу решают успешно. Вводится понятие скорости поедания фруктов одним человеком. После обсуждения решения просим дать гарантию произведённых расчетов. И учащиеся вводят существенные дополнения, что это средняя скорость поедания фруктов, и если она не будет изменятся, то наши расчёты окажутся верными. Целесообразно сформировать (возможно просто сообщить, а потом дать специальные задания для “приживания” в сознании и деятельности этого понятия у ученика) общее понятие скорости. Скорость это величина, характеризующая как быстро изменяется одна величина при изменении другой величины. ?y/?x это есть средняя скорость изменения функции на участке ?x. Этим мы снимаем однобокое понимание скорости у ученика как физической величины, показывающей быстроту изменения пути пройденного телом с течением времени. И он намного лучше понимает, что ?v/ ?t и ?Ф/ ?t это тоже скорости. А когда будет изучена производная – как новый способ описания действительности, то переведение прежних аналитических текстов на язык производной происходит очень быстро со 100% качеством.
Но вернёмс...

ВНИМАНИЕ!
Текст просматриваемого вами методического материала урезан на треть (33%)!

Чтобы просматривать этот и другие тексты полностью, авторизуйтесь на сайте:

Ваш id: Пароль:

РЕГИСТРАЦИЯ НА САЙТЕ

Простая ссылка на эту страницу:
Ссылка для размещения на форуме:
HTML-гиперссылка:

Добавлено: 2015.08.30 | Просмотров: 761

При использовании материалов сайта, активная ссылка на AREA7.RU обязательна!