Визитка ИсторияФизкабинет МетодикаКружки   Гостевая книга

Главная

МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК СРЕДСТВО РАЗВИТИЯ УЧАЩИХСЯ В ПРОЦЕССЕ ИЗУЧЕНИЯ ФИЗИКИ страница 1

               От  двух полярных взглядов на физику, как экспериментальную или как на теоретическую науку, школьная методика переходит сегодня  в доктрине тесного взаимодействия теоретических и эмпирических методов познания.
            Что это  может дать для самой методики преподавания физики?   В первую очередь,  в результате такого подхода  ученики получают системообразующий фактор, ту нить познания, на которую нанизываются   
конкретные бусинки знаний. В результате учения  школьник получает четкое представление о том, как было получено, и как может быть получено большинство научных фактов, а это само по себе очень важно. Освоив подобные методы в достаточной мере, ученик сможет получить с помощью учителя или сам  немалую часть учебного материала.
            Какие методы научного познания можно отнести к столь важной группе? Это, прежде всего, общефилософские методы познания, такие как анализ, синтез, моделирование и т. д. Остановимся более подробно на методе моделирования.
Знаменитая пизанская башня. Шары падают одновременно
            Итак, для качественного усвоения знаний по физике школьникам необходимо в полной мере раскрыть суть метода моделирования, но если это общефилософские методы познания, не раскрываются ли они в достаточной степени на других школьных предметах? Все школьные предметы химия, природоведение, биология, русский язык и даже физкультура работают с моделями или со знаниями, полученными с помощью метода моделирования, но даже термин «модель» встречается сравнительно  часто только в биологии, да и там он употребляется не в научно-познавательном смысле, а в смысле демонстрационного  макета. Предмета «методы научного познания» в основной школьной программе, пока, не существует, но в  Государственном образовательном стандарте предусмотрено изучение методов научного познания в виде отдельного раздела. Отсюда вытекает необходимость формирования у школьников представления о роли моделирования явлений и объектов, области применения и границ применимости моделей. Бесспорно, это требует перестройки всего учебного процесса в школе так, чтобы учащиеся получили четкое представление о происхождении научных знаний и понимали, как связаны между собой факты, понятия, законы и теоретические выводы.
            Поэтому можно сделать следующий вывод: в курсе физики необходимо в достаточной мере изучать метод моделирования, начиная осваивать его с первых занятий, и не выпуская далеко из рассмотрения на протяжении всей основной школы.
            Модели давно играют одну из главных ролей в обучении физике, о моделях написано много научных работ, много ученых, преподавателей и учителей создавали и создают новые учебные модели, даже  классификаций разработано немало.  Попытаемся оценить   ценность некоторых из них  для методики преподавания физики.
             Классификации моделей могут, например, отличаться  признаками, положенными в их основу:
•  по способу познания: житейские, художественные, научно-технические;
•  по отрасли знаний: биологические, экономические, исторические и т.д.;
•  по области использования: учебные (наглядные пособия), опытные (модель самолета в турбодинамической трубе), научно-технические (ускорители элементарных частиц), игровые (спортивные, экономические, военные), имитационные (многократное повторение опытов для оценки результатов воздействия реальной действительности на образец);
•  по учету фактора времени: динамические и статистические.

                                              Распределение Больцмана (модель)     Сложение цветов (модель)               Графическое представление колебаний (модель)         Эффект Допплера (модель)
            Модели могут классифицироваться по способу реализации и средствам моделирования: материальные (предметные) и идеальные (мысленные). В свою очередь материальные модели делятся на: физически подобные, пространственно-подобные и математически подобные, а идеальные модели делятся на: модели-представления и знаковые модели.
            В методике преподавания физики можно встретить и  классификацию моделей по способу реализации: физические и математические, которая отнюдь не  является   полной.  Из этой классификации выпадают, например, химические уравнения и уравнения ядерных реакций.
            Приведенные классификации представляют интерес для методики преподавания физики только в плане обучения учеников методу моделирования, и не представляют особого интереса при преподавании конкретных тем курса. Совсем иначе обстоит дело с классификацией, основанной на способах получения моделей. Модели можно разделить на  полученные путем предельного перехода,   полученные путем приписывания и теоретические конструкты.
            С помощью предельного перехода можно получить модели непосредственно воспринимаемых явлений и объектов, путем рассмотрения целого ряда явлений или объектов обладающих интересующим свойством, например в порядке его возрастания, а затем сконструировать мысленный объект или явление, обладающим этим свойством в бесконечной мере, либо лишенным его. Таким образом, можно вводить понятия материальной точки или математического маятника.
            Путем приписывания некоторых свойств объекту можно получить модели микрообъектов или микроявлений, не воспринимаемых непосредственно органами чувств. Таким образом, можно получить модели идеального или электронного газа. И, наконец, теоретические конструкты, такие как электрон или электромагнитное поле, они не могут быть получены путем приписывания, и лишь дальнейшее развитие науки может подтвердить правомерность их использования. Из данной классификации можно получить конкретные методические рекомендации по введению моделей того или иного класса.
            Для успешного введения модели непосредственно воспринимаемого макрообъекта или макроявления, необходимо реализовать наблюдение подобных объектов, явлений с различными степенями выраженности интересующих свойств. Для построения моделей микрообъектов и микроявлений, полученных путем приписывания, необходимо вначале, на основе предыдущего опыта, путем абстрагирования отбросить несущественные стороны, а оставшиеся в поле рассмотрения свойства приписать модели. И, наконец, при введении теоретических конструктов, таких как электрон, квант или электромагнитное поле, существование которых, само по себе, необходимо доказывать, остается использовать исторический материал, показывающий, как эти понятия появились в истории науки.

                                                        Адиабатическое сжатие (модель)      Гидравлическое торможение (модель)       Модель молекулы  органического вещества    Суперпозиция волн (модель)
            Моделирование, как способ научного познания реальности, давно стало одним из наиболее мощных средств науки. Само слово «модель» было известно очень давно, первоначальное значение слова было связано с архитектурой. В эпоху средневековья оно обозначало масштаб, в котором выражались все пропорции здания. Впоследствии понятием модели стали пользоваться в научных исследованиях, когда непосредственное изучение каких-либо явлений оказывалось невозможным или малоэффективным. Начало моделированию, как методу теоретического исследования, положил И. Ньютон, сформулировав две теоремы о подобии, позволяющие результаты опытов по сопротивлению тел, движущихся в жидкой среде, переносить на другие случаи, в книге "Математические начала натуральной философии".
            Метод моделирования имеет большое значение в современных условиях. Он основан на построении соответствующей модели объекта, изучении ее свойств и переносе полученной информации на сам объект. Роль модели состоит в том, что она – заменитель объекта, посредник в отношениях между субъектом и объектом. Под моделью понимается условный образ или образец изучаемого объекта.
           

Страницы   1 2 3            Далее

    На главную       Карта сайта       Список статей

                
Лаборатория
Публикации
Ссылки
Гостевая книга
Материалы к уроку
Школа физики
 Сайт школы
 

Заключительные уроки по теме " Теплота" и разделу "Электричество"

Информационно-методическое пособие для учащихся по теме "Строение вещества"

Связь преподавания физики и биологии

Литературные материалы в обучении физике

Анимации моделей

Примеры анимаций
Анимации Касьяновой Е.

Прибор для демонстрации независимости действия сил

 Домашняя экономия 

 Анекдоты