Язык физической науки как средство достижения образовательных результатов обучения школьников

Пестрецова Анастасия Олеговна

учитель, математики и физики, ГБОУ гимназия №32 “Гимназия петербургской культуры” Василеостровского района, г. Санкт-Петербург

The language of physical science as a means of achieving educational results of teaching schoolchildren

Pestretsova Anastasia Olegovna

teacher, mathematics and physics, GBOU gymnasium No. 32 “Gymnasium of St. Petersburg culture” Vasileostrovsky district, St. Petersburg

Аннотация: Язык физической науки в учебном процессе играет первостепенную роль, которая состоит в том, что большую часть информации школьники получают в языковой или в знаковой форме. Только овладев всеми составляющими языковой и знаковой формы, которые включают в себя – терминологию, единицы физических величин, методы изучения природы, буквенные обозначения, формулы, графики, рисунки, схемы, диаграммы, условные обозначения, таблицы и т.д.  – у учащегося сформируется база языка физической науки.

Annotation:

The language of physical science plays a primary role in the educational process, which consists in the fact that students receive most of the information in a linguistic or symbolic form. Only after mastering all the components of the linguistic and symbolic form, which include terminology, units of physical quantities, methods of studying nature, letter designations, formulas, graphs, drawings, diagrams, diagrams, symbols, tables, etc– - the student will form the basis of the language of physical science.

Ключевые слова: язык физической науки; образование; достижения.

Keywords: language of physical science; education; achievements.

Введение

На каком «языке» нужно преподавать, чтобы материал был понятен каждому ребенку? К сожалению, нет универсального «языка», чтобы донести информацию, и ее понял каждый ребенок, но зато у каждого предмета есть свой уникальный язык науки, по средствам которого можно донести любой материал. Язык физической науки состоит из понятий,

знаков, символов,

создаваемых и используемых в науке для получения,

обработки, хранения и применения знаний.

Язык физической науки

можно считать одним из главных компонентов достижения образовательных результатов обучения у учащихся, т.к. в процессе его познания они

учатся: четко выражать свое

мнение; усваивают лучше пройденный материал; учатся применять полученные знания на практике и т.д.

Таким образом, актуальность данной работы состоит в том, чтобы научить школьников владеть языком физической науки для достижения образовательных результатов.

Предмет исследования – процесс обучения физике.

Объект исследования – язык физической науки в структуре средств обучению физики.

Цель исследования – систематизация  основных  понятий раздела «Динамика» как средство достижения образовательных результатов обучения школьников.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. На основе анализа психолого-педагогической и методической литературы раскрыть понятия языка физической науки.
2. Выявить особенности преподавания курса физики в современной школе.
3. Разработать методические рекомендации для учителя по обучению школьников физической науки.

Для решения поставленных задач были использованы следующие методы: изучение литературы, метод теоретического анализа и синтеза, метод восхождения от абстрактного к конкретному, метод моделирования.

Язык физической науки в структуре средств обучения физике

Язык в учебном процессе играет первостепенную роль, которая определяется тем, что подавляющую часть информации учащиеся получают в языковой или знаковой форме. [2]

Язык науки – не просто форма, в которой выражается некоторое внешнее по отношению к ней содержание научного знания, а именно способ возникновения и бытия научного знания как определенной реальности. Возникновение и совершенствование науки как особого типа познания мира находит свое воплощение в генезисе и развитии языка науки. [3]

Языковая форма включает в себя терминологию, единицы физических величин, методы изучения явлений и т.д., знаковая форма – буквенные обозначения, формулы, графики, рисунки, схемы, диаграммы, условные обозначения, таблицы, цифры и т.д., вместе эти составляющие представляют собой структуру языка физической науки. [2]

Усвоенный язык физической науки применяется как важнейшее средство формирования физических понятий, являясь их формой.

Взаимосвязь

языка и понятий в физике обусловлена принципом единства формы и

содержания, определяющего

понятийный подход в обучении. Овладение учащимися языком физической науки представляет собой одну из важнейших задач на современном этапе школьного физического образования.

Поэтому так важно

на уроках не просто констатировать факт существования языка физической науки, а надо

замотивировать учащегося пользоваться им.

Для этого можно сделать урок в игровой форме, так у учащихся будет больше желания начать

пользовать и изучать язык физической науки.

Выделим характерные черты языка физической науки:

Характерные черты языка физической науки.

1. В курсе физики изучаются

природные объекты, явления и процессы, причем в ходе их изучения можно производить измерения,

наблюдения, не изменяя

самого

процесса

или

явления,

выдвигать

гипотезы,

экспериментально их подтверждать или опровергать, создавать модели, преобразовывать их с целью детального изучения окружающего мира.

2. Физические величины могут

изменяться (скорость, сила, энергия и т.д.), то есть

имеет

место

временная

и

функциональная

зависимости

одних физических величин от других.

3. Физические величины имеют буквенные обозначения, причем одну физическую величину можно выразить через другую.

4. Некоторые физические величины имеют не только числовое значение (масса, плотность, энергия, температура и т.д.), но и направление (скорость, ускорение, сила и т.д.),

то есть являются векторными.

Усвоенный учащимися язык физической науки помогает в освоении разных способов деятельности

(теоретических/экспериментальных), развитии познавательного интереса, формировании умения четко выражать свои мысли, развитии творческого мышления, т.е. превращается в метод изучения явлений и объектов физического мира.

        Чтобы у

учащихся

прослеживался стимул к изучению предмета и использованию языка физической науки, важно

отметить

этот интерес у учителя. Ведь дети примеряют образ учителя на себя. Важно учителю не просто пользоваться языком физической науки, но и сделать его доступным и понятным для учащихся. Это позволит

учащимся еще раз

увидеть мощь физических законов, величие процесса познания, почувствовать переход от незнания к знанию.  [1]

Методические аспекты обучения школьников языку физической науки как средству достижения образовательных результатов

Данная тема, изучается после темы «Кинематики», и до «Законы сохранения в механике».

Цель изучения данной темы – развитие умения решать физические задачи по динамике на базовом и повышенном уровне. Усвоения знаний на основе понимания учащимися смысла основных научных понятий и законов механики.

Особенность изучения заключается в том, что основные понятия учащимся известны еще с 7 и 8 класса, и вновь их вводить не нужно. Происходит лишь обобщение и систематизация знаний.  

Основные понятия – масса, сила, инерциальная система отсчета, механическое состояние. Через них и даются новые знания.

Составим структурно-логическую схему, для темы «Динамика», для более успешного освоения темы:

Рис. 1 – Основные законы темы «Динамика»

Рис. 2 – СЛС темы «Динамика»

Методические рекомендации для учителя по обучению школьников языку физической науки

При составлении технологической карты урока, учителю необходимо учитывать следующие дидактические принципы обучения:

1. Принцип преемственности (7-9 классы)

Изучение науки физики в 7 классе, начинается с основных понятий – масса, сила, ИСО. И каждый последующий учебный год начинается с актуализации и расширении этих знаний. Впоследствии, через эти понятия делают открытие новых законов и определений (т.к. они являются базой – основными понятиями, данного раздела). Так с «Законом Всемирного тяготения», учащиеся знакомятся только в 9 классе, но лишь в 10 классе узнают, как его выводят, и какие законы (понятия) можно вывести из него.

2. Принцип цикличности

Данный принцип очень связан с принципом преемственности, т.к. каждый новый учебный год начинается с повторения раздела «Механика» и углублений (расширений) знаний по этому разделу.

3. Принцип вариативности

Заключается в том, что учащимся предоставляется: выбор уровня сложности выполнения заданий (творческих – модели); выбор темы проекта и его содержания/структуры; выбор темпе работы (за счет организации лабораторных, самостоятельных и контрольных работ).

4. Метод проектов

В старших классах (10 – 11), в разделе «Динамика», раскрывается глубина уже изученного материала. Поэтому, данный метод поможет лучше, учащимся закрепить свои знания в ходе создания проектов по выбранной теме. Плюсы данного метода: решается проблема мотивации (т.к. учащиеся сами выбирают тему, которая интересна им для более подробного изучения); учащиеся становятся сами «учителем», что способствует ответственному отношению к данной профессии; происходит оценка своих сил и возможностей (навык публичных выступлений). Минусы данного метода: затрачивается большой объем времени.

5. Компетентностый подход

Преподнесение информации осуществляется, по средствам создания проблемной ситуации (не могут сформулировать, почему именно так происходит, входе эксперимента/демонстрации). На уроках учащимся предоставляется право выбора, как именно он хочет усвоить «новые знания» (теория/практика), дети сами их открывают т.к. им принадлежит ведущая роль на уроке. Осуществление рефлексии в конце каждого урока, для подведения урока и усвоения материала.

Методика обучения старшеклассников решению физических задач по теме «Динамика»

При изучении раздела Динамика, большое внимание уделяют решению задач, можно выделить два типа вычислительных задач:

1. Задачи на законы движения: I Закон Ньютона, II Закон Ньютона, III Закон Ньютона;
2. Задачи на нахождение силы (или ее составляющих): сила упругости, сила всемирного тяготения (вес, сила тяжести), сила трения (покоя, качения, скольжения, вязкое).

Можно разделить задачи и по другим критериям:

1. Задачи, в которых необходимо по известным законам движения тела определить силы, под действием которых это движение происходит;
2. Задачи, в которых необходимо по известным силам, действующим на тело, определить закон его движения.

Очень важное внимание стоит уделить решению количественных и качественных задач.

Методы решения количественных задач:

1. Арифметический
2. Алгебраический
3. Графовый
4. Структурная форма
5. Графический
6. Силлогический
7. Геометрический

        В школьном курсе чаще всего используется только первый, пятый и седьмой метод, или эти методы в связке. Поэтому, очень важно учащихся старших классов научить владеть всеми методами решению количественных задач. Это хорошая возможность научиться решать задачи, рассматривая их со всех сторон.

Методы решения качественных задач:

1. Анализ условия задачи и поиск ответов в тексте учебника
2. Использование графически наглядных представлений и образов
3. Силлогический

        В школьном курсе чаще всего используется только первый метод, или первый метод в связке со вторым. Поэтому, очень важно учащихся старших классов научить владеть всеми методами решению качественных задач. Тогда на экзаменах, у учащегося будет больше возможностей, чтобы верно решить задачу, т.к. не все задачи, возможно, решить всеми тремя методами (чаще всего можно использовать один или два метода).

Итак:

1. Решение задач учит анализировать явления, развивает логическое мышление, смекалку, творческую фантазию, умение применять теоретические знания для объяснения явлений природы, быта, техники…

2. Учащиеся приучаются к точной, лаконичной, грамотной речи, у них развивается эвристическое нестандартное мышление, формируется свое миропонимание.

Алгоритм решения задач по Динамике

Задачи по динамике решаются с помощью законов Ньютона. Рекомендуется следующий порядок действий:

1. Записать условие (Дано), выяснить, что требуется найти в задаче

2. Выразить все величины в единицах СИ

3. Проанализировав условие задачи, установить, какие силы действуют и на какие тела;

4. Показать на рисунке все силы в виде векторов, то есть направленных отрезков, приложенных к телам, на которые они действуют;

5. Выбрать систему отсчета, при этом полезно одну координатную ось направить туда же, куда направлено ускорение рассматриваемого тела, а другую – перпендикулярно ускорению;

6. Записать II закон Ньютона в векторной форме:

7. Перейти к скалярной форме уравнения, то есть записать все его члены в том же порядке в проекциях на каждую из осей, без знаков векторов, но учитывая, что силы, направленные против выбранных осей будут иметь отрицательные проекции, и, таким образом, в левой части закона Ньютона они будут уже вычитаться, а не прибавляться. В результате получатся выражения вида:

8. Составить систему уравнений, дополнив уравнения, полученные в предыдущем пункте, в случае необходимости, кинематическими или другими простыми уравнениями;

9. Выполнить проверку размерности, чтобы убедиться, что правильно вывел формулу;

10. Провести далее все необходимые математические этапы решения;

11. Если в движении участвует несколько тел, анализ сил и запись уравнений производится для каждого из них по отдельности. Если в задаче по динамике описывается несколько ситуаций, то подобный анализ производится для каждой ситуации.

При решении задач учитывайте также следующее: направление скорости тела и равнодействующей сил необязательно совпадают.

Заключение

Язык физической науки в учебном процессе играет первостепенную роль, которая состоит в том, что большую часть информации школьники получают в языковой или в знаковой форме. Только овладев всеми составляющими языковой и знаковой формы, которые включают в себя – терминологию, единицы физических величин, методы изучения природы, буквенные обозначения, формулы, графики, рисунки, схемы, диаграммы, условные обозначения, таблицы и т.д.  – у учащегося сформируется база языка физической науки.

Так основными понятиями темы «Динамика» являются – масса, сила, инерциальная система отсчета и механическое понятия – на основе которых и выводятся все законы и определения.

Усвоенный школьниками язык физики превращается в метод изучения явлений и объектов окружающего мира. Тем самым учащиеся смогут свободно выражать свои мысли по средствам использования языка физической науки.

Список используемых источников

1. Ерохин В. Ф. Статья «Язык физической науки как средство реализации ФГОС в школе» [Электронный ресурс]; Портал «Солнечный свет». [https://solncesvet.ru/magazine_work/39777/] (дата обращения: 28.11.2021)
2. Новосибирский государственный педагогический университет [Электронный ресурс]. [https://studfile.net/preview/3965431/] (дата обращения: 28.11.2021)
3. Швырев В. С. «Язык науки» [Электронный ресурс]; Электронная библиотека ИФ РАН «Новая философская энциклопедия». [https://iphlib.ru/library/collection/newphilenc/document/HASH1a1b0e915c2276839b541a] (дата обращения: 28.11.2021)