Формирование экспериментальных умений при изучении физики в средней школе

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1: Физический эксперимент как метод научного познания.

1.1: Учебный физический эксперимент как метод учебного познания.

1.2: Методика формирования экспериментальных умений. 1.3: Основные этапы формирования экспериментальных умений. ГЛАВА 2: Методические основы физического эксперимента.

2.1: Содержание основных понятий теории учебного эксперимента. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ЛИТЕРАТУРА. ПРИЛОЖЕНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ

В науке понятие эксперимент является весьма широким по объему, охватывающим многие области человеческой деятельности. Эксперимент (от латинского - проба, опыт) - метод познания, при помощи которого в контролируемых и управляемых условиях исследуются явления действительности. Эксперимент предполагает активное вмешательство экспериментатора в ход процессов и явлений действительности и их преобразование. Это является существенным отличием эксперимента от других методов эмпирического исследования, например, наблюдения.

Физический эксперимент является неотъемлемой частью курса физики. Ясное и глубокое усвоение основных законов физики и ее методов невозможно без работы в физической лаборатории, без самостоятельных практических занятий. В физической лаборатории учащиеся не только проверяют эксперименты известных законов физики, но и обучаются работе с физическими приборами, учатся грамотной обработке результатов измерений и критическому отношению к ним.

Цель курсовой работы: раскрыть сущность основных методических аспектов

формирования экспериментальных умений при изучении физики в средней

школе.

Основными задачами моей курсовой работы являются:

Изучить педагогическую и методическую литературу по проблеме формирования экспериментальных умений в процессе обучения физике.

Разработать проект урока по формирования экспериментальных умений.ГЛАВА 1: ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ КАК МЕТОД НАУЧНОГО

ПОЗНАНИЯ.

В науке понятие эксперимент является весьма широким по объему, охватывающим многие области человеческой деятельности. Эксперимент (от латинского - проба, опыт) - метод познания, при помощи которого в контролируемых и управляемых условиях исследуются явления действительности. Эксперимент предполагает активное вмешательство экспериментатора в ход процессов и явлений действительности и их преобразование. Это является существенным отличием эксперимента от других методов эмпирического исследования, например, наблюдения.

С помощью эксперимента наука в состоянии не только объяснить явления материального мира, но и непосредственно овладевать ими. Поэтому эксперимент является одним из главных средств связи науки с производством. Эксперимент является одним из источников развития теории и выступает с теорией в диалектическом единстве.

Характеризуя роль эксперимента, выдающийся физик Альберт Эйнштейн писал: "Все познание реального мира исходит из опыта и завершается им". В физике обычно выделяют два типа эксперимента: исследовательский и критериальный. Исследовательский эксперимент исходит от научной проблемы и определяются поставленной поисковой задачей. Он не предполагает получение определенного ожидаемого результата. Критериальный эксперимент предполагает обязательным наличие гипотезы (логическое основание эксперимента, предположение), которая нацеливает экспериментатора на ожидаемый результат.

К объектам физического исследования относятся, как правило, объекты неживой природы (предметы, процессы, явления). В этих объектах отсутствуют процессы обмена, свойственные живым организмам. Это позволяет в процессе эксперимента максимально изолировать объекты исследования от фактов, не имеющих экспериментального значения, и изучать их в относительно "чистом" виде.

Цель научного физического эксперимента как метода познания является одним из важнейших его элементов. Она относится к субъективной стороне эксперимента, то есть связана с познающим субъектом (экспериментатором). Цель выступает в качестве субъективного образа будущего результата эксперимента, то есть носит идеальный характер. Цель всякого эксперимента и её достижение и её достижение определяется состоянием науки в данной области. Научному физическому эксперименту присущи следующие наиболее характерные для него познавательные цели: установить наличие или отсутствие предполагаемого теорией явления, выявить количественную определенность

какого - либо свойства объекта, подтвердить принципы теории, воспроизвести черты исследуемой природной ситуации или технических устройств. Экспериментальные цели и их правильный выбор неотделимы от средств эксперимента. Экспериментальные средства относятся к объективной стороны эксперимента.

Способы деятельности экспериментатора (экспериментальная процедура) включают следующую систему операций:

В соответствии с гипотетической моделью познавательного изменения предмета познания ставится задача на конструирование эксперимента.

Гипотетические изменения предмета познания соотносятся с имеющимися знаниями о природных или других объектах и выбираются средства познания, способные вызвать планируемые познавательные измерения предмета познания.

Разрабатывается конструкция средства познания с таким расчетом, чтобы на долю ученого оставались лишь операции "пуск" и "остановка".

Производятся средства познания.

Формулируются гипотеза эксперимента. Гипотетическая модель изменения предмета познания соотносится с имеющимися знанием об объекте познания и выбирается тело или система тел, которые имеют в своем составе предмет познания.

В выбранном теле (системе тел, процессе) выбирается объект и предмет познания. Производится совокупность заданных изменений объекта познания.

С помощью преобразующих средств познания конструктивно выделяются познавательные изменения предмета познания.

Если осуществляются заданные изменения предмета познания и для этого необходимы специальные средства, то они конструируются.

Конструктивно обеспечивается связь между заданным функционированием средств познания и изменением предмета познания.

Конструктивно обеспечивается связь между заданными изменениями объекта познания и изменениями предмета познания.

В тех случаях, когда можно задать различные контролируемые последовательности строения системы (средства познания - предмет познания), разрабатывается оптимальные их вариант.

Разрабатывается подсистема фиксации результатов эксперимента.

Разрабатывается подсистема счета и измерения.

Устанавливается необходимая, конструктивно оформленная связь между взаимодействующими подсистемами(средства познания - предмет познания; фиксация результатов; счет и измерения).

Отлаживается взаимодействие средств познания и изменений предмета познания.

Осуществляются элементарный акт процесса познания, состоящий из следующих элементов: пуск, взаимодействие (средства познания - предмет познания), контроль взаимодействия и выключение.

Фиксируются и обрабатываются результаты эксперимента, формулироваться выводы. [3].

1.1: УЧЕБНЫЙ ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ КАК МЕТОД

УЧЕБНОГО ПОЗНАНИЯ

При выполнении лабораторных работ по физике и другим предметам широко используется эксперимент. Однако в данном случае он выполняется не как метод научного познания, а как метод учебного познания. Научное познание отличается от учебного познания. Первое отличие заключается в том, что учебное познание не предполагает самостоятельного выделения субъектом предмета познания из объекта. В научном познании выделение объекта и предмета исследования является необходимым условием и осуществляется ученым. При обучении объект и предмет познания задаются проектом обучения (программой, учебником). Второе отличие заключается в том, что при обучении для познания нового может быть использована только часть известного студенту, ученику, в научном познании - принципиально все известно в данной области. Это отличие основано на различном отношении процессов научного познания (как исследования) и учебного познания ко всему наличному знанию.

Объектом учебного физического эксперимента также, как и при проведении научного физического эксперимента, могут выступать тела, процессы, явления. В процессе проведения учебного физического эксперимента могут быть поставлены следующие познавательные экспериментальные цели:

Наблюдать за физическими явлениями и особенностями их протекания в определенных условиях

S Измерять физические величины

S Устанавливать количественные и функциональные зависимости между физическими величинами

S Изучать свойства вещества в различных состояниях

S Проверять теоретические предсказываемую зависимость.

К средствам учебного физического эксперимента также, как и научного физического эксперимента, относятся приспособления, механизмы, приборы.

Экспериментальные средства научного физического эксперимента являются основой и источником дальнейшего развития средств учебного эксперимента. Их ценность будет тем выше, чем больше выбранный метод изучения явления приближается к методам научного исследования, а учебная установка - к соответствующим научным установкам.

Средства учебного физического эксперимента значительно проще чем средства научного физического эксперимента. Они не всегда отвечают требованиям, предъявляемым к точности измерений. При конструировании этих средств учитываются педагогические и дидактические требования, специфика их применения. Особое внимание обращается на безопасность экспериментальных средств, так как с ними работают учащиеся.

В основе конструирования учебных приборов положены следующие пять принципов:

•S Соответствие программе и научная обоснованность

■S Видимость и наглядность

•S Удобство в управлении и обслуживании

■S Согласованность приборов

•S Экономическая целесообразность.

Способы деятельности учителя (ученика) при проведении физического эксперимента включая следующую систему операций:

Осознать (уяснить) объект эксперимента.

Осознать (уяснить) цель эксперимента.

Продумать, обосновать и сформулировать гипотезу, которая является логическим основанием эксперимента.

На основе анализа знаний о гипотетических изменениях предмета познания определить не обходимые средства познания, выделить объекты наблюдения, оценить ожидаемый результат измерений.

На основе оценочного расчета выбрать оптимальный вариант средств познания, отобрать приборы и материалы.

Если возникает необходимость, то создаются средства познания с учетом педагогических требований, предъявляемых к экспериментальным средствам, и конструируются специальные средства для подготовки объекта познания.

Собрать установку (схему), обеспечить взаимодействие и связь средств познания и предмета познания, отладить их взаимодействие.

Определить рациональную последовательность выполнения измерений.

Выбрать способ записи результатов измерений, начертить таблицу.

Осуществить пуск установки и контроль, за процессом эксперимента.

Произвести измерения и зафиксировать результаты наблюдений и измерений.

Обработать и проанализировать полученные данные. Сформулировать вывод. [3].

1.2: МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

УМЕНИЙ

Обучение методике эксперимента должно предшествовать раскрытие особенностей его содержания и структуры. Разумеется, полнота этого раскрытия на разных этапах обучения будет различной.

Формирование у учащихся обобщенного умения самостоятельно ставить опыты так же, как и умения наблюдать, может быть обеспечено при условия согласованной, целенаправленной деятельности учителей различных предметов. Необходимо формировать у учеников умения выполнять отдельные действия и операции, из которых слагается эксперимент, и раскрывать структуру эксперимента как метода научного познания, роль каждой операции в этой деятельности.

Исходя из анализа структуры научного эксперимента, учащимся может быть предложен план деятельности по выполнения учебного эксперимента в процессе обучения.

План деятельности по выполнению эксперимента

Уяснение цели эксперимента.

Формулировка и обоснование гипотезы, которую можно положить в основу эксперимента.

Выяснение условий, необходимых для достижения поставленной цели эксперимента.

Планирование эксперимента, включающего ответ на вопросы:

а) какие наблюдения провести;

б) какие величины измерить;

в) приборы и материалы, необходимые для проведения опыта;

г) ход опытов и последовательность их выполнения;

д) выбор формы записи результатов эксперимента;

Отбор необходимых приборов и материалов.

Сбор установки, электрической цепи.

Проведение опыта, сопровождаемое наблюдениями, измерениями и записью их результатов.

Математическая обработка результатов измерений.

9. Анализ результатов эксперимента, формулировка выводов (в словесной, знаковой или графической форме).

Чем подробнее анализируя эта структура деятельности отрабатывается каждая из операций на начальном этапе формирования обобщенных экспериментальных умений по выполнению опытов, тем быстрее умение становится обобщенным, многие операции выполняются в свернутом виде и учащиеся быстрее овладевают умением самостоятельно (без подробных инструкций учителя) выполнять опыты. При этом значительно повышается роль эксперимента в усвоении учащимися понятий и законов.

Знания структуры эксперимента и методики формирования обобщенных экспериментальных умений позволят учителям, преподающим естественнонаучные дисциплины, перейти от методики ознакомления учащихся со структурой отдельной лабораторной работы и составление плана для неё к методике, которая предусматривает раскрытие общности структуры всех экспериментальных работ.