Введение к работе
Актуальность темы исследования Современное состояние школьного образования во всем мире характеризуется кардинальным и интенсивным реформированием существующей системы обучения по самым разнообразным направлениям: структура и организация среднего, образования, цели и задачи обучения, содержание и методика обучения. Необходимость подобных реформ обусловлена рядом факторов социального и научно-педагогического характера.
Одна из наиболее перспективных идей реформы образования заключается в гуманизации обучения, т.е. в преломлении целей образования через призму личности учащегося. Эта идея ориентирует систему среднего образования на формирование личности учащегося, его нравственного и интеллектуального потенциала, подготовку социально адаптированного молодого поколения, обеспечивающую максимальное развитие творческих способностей личности.
Конкретная форма реализации идеи гуманизации обучения за- . ключаетоя в дифференциации содержания обучения и требований, предъявляемых к учащимся по овладению предлагаемым материалом. Применительно к физическому образованию это означает четкое разделение задачи общего физического образования ("їизика для всех") и задачи подготовки специалистов в рр.злччда»х областях науки и техники, деятельность которых в определенной степени опирается на знание физики. Очевидно, что даже в самом развитом з экономическом, социальном и научно-техническом отношениях обществе подавляющее большинство граждан нуждаются лишь в общем физическом образовании. В то же время подготовка по физике лиц, имеющих несомненные способности и склонности к изучению данного предмета, может быть организована на гораздо более высоком уровне, чем это делается в настоящее время.
Проведенный нами .научно-методический анализ состояния физического образования по теме исследования показывает, что в настоящее время в большинстве развитых стран традиционные программы по физике содержат определенный материал, не представляющий особой ценности с точки зрения общего физического образования. В то же время некоторые вопросы современной физики, имеющие большую дидактическую значимость для формирования активной мыслящей личности с хорошо развитыми творческими способностями
либо вообще не представлены в школьном курсе физики, либо представлены в неадекватной форме.
Для повышения качества школьного образования по физике, обеспечения его более высокого научного уровня и доступности должны быть решены несколько принципиальных задач. С одной стороны, необходимо обеспечить овладение всеми учащимися твердо установленным объемом знаний и умений, определяемых наиболее важными фундаментальными физическими законами и,в конечном счете, всей методологией физики как науки. Этот объем должен быть
разным для различных категорий учащихся.
С другой стороны, необходимо создать возможности углубленного изучения физики тем учащимся, которые проявляют устойчивый повышенный интерес и способности к данному предмету. Наконец, необходимо обеспечить выполнение принципа непрерывности естественно-научного образования, что в наибольшей степени обеспечивает развитие творческих способностей обучаемых.
Одно из наиболее важных направлений развития содержания физического образования заключается во включении в школьный курс элементов физики нелинейных явлений, которые в настоящее время определяют направление развития физики и научно-технического прогресса общества.
Основной метод изучения нелинейных явлений - это метод фазовых траекторий, который применительно к системам с одной степенью свободы носит название метода фазовой плоскости. Эффективность метода фазовых траекторий при исследовании свойств физических систем определяется использоЕвнишфундаментального закона-закона сохранения энергии и возможностью классификации видов движения системы по топологическим признакам её фазовых траекторий, что обеспечивает необходимую наглядность при рассмотрении даже очень сложных физических систем. Подчеркнем, что в изучении элементов физики нелинейных явлений в школьном курсе делаются только самые первые шаги, хотя во всем мире отчетливо осознается исключительная важность развития школьного физического образования в данном направлении.
Объектом исследования является процесс обучения основам физики нелинейных явлений в курсе механики средней школы.
Предмет исследования составляет мето-
дическая система изучения и использования метода фазовой плоскости в курсе механики средней школы.
Цель исследования - обоснование и построение на основе дидактики,физики, педагогики и психологии концепции изучения метода фазовой плоскости и способов его использования при описании механических явлений в школах разного профиля: от изучения элементов физики нелинейных явлений в школах физико-математического профиля, до позышения наглядности изучения материала в школах гуманитарной направленности.
В основу исследования положена гипотеза: целенаправленное изучение в систематическое использование метода фазовой плоскости способно привести к повышению наглядности изучаемого материала, к повышению его научного ровня, к улучшению качества знаний при значительной рационализации познавательной деятельности учащихся и развитию их творческих способностей.
В процессе исследования и проверки гипотезы решались следующие задачи:
-
На основе анализа специальной базисной литературы изучить суть и методологическое значение метода фазовых траекторий.
-
На основе анализа методической и психолого-педагогической литературы проанализировать онтодидактические и методико-методологические возможности и особенности целенаправленного изучения и использования метода фазовой плоскости в школьном курсе физики и соотнести результаты анализа с практикой обучения.
-
Разработать содержание курса физики средней школы на материале механики по изучению и испльзованию метода фазовой плоскости с проверкой эффективности дидактических основ внедрения данного метода в педагогическом эксперименте.
-
На основе использования метода фазовой плоскости углубить содержание раздела "Механика" курса физики средней школы.
-
Проследить прямые и косвенные последствия, вносимые внедрением результатов исследования в компоненты системы школьного обучения.
Методологическую основу исследования составляют: общие законы диалектики, методология базисной науки - физики, а также методологические обобщения общей и частной дидактик.
Достоверность и обоснованность результатов работы обеспечиваются:
всесторонним анализом проблемы на основе изучения физи математической, психолого-педагогической и методической литер туры;
внутренней непротиворечивостью результатов исследовани. и их соответствием выводам и прогнозам сопредельных наук;
использованием разнообразных методов исследования адекватных поставленным задачам;
репрезентативностью и положительными результатами педаї гического эксперимента, проводившегося с 1990 по 1992 год.
Научная новизна исследования состоит в следующем: в работе сформулированы общие принципы изучения метода фазовой плоскости и его испльзования в школьном курсе механики для школ разного профиля. Впервые разработаны основы методики изучения ряда вопросов физики нелинейных явлений в KJ се механики, таких, как нелинейные колебания маятника, колебания при наличии сухого трения, автоколебания, адиабатические инварианты.
Теоретическое значение исследовг ния заключается в разработке путей повышения эффективности o6j чения физике в средней школе и качества сообщаемых знаний за счет включения в школьный курс элементов физики нелинейных явлений на основе методически адаптированного и последовательної использования метода фазовой плоскости, которые должны учитываться при создании учебников, учебных и методических пособий.
Практическое значение работы заклк чается в том, что сформулированные теоретические положения до-* ведены до уровня конкретных методических рекомендаций по изложению материала и решению задач, которые использованы в новом четырехтомном учебнике физики для физико-математических школ (авторы - Е.И.Бутиков, А.С.Кондратьев, В.В.Лаптев, В.М.Уздин) и внедрены в практику работы школ № 24, № 181, № 45 г.Санкт-Петербурга и малого физического факультета ЕГПУ иы.А.И.Герцена а также подготовительных курсов этого вуза.
Апробация результатов исследования осуществлю лась на следующих совещаниях и конференциях: "Физика в системе современного образования" (Ленинград, 1991), Герценовские пед-чтения (С.-Петербург, 1990-92 г.г.), межвузовская конференция (Абакан, 1992).
На защиту выносятся следующие положения:
-
Повышение научного уровня обучения физике в средней школе может быть реализовано путем последовательного применения метода фазовой плоскости, использующего фундаментальный закон сохранения энергии и обеспечивающего необходимую наглядность изложения материала,
-
Использование метода фазовой плоскости позволяет включить в курс физики средней школы изучение элементов физики нели -нейных явлений, представляющей собой основное направление развития современной физической науки.