Итак, формирование понятия о физической картине мира есть процесс постепенный. Обычным сообщением научных знаний невозможно сформировать данное понятие. Учащиеся усваивают конкретные физические данные, но не могут подняться до уровня мировоззренческих проблем. В связи с этим, третьей составной частью процесса создания у учащихся представлений о физической картине мира является диалектико-материалистическое истолкование основ физики. Раскрытие диалектико-материалистического характера физических явлений помогает учащимся глубже осознать сущность физических явлений и закономерностей. Поэтому на уроках необходимо употреблять термины «материя», «движение», «пространство», «время» и раскрывать их смысл, т.е. необходимо в самом общем виде познакомить учащихся с некоторыми философскими положениями. Кроме того, связь физики и философии есть характерная черта современной физической науки, а преподавание физики должно отражать современный научный уровень.
Итак, формирование представлений о физической картине мира опирается на усвоение учащимися фундаментальных физических понятий и идей с выявлением их мировоззренческой части, на постепенное раскрытие понятия физической картины мира и ее эволюции и на диалектико-материалистическое истолкование основ физики.
1.3. Процесс научного познания как способ учения.
Вторым компонентом процесса формирования научного мировоззрения на основе обучения физике является формирование знаний о процессе научного познания. Это связано с тем, что научное мировоззрение включает в себя не только понимание того, что из себя представляет окружающий мир, но и того, как человек познает мир. Кроме того, знание о процессе научного познания позволяют ученику лучше понять суть физических явлений, законов, теорий.
До недавнего времени физика в средней школе была представлена в основном как система предметных знаний. Однако физическая наука включает в себя не только систему знаний, но и определенную область общественно-производственной практики, а именно процесс добывания знаний. Поэтому методологический аспект физических знаний должен быть раскрыт в такой же мере, как фактологический (предметный) аспект.
Знания о знаниях называют методологическими. Понятие «методология» является производным от понятия «метод». «Метод – … в самом общем значении способ достижения цели, определенным образом упорядоченная деятельность». (Философский словарь. – М., 1975г., стр.241). Сюда входят разнообразные эмпирические и теоретические приемы, систематическое применение которых приводит к достижению поставленной цели. Многие выдающиеся ученые прошлого и настоящего времени отмечали огромную роль метода в исследовательской работе.
В процессе развития научных данных о природе и обществе были открыты многие методы и приемы исследовательской деятельности. В философии их систематизируют, выделяя следующие три группы:
1) Методы, обладающие атрибутом всеобщности и применяемые во всех сферах деятельности для получения как обыденного, так и научного знания. Это общелогические методы. К ним можно отнести анализ и синтез, индукцию и дедукцию, абстрагирование и обобщение, и т.д.
2) Методы исследования, используемые только в научном познании. К ним относятся две основные группы: методы построения эмпирического знания (например, наблюдение, измерение, эксперимент) и методы построения теоретического знания (например, идеализация и формализация, аналогия, моделирование, мысленный эксперимент, гипотеза, восхождение от абстрактного к конкретному…).
3) Специальные методы и приемы, процедуры экспериментального и теоретического характера, непосредственно связанные с сущностью конкретного явления и применяемые в узкой области. Например, рентгеноструктурный анализ, кристаллохимический и т.п.
Методологические знания – это обобщенные знания о методах и структуре физической науке, основных закономерностях ее функционирования и развития. Эти знания не являются какими-то внешними, привнесенными в основы физики, дополнительными к предметным; наоборот, они внутренне присущи современному курсу физики.
При переходе научной системы знаний в учебную, многие связи между элементами обрываются. Восстановление этих в сознании учащихся при обучении физики затруднительно. Без элементов методологии физической науки здесь обойтись нельзя. Поэтому необходимо разработать целостную систему образования у учащихся методологических знаний и умений. Эти знания и умения должны:
- служить сознательному усвоению физических знаний, углубленному пониманию сути изучаемых явлений;
- способствовать выработке правильного, научного мировоззрения;
- раскрывать характер и диалектику научного познания, вооружать учащихся общенаучными методами познания;
- способствовать преодолению узкопрактичного понимания физики как науки, показывая ее одним из аспектов общечеловеческой культуры и основой современной техники;
- способствовать развитию творческих способностей и физического мышления, интеллектуальных умений;
- способствовать формированию таких черт личности, как гуманизм, трудолюбие.
Система методологических знаний и умений включает следующие направления, вокруг которых обобщается весь учебный материал второй ступени курса физики средней школы:
1) Научный эксперимент и методы экспериментального познания;
2) Физическая теория и методы теоретического познания;
3) Стержневые методологические идеи физики;
4) Основные закономерности развития физики.
Для того, чтобы обеспечить усвоение этих методологических знаний полезно использовать обобщенные планы изучения элементов научного физического знания, к которым относятся знания о явлении, опыте, модели, законе, физической величине, теории, техническом устройстве. Эти планы были разработаны А.В.Усовой и немного откорректированы В.Н.Мощанским. (А.В.Усова, З.А.Вологодская «Самостоятельная работа учащихся по физике в средней школе». – М. «Просвещение», 1981г., стр.36. В.Н. Мощанский «Формирование мировоззрения учащихся при изучении физики». – М., «Просвещение», 1989г., стр.32). Они позволяют представить материал в виде четкой логической структуры. Содержание этих планов следующее:
I. Явление.
1) Формулировка, выражающая определение явления.
2) Опыты, в которых обнаруживается явление.
3) Объяснение явления на основе теории (не всегда возможно).
4) Использование и учет явления в практике, его проявления в природе.
II. Опыт.
1) Цель опыта.
2) Экспериментальная установка.
3) Выполнение эксперимента, измерения.
4) Анализ экспериментальных результатов и выводы, вытекающие из опыта.
III. Закон.
1) Математическое выражение и словесная формулировка закона.
2) Опытное подтверждение закона.
3) Объяснение закона на основе теории (не всегда возможно).
4) Границы применимости (не всегда возможно).
5) Практическое применение и учет закона (не всегда возможно).
IV. Физическая величина.
1) Явление или свойство, которое характеризует величина.
2) Определение величины и формула ее выражающая.
3) Единица измерения.
4) Способ измерения.
5) Формула, выражающая зависимость данной величины от других величин.
V. Теория.
1) Исходные опытные факты.
2) Идеальный объект или модель.
3) Физические величины, характеризующие модель.
4) Основные положения теории – принципы или гипотеза.
5) Следствия и частные законы, выводимые из основных положений.
6) Экспериментальная проверка следствий.
7) Границы применимости.
VI. Техническое устройство, прибор.
1) Назначение.
2) Устройство.
3) Принцип действия.
4) Область применения.
В настоящее время резко возрастает роль теории как в науке, так и в обучении. Еще в 1918г. Л.И.Мандельштам отметил, что «…Физика без теории не есть наука, а лишь довольно малоценный конгломерат отдельных фактов, разобраться в которых невозможно». (Основы методики преподавания физики в средней школе. /Под ред. А.В.Перышкина, В.Г.Разумовского, Ф.А.Фабриканта. – М., «Просвещение», 1984г., стр.76/.
Теория позволяет получить не только новые физические идеи и законы, но и новые философские выводы, позволяет расширить существующие философские воззрения.
Таким образом, для формирования у учащихся представлений о процессе научного познания необходимо сформировать у них знания об общих законах и принципах научного познания, ознакомить с общенаучными методами, применяемыми в физике, с тем как строится, создается физическая теория и какую роль она играет в процессе познания.
1.4. Формирование научного мышления.
Третьим компонентом процесса формирования научного мировоззрения в процессе обучения физике является формирование у учащихся элементов научного мышления. Это является объективной необходимостью, т.к. научное мировоззрение должно быть действенным, т.е. оно должно реализовываться в практической деятельности человека. А практическая деятельность человека осуществляется на основе его мыслительной деятельности. «Мышление – … активный процесс отражения объективного мира в понятиях, суждениях, теориях и т.п. Мышление возникает в процессе общественно-производственной деятельности людей и обеспечивает опосредствованное отражение действительности, раскрытие ее закономерных связей… Мышление связано прежде всего не с биологической эволюцией, а с общественным развитием». (Философский словарь. /Под ред. М.М.Розенталь, – М., «Политическая литература», 1975г., стр.258).