Сторінка
2

Розробка схем простих демонстраційних експериментів для шкільного курсу оптики

Спочатку дамо визначення фізичного експерименту. Фізичний експеримент - це спостереження й аналіз досліджуваних явищ у певних умовах, що дозволяють стежити за ходом явища й відтворювати їх щораз при незмінних умовах. Застосування фізичного навчального експерименту сприяє не тільки більш якісному формуванню предметних знань, але й розвитку практичних, загальнонаукових вмінь учнів, зокрема уміння планувати експеримент, висувати гіпотезу, працювати з лабораторним устаткуванням, знімати показання приладів, обробляти й інтерпретувати результати експериментів, грамотно їх оформлювати. Особливого значення набуває навчальний фізичний експеримент при навчанні фізики в середніх загальноосвітніх навчальних закладах. Застосування цього методу дозволяє більш повно врахувати вікові особливості учнів і вести викладання, забезпечуючи не тільки необхідний рівень науковості, але також наочність й доступність, розвивати інтерес до фізики, підвищуючи тим самим ефективність і якість навчального процесу.

Зміст шкільного курсу фізики можна представити у вигляді основних компонентів невеликого числа фундаментальних базових теорій. До компонентів фізичних теорій відносяться: вихідні факти, основні фізичні поняття, ідеалізовані об'єкти й моделі, закони й закономірності, висновки теорій і їхнє практичне застосування. Аналіз внутрішньої логіки розвитку фізичних знань показує, що компоненти фізичних теорій знаходять контакт із реальністю через систему експериментально-вимірювальних процедур. Характер зв'язку компонентів теорії з реальністю досить складний і різноманітний. Різна й роль експериментально-вимірювальних процедур, що встановлюють певну якісну й кількісну характеристику зв'язків і відносин реальних об'єктів, які відповідають цим компонентам. У зв'язку із цим можна провести класифікацію навчального експерименту за його роллю у функціонуванні окремих компонентів теорії, що лежать в основі системи навчального матеріалу тем і розділів фізики.

Розглянемо докладніше специфіку кожного з видів навчальних дослідів (табл. 1.1).

Таблиця 1.1 - Класифікація навчального експерименту за його роллю у функціонуванні окремих компонентів теорії.

Вихідними є досліди, що лежать в основі вихідних фактів, які послужили у свій час відправним моментом, що забезпечує створення теоретичного знання. Якщо вихідні досліди не можуть бути відтворені у процесі навчання із самих різних причин, то їх можна (і потрібно) заміняти модельно-вихідними, які дозволяють створювати уявлення про кінетику фізичних процесів, що лежать в основі теорії. Отже, вихідні досліди передують вивченню основного теоретичного матеріалу теми. Вони відкривають клас нових явищ, які підлягають вивченню надалі, і створюють для цього відповідну експериментальну основу. Глибоке розуміння змісту вихідних дослідів необхідне для наступного успішного вивчення теми.

Вихідні досліди - загальні, охоплюють багато сторін досліджуваних явищ і носять у своєму складі проблемний характер. Тому в постановці вихідних дослідів широко використовується створення проблемних ситуацій. Якщо дослід є фундаментальним у науці, то важливо використовувати історичні відомості про ті ситуації, які виникли перед вченими в ході розвитку фізичних ідей, про постановку наукових проблем і їх експериментальне вирішення. Аналізуючи вихідний дослід, необхідно роз'яснити, які наукові ідеї були покладені в його основу, які висновки принципового характеру були отримані з експерименту, як вони вводяться у теоретичну систему навчального матеріалу теми або розділу.

У модельно-вихідних дослідах аналізуються процеси і явища, які в решті решт будуть використані в поясненні реальних явищ. При цьому важливо виділити і піддати аналізу тільки ті сторони явищ, що спостерігаються, які дозволяють створити правильні модельні уявлення про досліджувані явища. Тому використання модельно-вихідних дослідів, на відміну від вихідних, потребує попереднього теоретичного осмислювання дослідних фактів, що вивчаються. Тут придатний метод пояснення, послідовність якого така: при використанні модельних уявлень теоретично аналізується очікуване явище, його зв'язки й залежність від інших явищ; демонструється модель цього явища; наводяться приклади реальних явищ, які узгоджуються з даним модельними уявленням. Описана тут методика використання вихідних і модельно-вихідних дослідів носить узагальнений характер. Вона може бути застосована при демонстрації будь-якого досліду цього виду незалежно від природи досліджуваного фізичного явища.

Визначальними будемо називати досліди, постановка яких дає можливість виділити основні ознаки понять, наповнити їх змістом, а також встановити деякі кількісні і якісні характеристики і властивості ідеалізованого об'єкта.

Функціональні досліди дозволяють встановити або підтвердити наявність зв'язків між фізичними поняттями.

Ілюстративні досліди підтверджують висловлення, припущення й наслідки, що виходять з теорії.

Технічні досліди розкривають застосування фізичних закономірностей у техніці та вимірюваннях.

Такі досліди можуть бути в наявності у будь-якому навчальному матеріалі розділу або теми, але їх предметне втілення залежить від логічної структури цього матеріалу, а також від рівня підготовки учнів.

Подібний підхід до навчального експерименту дозволяє:

- краще осмислити зміст, роль і місце навчального експерименту у викладанні фізики, його зв'язок з теорією;

- виробити єдині прийоми узагальненого характеру, придатні для використання в постановці багатьох дослідів певного виду в навчанні фізиці, що досить важливо при підготовці вчителя фізики;

- ознайомити учнів з мовою фізики й методом фізичної науки й тим самим підвищити науковий рівень системи фізичних знань.

Види шкільного навчального експерименту

Надана вище схема відображає зв'язок експерименту з теорією, але нічого не повідомляє про послідовність засвоєння експериментальних умінь і навичок, про виконавця досліду (вчитель чи учень), про місце проведення експерименту (на уроці або дома). Розглянемо ці питання докладніше.