Педагогические науки/Современные
методы преподования
К.п.н. доцент Имашев
Г.И.
Атырауский государственный университет имени Х.Досмухамедова, Республики Казахстан
Усиление политехнической направленности обучения физике
С целью обеспечения участия каждого человека
в интенсификации научно-технического
прогресса общеобразовательная
школа с ее трудовым потенциалом призвана успешно решать проблему
политехнического образования учащихся.
Поступательное развитие системы образования ставит
социально-экономические (развитие новых
информационных технологий в
различных сферах экономики; интенсивное
развитие духовной культуры и др.) и педагогические (обновление
содержания; выработка системы оценки содержания и качества освоения образования в области
техники и технологий;) цели. В связи с
этим разработана и принята Концепция
развития образования в Республике Казахстан до 2015 года, определяющая основные приоритеты
реформирования отечественной школы и ее интеграции в мировое
образовательное пространство.
Анализ исследований показывает, что за последние годы в педагогической науке и практике
возрастает внимание к проблеме политехнической направленности, соединения обучения с производительным трудом. Вместе с тем как в
отечественной, так и в зарубежной педагогической теории и практике наблюдается
противоречивость во взглядах и научных подходах к проблемам политехнического образования в
средней школе, что отрицательно сказывается на политехнической подготовке
школьников.
Основные концептуальные положения изучения
научных основ техники в процессе политехнической подготовки учащихся содержатся
в трудах П.Р.Атутова, С.Я.Батышева, Ю.К.Васильева, М.А.Жиделева, В.Г.Зубова,
А.Г.Калашникова, В.А.Полякова, Л.И.Резникова, М.Н.Скаткина, П.И.Ставского,
С.М.Шабалова, С.Г.Шаповаленко, А.А.Шибанова, Д.А.Эпштейна, Е.Д.Щукина.
Вопросам политехнического принципа обучения физике
посвящен ряд научных трудов В.Г.Зубова ,
В.Г.Разумовского , А.И.Бугаева , С.У.Гончаренко , А.Г.Глазунова, А.В.Усовой ,
Е.Д.Щукина и других авторов, значительное
место в них отводится осуществлению принципа политехнизма в курсе физики.
В работе анализируются различные концепции развития
политехнического образования на современном этапе.
Вопросы
совершенствования содержания основных учебных предметов в свете современных
задач политехнического образования получили широкое освещение в
научно-педагогической литературе. Значительное количество научных публикаций
имеется, в частности, по вопросам совершенствования политехнического содержания школьного курса физики.
Анализ показывает, что научные знания, изучаемые в школе,
выполняют не только познавательную, мировоззренческую, но и политехническую
функции. В настоящее время учащиеся общеобразовательной школы получают знания
по технике и технологии, экономике и организации производства различными
путями, которые составляют систему политехнической подготовки в средней школе.
Автор на основе исследования делает вывод о том, что
суммируя цели политехнического образования в курсе физики, можно сказать, что
его содержание составляют фундаментальные физические теории и соответствующие
им важнейшие направления научно-технического прогресса. Нами определены
следующие этапы его реализации:
а) важнейшие направления научно-технического прогресса;
б) отрасли производства и техники;
в) перспективные области развития физики;
г) физические основы действия конкретных технических
объектов.
Основные направления научно-технического прогресса,
непосредственно увязанные с курсом физики по которым, по нашему мнению,
рекомендуется осуществлять отбор соответствующих информационных материалов,
приведены в таблице 1.
Нами была предпринята попытка построения структуры
политехнического материала по физике в соответствии с основными направлениями
научно-технического прогресса.
Такая система сообщения знаний в курсе физики
обеспечивает возможность соблюдения более строгой последовательности в
формирований политехнических знаний и умений.
Таблица 1
Современные направления научно - технического прогресса в курсе
физики
|
Важнейшие направления научно-технического прогресса |
Отрасли
производства и техники |
Перспективные
области развития современной физики |
Физические
основы действия конкретных технических объектов |
|
Автоматизация |
Автоматика. Электронная техника. Радиотехника и связь.
Телевидение. Автоматика и телемеханика. Приборостроение. Квантовая электроника |
Квантовая механика. Термодинамика и молекулярная
физика. Электродинамика. Физика полупроводников и диэлектриков. Радиофизика.
Физика электролитов. Квантовая оптика |
Термоэлектрические явления. Электрическое поле.
Электропроводность. Датчики и усилители. Явление электромагнитной индукции.
Электромагнитные колебания и волны. Законы фотоэффекта |
|
Энергетика |
Теплоэнергетика.
Электроэнергетика. Электрофикация. Энергетическое машиностроение. Промышленность.
Сельское хозяйство. Нефтегазовый
сектор. Транспорт. Электротехника. Приборостроение |
Теплофизика. Электрофизика. Физика конденсированного
состояния. Плазменная энергетика. Магнетизм. Квантовая электродинамика.
Ядерная физика. Основы электротехники |
Газовые законы. Тепловые явления. Законы термодинамики,
Ома, Ампера, электромагнитной индукции, электролиза. Переменный ток. Передача
электрической энергии и ее использование. Незатухающие электромагнитные колебания в генераторе на
транзисторе |
|
Электронно-вычислительная техника |
Электроника. Микропроцессорная техника. Кибернетика. Оптоэлектроника
микроэлектроника. Светотехника. Молетроника |
Физическая информатика.
Физика электрических целей. Электротехника. Радиотехника. Прикладная
физическая оптика. Волоконная оптика |
Явление термоэлектронной эмиссии. Полупроводниковые
приборы. Электромагнитные колебания и волны. Фотоэлектрические явления |
|
Создание материалов с необходимыми техническими
свойствами |
Производство новых материалов. Металлургия. Строительство.
Радиоэлектроника. Нефтехимическая промышленность. Приборостроение.
Электротехника |
Физика твердого тела и физическое материаловедение.
Физика полимеров и кристаллов. Физика магнитных явлений и магнитных
материалов. Лазерная физика. Квантовая физика |
Механические
свойства твердых тел. Тепловые. Электрофизические. Диэлектрические и
магнитные свойства материалов. Полупроводники. Сегнетоэлектрики и
пьезоэлектрики. Напряженность
магнитного поля. Лазери – усилители |
|
Экология |
Транспорт. Теплоэнергетика. Электрофикация.
Биоэнергетика. Нетрадиционная
энергетика. Нефтегазовая промышленность. Электрометаллургия |
Молекулярная физика. Основы термодинамики.
Электричество. Магнетизм. Сверхпроводники. Электромагнитные колебания и
волны. Атомная физика |
Силы взаимодействия молекул Законы термодинамики.
Тепловые. Электрические машины. Тепловые электрические станции.
Электромагнитные излучения. Световые кванты.
Ядерный реактор. Термоядерная реакция
|
В исследовании на примере пяти основных
направлений научно-технического прогресса (автоматизация; энергетики;
электронно-вычислительная техника; создание материалов с необходимыми техническими свойствами и
экология) рассматривается, каким образом
в обучении физике осуществляется политехническая подготовка школьников.
В результате
анализа нами систематизирован политехнический материал по физике в соответствии
с главными направлениями научно-технической революции. В разработанной нами
системе политехнического материала указаны не только связи разделов курса с
основными направлениями научно- технического прогресса в экономике, но и дан
прикладной материал, который может быть использован учителем при изучении той
или иной темы. Такая систематизация прикладных вопросов физики определяет
содержание политехнического материала и усиливает профессиональную
направленность изучения данного курса физики в средней школе.
1. Бугаев А.И. Методика преподавания физики в средней школе.-М.: Просвещение, 1981-288с.
2. Глазунов А.Т. Техника в курсе физики средней школы.-М.: Просвещение, 1977-159с.
3. Физика и научно-технический прогресс. /Под.ред. В.Г.Разумовского,
В.А.Фабриканта, А.Т.Глазунова,-М.: Просвещение,
1980-159с.
Педагогические науки/Современные
методы преподования
К.п.н. доцент Имашев
Г.И.
Атырауский государственный университет имени Х.Досмухамедова, Республики Казахстан
Политехническая направленность изучения
раздела «Квантовая физика»
Политехническое обучение
осуществляется при изучении всех разделов школьного курса физики, среди которых
соответствующее место занимает раздел «Квантовая физика».
Для обеспечения
политехнической направленности изучения физики в средней школе важное значение имеет приведение содержания обучения в
соответствие с уровнем развития современной науки и техники. Следовательно, и
изучение раздела «Квантовая физика» должно предусматривать раскрытие перед
учащимися новейших достижений науки в этой отрасли, ознакомление их с
особенностями широкого практического применения этих законов.
Знания о технике,
технологии в производстве, где применяются квантовые закономерности, образуют
систему политехнических знаний по квантовой физике в средней школе. Эта система
включает в себя усвоение политехнических знаний и умений в процессе изучения
квантовой физики, внеклассных и
факультативных занятий по молекулярной физике, сельскохозяйственного опытничества, трудового обучения и общественно полезного
труда, где проводятся работы с истолкованием элементов квантовой физики.
Система реализуется прежде всего через содержание и структуру
соответствующего раздела школьного учебника физики. Причем его структура должна
быть такой, чтобы политехнический принцип в изучении физики обеспечивался не на
уровне запоминания и простого воспроизведения учебного материала, а на более
высоком уровне использования знаний в новых условиях, в процессе решения
творческих задач и выполнения практических и лабораторных работ
исследовательского, конструкторского характера и т.п. Но кроме содержания и
структуры школьного раздела «Квантовая физика» в реализации политехнического
принципа важное значение имеет методика изучения
материала.
Школьный курс физики, в
том числе разделы «Оптика» и «Квантовая физика» предоставляет большие
возможности в усилении данных разделов прикладным материалом не ниже, чем
разделы механики, молекулярной физики, электродинамики.
При отборе прикладной
части курса оптики предпочтение до недавнего времени отдавалось исключительно
геометрической оптике. Сейчас это
соотношение несколько изменилось в пользу физической оптики, но
тем не менее промышленному применению волновой оптики и квантовой физики в
школе еще не уделяется должного внимания.
В школьном курсе физики
изучается очень ограниченное число
оптических приборов (лупа, микроскоп, фотоаппарат, проекционная аппаратура).
Мало внимания уделяется спектральным приборам, нашедшим широкое применение в
астрофизике и технике, не изучается инфракрасная аппаратура, играющая большую
роль в военной технике. К тому же знакомство с оптическими приборами
ограничивается изучением хода лучей и введением простейшего понятия об
увеличении. Не рассматриваются границы
применимости конкретных приборов, не раскрывается роль волновых свойств света. Остается в тени такое перспективное направление оптотехники, как волоконная оптика, находящая все более
широкое применение в самых различных
сферах. Недостаточно освещается применение интерференционных методов,
поляризации. Крайне поверхностные знания получают учащиеся и по ряду вопросов атомной и ядерной физики, например, о свойствах и
применении ионизирующих излучений.
Анализ диссертационных
исследований позволил установить, что на всех этапах рассмотренного нами
периода (с 1950-х годов по настоящее время) по методике преподавания оптики и
квантовой физики преобладают диссертации, ориентированные на теоретические аспекты
построения данных разделов курса. Крайне мало работ, посвященных исследованию
содержания и методики изучения прикладных вопросов. Имеющиеся в этом
направлении выводы носят частный характер
в применении к разделам «Оптика» и «Физика атома и ядра».
Налицо несоответствие
между требованиями, предъявляемыми обществом в эпоху научно-технического
прогресса к обучению учащихся, и недостаточным решением проблемы реализации
прикладной направленности обучения физике в школе вообще и квантовой физике и оптике в
частности.
В разделе «Квантовая физика» содержание и методика изучения основ использования энергии солнечного излучения и
атомной промышленности разработаны в разной степени. Но, тем не менее, солнечная энергия со своей постоянной возобновляемостью и исключительной «чистотой» в
использовании стала вызывать все больше и больше интереса у людей. Поэтому в
работе предложен материал по ознакомлению учащихся с принципами действия
солнечной батареи и солнечной тепловой электростанции.
Целесообразно
провести урок-конференцию по данной теме. Такая конференция была проведена для
учащихся десятых классов в 15-ой и 19-й средних школах г.Атырау Республики Казахстан. Ее организовали студенты
физико-математического факультета Атырауского государственного университета.
Цель конференции – ознакомить школьников
с использованием лазеров в различных отраслях экономики.
Учащимися
были подготовлены и прочитаны следующие доклады: «Лазер – детище квантовой
физики» (заслуги ученых В.А.Фабриканта, Н.Г.Басова и А.М.Прохорова в
основополагающих открытиях в области генерации и усиления электромагнитных
излучений квантовыми системами); «Лазеры и их
излучение» (лазер – источник когерентного излучения света; высокая
монохроматичность лазерного излучения; типы лазеров; мазеры и лазеры); «Воздействие лазерного излучения на вещество»
(основные эффекты такого действия: давление лазерного излучения, ионизация
газов, нагревание и разрушение и др.); «Лазеры в экономике и технике» (лазерная
обработка материалов, лазерная дальняя
космическая связь, лазеры в биологии и медицине, лазер в сельском хозяйстве,
контроль загрязнения окружающей среды с помощью лазера и др.) Докладчики
использовали иллюстративные материалы, фотографии, схемы, диапозитивы и т.д.
После
докладчиков выступали учащиеся с краткими сообщениями по темам, связанным с «узко профессиональным»
применением лазеров, например: «Лазер-закройщик», «Луч-водитель»,
«Лазер-реставратор», «Лазерное излучение
в криминалистике» и др.
Зал, где
проходила конференция, был красочно оформлен: на больших белых
листах были написаны выдержки, посвященные открытию лазерного излучения,
фрагменты из описаний жизни,
деятельности и трудов М.Планка, А.Эйнштейна, Н.Бора, П.Дирака, В.А.Фабриканта,
Н.Г.Басова, А.М.Прохорова; выполнен большой
рисунок «Инструмент века», на котором отражено применение лазерного
излучения; выпущены две стенгазеты «Лазер» и «Мазер», бюллетени с задачами и
кроссвордами. (Для выпуска газет и бюллетеней использовались журналы «Наука и
жизнь», «Квант», специальные выпуски «Наука в твоей профессии», БСЭ и др.)
Докладчики готовили тексты докладов, оформляли их, подбирали материал и
аппаратуру для иллюстраций, используя школьные технические средства: ЛЭТИ,
диапроектор, киноаппарат, графопроектор, магнитофон. С аппаратурой и приборами
ребята на конференции работают самостоятельно: один докладывает, второй –
иллюстрирует доклад, затем меняются местами.
«Лазеры служат человеку», «Полупроводники в
современной технике», «Ультразвук на производстве и в быту», «Меченые атомы как
метод изучения и контроля технических процессов», «Криогенная техника и ее
использование», «Радиолокация и ее применение», «Космическая техника –
экономике нашей страны», «Управляемый термоядерный синтез – будущее
энергетики».
Для
проведения конференции администрация школы выделила один рабочий день
(производится замена уроков) и отдали в наше распоряжение актовый зал. Всю
организационную работу осуществляли оргкомитет в составе пяти учеников. Заранее было составлено объявление, подписаны
пригласительные билеты, оформлен актовый зал, выставка технических бюллетеней,
стенгазет, фотостендов; подготовились к работе журналисты и фотокорреспонденты
из числа учащихся. Конференцию постарались сделать торжественной; пригласили
гостей из районо, подшефного завода,
института усовершенствования учителей, преподавателей физики других школ.
После конференции был подготовлен фотостенд, отражающий подготовку и проведение этого
мероприятия. Опыт показал, что в этой конференции участвовали почти все учащиеся, причем явное большинство проявило
инициативу и энтузиазм.
При ознакомлении с
квантовыми свойствами света мы оставляем традиционно рассматриваемые прикладные
вопросы. Что касается фотоэлектронных приборов, то включаем приборы, основанные
на внешнем и внутреннем фотоэффекте, так как именно последние имеют наибольшее
распространение, а изучение самого явления внутреннего фотоэффекта почти не
требует дополнительного времени.
Одно из важнейших
применений квантовой физики – спектральный анализ – необходимо рассматривать
глубже, основываясь на закономерностях излучения и поглощения энергии атомами.
Привлечение сведений об использовании и спектральном анализе невидимых
электромагнитных излучений позволяет расширить знания о применении
спектрального анализа и создать более целостное представление
о единстве природы и общности свойств электромагнитных излучений
различных частот. Изучение явления люминесценции в сопоставлении с принципом
действия лазера позволяют подчеркнуть особенности самопроизвольного и
вынужденного излучении энергии и глубже понять принцип действия лазера.
Включение запроса «Применения эффекта Месобауэра» / в
классах с углубленным изучением физики / позволяет ознакомить учащихся с рядом
важнейших научных исследовании, а также показать общее и различное в механизмах
излучения и поглощения фотонов атомом и ядром, повторить и углубить знания
учащихся о фотонах, о законах сохранения энергии и импульса. Таким образом,
отобранные прикладные вопросы, основанные на закономерностях излучения и
поглощения квантов энергии атомом и ядром, взаимосвязаны и позволяют расширить
и углубить, прикладные знания в этой области, глубже проникнуть в физический
смысл данного фундаментально явления.
1. Бугаев А.И. Методика преподавания физики в средней школе.-М.: Просвещение, 1981-288с.
2. Глазунов А.Т. Техника в курсе физики средней школы.-М.: Просвещение, 1977-159с.
3. Мадзигон В.Н. Продуктивная педагогика. – К.: «Вересень», 2004.–324с.
4. Физика и научно-технический прогресс. /Под.ред. В.Г.Разумовского,
В.А.Фабриканта, А.Т.Глазунова,-М.: Просвещение,
1980-159с.
5. Шут Н.И. Электрика
и магнетизм: Навч.-метод.
Посібник для самост.работы. НПУ ім.М.П.Драгоманова,
Киів,-2002.-236с.