« Применение педагогического эксперимента на уроках физики».

В настоящее время методика обучения физике испытывает определенный кризис. Это связано не только со значительными изменениями в образовательном процессе, но и с введением единого государственного экзамена по физике. В частности, физика из яркой интересной, составляющей фундамент естествознания и современной жизни науки иногда превращается в набор формул, которые надо запомнить,  и задач, которые надо уметь решать. Это приводит к формализации школьной физики, из которой выхолащивается содержательная часть. Постепенное вытеснение словесного метода обучения и контроля  знаний ведет к тому, что  ученики теряют способность  рассуждать, анализировать, логически мыслить, а учителя - интересно и образно рассказывать, выстраивать логику изучения учебного материала. В Казахстане выработан Государственный стандарт образования, согласно которому общими целями, стоящими перед курсом физики, являются формирование и развитие у школьника важнейших научных знаний и умений, необходимых для понимания и практического использования явлений и процессов, происходящих в природе, технике, быту.

Новая современная концепция образования предполагает так организовать познавательную деятельность учащихся при изучении физики, чтобы она происходила по общей схеме научного познания. Его этапы таковы: сначала исследователь накапливает и систематизирует эмпирические факты об изучаемом явлении. Анализ этих законов и фактов позволяет ему выдвинуть гипотезу, построить модель исследуемого явления, затем он приписывает этой модели свойства, логическое развитие которых (построение теории) позволяет не только объяснить причинную связь накопленных фактов, но и предвидеть следствия - новые, еще не известные явления. В этом ценность и эвристическая сила научной теории. Заключительным этапом всего цикла познания являются экспериментальные факты, подтверждающие справедливость теории.

Таким образом, основой познания физики и ее дальнейшего развития является эксперимент. Вполне понятно поэтому, что и в школьной физике эксперименту должно уделяться первостепенное внимание. Совершенствование физического эксперимента - одна из важнейших задач методики физики. Оно должно идти как по линии модернизации классических опытов, так и по линии разработки новых опытов (демонстрационных и лабораторных). Школьники должны понимать, как добываются научные знания. Если этого нет, то речь может идти только о запоминании, но не овладении знаниями. В своей статье я хотела бы рассмотреть  раздел  из программы по физике «Электростатика».

Анализ просмотренных исследований по электростатике позволяет выявить некоторые новые тенденции развития учебного демонстрационного эксперимента. Особенно это проявляется в разработке учебного эксперимента по электростатике. Акцент делается на опыты, раскрывающие сущность электрических полей и на опыты, иллюстрирующие различные его проявления. С этой целью разрабатывается новое оборудование: зарядометр, электрометр, магнитометр и др., на основе современных достижений электроники, а также методика его применения при постановке демонстрационных опытов.

Все это сказывается на качестве обучения физике в средних школах, в особенности при изучении раздела «Электростатика», для полноценного изложения которого необходимо большое количество приборов высокого класса. Электростатика – частный случай электродинамики, науки, изучающей взаимодействия через особый вид материи, электромагнитное поле.  Какие же задачи ставит учитель при  изучении темы «Электростатики»:

         Задачи обучения:

– углубить и расширить знания учащихся об электрическом заряде, его свойствах;

– сформировать основные силовые характеристики электростатического поля;

– усвоить математический аппарат описания электростатического поля, используя силовые характеристики поля,

– изучить взаимодействие поля с веществом: диэлектриком и проводником и способностью проводников накапливать заряды.

         Тема характеризуется математической сложностью, определяемой большим количеством новых понятий, законов, задач и связанной с этим трудностью их решения. Часть формул дается догматически, без вывода. При изложении  используются исторический и индуктивный методы. Законы формулируются  как обобщение исторических опытов. В конце темы рекомендуется сделать историческое обобщение, так как становление и развитие учения об электричестве заняло в науке всего лишь 100 лет и вполне обозримо. Этим самым осуществится систематизация знаний 8, 10, 11 классов. Включение исторического материала в виде вводного занятия об истории развития электродинамики – пустая трата времени без базовых знаний. В качестве вводного занятия лучше рассказать об этапе накопления знаний об электрическом заряде в XVI – XVII веках.

 Существует трудность в определении понятия «электрический заряд». Обычно оно дается по аналогии с массой. Масса – определяет интенсивность гравитационного взаимодействия. Электрический заряд определяет интенсивность электромагнитного взаимодействия. Слово «интенсивность» слишком многогранно в естественном языке, в научном языке – оно является энергетической характеристикой объекта. Поэтому лучше дать  развернутое определение на основе меры взаимодействия: электрический заряд – физическая величина, особая характеристика элементарных частиц, определяющая силу электромагнитного взаимодействия. Последовательность и этапы углубления знаний об электрическом заряде:

а) строение атома;

б) существование элементарного заряда, электрона;

в) отличие заряженных тел от электронейтральных с точки зрения строения атома;

г) способы электризации;

д) равенство зарядов при электризации на основе закона сохранения заряда в замкнутой системе;

е) единицы измерения – дробные и кратные. 

         Приведем последовательность веществ по степени убывания энергии связи электрона с атомами вещества: асбест, мех кролика, стекло, слюда, шерсть, кварц, мех кошки, шелк, кожа человека, алюминий, хлопок, дерево, янтарь, медь, резина, сера, целлулоид, каучук. При трении одного вещества о другое получаемый знак заряда определяется именно энергией связи. Если потереть одно вещество о другое, то, отрицательным знаком зарядится то вещество, которое расположено раньше в ряду (энергия связи больше). Например, возьмем пару «мех кролика – стекло». Стекло имеет меньшую энергию связи, значит, оно при трении будет терять электроны и зарядится положительно, а мех кролика – отрицательно. Если выбрать пару «стекло - шелк», то при трении будет шелк терять электроны, которые перейдут на стекло. Стекло зарядится отрицательно, а шелк – положительно. Такой анализ позволит предупредить устоявшуюся ошибку  некоторых учеников: «стеклянная палочка при трении заряжается положительно, а эбонитовая отрицательно». Все зависит от того, какая пара материалов выбирается.

         Изучение электрических зарядов заканчивается обобщением их свойств и эмпирическим законом Кулона. В дальнейшем он применяется для анализа условия равновесия зарядов: связанных и свободных, устойчивого и неустойчивого их равновесия. При этом полностью используются знания из электростатики.

Далеко не на каждом уроке и даже не в каждой теме предоставляются возможности проведения работы данного направления в ходе демонстрационного эксперимента, но работа эта крайне желательна, чтобы из наших учебных заведений выходило как можно больше людей, которые, используя известную притчу о выдающемся советском физике П. Л. Капице, не только бы знали принципы работы электромотора, но и знали бы, куда нужно ударить кувалдой, чтобы остановившийся мотор заработал.

Учебный физический эксперимент является неотъемлемой, органической частью курса физики средней школы. Удачное сочетание теоретического материала и эксперимента дает, как показывает практика, наилучший педагогический результат.

Изучение состояния проблемы развития демонстрационного эксперимента в методической и психолого-педагогической литературе позволило сделать вывод о том, что к настоящему времени достаточно хорошо разработаны вопросы содержания, роли и места иллюстративного демонстрационного эксперимента в преподавании физики. Но проблема развития логического и творческого мышления учащихся при постановке демонстрационных опытов и содержания опытов разработана еще недостаточно.

Главными факторами развития мышления учащихся, являются активизация их мыслительной деятельности на основе повышения их интереса к физике (привлечение нового оборудования, использование новых форм учебных занятий и др.), изменение структуры умственной деятельности (повышение удельного веса творческих компонентов мышления), более полный, чем при традиционном обучении, учет индивидуальных особенностей учащихся, реализуемый за счет предъявления заданий разной степени сложности на выбор.

Педагогический эксперимент свидетельствует об эффективности предлагаемой методики интеллектуального развития учеников: повышается познавательная активность всех категорий учащихся, происходят качественные изменения их деятельности наблюдения, повышается уровень экспериментальных умений, возрастает интерес к предмету.