Педагогічні науки,

проблеми підготовки спеціалістів

Куліненко Л.Б., Федорова О.В., Ізмаїльський державний гуманітарний університет кафедра загальнотехнічних дисциплін

Удосконалення знань про фізичні величини та функціональну залежність між ними

Сучасна програма з фізики вимагає не тільки поширення теоретичних знань, а й поглиблення практичних умінь та навичок про фізичні величини, глибокого розуміння і засвоєння їх властивостей. Зазначимо, що саме фізика має значні потенційні можливості для активізації інтелектуального розвитку, формування знань фізичної величини, що у свій час підкреслювали такі вчені, як Ф.І. Демпфер, А. С.Компанеец, П. С. Кудрявцев., Й. Я. Конфедераток, І.Я. Лернер, А.В. Хуторський, В.Г. Розумовський, О.Ф. Кабардін [1,2,3.4]. Вивчення психолого-педагогічної та спеціальної літератури, аналіз методичних та практичних доробок [1,2], використання особистого досвіду викладання фізики дозволили припустити, що досягнення педагогічної мети. Стає уміння оперувати певними фізичними поняттями, тим глибше, чим усвідомлять, а така нагода, як довід, досвід роботи, трапляється саме під час розв'язування фізичних задач. Роль та значення фізичних задач у поглибленні знань визначено в повній мірі характерною рисою методики викладання фізики у вищих навчальних закладах, де відбувається максимальне наближення змісту науки до сфери майбутньої діяльності студентів.

Слід зазначити, що оволодіння фізичними знаннями є певною технологією діяльності викладача. На основі сучасних технологій та методичних теорій методика організації і управління навчально-пізнавальною діяльністю студентів при вивченні курсу фізики має три основні напрямки: 1) формування фізичних понять; 2) навчання доведенню фізичних законів; 3) навчання розв’язанню фізичних задач, як практично-прикладних завдань.

В своєму дослідженні, яке проводилося на базі Ізмаїльського державного гуманітарного університету, ми приділяли увагу саме останньому напрямку, тому, що як показав досвід, саме на конкретних прикладах у різних варіантах поняття стає відчутнішим і краще усвідомлюється.

Зміст останнього виду діяльності полягає у застосуванні фізичних знань не тільки до розв’язання типових задач з фізики, але і розгляд професійно спрямованих завдань, що мають забезпечити учням можливість користуватися ними на різних етапах вивчення фізики.

Способи організації навчально-пізнавальної роботи чітко співпадають з цілями нашого дослідження, а саме, що поглиблення знань про фізичні величини може забезпечити розвиток поняття про функціональну залежність між величинами, а також непереривність і наступність навчальної діяльності в школі.

З метою реалізації поставлених завдань нами була складена робоча програма курсу «Загальна фізики» для студентів які здобувають ступінь бакалавра за спеціальністю «Трудове навчання» ( всього годин 288, з них аудиторних – 140, лекційних – 60, практичних 80, самостійної роботи - 188).

Навчальний час був розподілений наступним чином:        

Таблиця 1.

№п/п

Розділ програми

Г о д и н  з  н и х:

лекційні

Практичних занять

Самостійна робота

1.

Механіка

8

10

20

2.

Молекулярна фізика

4

6

10

3.

Основи термодинам.

4

4

8

4.

Основи електростат.

6

8

16

5.

Постійний електричний струм

8

12

20

6.

Магнітні явища

8

10

10

7.

Коливання і хвилі

4

2

8

8.

Електроманітні колив. і хвилі. Змінний струм

4

4

10

9.

Оптика

4

4

10

10.

Теорія відносності Ейнштейна

6

8

16

11.

Основи квантової та ядерної фізики

8

12

20

12.

Всього

60

80

148

 

Таблиця 2.

№ п/п

Розділ курсу

Теми, запропоновані для вивчення

1.

Механіка

  • Кінематика поступового та обертального руху
  • Основні закони динаміки
  • Умови рівноваги твердих тіл

2.

Молекулярна фізика

  • Вивчення молекуляно-кінетичної теорії газів
  • Газові закони

3.

Основи термодинаміки

  • I та II закони термодинаміки
  • Внутрішня енергія

4.

Постійний струм

  • Закон Ома для ділянки кола
  • Закон Ома для повного кола
  • Закони Кірхгофа

5.

Змінний струм

  • Визначення повного опору для змінного струму
  • Трансформатори, їх види, ККД трансформатора

 

Таблиця 2. відображає теми, що вивчали в рамках предмету «Загальна фізика»  та мали найбільшу прикладну цінність з точки зору технічного застосування.

Застосування фізичних моделей процесів і явищ ми будували так, щоб у подальшому студент, або учень міг самостійно поповнювати свої знання, але ніколи не був би змушений переучуватись[2].

Для позитивного проведення експерименту, ми проаналізували низку науково-методичних, психолого-педагогічних джерел. Слід зазначити, що проведений аналіз дозволив нам виявити закономірності формування функціональної залежності між фізичними величинами в процесі розв’язання задач.

Так, при введенні поняття сили, на першому курсі факультету економіки та інформатики ІДГУ ми спостерігали, як поступово удосконалювалися знання в процесі розв'язування вправ і задач. На практичному занятті проводилися демонстрації прикладів з життєвого досвіду студентів, з різними проявами сили (зміна положення тіла; розтягування і стискання пружини, гуми; руйнування крихких тіл тощо). Студенти знайомились з поняттям ваги, на конкретних прикладах вони, доводять, що вага також є сила, бо для дії ваги характерні такі ж ознаки, що і для сили. На занятті студенти самостійно дійшли висновків: 1) кількість характеристик будь-якої сили можна дістати, порівнюючи її з вагою; 2) спосіб вимірювання ваги динамометром придатний і для вимірювання будь-якої сили; 3) будь-яку силу можна вимірювати у вагових одиницях.

Слід зазначити, що студенти активно приймають учать у експериментах, запропонованих викладачем. Так при вивченні поняття «сила» студенти підготували додатковий матеріал. Вони розглядали силу, як вектор; зазначили, що сила характеризується трьома ознаками: величиною, напрямом і точкою прикладання. Ці характеристики найкраще усвідомлюються під час виконання ряду графічних вправ і розв'язування задач графічним способом.

Отже, на прикладах розв’язання задач, ми поступово поглиблювали поняття сили: студенти вивчали закони динаміки, знайомилися з новим способом вимірювання сили (за другим законом Ньютона). Розв'язування задач, що пов’язані з законами механіки, сприяли закріпленню матеріалістичного розуміння сили; особливо це ефективно коли розв'язуються задачі, в яких суть цього поняття чітко визначена. Досвід довів, що для закріплення розв'язання тематичних задач, ми переходили до тренувальних задач з абстрактними даними, з метою, набуття навичок користування формулою і закріплення знань про одиниці вимірювання сили [1,3].

При розв'язуванні задач, в яких студентам доводиться оперувати поняттям сили, доцільно фіксувати їх увагу на тому, що перше тіло може діяти на друге лише при умові, якщо перше тіло перебуває в особливому стані — м'язи напружені, пружина стиснена або розтягнена, пара стиснена, тіло підняте відносно іншого тіла, на яке воно падає, і т. д. Таким способом студенти встановлюють причину явища, аналізувати його. Уміння встановлювати причиново-наслідкові зв'язки явищ допомагає студентам розв’язувати більш складні задачі, наприклад на знаходження доцентрової сили, коли вона є рівнодійною сил, які діють на тіло.

На підсумкових бесідах студенти прийшли до висновків, що оволодіння поняттям фізичної величини буде неповним, якщо розглядати його ізольовано від понять про інші фізичні величини [2,4], тому, що величини, які характеризують явище або стан тіла, перебувають у певних взаємозв'язках, що визначаються фізичними законами.

В процесі експерименту ми звернули увагу студентів на функціональну залежність між величинами можна сформулювати словесно, або у вигляді математичних формул, таблиць, графіків тощо. Проте словесне і математичне формулювання функціональної залежності величин учні не можуть глибоко засвоїти доти, поки ці формулювання не будуть подані в більш конкретній формі, у практичному застосуванні. Саме тут на допомогу приходить розв'язування задач і вправ. Формули при цьому ніби «ожили», поняття фізичної величини стає повнішим і конкретнішим. Щоб розв'язати ту або іншу задачу, учень змушений міркувати: в якій залежності перебувають фізичні величини, як можна виразити цю залежність словесно і аналітично, чи завжди можна у формулах, які виражають фізичні закони, вважати величини, що стоять у лівій частині рівності, за функції величин, які стоять у правій частині.

Так, наприклад, формулюючи залежність між силою струму, напругою і опором для дільниці кола, студенти пояснюють, що струм прямо пропорціональний напрузі на кінцях дільниці кола (при заданому опорі дільниці) і обернено пропорціональний опору дільниці кола (при заданій напрузі на цій дільниці). Розглядаючи формули не можна вважати, що опір провідника залежить від напруги, або від сили струму: опір провідника є властивістю речовини і не залежить від сили струму.

Тому, при розв'язуванні задач ми вимагали від студентів не тільки вміння математично виражати взаємозв'язки між фізичними величинами, а й давати словесні означення цих величин. Отже, висловлене вголос означення фізичної величини розвиває мислення студентів, допомагає знайти правильний шлях до розв'язування задачі.

Слід зазначити, що програма з загальної фізики складається з багатьох тем, які мають практичне значення і їх краще можна сприймати на прикладі розв'язування задач. Серед них можна виділити питання про кількісну оцінку і одиниці вимірювання фізичної величини та вміння оперувати цими одиницями. Кількісну оцінку фізичної величини можна дати тільки на основі порівняння її з будь-якою іншою, однорідною з нею величиною, узятою за одиницю. Ознайомлюючи студентів з новою одиницею вимірювання фізичної величини, ми звернули увагу на те, що найменування одиниці фізичної величини відбиває об'єктивно існуючу залежність між величинами. Для цього студентам ми запропонували перевірити це твердження, виконуючи дії над найменуваннями одиниць за формулами з додержанням певної системи одиниць фізичних величин. Таких прикладів можна навести ще багато.

Отже, розв’язання вправ і задач при вивчені основних тем з фізики сприятимуть поглибленню знань про фізичні величини і розвитку функціонального мислення студентів, при умові, що викладач буде вимагати від студентів:

1) розуміння ходу явищ і вміння   встановлювати зв'язки між ними;

2)   уміння свідомо користуватись означеннями фізичних величин;

3)   розуміння об'єктивності  фізичних законів і співвідношень між фізичними величинами;

4) уміння виконувати математичні дії над найменуваннями одиниць вимірювання фізичних величин;

5) уміння застосовувати узагальнені знання про функціональні залежності до розв'язування  практичних завдань;

6)  уміння поєднувати знання про певну фізичну величину, набуті на різних етапах вивчення.

Висновки.

         Використання методики поглиблення знань фізичних величин сприяє формуванню понять про функціональну залежність між величинами. Для розвитку функціонального мислення студентів під час вивчення фізики, викладач має добирати задачі, які можна розв’язувати кількома способами. З них найкоротшим і найпереконливішим є той, що спирається на функціональні зв’язки між величинами.

 

 

 

ЛІТЕРАТУРА

1.                 Демпфер Ф. Путь в современную физику. М.: Мир, 1972. 375 с.

2.                 Компанеец А. С. Теоретичсская физика. М.: Наука, 1957. 563 с. 19.

3.                 Космодемьянский А. А. Курс теоретической механики. М.: Наука, 1966. Ч. 2. 398 с.

4.                 Кудрявцев П. С., Конфедераток Й. Я. История физики и техники. М.: Наука, 1960. 507 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Куліненко Лілія Борисівна, декан педагогічного факультету, доцент кафедри загальнотехнічних дисциплін Ізмаїльського державного гуманітарного університету.

Домашня адреса; 68600 Одеська обл., м. Ізмаїл, вул. Шевченка, б.8, кв.20