Методика преподавания физики

Использование наглядных средств, для создания у школьников образных представлений, но и для формирования понятий, для понимания отвлечённых связей и зависимостей -- одно из важнейших положений дидактики, основанной на методологии диалектического материализма. Ощущение и понятие -- различные ступени единого процесса познания.

Еще Я. А. Коменский выдвинул «золотое правило»: «всё, что ...можно, предоставлять для восприятия чувствам...». Требование, чтобы знания черпались учениками прежде всего из собственных наблюдений, сыграло большую роль в обучении. Однако ограниченность сенсуалистической философии, на которую опирался Коменский, не позволила ему раскрыть принцип наглядности обучения с необходимой полнотой и разносторонностью [3].

Принцип наглядности был значительно обогащен в трудах Г. Песталоцци. Он считал, что органы чувств сами по себе доставляют нам беспорядочные сведения об окружающем мире. Обучение должно уничтожить беспорядочность в наблюдениях, разграничить предметы, а однородные и близкие снова соединить, т. е. сформировать у учащихся понятия.

В современной дидактике понятие наглядности относится к различным видам восприятия (зрительным, слуховым, осязательным и др.). Ни один из видов наглядных пособий не обладает абсолютными преимуществами перед другим. При изучении природы, например, наибольшее значение имеют натуральные объекты и изображения, близкие к натуре, а на уроках грамматики -- условные изображения отношений между словами с помощью стрелок, дуг, посредством выделения частей слова разными цветами. Нередко возникает необходимость использовать различные виды наглядных средств при ознакомлении с одними и теми же вопросами.

Очень важно использовать наглядные средства целенаправленно, не загромождать уроки большим количеством наглядных пособий, ибо это мешает учащимся сосредоточиться и обдумать наиболее существенные вопросы. Такое применение наглядности в обучении не приносит пользы, а скорее вредит и усвоению знаний, и развитию школьников.

Когда у учащихся имеются необходимые образные представления, следует использовать их для формирования понятий, для развития отвлечённого мышления учащихся.

В практике обучения применение наглядных средств сочетается со словом учителя. Способы сочетания слова и средств наглядности при всём их многообразии составляют несколько основных форм. Одна из них характеризуется тем, что посредством слова учитель руководит наблюдением, которое ведет учащихся, а знания о внешнем облике объекта, о его строении, о протекающих процессах школьники получают из наблюдаемых объектов. Например, на уроке учитель говорит: «В этой склянке -- серная кислота. Рассмотрите её внимательно. Каковы физические свойства этого вещества?» -- «Серная кислота -- прозрачная, бесцветная жидкость»,-- отвечает ученик. «Смотрите, как льётся серная кислота»,-- обращается к классу учитель, проводя опыт.-- «Она маслянистая»,-- отмечают школьники.

При другой форме сочетания, резко отличающейся от только что описанной, сведения о предметах и процессах учащиеся получают из словесных сообщений учителя, а наглядные средства служат для подтверждения или конкретизации словесных сообщений. В этом случае, на уроке, посвященном той же теме (серная кислота), учитель сам рассказывает о её физических свойствах и показывает эти свойства.

Первая из упомянутых форм сочетания является более эффективной не только для усвоения знаний, но и для развития наблюдательности школьников. Превосходство первой формы сказывается особенно резко тогда, когда должен быть осуществлён тонкий анализ объекта, например, при изучении внутреннего строения листа. Поскольку применение другой формы сочетания требует меньше времени, можно прибегать к ней, когда производится сравнительно «грубый» анализ объектов [2].

Принцип наглядности в современной дидактике возведен в абсолют и в практической педагогике считается, что чем в большей степени он реализуется, тем выше эффективность процесса обучения. Поэтому в официальных оценках уроки, проведенные без максимального использования наглядных пособий, демонстраций природных явлений, видеоаппаратуры считаются не отвечающими требованиям сегодняшнего дня.

Да, действительно, многие наглядные пособия и технические средства производят впечатление эффективных (а скорее эффектных) средств обучения, но это внешнее впечатление. На самом деле, при глубоком психологическом анализе их воздействия на учащихся, они зачастую играют роль простых "завлекалочек", которые по сути воспринимаются с интересом как таковые, но не способствуют восприятию учебного содержания (ради чего они собственно и используются), а порой просто заслоняют его.

Например, манипуляции с "ведерком Архимеда" на уроках физики настолько многоактны и осмысление их представляет собой настолько длинную цепочку мыслительных операций, что учащиеся 7-го класса никак не могут самостоятельно сделать вывод о том, что архимедова сила равна весу жидкости, вытесненной телом. Вот почему даже через несколько дней они затрудняются сформулировать закон Архимеда в указанной редакции, хотя само наличие такой силы и даже формула для ее расчета ими достаточно легко воспроизводится [8].

А. Н. Леонтьев убедительно показал, что воспринимаемое содержание и осознаваемое далеко не одно и то же и часто не совпадают. Он сделал вывод, что наглядный материал представляет собой материал, в котором и посредством которого, собственно предмет усвоения еще только должен быть найден. Аналогичная ситуация складывается и с показом кинофильмов. Действительно, средствами кино можно продемонстрировать многие процессы и явления, например в замедленном виде с использованием схематического показа динамики явления. Однако учащиеся, хотя и проявляют внешний интерес, но воспринимают время показа как возможность расслабиться, когда учитель не вызовет, не задаст вопрос, а мотивация последующим обсуждением содержания кинофильма не дает желаемого эффекта, и в общем-то в процессе показа ученик остается внутренне бездеятельным по отношению к преподносимому содержанию.

Опыт свидетельствует, что если объяснение нового материала ограничить показом кинофильма, пусть даже с дидактической точки зрения безупречного, то учащиеся его не усвоят. Здесь будет отсутствовать живое слово учителя (некоторые психологические аспекты его эффективности), которое будит воображение, обогащает его логикой рассуждения, внушающей силой и непосредственным эмоциональным контактом, тем самым стимулирует мышление учащихся [1].

Л.С. Выготский отмечал, что тенденция к облегчению процесса обучения в педагогике через максимальное использование наглядности "лучше всего отражает и все ее слабые стороны". Утверждал: "Наглядность означает, прежде всего, изгнание всякой трудности мысли для ребенка". Создавая наиболее легкий путь восприятия материала, наглядность снимает необходимость активного действия сознания по отношению к этому материалу, преподносит знания в готовом виде без всяких усилий со стороны школьника. "Однако оказывается, -- как пишет В. Милковский, -- что без ломания головы знания не воспринимаются в надлежащей мере".

Естественно, оценивая роль наглядности в обучении мышлению, необходимо учитывать возрастные особенности учащихся. Так, в обучении младших школьников, безусловно, роль наглядного материала определяется превалированием чувственного восприятия. Но уже в подростковом возрасте учащийся ориентирован на постижение мыслительных операций, на выработку приемов самостоятельного добывания знаний и, соответственно, на изучение законов и правил мышления. Здесь роль наглядности снижается.

В старшем же школьном возрасте в единстве чувственной наглядности и отвлеченного теоретического мышления все больше становится удельный вес последнего. Поэтому, как отмечает С. Л. Рубинштейн, "задача наглядного обучения заключается вовсе не в том, чтобы культивируя, закреплять рабскую зависимость мышления ребенка от чувственного восприятия, а в том, чтобы, развивая в процессе обучения мышление ребенка, помочь ему перейти к активной работе мысли по осмыслению бытия"[10] .

Таким образом, с каждым годом роль наглядности в обучении снижается.

Наглядность прямо и непосредственно связана с чувствительностью, с наблюдаемостью предметов, явлений или их изображений, т. е. с тем, что воспринимается нашими органами чувств. Я. А. Коменский, которого по праву считают родоначальником принципа наглядности в обучении, выдвинул «золотое правило дидактики»: «Все, что только можно, предоставлять для восприятия чувствами, а именно: видимое -- для восприятия зрением, слышимое -- слухом, запахи -- обонянием, что можно вкусить -- вкусом, доступное осязанию -- путем осязания. Если какие-либо предметы сразу можно воспринять несколькими чувствами, пусть они сразу схватываются несколькими чувствами»[4].

Это и был принцип наглядности в понимании Коменского. Но ведь и сейчас такое понимание весьма распространено. Так, например, понятие наглядность в обучении определяется как «дидактический принцип, согласно которому обучение строится на конкретных образах, непосредственно воспринятых учащимися»[7 ].

Для того чтобы разобраться, верен ли такой взгляд на наглядность и что собой в самом деле она представляет, надо рассмотреть процесс познания человеком окружающего мира.

Во всяком процессе познания участвуют субъект и объект познания. Процесс непосредственного чувственного познания состоит в том, что объект воздействует на органы чувств субъекта, а субъект направляет эти органы на этот объект. Для познания объекта субъект обычно не ограничивается простым наблюдением (созерцанием) объекта, а активно воздействует на него (поворачивает его в разные стороны, если можно, разделяет его на части и т. д.). Но область непосредственного чувственного познания весьма ограничена тем, что наши органы ощущения имеют лишь определенный диапазон чувствительности. Кроме того, у нас нет органов чувств для восприятия многих явлений и процессов, например радиоволн, магнитных явлений, рентгеновских лучей и т. д. Мы не можем непосредственно воспринять объекты, удаленные от нас на большие расстояния, а также явления прошлого. Наконец, человек не может чувственно воспринять отвлеченные понятия (добро, зло, гордость и т. д.), а также связи и отношения между объектами.

Поэтому люди, кроме непосредственного чувственного познания, широко используют опосредственное познание. Оно совершается, во-первых, с помощью разного рода приборов, расширяющих область чувственного познания и дающих возможность наблюдать объекты, недоступные без приборов (познание с помощью разного рода микроскопов, телескопов, звукоусилителей, локаторов и т. д.). Это, во-вторых, восприятие прошлых событий с помощью фотографий, кино, звукозаписей. В-третьих, это чувственное восприятие событий и явлений, удаленных от нас на большие расстояния, с помощью телевидения, радио.

Наконец, самое важное -- это чувственное восприятие воздействий объектов или явлений, недоступных для непосредственного восприятия, на другие объекты и тем самым познание первых объектов и явлений. Так, с помощью радиоустановок мы воспринимаем радиоволны, элементарные частицы можно обнаружить и познать путем наблюдения их воздействия на фотопластинки или на ионизационные устройства и т. д.

Следовательно, чувственность есть особое свойство процесса-познания, указывающее на то, что объект познается с помощью органов ощущений. При этом, чем более непосредственно познаваем данный объект, тем более он чувственно воспринимаем (наблюдаем) для человека. Поэтому такие объекты, как радиоволны, элементарные частицы, следует считать непосредственно ненаблюдаемыми: ведь мы можем лишь воспринимать их воздействия на другие объекты, а не их самих.

Значит, не все, что мы можем познать, является чувственно воспринимаемым (наблюдаемым). Для познания объектов и явлений, чувственно невоспринимаемых, широко используются разные способы опосредованного познания, а также моделирование, которое мы рассмотрим несколько позже [6].

А теперь поставим вопрос о том, совпадает ли чувственность объектов с их наглядностью, как считал Я. А. Коменский. Легко убедиться, что нет. Действительно, не всякий объект, который чувственно воспринимаем, является наглядным. Например, вы увидели какую-то совершенно незнакомую вам машину. Вы ее чувственно воспринимаете, но она пока еще для вас ненаглядна, она представляется вам лишь как какое-то непонятное (а следовательно, и ненаглядное) нагромождение деталей неизвестного назначения. С другой стороны, многие ненаблюдаемые объекты, которые мы вообще не можем чувственно воспринять (например, элементарные частицы), а можем наблюдать лишь их взаимодействие с другими объектами, становятся наглядными в результате выявления их свойств и построения на этой основе их моделей. Наконец, абстрактные понятия, которые вообще абсолютно ненаблюдаемы, чувственно невоспринимаемы, становятся наглядными с помощью объяснений приведения жизненных примеров («наглядных примеров»).

Отметим еще одно важное отличие наглядности от чувственности. Если чувственность объекта не зависит от индивидуальных особенностей, от образованности субъекта и чувственно воспринимаемый объект является таковым для любого нормального человека, то наглядность зависит от свойств человека, и то, что наглядно для одного, может не быть таковым для другого.

Более подробное изучение понятия наглядности показывает следующее:

1.Наглядность не есть какое-то свойство или качество реальных объектов, предметов или явлений. Наглядность есть свойство, особенность наших психических образов этих объектов. И когда говорят о наглядности тех или иных предметов, то в самом деле имеют в виду наглядность образов этих предметов.

2. Наглядность есть показатель простоты и понятности для данного человека того психического образа, который создается им в результате процессов восприятия, памяти, мышления и воображения. Поэтому не быть наглядным может образ реально существующего предмета или явления и, наоборот, вполне наглядным может быть образ предмета или явления, не существующего реально, фантастического объекта.

3. Наглядность или ненаглядность образа, возникшего у человека, зависит главным образом от его особенностей, от уровня развития его познавательных способностей, от его интересов и склонностей, наконец, от потребности и желания увидеть, услышать, ощутить данный объект, создать у себя яркий, понятный образ этого объекта [9].

Таким образом сам по себе, непроизвольно, наглядный образ, как правило, не образуется. Лишь в результате активной работы, направленной на создание наглядного образа, последний и образуется у человека.

Наглядность не есть какое-то свойство или качество реальных объектов, предметов или явлений. Наглядность есть свойство, особенность психических образов этих объектов. И когда говорят о наглядности тех или иных предметов, то на самом деле имеют в виду наглядность образов этих предметов.

Наглядность есть показатель простоты и понятности для данного человека того психического образа, который он создает в процессе восприятия, памяти, мышления и воображения. Поэтому ненаглядным может быть образ реального предмета или явления и, наоборот, вполне наглядным может быть образ предмета или явления, не существующего реально, а созданного нашим воображением.

Наглядность или ненаглядность образа, возникающего у человека, зависит главным образом от особенностей последнего, от уровня развития его познавательных способностей, интересов и склонностей, наконец, от потребности и желания увидеть, услышать, ощутить данный объект, понять его, создать у себя яркий, понятный образ этого объекта.

Сам по себе непроизвольно наглядный образ, как правило, не возникает. Он образуется только в результате активной работы, направленной на его создание[11].

Наглядный материал служит как бы внешней опорой внутренних действий, совершаемых ребенком под руководством учителя в процессе овладения знаниями. Введение в обучение наглядного материала должно учитывать по крайней мере два следующих психологических момента: 1) какую конкретную роль наглядный материал должен выполнять в усвоении и 2) в каком отношении находится предметное содержание данного наглядного материала к предмету, подлежащему осознанию и усвоению [5].

Место и роль наглядного материала в процессе обучения определяются отношением той деятельности учащегося, в которой данный материал способен занять структурное место цели (предмета) его действий, к той деятельности, которая ведет к осознанию того, что нужно усвоить.

Можно сделать вывод, что это отношение может быть трояким. Во-первых, та и другая деятельность могут совпадать между собой, что обеспечивает прямую действенность наглядности. Далее, первая деятельность может подготовлять собой вторую, и тогда требуется лишь правильно и четко выделить соответствующие этапы педагогического процесса. Наконец, та и другая деятельности могут не быть связаны между собой, в таком случае наглядный материал бесполезен, а иногда может играть даже роль отвлекающего фактора.

Дидактический принцип наглядности является ведущим в обучении, но его, как и в познании, следует понимать шире чем возможность зрительного восприятия.

Понятие наглядности требует в процессе обучения специального использования в учебных целях не только различных предметов и явлений или же их изображений, как это толковалось до последнего времени, но и моделей, символов, в том числе знаковых, отражающих в условной форме существенные свойства изучаемых явлений.

Наглядность содействует выработке у учащихся эмоционально-оценочного отношения к сообщаемым знаниям. Проводя самостоятельные опыты, ученики могут убедиться в истинности приобретаемых знаний, в реальности тех явлений и процессов, о которых, им рассказывает учитель. А уверенность в истинности полученных сведений, убежденность в знаниях делают их осознанными, прочными. Средства наглядности повышают интерес к знаниям, делают более легким процесс их усвоения, поддерживают внимание ребенка [10].

B зависимости от дидактических функций различаются следующие виды наглядности:

· Естественная наглядность (растения, животные, полезные ископаемые); ее функция -- знакомство учащихся с реальными объектами природы.

· Экспериментальная наглядность (явления испарения, таяния льда); функция -- знакомство с явлениями и процессами в ходе опытов, наблюдений.

· Картинная и картинно-динамическая наглядность (картины, рисунки, фотографии, диапозитивы, кино); функция -- познакомить с какими-то фактами, предметами, явлениями через их отображение.

· Объемная наглядность (макеты, муляжи, геометрические фигуры); функция -- знакомство с теми предметами, где объемное,
а не плоскостное изображение играет роль в восприятии.

· Звуковая наглядность (аудиозаписи, радио); функция -- воспроизведение звуковых образов.

· Символическая и графическая наглядность (чертежи, схемы?
карты, таблицы); функция -- развитие абстрактного мышления,
знакомство с условно-обобщенным, символическим отображением
реального мира.

· Смешанная наглядность -- учебный звуковой кинофильм; функция -- воссоздание наиболее полного живого отображения действительности.

Прежде чем отобрать для урока тот или иной вид наглядности, необходимо продумать место его применения в зависимости от его дидактических возможностей. При этом следует иметь в виду, в первую очередь, цели и задачи конкретного урока и отбирать такие наглядные пособия, которые четко выражают наиболее существенные стороны изучаемого на уроке явления и позволяют ученику вычленять и группировать те существенные признаки, которые лежат в основе формируемого на данном уроке представления или понятия[13].

От учебных задач зависит и выбор одной из форм сочетания наглядности и рассказа учителя. В одних случаях источником знания выступает наглядное пособие, а объяснение учителя выполняет функцию руководства восприятием учеников. Наглядные пособия могут служить опорой для осознания связей между фактами, явлениями, недоступных непосредственному наблюдению, а слово учителя побуждает к наблюдению и направляет детей на, осмысливание, истолкование сделанных наблюдений.

При обобщении, повторении изученного, как правило, источником знания о фактах, явлениях или их связях выступает беседа учителя, а наглядность выполняет функцию подтверждения, иллюстрации, конкретизации словесного сообщения или служит отправным пунктом сообщения, содержащего сведения о явлениях и связях, недоступных непосредственному восприятию.

Средства наглядности могут выступать в роли источника знаний при организации самостоятельной работы творческого, исследовательского характера. В этом случае учитель определяет задание, направляет деятельность учащихся [1].

Таким образом количество средств обучения, применяемых на одном уроке, определяется конкретными образовательными, воспитательными и развивающими целями урока. Вполне возможны случаи, когда учитель считает достаточным использовать на уроке лишь учебник, не прибегая к другим средствам обучения. Вместе с тем в ряде случаев необходимо комплексное применение разных видов наглядности.

Функция наглядного материала может быть очень разной. Одно дело, когда в процессе обучения возникает задача дать учащимся живой, красочный образ недостаточно известного им кусочка действительности, расширить в этом направлении их чувственный опыт, обогатить их впечатления-- совом, сделать для них возможно более конкретным, более реально и точно представленным тот или иной круг явлений. Посещение зоопарка, историческая картина, фотография писателя или ученого и т. д. - все это делает более конкретным и как бы более ощутимым для ребенка то, о чем идет речь в обучении.

Совсем другое дело в случае, когда наглядность включается непосредственно в процесс обучения в связи со специальной педагогической задачей. Имеются в виду такие случаи, как использование наглядных пособий при начальном обучении арифметике, на уроках русского языка, в классных занятиях по физике и т. п. Здесь роль наглядного материала, конечно, не в том, чтобы, например, изображения карандашей на таблице обогащали чувственный опыт ребенка, они служат не для этого, а для обучения счету. Наглядный материал представляет собой в этих случаях именно материал, в котором и через посредство которого, собственно, предмет усвоения еще только должен быть найден [16].

Что осознается в наглядном материале? Вопрос о предмете сознания выступает не только как вопрос о том, что фактически сознается учащимися, но и как вопрос о том, что должно им сознаваться в связи с определенной педагогической задачей. С психологической точки зрения это и есть центральный вопрос проблемы наглядности.

Чтобы показать это, обратимся к примеру применения наглядных пособий.

«Однажды мне показали несколько выполненных учителем классных таблиц с изображением однородных групп предметов, назначение которых было в том, чтобы служить пособием при изучении в I классе чисел и операций с количествами в пределах десяти. Таблицы эти отличались от других не принципом своего построения, а тщательностью выполнения и характером изображенных на них предметов. Так, например, на одной из них были нарисованы танки и зенитные пушки. Замысел их автора очевиден: он хотел создать интересное, легко привлекающее к себе внимание первоклассников пособие, обладающее максимальной конкретностью и жизненностью (дело было в дни Великой Отечественной войны)», -- писал Фридман Л. М. [14].

Представим теперь себе это пособие в действии. Во-первых, совершенно несомненно, что такое пособие действительно привлечет внимание учеников и внимание легко удержится на нем. Значит, самая первоначальная и простейшая задача решена -- внимание учеников привлечено, но оно привлечено к таблице. Привлечено ли оно, однако, к предмету изучения -- количествам, количественным отношениям?

Изображенные танки потому остро привлекают к себе ребенка, что они по-своему содержательны для него: какие это танки, почему они в колонне, почему идут навстречу один другому, хотя на тех и на других звезды, и т. д. -- вот что составляет содержание той внутренней мыслительной активности, которая сама по себе относительно длительно удерживает на этой таблице внимание ребенка и которая определяет собой то, что осознается им, т. е. что является предметом его сознания.

Но учитель руководит учениками. Он ставит перед ними учебные цели и этим пытается организовать их активность в другом направлении; однако в данном случае это направление решительно не совпадает с тем, в котором активность учеников развертывается под влиянием самого демонстрируемого материала. Все внимание ученика сосредоточено на пособии, но в его сознании ни количества, ни соотношения их, а военные образы; будучи внешне обращен к тому же, что и учитель, внутренне он идет, однако, не за ним, а за предметным содержанием, изображенным на таблице.

Внутренние действия, которые должны быть построены у учащихся, требуют отвлечения от предметного содержания изображений, а это тем труднее, чем оно богаче. Считать неинтересные карандаши ребенку психологически легче, чем считать интересные танки[4].

Таким образом, обогащении опыт учащихся или помогая им в анализе изучаемой проблемы, средства наглядности облегчают и, труд учителя. Однако избыток наглядности, и особенно построение ее без учета механизмов ее восприятия детьми, может не облегчить, а затруднить учебный процесс. Учителю следует учитывать возможность осознания школьниками не заложенных в учебном пособии соотношений между объектами и явлениями, а непосредственно изображенной на нем предметной реальности. В связи с этим удобными (более однозначно воспринимаемыми) являются абстрактные схемы и знаковые модели. Как известно, они лучше усваиваются и приносят наибольший развивающий эффект при самостоятельном построении учащимися.

§2. Применение методов наглядности в процессе обучения

Сила трения