Учебный физический эксперимент как средство изучения физики

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Анализ содержания обучения молекулярной физики

Познавая окружающий мир, человек, получает непосредственно с помощью специального оборудования информацию о материи, явлениях и процессах. Эта информация обрабатывается, приобретает знаковую форму и выступает в виде знаний.

Рассмотрим более подробно понятие о физических знаниях. Физика является важнейшим источником знаний об окружающей среде. Кроме того, изучение физики способствует развитию мышления и творческих способностей учащихся, а также формированию их мировоззрения.

Физика (от греч. physis - природа) - это наука о природе, изучающая простейшие и, вместе с тем, наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строения материи и законы ее движения .

Таким образом, предметом исследования физики является материя: строение и простейшие её формы движения и взаимодействия. В современной науке рассматривается два вида материи: вещество и поле. К простейшим формам движения материи относят механическое, тепловое, электромагнитное и взаимные превращения элементарных частиц и поля. Все взаимодействия, наблюдаемые в окружающей человека действительности, можно свести к четырём основным типам: гравитационное, электромагнитное, слабое и сильное.

Поэтому физические знания - конкретно-научные знания о строении материи и простейших формах её движения и взаимодействия.

Они имеют определённую структуру и включают следующие составные элементы: научные факты, понятия, законы и закономерности, теории, методы познания.

Структуру физических знаний можно отразить блок-схемой (см. рис.1).

Определим выделенные структурные элементы физических знаний. Установленные научные факты обрабатываются и анализируются. Обработка и анализ фактов предполагает их качественное и количественное описание путем выделения основных существенных признаков, характерных для определенного класса явлений. В результате обобщения фактов формулируются физические понятия.

Физическим понятием называется мысль (знание), в которой отражены общие существенные свойства (стороны) физических объектов и явлений определенного класса, существенные связи и отношения между ними.[10]

Слово или словосочетание, которое является точным названием определенного физического понятия, называется физическим термином.

Понятия являются важнейшей составляющей теоретического знания. Понятия - основное средство формирования и накопления достигнутых человеком научных и практических знаний. Именно с помощью понятий осуществляется учителем в ходе обучения передача учебной информации, вооружение учащихся знаниями и умениями. Формирование понятий - одна из основных задач в работе каждого учителя.

Физические понятия можно разделить на следующие основные группы:

о материальных образованиях (структурных элементах вещества и проявлениях физического поля) - то, что реально существует независимо от человека, обнаруживается им непосредственно его органами чувств или с помощью специальных приборов (по действию);

о свойствах материальных образований - качество, признак, составляющий отличительную особенность кого (чего) - нибудь;

об особенностях протекания процессов - характерное свойство кого (чего) - нибудь;

о явлениях (всякое обнаружение проявления чего-нибудь) и процессах (ход, развитие какого-нибудь явления или последовательная смена состояний в развитии чего-нибудь);

о физических величинах - количественная характеристика свойств материальных образований и их состояний, особенностей протекания явлений и процессов, то, что можно измерить, вычислить;

о приборах и механизмах - приспособления, специальные устройства, аппараты для производства какой-нибудь работы, управления, регулирования, измерения, контроля, вычислений;

о моделях материальных образований или явлений и процессов - схема какого-нибудь физического объекта или явления, уменьшенное (или в натуральную величину) воспроизведение или макет чего-нибудь.

Физические законы выражают необходимые, устойчивые, существенные связи между величинами, обусловленные существованием причинно-следственных связей между свойствами физических объектов или между явлениями и процессами, которые происходят в природе. Закон является важнейшей составляющей теоретического знания. Для того чтобы познать закон необходимо раскрыть ту или иную сторону сущности исследуемого предмета или явления. В физических законах отражается то наиболее существенное, что есть в явлениях, которые реально происходят.

Физическое описание реальных объектов и явлений предполагает учет только их существенных сторон, т.е. замену реального объекта или явления его идеальной физической моделью.

Модель - это созданный человеком аналог (схема, изображение описание и т.д.), который в определенном смысле имитирует, воспроизводит реально существующие процессы, составляющие объект научного исследования.

Необходимость использования модели в процессе познания диктуется тем, что изучаемый объект может быть недоступен или же трудно доступен для непосредственного исследования. Необходимость же моделирования физических объектов и явлений вытекает из принципиальной невозможности полного описания всех свойств физических объектов и взаимосвязей между явлениями реального физического мира. Поэтому физика как наука может рассматриваться как физико-математическая модель реального мира. Иными словами, физические понятия, законы и теории формулируются для идеальных физических объектов или явлений, которые являются моделями, отражающими свойства реальных объектов и явлений, существующих в природе.

Установление физических законов лишь описывает протекание физических явлений или поведение физических объектов. Объяснение же закона (т.е. почему данное явление происходит именно так) осуществляется на основании физической теории.

Физическая теория - это высшая форма организации физических знаний, дающая целостное представление о закономерностях и существенных связях объекта данной теории.

Основное образовательное содержание обучения физике включает:

свойство пространства и времени;

строение материи и её свойства

3) виды материи;

4) движение материи;

5) виды взаимодействия материи;

1.1 Учебные модули и структурные элементы

Опишем содержание выделенных структурных элементов физических знаний. учебный физический эксперимент оборудование

Понятия о:

а) явлениях и процессах: броуновское движение, диффузия, газовый процесс, движение молекул, взаимодействие молекул, содержание водяных паров в воздухе, поверхностное натяжение, смачивание;

б) физических величинах: масса молекулы, относительная масса молекулы, радиус молекулы, молярная масса, объем молекулы, температура, скорость движения молекул, коэффициент поверхностного натяжения, высота подъема (или опускания) жидкости в капилляре, предел прочности, предел упругости, механическое напряжение, предел пропорциональности;

в) особенности явлений и процессов: изо-процесс, изотермический процесс, изобарический процесс, изохорический процесс:

г) моделях процессов: график изо-процессов (изохора, изобара, изотерма);

д) материальных образованиях: молекула, атом;

е) моделях материальных образований: идеальный газ, кристаллическая решетка;

ж) состояниях вещества: газ, твердое тело, жидкость;

з) особенностях состояний вещества: насыщенный водяной пар, перенасыщенный водяной пар, кристаллическое твердое тело, аморфное твердое тело;

и) свойствах вещественных образований: сжимаемость, упругость, прочность, пластичность, твердость;

к) приборах и устройствах: термометр, психрометр, гигрометр.

Законы и закономерности: основные уравнения МКТ, уравнения состояния идеального газа, взаимосвязь скорости движения молекул и температуры газа, закон Дальтона, закон Бойля-Мариота, закон Гей-Люссака, закон Шарля, зависимость температуры кипения воды от внешнего давления, зависимость относительной влажности от плотности (порционального давления) водяных паров, зависимость высоты поднятия жидкости в капилляре от характеристик капилляра и жидкости, закон Гука.

1.2 Описание структурных элементов

О явлениях и процессах

о материальных образованиях

о физических величинах

о законах и закономерностях

о моделях материальных образований

о приборах и механизмах

2. Описание учебного физического эксперимента с использованием нестандартного самодельного оборудования

Демонстрационный эксперимент

Заключение

Демонстрационный эксперимент имеет большое значение в изучении курса физики. Уже в определении физики как науки заложено сочетание в ней как теоретической так и практической частей. Считается важным, чтобы в процессе обучения учащихся физике учитель смог как можно полнее продемонстрировать своим ученикам взаимосвязь этих частей. Ведь когда учащиеся почувствуют эту взаимосвязь, то они смогут многим процессам, происходящим вокруг них в быту, в природе, дать верное теоретическое объяснение. Это может являться показателем достаточно полного владения материалом. В дополнение к рассказу преподавателя в первую очередь можно предложить наблюдение учениками за демонстрацией опытов, проводимых учителем в классе при изложении нового материала или при повторении пройденного.

Демонстрационный эксперимент же не только учит он увлекает ученика заставляет лучше понимать то явление которое он демонстрирует. Ведь известно, что человек заинтересованный в конечном результате добивается успеха. Так и в данном случае заинтересовав ученика, пробудем тягу к знаниям.

Применение для демонстрации опытов нестандартного самодельного оборудования позволит добиться пробуждения интереса у учеников с большей силой, т. к. это позволит им проделывать опыты не только в стенах школы, но и придя домой повторить увиденное. В разделе физики «Молекулярно- кинетическая теория» очень много интересных, увлекательных и простых опытов, которые можно осуществить с применением нестандартного самодельного оборудования.

В ходе выполнения курсовой работы было:

проанализирована научно-методическая литература с целью описания учебных модулей и структурных элементов;

была произведена разработка демонстрационных экспериментов с использованием нестандартного самодельного оборудования.

Разработанная система может использоваться при изучении физики в 10 классе в средних общеобразовательных школах.

Размещено на Allbest.ru