Коллеги - педагогический журнал Казахстана
Учительские университеты
| Главная » Статьи » В помощь учителю » Физика |
Использование метода гипотезы в обучении физике
| Использование метода гипотезы в обучении физике. Развитие познавательной активности и творческих способностей школьников может быть обеспечено включением в учебный процесс активных методов усвоения курса физики, среди которых важное место занимает метод гипотезы. Этот метод предполагает формирование как основных знаний о научной гипотезе, так и умений использовать их в своей познавательной деятельности. ГИПОТЕЗА (от греч. hypothesis — основа, предположение) — особого рода знание, а также особый процесс развития знания. Гипотеза в первом смысле слова — это обоснованное (не полностью) предположение о причинах явления, о ненаблюдаемых связях между явлениями и т.д. Гипотеза во втором смысле — это сложный процесс познания, заключающийся в выдвижении предположения, его обосновании (неполном) и доказательстве или опровержении. В этом процессе выделяют две ступени: развитие предположения; доказательство или опровержение предположения. Таким образом, гипотеза – рабочий инструмент научного познания. Анализируя полученные экспериментальным путем или в ходе наблюдений факты, исследователь выдвигает предположение, на основе которого объясняет увиденное явление, вскрывает его внутренний механизм, связь с другими явлениями. Метод модельных гипотез является одним из важных методов исследования явлений природы. На основе этого метода изучаемое явление заменяется его моделью, что позволяет абстрагироваться от всего несущественного и выделить главное. На уроке учитель ставит перед учениками познавательную проблему, задает им наводящие вопросы, и добивается понимания сути наблюдаемого явления, определения закономерностей между величинами и способов их измерения, вывода следствий и их экспериментальной проверки. Метод гипотез развивается при решении прогностических задач типа "что будет, если …". Метод путешествия в будущее эффективен в любой образовательной области как способ развития навыков предвидения, прогнозирования, гипотетичности. Отметим те характерные черты данного метода, с которыми следует познакомить учащихся и которые обеспечивают состоятельность научной гипотезы. Первое: гипотеза должна пройти логический анализ (её необходимо сопоставить с теми известными фактами, справедливость которых неоднократно и надежно обоснована), а с другой стороны, - она не должна «приспосабливаться» к фактам, кажущимся само собой разумеющимися и соответствующими здравому смыслу. Второе: гипотеза требует своего экспериментального подтверждения, а поэтому должнабыть принципиально проверяема, ибо если она не получит опытного подтверждения, то содержащаяся в ней идея не включается в научное знание. Третье: всякая научная гипотеза должна быть плодотворной; это значит, что выдвинутая вначале для объяснения одного единственного явления, она в случае своего подтверждения должна надежно служить в дальнейшем при исследовании широкого круга природных процессов. Главным же в процессе овладения школьниками методом гипотезы считается целенаправленное и постепенное формирование у них в ходе изучения программного материала умения самостоятельно выдвигать и обосновывать гипотезы, которое базируется на выходах из узнанных ранее фактов, законов, теорий путем их дедуктивной экстраполяции, то есть распространения на новые явления, факты. При этом логика изложения может быть представлена такой «цепочкой»: Проблемная ситуация – Выдвижение гипотезы – Обоснование её – Экспериментальное доказательство гипотезы. Наибольший эффект при изучении нового материала дает использование памятки, приведенной ниже. Памятка Гипотеза – предположение о закономерной (причинной) связи явлений, опирается на ранее известные факты. Проанализируйте проблемную ситуацию, найдите противоречие между усвоенными знаниями и новыми фактами. Сформулируйте проблему на это противоречие. Актуализируйте теоретические знания как опору для выдвижения гипотезы. Сравните опорные знания и новые факты и сформулируй гипотезу. Анализируя средства, найдите способ доказательства гипотезы. Проверьте на опыте предположение. Приведем несколько примеров, отражающих логику и «механику» включения метода гипотезы в процесс объяснения нового материала. Тема: «Основы молекулярно-кинетической теории». Мы хотим подвести учащихся, используя дедуктивно-гипотетический подход, к пониманию того, что вещество обладает внутренней энергией. Для этого необходимо проанализировать основные положения МКТ и понятия потенциальной и кинетической энергий так, как это представлено на схеме 1. При изучении темы «Магнитное поле» можно ввести понятие о силе Лоренца методом гипотезы, то есть дедуктивного предположительного умозаключения из двух посылок, достоверность которых была обоснована теоретически и экспериментально в процессе ознакомления с предшествующим учебным материалом. Работа идет по схеме 2. Разбирая тему «Электромагнитная индукция», мы берем за базовое следующее высказывание А.Эйнштейна и Л. Инфельда: «Опыты Эрстеда и Фарадея создали основу, на которой построены законы Максвелла». Для того чтобы с помощью гипотезы подвести учащихся к пониманию сущности явления электромагнитной индукции и выводу о том, что переменное электрическое поле порождается переменным магнитным полем, вспомним с ними сначала условия возникновения электрического тока. Далее ставим серию экспериментов по электромагнитной индукции, в которых перемещается только катушка. Обращаем внимание учащихся на тот факт, что свободные электроны могут двигаться упорядоченно не только в электрическом, но и в магнитном поле. Так, в опыте с катушкой, замкнутой на гальванометр, и полосовым магнитом катушка перемещается в магнитном поле и вместе с ней в этом движении участвуют свободные электроны, имеющиеся в металлической проволоке катушки; возникновение электрического тока в данном эксперименте можно объяснить действием силы Лоренца. Предлагаем теперь сделать катушку неподвижной, а перемещать магнит относительно неё: вводить его в отверстие и выводить оттуда. Просим выдвинуть свою гипотезу для теоретического объяснения наблюдаемого эффекта. Учащиеся предполагают (гипотеза), что переменное электрическое поле, порождающее ток, есть результат существования переменного магнитного поля. Для проверки гипотезы целесообразно предложить им придумать еще один опыт, в котором катушка, замкнутая на гальванометр, была бы неподвижна в переменном магнитном поле, и посмотреть, что из этого получиться. После обсуждения различных вариантов вырисовывается план следующего опыта: поместить соленоид в катушку, замкнутую на гальванометр; с помощью ключа замыкать и размыкать цепь соленоида, питаемую от источника постоянного тока. Решаем, как поставить этот эксперимент; его можно провести с оборудованием от универсального разборного трансформатора. Наблюдаем: стрелка гальванометра фиксирует возникновение индуктивного тока в моменты замыкания и размыкания цепи соленоида. Внимание учащихся обращаем на то, что катушка находится в переменном магнитном поле соленоида, создаваемом меняющимся по величине электрическим током. Можно несколько видоизменить опыт: последовательно с источником постоянного тока в цепь соленоида включить реостат; тогда при изменении им силы тока в цепи соленоида изменится и индукция его магнитного поля, а гальванометр тоже зафиксирует возникновение электрического тока в катушке. Эти демонстрационные опыты порождают проблемную ситуацию ( чем объяснить появление индукционного тока в неподвижной катушке, ведь сила Лоренца в данном случае на электроны не действует?) и доказывают выдвинутую учащимися гипотезу: переменное магнитное поле порождает переменное электрическое поле. О процессе выдвижения гипотезы в только что описанном случае дает представление схема 3. При изучении строения атомного ядра методом гипотезы можно подвести учащихся к пониманию того, что в атомном ядре между нуклонами действуют силы особого типа, природа которых отлична от гравитационных и электромагнитных сил. Поступаем следующим образом. Сообщаем, что после открытия нейтрона советский физик Д.Д. Иваненко и независимо от него немецкий физик В. Гейзенберг предложили протонно-нейтронную модель атомного ядра. Обращаем внимание на то, что между протонами ядра действуют силы электростатического отталкивания. Ставим проблемный вопрос: как объяснить устойчивость атомного ядра? Просим выдвигать гипотезы для истолкования данного феномена. Так как ученикам известен закон всемирного тяготения, то вполне естественно такое предложение: протоны и нейтроны удерживаются в ядре гравитационными силами. Для его проверки даем задание: рассчитать и сравнить силы электростатического отталкивания Fэ и гравитационного притяжения Fг для двух протонов, находящихся внутри ядра на расстоянии r=10-15м. оказывается, что Fэ>>Fг. Таким образом, для объяснения устойчивости атомного ядра предложенная гипотеза не годится. Необходимо высказать другую, например: о существовании и действии в атомном ядре между нуклонами сил особой природы. Приведенные нами рассуждения в схему 4. А вот как используется гипотетический подход при изучении свойств элементарных частиц и природы β-распада. Для включения гипотезы в процесс объяснения нового материала нужно вспомнить следующие вопросы: строение атомного ядра, правило смещения при β-распаде химических элементов, зарядовое и массовое числа, «материнское» и «дочерние» ядра, свойства нейтрино и антинейтрино. Логику рассмотрения нового материала можно представить схемой 5. (_z^A)X →(_Z+1^A)Y+(_-1^0)e+ῦ Умение выдвигать гипотезу способствует отработке умения анализировать, сравнивать, синтезировать, формирует мыслительные операции: абстрагирование, обобщение, конкретизация. Это возможно как на индуктивном, так и на дедуктивном уровне движения мысли от незнания к знанию. Приведенные примеры, разумеется, не исчерпывают возможностей использования метода гипотезы в курсе физики средней школы. Форма организации работы учащихся при этом может быть различной, она зависит от изучаемой темы, уровня развития ребят, степени подготовленности их к самостоятельной деятельности. Если учащимся осуществить процесс «построения» гипотезы, то это делает учитель, проводя их сам через все этапы познания; учащимся в этом случае привлекают лишь к разрешению отдельных частных вопросов. В более подготовленном классе или по мере формирования соответствующих умений педагог уже может системой целенаправленных заданий и вопросов и подвести самих школьников к формулировке гипотезы, её обоснованию и доказательству. Преимущество этого метода в том, что он учит всех учащихся мыслить; многие активно участвуют и в выдвижении, и в проверке гипотез, высказанных их одноклассниками. Те, которые предложили неверные идеи, имеют возможность убедиться в своих ошибках. Учащимся открывается возможность подискутировать, аргументированно отстаивать свою точку зрения. Метод гипотезы, таким образом, способствует развитию гибкости мышления как необходимого компонента для творческой деятельности и современного стиля мышления, поскольку помогает выработать критический подход и умение вести диалог. Литература: Баженов Л.Б «Основные вопросы теории гипотезы» Вилькеев Д.В «Применение гипотезы в познавательной деятельности школьников при проблемном обучении» Зверева Н.М «Активизация мышления учащихся на уроках физики» Разумовский В.Г «Развитие творческих способностей учащихся в процессе обучения физики» | |
| Просмотров: 1386 | |
Четверг, 2024-12-19, 6:43 PM
Приветствую Вас Гость
Приветствую Вас Гость
Форма входа |
|---|
Социальные закладк |
|---|
Поиск |
|---|
Друзья сайта |
|---|
Теги |
|---|
Статистика |
|---|