Савусін М. П.
методист інформаційно-методичного центру
департаменту освіти та науки Одеської міської ради;
, вчитель фізики Одеської гімназії № 4;
Гірак З. Ф., вчитель фізики Одеської гімназії № 4.
Логіко-методологічний супровід вивчення шкільного курсу кінематики
Методичні рекомендації.
1. Логіко-методологічний супровід вивчення й повторення початкових розділів курсу фізики в 7-му класі.
Однією з цілей шкільної освіти – це добитися того, щоби учень створив цілісну природничо-наукову картину Світу. Причому, - таку картину, щоби вона надихала його на подальше активне пізнання Всесвіту, на творче використання набутих у школі знань і умінь. Для цього учень повинен усвідомлювати, як, яким чином формується наукова система знань про Природу. Взірцем такої вельми цілісної системи знань є фізика. Про її будову, про її методи та про складові методів, учні взнають уже через курс природознавства, завдяки пропедевтиці фізики. Досвід, отриманий учнями в цьому плані, допоможе їм в подальшому пізнанню. Зокрема, від допоможе розвивати інші галузі науки. Особливо, він стане у пригоді в роботі в секціях МАН, у гуртках науково-технічного характеру.
Фізика, як і всілякі науки, базується на багатьох засадах знань. Фізика виростає на таких поняттях, які в самій фізиці не визначаються, а запозичуються нею з таких абстрактних областей знань, які служать передумовами для вирішення науками більш широкого кола проблем, ніж вирішує фізика. По-перше, фізика будується на категоріях, узятих із філософії. Зокрема, – це наступні категорії: річ, властивість, відношення, простір, час, матерія, форма, рух, дія (взаємодія), явище, процес, положення (у просторі й часі), зміна положення, перетворення, енергія, поле тощо [1 – 11]. Філософія при цьому може бути усвідомлена як система передумов, які стосуються будь-якої галузі знань [3, с. 66]. По-друге, фізика стоїть і зростає також і на більш конкретних поняттях, ніж філософські категорії. Зокрема, фізика розвивається на базі понять із загальнонаукових дисциплін: із логіки й методології науки, із загальної теорії систем, теорії множин, математики, інформатики. Сюди ж можна й додати кібернетику як теорію зв’язків чи залежностей, котрі є фундаментом теорії управління й регулювання, поведінки тощо.
По суті, загальноосвітня школа намагається дати учням деякі основні філософські й загальнонаукові засади фізики вже в 5-х – 6-х класах через природознавство, а в 7-му класі на перших 10-ти - 12-ти уроках фізики. Шкільні підручники фізики містять у собі (явно чи не явно) відповідні до цього знання.
Такими є нинішні підручники і на стандартному рівні програм (наприклад, [9]), і на вищих рівнях. У 10-му класі, на академічному рівні, методи наукового пізнання вивчаються дещо глибше [4, с. 7 - 8]. Напевно, слід очікувати більш чіткого подання інформації про подібні передумови для фізичних засад також і в майбутніх підручниках природознавства й фізики. Наразі – це підручники в рамках загально природничого компоненту галузі «Природознавство», згідно з новим Держстандартом базової і повної загальної освіти.
Одначе, як свідчить досвід, учні 5-х – 7-х класів дуже важко засвоюють ті абстрактні поняття й судження, на котрих вибудовується викладання і пропедевтики для фізики, і самої фізики, починаючи з 7-го класу. Особливо важко на цьому етапі учні опановують теоретичні положення в рамках тем розділу «1. Починаємо вивчати фізику» [5; 6], майже не набувають умінь і навичок явно користуватися поняттями, поданими тут. По суті, у цьому розділі занадто щільно зосереджено філософську, логіко-методологічну, теоретико-системну й наукознавчу термінологію. Явно чи не явно, подібні підручники вже зі свого початку пропонують учням засвоїти, наприклад, категоріальні опозиції «поле-речовина», «сутність явища – явище», «явище-модель явища». У низці з ними йдуть дуже узагальнені терміни науковий метод, гіпотеза, структура, величина та її значення [5, с. 12, 14 – 27; 6, с. 6 - 21, 60 - 63; 7, с. 11].
Ясно, що відповідну фундаментальну термінологію, через яку формулюються в школі передумови фізичного знання (термінологію з філософських, логіко-методологічних підвалин шкільного курсу фізики) учні мають засвоїти глибоко і міцно. Одначе, для цього для достатньо глибокого вивчення програмного матеріалу в 7-му класі, зазвичай, не вистачає часу. Тим більше, що початок такої програми перенасичено лабораторними роботами і т. д. У підсумку, система фундаментальних понять для фізики, засвоєних пересічним учнем, містить у собі багато «прогалин», тобто й – велику невизначеність. І саме в таку свою (дуже не цілісну) систему понять учень має включити нове для нього знання, щоби його зрозуміти.
Як же, за таких умов, під час формування в учня природничо-наукової картини світу, вчитель повинен вводити фізичні поняття?
На наш погляд, вихід із цих труднощів може відкритись, якщо в подальшому, вивчаючи новий та більш конкретний матеріал, учні будуть безпосередньо осмислювати його у тій фундаментальній термінології, яка криється в логіко-методологічних засадах кожної нової теми.
Учень повинен звикнутися з постійною рефлексією свого фізичного знання, із його аналізом засобами філософії, загальнонаукових дисциплін. Тобто, - засобами, що, по суті, формуються в учня шкільною пропедевтикою фізики або паралельно з вивченням фізики. А це – засоби, які напрацьовано в рамках дуже узагальнених, абстрактних систем знань. Наприклад, - у загальній теорії систем (ЗТС). Зокрема, ЗТС пропонує засоби того, як слід моделювати об’єкти у вигляді систем.
Таким чином, учню на уроці фізики треба усвідомлювати кожний крок свого пізнання, споглядати своє пізнання «зверху і відсторонено, з висоти філософії», підходити до свого пізнання системно. Учню треба супроводжувати своє пізнання його логіко-методологічним аналізом, основи котрого закладено в 7-му класі темами «Наукові методи пізнання природи», «Спостереження та дослід» [6, с. 12 – 21; 5, с. 14 - 27]. А потім – і в 10-му класі, наприклад, згідно з [9, Вступ].
У вивченні таких тем у 7-му класі фахівцями НАПН України рекомендовано ставити наступні освітні виховні й розвивальні цілі [7, с. 11].
«Освітня: ознайомити учнів з науковими методами пізнання природи; сформулювати уявлення про експеримент як провідний метод дослідження фізичних явищ… продовжити формувати вміння застосовувати теоретичні знання на практиці, планувати експеримент…» … «Виховна: розвивати науковий світогляд учнів, розкривати перспективи використання фізичних знань…» … «Розвивальна: розвивати творчі здібності учнів, прищеплювати навички інтелектуальної праці, самостійності та самоконтролю».
Прикладами логіко-методологічного супровіду навчання може бути наданий у шкільних підручниках наукознавчий, логіко-методологічний аналіз таких ситуацій за програмою фізики 7-го, 8-го та 10-го класів, які в чомусь аналогічні ситуаціям на тему «Механічний рух» 8-го класу.
2. Логіко-методологічний супровід вивчення й повторення розділу «Механічний рух» із шкільного курсу фізики в 8-му й 10-му класах.
2.1 Загальні зауваження.
При вивченні теми «Механічний рух» 1-го розділу §§ 1 - 2 підручника [8] (де є й підрозділ «Відносність руху») автори [7, с. 27] рекомендують ставити наступні цілі.
«Освітня: ознайомити учнів із механічними явищами, предметом вивчення розділу «Кінематика», сформулювати основне завдання механіки; сформувати поняття механічного руху, матеріальної точки, системи відліку.
Виховна: виховувати інтерес до вивчення фізики, розуміння її ролі та важливості фізичних знань у житті, бажання наукової творчості, уявлення про фізику як обов’язкову складову загальнолюдської культури.
Розвивальна: розвивати здібності учнів до творчості й інтелектуальної праці, формувати предметні компетенції з фізики».
Посібник [8] в розділі 1 на конкретних прикладах розглядає рівномірні та нерівномірні види руху, а також прямолінійні та криволінійні. При цьому неявно маються на увазі й певні дефініції таких видів руху, хоча явно даються лише описи деяких характеристик у згаданих видів. Учень має відтворити ці дефініції словесно. Дефініція – це, як має бути відомо учневі, визначення.
Неявно тут мається на увазі також декілька моделей. По-перше, - модель будь-якого процесу зміни (тобто, процесу зміни як такого взагалі). Зокрема, тут в уяві учня чи вчителя має бути процес зміни, характерний для механічного руху. Це – такий рух, при якому змінюється положення тіла або його частин у просторі й часі відносно інших тіл. Простір тут розуміється у найпростішому сенсі – як те, що має довжину, ширину й висоту, і те, де можуть перебувати будь-які матеріальні речі, зокрема, - речовина (про подальше узагальнення поняття «простір» тут не йдеться). Тіло (тут - фізичне тіло) розуміємо як певну частину простору, зайняту речовиною. Положення тіла, тобто, деяке його відношення до інших тіл у просторі, виступає конкретно, - а саме як його місце у просторі. Положення рухливого тіла змінюється відносно заздалегідь зафіксованого тіла відліку (дивись «§§ 1 - 2»). Виходить, що механічний рух – це переміщення одних тіл чи частин тіла відносно інших у часі [11, с. 11].
Точніше, тут учень і вчитель мають зважати на процес зміни в певній системі відліку (СВ), тобто, в системі, що містить певне тіло у просторі-часі. При глибшому вивченні механічного руху, зокрема, у 10-му класі, дефініцію такого руху будують з використанням поняття про систему відліку (СВ). Тобто, - про тіло відліку й пов’язані з ним систему координат і прилад для відлічування часу.
У загальному випадку рухів змінюються ті чи інші чинники (або дескриптори) руху. Наприклад, - сам рух у цілому, або ж яка-небудь його властивість, який-небудь такий чинник руху, котрий проявляється як відношення інших чинників (тобто, параметр руху) тощо.
При вивченні обраної нами теми, проводяться спостереження чи досліди. Саме вони складають так званий «емпіричний базис» для теорії про механічний рух, яка подається в [8]. В результаті їх (в уяві учня чи вчителя) має бути створено системну модель Руху як процесу зміни положення тіла з часом відносно інших тіл. Така модель є концептуальною, тобто, понятійною (в ній поєднано поняття і судження).
У моделі будь-якої зміни (зміни – як такої взагалі) є, зокрема, так званий об’єкт зміни (або об’єкт, підданий дії по зміні). Зокрема, такий об’єкт тут - це положення рухливого тіла у просторово-часовій системі відліку. Наслідком (чи результатом) дії по такій зміні є вже змінене положення рухливого тіла в цілому або – тіла в його частках тощо. Як приклад, результатом механічного руху є змінене положення тіла в цілому як системи, або змінене положення тіла за його системними елементами.
 |  |
|
Але, у кінематиці розглядується, по-перше, конкретний рух, і, по-друге, цей же рух, взятий у його зміненому вигляді, чи стані (а саме, - змінений рух, чи рух зі зміненим своїм характером). Тобто, - прискорений рух (зокрема, уповільнений). Тіло змінює власну швидкість руху або напрям швидкості.
Інакше кажучи, ми повинні мати на увазі процес зміни руху (ПрЗмРуху). По суті, процес зміни руху це перехід однієї фази, чи стану, руху – в іншу фазу, чи в інший стан руху. Найпростіший такий перехід складається з двох станів руху, як на Мал. 2.
Саме така узагальнена модель (Мал.2) є адекватною для досліджуваних фактів, тобто, - для емпіричного базису, що розглядається в [8] в розділі 1. Це - система двох різних процесів: 1-й Стан руху - це вихідний стан, а 2-й Стан руху це інший його стан. Учень, вивчаючи цей розділ, повинен на увазі саме таку систему рухів (ПрЗмРуху), як на Мал.. 2.
|
При цьому, вельми спрощено, підручник [6, с. 8] визначає явище як зміну в природі. По суті, явище можна розглядати як дію: ««дійовими особами» фізичних явищ є фізичні тіла…» [6, с. 7]. Спостереження за явищами дозволяє визначити природне явище як елемент досвіду, як емпіричний факт. Подальші досліди, експерименти, з явищами дають нам нагоду, завдяки створенню спеціальних умов перебігу явищ, знайти закономірність у цьому перебігу. У закономірностях проявляється закони. Фізика прагне їх знайти. Про ці фактори наукового дослідження йдеться в підручниках [4 - 8].
На кожному етапі наукового пошуку фізики створюють і уточнюють моделі для природних явищ. Модель об’єкта – це його аналог, це річ, подібна до вихідного об’єкту в деякому відношенні, тобто, аналогічна такому об’єкту. Сам об’єкт при його моделюванні служить прототипом для його моделі [12 - 13; 14, с. 268 - 280]. Інакше кажучи, «прототип» – це «оригінал», «взірець».
Аналогія завжди буває більш-менш повною чи частковою. На практиці, вчений використовує спрощену модель об’єкта. Але, в ідеалі, повна модель об’єкта, повинна мати всі ті відношення, які притаманні об’єкту, взятому в умовах його дослідження. Тобто, щонайкраще, модель об’єкта повинна бути повним його замінником: виконувати всі його функції (грати всілякі його ролі) в тих умовах, де він, цей об’єкт, визначається, згідно з експериментом над ним. Ці умови можна назвати прецедентом прояву об’єкта.
Для прикладу, тут доречно буде коротко розглянути два типи аналогії, чи два типи моделі, як аналоги об’єкта. По-перше, - це атрибутивна аналогія, чи аналогія властивостей (зокрема, - аналогія типу парадейгми). По-друге, - це реляційна аналогія, чи аналогія відношень (зокрема, - аналогія типу ізоморфізму) [12 - 13; 14, с. 268 - 280]. У першому випадку, повна модель об’єкта має всі його властивості. У другому випадку, повна модель об’єкта має всі його відношення, зокрема, - форму як сукупність відношень між елементами змісту.
У шкільному курсі фізики, зокрема, у 8-му класі розглядається така фізична модель реального протяжного тіла, як матеріальна точка. Та, взагалі, в сучасній науковій практиці, в практиці наукового пошуку [15 - 17], найбільш ефективними моделями стають системні моделі: до об’єкту застосовується системний підхід проводиться його системний аналіз [18 - 21].
2.2. Модель механічного руху як поетапного руху.
Надалі, щоби краще зрозуміти тему «Кінематика», зручно буде спиратися на наступну модель механічного руху як руху поетапного. Учень може використати таку модель для кращого усвідомлення руху.
Механічний рух, тобто, зміна положення тіла в просторі й часі, реалізується поетапно. Кожний етап відповідає певному (умовному) проміжку часу Δt . Такий проміжок є кінцевим, хоча його можна вважати достатньо малим. Подібні проміжки Δt i часу складаються в упорядковану послідовність, так, що кінець попереднього етапу співпадає з початком наступного. Будь-який кінцевий проміжок Т часу утворюється (як ціле) із послідовності таких (елементарних) етапів. Нехай кількість таких елементарних етапів буде n Тоді маємо: Т= Δt 1 + Δt 2 + … + Δt n .
Можна собі уявляти, ніби в усіх спостереженнях рух виконується також поетапно. Тут фраза «таке відношення, як рух (тобто, зміна положення у просторі) реалізується поетапно» означає: «зміна положення застосовується до кожного положення, починаючи з початкового – до передостаннього».
2.3. Уточнена модель механічного руху як поетапного спричиненого руху.
У подальшому, при вивченні Розділу 2 «Взаємодія Тіл» у 8-му класі та Розділу 2 «Динаміка» в 10-му класі, модель механічного руху уточнюється : між рухливими тілами можуть відбуватися взаємодії, за рахунок яких властивості руху змінюються. Так у підручнику [9, §1,с. 20 - 21], в Розділі 1 «Кінематика» читаємо: «Розділ фізики, в якому пояснюється механічний рух матеріальних тіл, а також взаємодії, які відбуваються при цьому між ними, називають механікою… Розділ механіки, в якому вивчають рухи матеріальних тіл без урахування мас цих тіл і сил, що на них діють, називають кінематикою (підкреслено нами – співавтори)».
Вивчаючи у 8-му класі механічний рух за Розділом 1, ми неформально, неявно, мали на увазі той факт, що такий рух змінюється із якихось причин, але їх явно не враховували й не конкретизували. Тобто, неявно, ми спиралися на наступну модель процесу зміни механічного руху із плином часу (Мал. 3). На стан руху впливає дія деякої причини (ця причина є невизначеною). У свою чергу, стан руху також впливає на дію цієї причини. Тобто, ми маємо систему регулювання, побудовану за принципом зворотнього зв’язку. Завдяки вказаному зворотньому зв’язку, стан руху змінюється в часі. Тому одна фаза функціонування даної системи регулювання змінюється на іншу. На Мал. 3 показано дві суміжні фази процесу зміни цієї системи регулювання механічного руху. Тут перший стан руху (СтРуху1) зафіксовано для першого (чи попереднього) моменту умовного часу, а другий стан руху (СтРуху2) зафіксовано для другого (наступного) моменту умовного часу.
2-й момент умовного часу |
1-й момент умовного часу |
Мал. 3. Фази процесу зміни системи регулювання механічного руху.
2.4. Деталізація моделі наукового пошуку в рамках кінематики у 8-х – 10-х класах.
1. У підручнику [8, § 1] перед учнями розгортається, по суті, науковий пошук, хоча й достатньо простий. Тут, при спостереженні положення автомобіля (поїзда, пароплава) аналізується наступний емпіричний базис № 1: конкретні зміни (чи відсутність змін) у положенні того, чи іншого довільно обраного тіла (у його відстані) відносно певного нерухомого предмета.
Завдання для учня тут, – шляхом абстрагування, виявити дефініцію для поняття «механічний рух». У даному разі, бачимо, що тут явище №1 – це ситуація, де є зміна положення, а явище №2 – це ситуація, де немає зміни положення тіла. Явище 1 відображується в тій ситуації, коли механічний рух є, а явище 2 відображується в тій ситуації, коли механічного руху немає, а є спокій. Абстрагування відбувається так, щоби знайдена дефініція була би застосовна до будь-якого тіла.
Дефініція поняття «механічний рух» повинна відповідати усім логічним вимогам до дефініцій як такої. Наприклад, дефініція повинна бути співрозмірною. Тобто, об’єм того поняття, що визначається має дорівнювати об’єму того поняття, яке визначає. Вивчаючи дефініцію механічного руху с точки зору цієї вимоги співрозмірності, учням задають і такі запитання, коли треба з’ясувати, чи підпадає даний рух під поняття механічного руху. Наприклад, у завданні 2 [8, § 7, с. 20] треба взнати, чи є прикладами механічного руху наступні явища: світиться електрична лампа; пожовтіло листя дерев; заснула дитина.
2. У підручнику [8, § 2], при спостереженні щодо п’ятьох прикладів механічного руху тіла (рух човна, автомобіля, людини, різця токарного верстата, космічного корабля), аналізується наступний емпіричний базис № 2: специфічні визначення, чи специфічні дефініції, кожного з п’ятьох наведених прикладів механічного руху тіла. Завдання для учня тут, – шляхом абстрагування виявити внутрішню властивість руху: його відносність.
3. У спостереженні 1, пасажир із сусідом у купе сидить у вагоні поїзда, що їде відносно подорожнього, котрий іде вздовж перона. Висновок, якого слід дійти учню: стан руху чи покою буде різним відносно різних предметів. Це треба зробити¸ знову ж–таки, - через узагальнення й абстрагування.
4. У спостереженні 2, рух потягу можна визначити тільки відносно нерухомих предметів уздовж залізничного полотна. Завдання для учня тут, – шляхом узагальнення й абстрагування виявити цей факт.
5. У спостереженні 3, висновок, який має зробити учень: щоби визначити, рухається тіло, чи ні, ми повинні вказати, відносно якого тіла розглядаємо рух. Тут також учень має виконати відомі операції узагальнення й абстрагування. Згадане тіло – має особливу роль. Її фіксують як визначальну: тіло, відносно якого розглядають рух, називають тілом відліку.
Іноді, деякий рух можна вважати механічним лише за певних додаткових умов. Наприклад, якщо ми направимо промінь лазерного ліхтарика на Місяць і закріпимо положення ліхтарика відносно Землі, то рух Місяця відносно цього променя можна вважати механічним за наступної умови: світловий промінь слід представити (чи виявити, зареєструвати) як потік матеріальних частинок (фотонів). Про останнє (корпускулярне) тлумачення світла учні вже дізналися в 7-му класі з Розділу 3 «Світлові явища». Потік матеріальних частинок є прикладом тіла відліку, відносно якого здійснюється рух Місяця. Тому деякі оптичні чи оптико-механічні явища можна витлумачити у вигляді механічних рухів.
Але, чи можна вважати механічним рухом рух тіні від Землі по поверхні Місяця при місячному затемнені? З іншого боку, чи можна вважати механічним рухом рух Місяця відносно тіні від Землі на поверхні Місяця при місячному затемнені? Адже тінь (якщо вона абсолютно повна) не є сукупністю частинок (фотонів), тобто, вона не є фізичним тілом! Тінь–бо є відсутністю світла!.. Як треба представити тінь, щоби за цієї умови, згадані рухи можна було би вважати механічними?
5. Наш науковий пошук, розгорнутий згідно з [8, § § 1 - 2], – це система заходів заради наступної мети. Треба, принаймні, визначити, чи є дане явище дією на ім’я «механічний рух». До того ж, подаючи й аналізуючи дане специфічне явище як механічний рух, треба визначити, в якому вигляді, з якими значеннями, в ньому проявляються визначальні чинники (чи дескриптори) механічного руху. Наприклад, - такі чинники: рухливе тіло; його положення, чи стан у просторі-часі; тіло відліку для його руху; відношення цих чинників (параметри руху), властивості цих відношень тощо. Деякі основні чинники дії як такої розглянуто, наприклад, у [22].
Надалі цей науковий пошук наближується до завершення важливого етапу. Треба з’ясувати необхідні та достатні умови (критерій) для того, щоби взнати, чи рухається тіло (механічним чином), чи воно, навпаки, перебуває у стані механічного спокою. При цьому, тут мається на увазі фізичне тіло, або предмет як фізичне тіло. На даному етапі учень повинен зробити узагальнення знайдених конкретних явищ, абстрагованих у спостереженнях 1 – 3. Воно (це узагальнення) дає чіткий алгоритм з’ясування того, чи є дана дія механічним рухом. Алгоритм такий: потрібно спочатку вибрати тіло відліку, а потім подивитися, як проявляється відносно нього положення того предмету, що розглядається із плином часу. Тобто, - чи змінюється відносно тіла відліку положення того предмету, що розглядається в плані його можливого руху чи спокою.
|
Це узагальнення учень має свідомо зробити за методом абстракції. Такий метод часто використовується в науковому пошуку. Учень має це чітко усвідомлювати, віддавати в цьому собі звіт. Операцію абстракції на Мал. 4 позначено як А↑.
У підручнику [8, Розділ 1, § 2] учням ставляться запитання до вивченого. Розглянемо запитання «4 - 5» на с. 10. Тут маємо, по суті, наступний етап наукового пошуку. Це – вимога провести операцію інтерпретації. Треба інтерпретувати (чи витлумачити) Алгоритм 1. Результат такої інтерпретації очікується учителем у вигляді бажаного прикладу. Для різних випадків тут треба побудувати концептуальну модель тієї системи, де є тіла, які, можливо, механічно рухаються або перебувають у спокої. Треба визначити механічний стан згаданих тіл. Маємо такі тіла: пасажир, який їде в автобусі, людина, яка стоїть на автобусній зупинці. Подібним же чином, Земля існує поряд із Сонцем, але що насправді рухається: Земля навколо Сонця чи Сонце навколо Землі?
Як уже сказано, представивши дану дію як механічний рух, треба визначити, в якому вигляді, з якими значеннями, в ньому проявляються визначальні чинники (чи дескриптори) механічного руху, відношення цих чинників, властивості цих відношень тощо. За значеннями таких чинників механічного руху, можна виділити різні його види, наприклад: поступальний рух, рівномірний і нерівномірний рух, криволінійний рух, обертальний рух, коливальний рух. А далі – вивчати характеристики рухів: швидкість та її різновиди; графіки руху й графіки швидкості руху, період обертання чи коливання, частоту обертання чи коливання тощо.
Згідно з [8, Розділ 1, § § 3 - 13], щодо даного явища, яке стосується обраного механічного руху, проводяться різні досліди (експерименти). У характері, чи режимі протікання даного явища вбачається певна закономірність. Знайдена закономірність іще є лише можливою (вірогідною чи гіпотетичною). Тобто, про характер протікання даного явища робиться припущення, формулюється гіпотеза.
А ситуація, коли ця закономірність реалізується, ця ситуація відображується в гіпотезі щодо цієї закономірності (Мал. 4).
Учень, у нашому випадку, має сформулювати дефініцію терміну «гіпотеза». Гіпотеза тут – припущення про закономірність перебігу явища, зроблене на підставі спостережень за природними явищами (дивись [5, с. 18]).
Наприклад, проводячи дослід у [8, Розділ 1, § 4, с. 11], учень може висунути гіпотезу про таку закономірність: рух бульбашки повітря у воді, що заповнює закриту з обох боків скляну трубку, проявляється як рівномірний (за певним визначенням рівномірного руху). Підчас такого руху тіло за будь-які однакові інтервали часу проходить однаковий шлях. Виконуючи серію подібних дослідів, скажімо, в ході Лабораторної роботи № 1 (у [8, § 7]), учень упевнюється в тому, що рух бульбашки підпадає під визначення рівномірного руху. Аналогічно проводиться експеримент Лабораторної роботи № 1 у [9, § 4].
Далі, учень може проінтерпретувати поняття рівномірного механічного руху на інших конкретних випадках руху. А знайдену закономірність може проінтерпретувати, скажімо, на випадок підйому повітряної кульки в небо, на певній достатньо малій відстані. Цей рух буде приблизно рівномірним. Так можна відповісти на запитання 1 на с. 12 у [8, Розділ 1, § 4].
Проводячи Дослід 1 у [8, Розділ 1, § 8, с. 23], учень може (провівши операцію абстракції) висунути гіпотезу про таку закономірність: «швидкість матеріальної точки під час руху по колу напрямлена по дотичній до неї у будь-якій точці кола». Потім цю закономірність цей учень може поширити на будь-які криволінійні рухи.
Очікувана від учня нова інтерпретація тієї закономірності, котру вилучено шляхом згаданої абстракції, - це є поширення знайденої закономірності на інші сфери досвіду, поширення за межі того кола спостережень і дослідів, де цю закономірність уперше знайдено. Так ми знайомимося з науковим методом підкріплення гіпотез. Гіпотеза підкріплюється фактами, якщо вона має сенс, справджується, в дослідах з аналогічними фактами. Останні, нові факти, можуть бути навіть і за межами тієї сфери старих фактів, із яких цю гіпотезу вперше було абстраговано. І гіпотеза спростовується фактами в дослідах, якщо вона не має згаданого сенсу. Якщо гіпотеза не спростовується, то вчені зголошуються її визнавати як закон (Мал. 5).
Знайдену у досліді закономірність щодо певного явища можна поширити на деякі інші явища. Такі творчі завдання може отримати учень 8-го класу, що виконав і лабораторні роботи №№ 3,4 (щодо дослідження коливань маятника та вивчення характеристик звуку).
Мал. 4
|
А1 А2 А3
Мал. 5 |
3. Висновки.
У підсумку зауважимо, що для повторення учнем 8-го класу матеріалу початкового Розділу 1 шкільної фізики 7-го класу [5, с. 12, 14 – 27; 6, с. 6 - 21; 7, с. 11], а також і для більш глибокого вивчення Розділу 1 «Механічний рух» у 8-му класі дуже корисним може стати осмислення таких початкових розділів у розглянутих вище філософських, логіко-методологічних, теоретико системних термінах, у термінах наукознавства. Тобто, - в тих термінах, які подаються в цих розділах. У 8-му та 10-му класах (уже в Розділі 1 «Механічний рух» у 8-му класі та в розділі «Вступ» у 10-му класі ) учням відкривається більше можливостей набути уміння й навиків свідомо й інтенсивно користуватися такими термінами. Це сприятиме кращому пізнанню основ фізики. Зокрема, - кінематики.
Наше викладення змісту тих знань, які доцільно передати учням 8-го класу в ході уроків на теми з початку Розділу 1 «Механічний рух», можна взяти за основу для створення поурочного плану. Навіть - сценарію уроків. Ці уроки добре було би зняти на відео апаратурі у вигляді фільму й використати на презентації «Логіко-методологічний супровід шкільної навчально-виховної теми «Механічний рух» у 8-му класі». Подібні презентації були би корисними при обміні досвідом викладання фізики в школі.
4. Література.
1. Философия физики / Перев. с англ. - М.: Прогресс, 1975. – 352 с.
2. Философские основания фізики / Перев. с англ. - М.: Прогресс, 1971. – 391 с.
3. И., Терентьєва Л. Н., , Тихомирова науки: системній аспект. Учебное пособие для преподавателей, аспирантов, магистров философских и нефилософских спеціальностей. – Одеса: Астропринт, 2010. – 360 с.
4. Бар’яхтар В. Г. Фізика. 10 клас. Академічний рівень: Підручник для загально освіт. навч. закладів / ’яхтар, . – Х.: Видавництво «Ранок», 2010. – 256 с.: іл.
5. Фізика, 7 кл.: Підручник для середніх загальноосвітніх шкіл. –Х.: Гімназія, 2007. – 208 с.: іл.
6. Божинова , 7 класс: Учебник / , , . – Х.: Изд.-во «Ранок», 2007. – 192 с.: илл.
7. Засєкіна Т. та інші. Планування навчально-виховного процесу з фізики. І-й семестр 2013/14 н. р. / Фізика. № 9 – 10 (513 – 514), травень 2013. - С. 11 – 73.
8. Фізика: підруч. для 8 класу загально освіт. навч. закл. /.– К.: Зодіак-ЕКО, 2008. – 240 с.: іл.
9. Фізика: підруч. для 10 кл. загально освіт. навч. зал.: (рівень стандарту) / , В. І. Баштовий. – К.: Освіта, 2010. – 303 с.: іл.
10. Фізика. 8 клас: Підручник / , І, ММ. Кирюхін. – Х.: Видавництво «Ранок», 2008. – 256 с.: іл..
11. Хайкин основы механики. – М.: Наука. Главн. ред. физ.-мат. лит.-ры. 1971. – 752 с.
12. Уёмов в практике научного исследования. - М.: Наука, 1970 .- 264 с.
13. Уёмов основы метода моделирования. – М.: Мисль, 1971. – 312 с.
14. Уёмов практической логики с задачами и упражнениями. – Одесса: Изд.-во ОГУ «Диоген», 1997. – 388 с.
15. И., К стратегии научного поиска: Тез. Докл. К Всесоюзному симпозиуму «Стратегия научного поиска». – Свердловск, 29 ноября – 1 дек. 1977 г., ч. I I Свердловск: ФИСО УНЦ, 1977. С. 86 – 88.
16. И. , Савусин типология процессов научного поиска // Комплексный подход к научному поиску: Проблемы и перспективы. Краткие тез. К Всесоюзному симпозиуму. Свердловск. 28 – 30 ноября 1979 гш. Ч. 1. Свердловск: Изд.-во УНЦ АНСССР. 1979. С. 73 – 76.
17. И., Савусин -параметрическое моделирование процесса познания и проблема машинного обнаружения закономерностей. – Рига: Изд.-во Рижского политехн. Ин.-та, 1981. С. 21 – 34.
18. Логика и методология системных исследований. – Киев – Одесса: Вища школа, 1977. – 256 с.
19. Уёмов подход и общая теория систем. - М.: Мысль, 1978. – 272 с.
20. Уёмов основания и прикладное значение системного подхода // Проблемы методологии и современная наука. - Кишинев: Штиинца, 1988 – С. 47-84.
21. Уёмов аспекты философского знания. – Одесса: Студия «Негоциант», 2000. – 160 с.
22. Савусін исследование процедур формирования целевых комплексных программ. // Целевые комплексные программы хозяйственного освоения ресурсов Мирового океана. /, Киев: Наукова думка, 1988. С. 107 – 117.
