Организация и методика производственного обучения (стр. 9 )

В технической механике—движение звеньев механизмов.

В электротехнике общие виды процессов в цепях: электрический ток, электромагнитные процессы.

Выделение общих свойств процессов. В физике обобщенными характеристиками движения тел являются траектория, скорость, ускорение.

В теории механизмов свойствами процессов движения механизмов и деталей машин являются те же свойства, что и движения тел вообще: траектории, скорости и ускорения звеньев механизмов, деталей машин и их частей.

В электротехнике к свойствам электрического тока причисляют направление (постоянное, переменное); переменный ток характеризуется частотой, фазовым углом.

После выделения известных научных обобщенных знаний в соответствии с представленными категориями следует провести дальнейшее обобщение материала по каждому из направлений, либо повышая уровень их обобщенности, либо реализуя другие варианты обобщения знаний взамен уже имеющихся без повышения уровня обобщенности, либо и тем, и другим способами одновременно.

Обобщение знаний любого типа зачастую является сложной процедурой. Иногда нахождение принципа обобщения составляет научное открытие в конкретной области знания. Естественно, что такая работа не всегда приводит к успеху, но в тех случаях, когда можно осуществить дополнительные, новые обобщения, надо это делать. Поиск новых обобщенных инвариантных знаний должен быть постоянной заботой преподавателей и разработчиков курсов по всем

дисциплинам.

Например, в физике свойства полей как взаимодействий объектов не обобщен, хотя в описании свойств полей разных видов явно присутствуют  одинаковые  характеристики,  присущие

взаимодействиям объектов в разных полях. Так, характеристиками гравитационного и электромагнитного полей являются напряженность (сила взаимодействий) и энергия, при этом зависимости количественных значений указанных величин от характеристик взаимодействующих тел аналогичны (законы Ньютона, Кулона, Максвелла). Однако характеристики гравитационного поля изучаются в разделе "Динамика" в курсе "Механика", хотя это знание часто не представляется как характеристика поля, а трактуется как характеристика движения тел; то же происходит и при изучении кинематики. Последнюю в свою очередь не рассматривают как общее описание движения тел в любых полях и относят только к движению тел в гравитационном поле; таким образом, гравитационное поле изучается по существу дважды: сначала в "Механике", потом в теории поля (см.: , Теоретическая физика. Т. 1,2). Заметим, что в кинематике рассматриваются только характеристики поступательного и вращательного движений, а характеристики других видов движения, таких как колебательное и волновое, не считают кинематическими и изучают в специальных разделах, часто повторяя их в разделах, описывающих характеристики полей и взаимодействий.

Свойства тел, изучаемые в физике, также, вероятно, можно обобщить, выделив две группы свойств: пространственные (форма, размер, положение) и энергетические (заряды: гравитационный (масса), электрический, магнитный; температура, плотность, теплоемкость, оптические свойства и др.).

Физику обычно определяют как науку о структуре и движении тел и их взаимодействии (т. е. о полях). При этом не отмечаются свойства тел и полей как предмет изучения, но реально они описываются при анализе структуры движений и взаимодействий тел. Обобщение свойств тел позволяет раскрыть обобщенное содержание описаний движения тел, определив их как изменение пространственных характеристик тел, а взаимодействия тел рассматривать как изменения их энергетических свойств.

Таким образом, физика может быть более полно определена как наука о структуре, пространственных и энергетических свойствах тел и их изменениях при движении и взаимодействии.

В электротехнике теория электрических цепей включает описания цепей постоянного и переменного тока, но отсутствует обобщенное описание состава и свойств любых цепей, вследствие чего теория электрических цепей студентами воспринимается как фрагментарное, несистематическое знание. Описание электрических цепей четко не осознается студентами. В итоге студенты не могут выделить общие характеристики цепей, свойственные всем их видам, не замечают, например, что постоянный ток есть разновидность переменного при определенном фазовом угле, что линейные цепи есть огрубленная разновидность нелинейных, что установившиеся процессы — частный случай неустановившихся. При этом общие формулы расчетов  состояний  цепей  либо  вообще  не  включены  в

содержание обучения, либо даются наряду с частными и представляются как частные.

Предложения, приведенные выше в примерах поиска и осуществления обобщения содержания обучения по дисциплинам, являются дискуссионными. Авторы не претендуют на то, чтобы эти предложения были безоговорочно приняты, но они могут пояснить смысл наших рекомендаций. Проблема обобщения знаний — творческая проблема для специалистов по дисциплинам, решение которой, как мы уже отмечали, достигается не просто.

Резюмируя изложенное о проработке содержания обучения по дисциплине в соответствии с требованием обобщенности, перечислим еще раз основные действия, которые рекомендуется осуществить для ее выполнения:

• Выделить известные научные обобщенные знания по дисциплине следующих видов:

— о классах объектов изучения,

— о видах объектов изучения в каждом классе,

— об общих свойствах объектов изучения каждого класса,

— о структурных компонентах объектов изучения каждого класса,

— об общих видах процессов, происходящих с объектами изучения,

— об общих свойствах процессов каждого вида.

• Осуществить  по  возможности  дальнейшее  или  недостающее обобщение знаний по дисциплине всех указанных видов.

Проработка системы знаний по дисциплине в соответствии с требованием полноты знаний

Напомним, что под полнотой знаний подразумевается наличие в содержании обучения по дисциплине знаний всех типов: о наблюдаемостях и ненаблюдаемостях, описательных и объяснительных, частных и обобщенных. При этом в полном составе знаний должны быть представлены основные факты, законы и теории независимо от профиля специалиста, а кроме того, описания способов решения основных типовых задач по дисциплине. Частные, производные от основных для науки знаний следует включать в дисциплину выборочно с учетом специальности обучаемых.

Выделение описания отдельных видов явлений, их наблюдаемых свойств и связей и обобщение этих характеристик в частные классы и законы. Например, в динамике установление закона сложения скоростей, закона ускорения свободного падения, закона движения маятника, законов движения планет и др.; в термодинамике — законов изменения свойств твердых и жидких тел при нагревании, законов связи температуры и давления газов и др.; в электродинамике — законов отражения и преломления света в оптике, закона взаимодействия электрических зарядов (закон Кулона), законов взаимодействия электрических и магнитных зарядов и полей (Ампера, Лоренца) , закона электромагнитной индукции Фарадея.

Выделение знаний обобщения частных обобщенных знаний в более общие  законы разных уровней.  Например,  законы  Ньютона  и  их

обобщения Гамильтоном, законы термодинамики (сохранения энергии, перетекания теплоты, возрастания энтропии), принципы Ферма (наименьшего времени для прохождения света и др.).

Выделение знаний в гипотезы и предположения о существовании ненаблюдаемых объектов с определенными свойствами для объяснения (выведения) на их основе всех предыдущих видов знаний того же вида предыдущих уровней абстракции. Например, теория гравитационных полей, теория пространства — времени Эйнштейна, молекулярно-кинетическая теория, корпускулярная, квантовая и волновая теории света, электродинамика Максвелла, квантовая механика.

Подбор примеров выведения знаний каждого уровня на основе знаний ближайших вышестоящих уровней путем выведения объясняемых знаний из объясняющих.

Знания перечисленных уровней и типов находятся в отношении объясняемых и объясняющих, которое в соответствии с принципом единства типов знаний должно быть раскрыто и реализовано применительно к знанию каждого уровня.

Рассмотрим этот вопрос подробнее. Знания об индивидуальных явлениях следует причислить к объясняемым через знания всех последующих уровней. Знания обобщения являются объясняемыми с помощью знаний обобщений второго порядка и объясняющими по отношению к знаниям об индивидуальных явлениях. Знания обобщения второго порядка — объясняющие по отношению к знаниям об индивидуальных явлениях и знаниям — обобщениям первого порядка и в то же время объясняемые на основе знаний-гипотез и постулатов о ненаблюдаемых объектах и процессах разных порядков. Знания о ненаблюдаемостях нижестоящих порядков объясняют знания о явлениях и обобщениях всех уровней и объясняются знаниями о ненаблюдаемостях вышестоящих порядков. Знания о ненаблюдаемостях последних порядков не объясняются на данном этапе развития науки и используются только как объясняющие.

Например, в содержании физики должны быть проведены объяснения конкретных силовых характеристик взаимодействий объектов под действием гравитационных и электромагнитных сил с использованием более общих законов взаимодействий: частные тепловые характеристики и законы термодинамических процессов, их изменения следует объяснять на основе общих законов термодинамики и далее на основе свойств и движения молекул и других микрообъектов; объяснения частных законов распространения, отражения и преломления света должны базироваться на более общем принципе описания этих процессов, принципе Ферма и далее с привлечением электромагнитных волновых процессов и квантовых характеристик света: объяснения свойств молекул основываются на общих квантово-механических принципах и свойствах соответствующих атомов и ионов, объяснения свойств и состава атомов — на квантово-механических принципах и характеристиках ядер и элементарных частиц.

Определение типа знаний, т. е. выделение объясняющих и объясняемых знаний, очень важно для разъяснения степени доказательности объяснительных знаний-гипотез как обобщений, так и