МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. М. В. ЛОМОНОСОВА

ОБЩЕНАУЧНЫЕ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ И ИХ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ.

Студент  317 группы

удов

Москва

2008 год

Введение

Для чего нужна физика, и зачем ее изучать? Такие вопросы я встречаю сплошь и рядом. Помню, встретил недавно одного моего знакомого, «гуманитария», он спросил меня, где я учусь. Услышав, что я физфаковец, он очень удивился. «Зачем это тебе надо» -

спросил он, - « чем тебе интересна физика? Я в ней вообще ничего не понимаю!». Для меня физика - это, во-первых, способ познания, понимания всей красоты, изящности, сложности мира. Во-вторых, это отличный предмет тренировки мышления, логики, воображения. И это очень полезно в современном мире. Умение правильно, корректно поставить перед собой задачу,  прочувствовать, проанализировать и понять способ ее решения и точно решить, необходимо не только в науке, но и в жизни. Он говорит:  «Я – гуманитарий, физика и математика для меня – темная и глубокая пропасть, но зато, я разбираюсь в литературе, истории, языках и т. д.!!!»  Простите, а как можно понимать туже историю, если ты не способен размышлять. Как ты сможешь решить сложный вопрос, если ты не в силах проанализировать и решить простую физическую (математическую) задачу? Глупо заучивать? Так для этого много ума не нужно!

Школьная физика может и должна служить целям развития мышления. В основной школе эта функция предмета должна выступить как приоритетная. «Физика – это гимнастика ума». Это необходимо понимать и учащимся и их родителям, демонстрировать возможности физики для целей развития школьника. Однако необходимо построить такую систему преподавания, т. е. использовать такие методы и подходы, чтобы заинтересовать ребенка, помочь ему максимально эффективно понять, запомнить и применять предложенный ему материал. Эту работу возможно осуществить лишь с опорой на современные достижения психологии развивающего обучения.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Развитие психологической теории связано с формулировкой специфики интеллекта человека, его принципиального отличия от интеллекта животных. Своеобразие психической организации человека может быть обусловлено, прежде всего, особой средой, созданной человеческой цивилизацией. Для человека появилось новое «пятое квазиизмерение среды» его существования. К физическому, четырехмерному (пространственно-временному), добавилось еще одно. Этим измерением являются значения вещей окружающих нас, как природных включенных в систему потребления человека, так и созданных в результате его трудовой деятельности. Труд коренным образом изменил не только внешние условия существования человека, но и перестроил его психику. Образно говоря, человек погрузился в существенно иную «вторую» среду обитания.

Трудовое действие, совершаемое человеком для удовлетворения своей потребности, стало не только «единицей» специфически человеческой активности, преобразующей внешний мир. В той же «логике» начала функционировать психика человека. В ориентировку человека в новой среде вошло то, что составляет элементы труда. Эта ориентировка придала новую форму психической активности человека. отмечает: «…взаимопереходы (внутренние и внешние) образуют важнейшее движение предметной человеческой деятельности в ее историческом и онтогенетическом развитии. Переходы эти возможны потому, что внутренняя и внешняя деятельность имеют одинаковое общее строение. Открытие общности их строения представляется мне одним из важнейших открытий современной психологической науки».

Схематически структура труда в ее всеобщей форме может быть представлена следующим образом.


Структура деятельности в ее всеобщей форме.

Носителем активности является человек – субъект деятельности. Трудовое действие имеет осознанную субъектом цель. Цель, это представление о продукте, который должен быть получен в результате действия. В ходе деятельности совершается преобразование вещественного или идеального объекта. В свою очередь блок преобразования включает в себя следующие элементы:

-  Предмет действия, есть та совокупность свойств объекта, которые подвергнутся изменениям для получения продукта с требуемым качеством;

-  Средства деятельности, с помощью которых совершаются преобразования. Исторически в качестве средств деятельности выступили орудия труда. Развитие средств деятельности в первую очередь определяет производительный потенциал цивилизации.

-  Субъект деятельности, выступающий в акте преобразования в роли исполнителя своего ранее намеченного замысла.

Указанные в преобразовательном блоке элементы имеют связи. Связь предмет – средства деятельности называют технологией деятельности. Ведущая технология определяет уровень развития цивилизации. На этой основе выделяются эпохи господства ручного труда, машинного производства, автоматизированного труда. В настоящее время, как известно, ведущую роль заняли информационные технологии.

Связи субъект – предмет, а также субъект – средство называют приемами выполнения действия. В свою очередь прием может состоять из одной или нескольких операций.

Исходная посылка психологической теории деятельности состоит в том, что интеллектуальная, в частности, познавательная активность человека может рассматриваться как деятельность, и, следовательно, имеет в своей основе «клеточку», принципиально совпадающую по своему строению с той, что изображена на рисунке. Это утверждение обладает достаточно весомой эвристической функцией; оно позволяет обоснованно приступить к анализу, коррекции и проектированию обучающих технологий, вводящих учащегося во «вторую» среду обитания, то есть в мир значений вещей, являющихся продуктами нашего материального и духовного производства. Применим приведенную схему для анализа традиционного подхода к построению обучающих программ. Можно сделать предположение, что затруднения школьников в учении связано с тем, что управление усвоением знаний, принятое в традиционной методике, игнорирует деятельностную природу психики. Учебная деятельность организуется в логике, не учитывающей представленную выше структуру. Особенно эти отличия проявляются в блоке преобразования.

Для формирования умений применять общенаучные методологические понятия в их инструментальной функции и тем самым вывести ориентировку учащихся на более высокий уровень обобщения, были разработаны специальные задания. Один из типов заданий предполагает варьирование сюжета, условий и даже предметного содержания задач, оставляя инвариантным ключевое понятие, лежащее в основе эвристического приема их решения. Например, учащимся предлагается не только решить задачи, но и установить сходство в эвристических примах их решения.

Другой тип заданий предполагает исследование проблемных ситуаций, в которых учащиеся открывают для себя метод – его особенности, возможности на разных предметных материалах.

Средства умственной деятельности также необходимы для решения познавательной задачи, как и различные инструменты для решения практической задачи. В традиционном школьном образовании принцип опросредствованности деятельности не находит должного воплощения, что также является источником значительных затруднений учащихся в решении познавательных задач. Данный принцип ориентирует разработчиков развивающих технологий обучения на выявление условий усвоения и сознательного использования средств учебной деятельности. Эти средства могут принадлежать различным уровням методологических знаний: операциональному («сервисному»), предметно-специфическому (конкретно-научному), общенаучной методологии, рефлексивному.

Наиболее значимым выражением принципа субъектности является рефлексивность деятельности. Общепринятым является понимание рефлексии как осознание субъектом механизмов собственно мышления, а также побудителей и условий выполнения деятельности. Рефлексия в ее развитой форме обеспечивает способность субъекта анализировать и направлять собственную деятельность с учетом понимания значения всех ее компонентов. Данное обстоятельство делает задачу формирования рефлексии одной из центральных в школьном образовании.

Предметом рефлексивной деятельности являются состав и структура выполняемой субъектом на флексивном уровне познавательной или утилитарной деятельности, в ходе которой возникли затруднения. Средством рефлексии в ее развитой форме выступает метод системного анализа. Процедуры метода предусматривают всестороннее обследование элементов структуры, их связей и отношений. Субъект рефлексии, оставаясь той же персоной, что реализует основную деятельность, принимает вместе с тем особую, рефлексивную позицию. Анализируемая деятельность рассматривается в ракурсе различных форм её описания: частной, особенной, всеобщей. Рефлектирующий субъект выступает в двуединстве оценивающих стратегий: интеллектуальной и личностной. Первая направлена на установление значений всех компонентов деятельности, другая – открывает субъекту её личностный смысл. Производится оценка собственных мотивационных, когнитивных, эмоционально-волевых характеристик и функциональных состояний. Результатом рефлексии является установление причин затруднений в реализации основной деятельности и принятие решения о путях их преодоления (отдых, получение дополнительной информации, обращение за помощью, отказ от намерения продолжать деятельность по причине её бесполезности или отсутствия личностного смысла и т. д.). Образно говоря, рефлексия является инструментом исследования «третьей среды» обитания человека – его собственного внутреннего мира.

Также очень важна реализация принципа субъектности деятельности. Необходимо, чтобы учащийся самостоятельно добывал знания об объекте. При этом учитель направляет поисковую деятельность ученика, что дает основание рассчитывать на то, что ученик сможет самостоятельно «вычерпать» требуемое познавательное содержание из объекта усвоения. Помимо усвоения предметного знания в качестве «побочного» продукта учащийся усваивает также возможные программы и стратегии познавательной деятельности. Уменьшается число контрольно-коррекционных действий, инициированных учителем, у учащегося формируются и развиваются навыки самоконтроля. Самостоятельность познавательной деятельности учащегося возрастает, создаются условия для формирования его рефлексивных способностей.

Рефлексия является, с нашей точки зрения, наиболее важным качеством мыслительной деятельности, отвечающей такой ее характеристике, как субъектность деятельности. Образно говоря, рефлексия является стволовой составляющей развития человека. Отдельные виды познавательной или прагматической деятельности, знания и умения учащихся образуют боковые ветви и крону «древа деятельностей». Указанные стадии развития рефлексии являются результатом систематического образования, накопления жизненного опыта и самостоятельных обобщений. В значительной мере этот процесс проходит стихийно.

В данной работе будут приведены примеры, учитывающие приведённую выше структуру и в которых будут реализованы перечисленные принципы.

Вероятность

Вероятность можно объяснить, взяв для рассмотрения эксперимент с бросанием игральной кости. Результатом бросания будет выпадение одной из шести граней.

Проведем много таких экспериментов и посчитаем сколько раз выпала каждая грань. Определим вероятность выпадения определенной грани, как отношение числа выпадений этой грани к общему числу бросаний. После большого числа экспериментов получим, что число выпадений каждой грани примерно одинаково, то есть выпадения «1», «2», «3», «4», «5», «6» равновероятны. Имея всего шесть различных результатов нашего эксперимента (выпадение одной из грани кости) получаем, что вероятность выпадения любого числа от 1 до 6 равна 1/6.

Еще для объяснения понятия «вероятность» можно рассмотреть

следующую задачу:

Задача: В третьем классе учится 25 человек, среди них есть мальчик Петя. Учительница природоведения спрашивает в течение урока пять человек. Какова вероятность, что Петю вызовут к доске?

Решение: Всего в классе двадцать пять человек, а к доске вызывают только пятерых, то есть Петю вызовут к доске, если он попадет в эту пятерку. Значит для вероятности получаем отношение количества вызываемых к доске к общему числу детей в классе, то есть вероятность равна .

Причина и следствие

Для объяснения категории «причина и следствие» детям необходимо привести известные им примеры пар явлений, одно из которых является причиной, а другое следствием. Так например, гроза являются следствием электрического разряда в атмосфере. Кроме того свободное падения тел является следствием силы притяжения Земли. Проведем эксперимент: бросим из окна ключ и зонтик, ключ упадет быстрее зонтика. В чем же причина? Может ключ тяжелее зонта? Попробуем бросать разные ключи. Все они упадут одновременно. Значит дело не в массе бросаемого тела.  А причиной является сопротивление воздуха, а для ключей сопротивление мало, поэтому они падают быстрее, чем зонт. В рассмотренном нами эксперименте сила сопротивления воздуха является причиной того, что зонт и ключ упали не одновременно.  Сила сопротивления воздуха главным образом зависит от скорости движения тела, его обтекаемости, поперечных размеров, плотности воздуха. В нашем случае из-за малого поперечного размера ключа по сравнению с зонтом, сила сопротивления воздуха для ключа значительно меньше, поэтому  ключ и упал быстрее.

Рассмотрим еще явление образования радуги после дождя. Радуга возникает из-за того, что солнечный свет испытывает преломление в капельках воды. Эти капельки по-разному отклоняют свет разных цветов (красный свет отклоняется сильнее, чем  фиолетовый), в результате чего белый свет разлагается в спектр. В этом примере радуга является следствием, а преломление света в каплях дождя - причиной.

Алгоритм

Для объяснения этого понятия  необходимо  обратится к детям с просьбой, чтобы  они рассказали как  они провели сегодняшнее утро.  И практический каждый из услышанных рассказов будет содержать определенный набор последовательных действий. Все они просыпаются в определенное время, умываются, чистят зубы, завтракают, собирают портфель и  в определенное время выходят из дома. И обобщив услышанные рассказы, необходимо  объяснить детям, что каждый из них  выполнил свой  набор последовательных  действий, то есть  алгоритм, основная цель которого не опоздать в школу к началу занятий.

Так же, в беседе с детьми  следует отметить, что решение любой  задачи будь то  изготовление табуретки, приготовление обеда, расследование преступления или проведение научного исследования  в любой области,  не возможны без составления  последовательного плана действий для выполнения поставленной задачи – алгоритма.

Даже решение простейших задач в механике требуют такого алгоритма: рисунок к задаче,  обозначение всех сил действующих на тело; запись второго уравнения Ньютона(основное уравнение динамики) и т. д. Приведем пример такой задачи:

Задача. Наклонная плоскость составляет угол б= 30° с горизонтом. Отношение масс тел m1/m2 = з = ⅔. Коэффициент трения между телом m2 и плоскостью k= 0,10. Массы блока и нити пренебрежимо малы. Найти модуль и направление ускорения тела m1, если система пришла в движение из состояния покоя.

Решение.  Для начала отметим на рисунке все силы, действующие на систему тел. Здесь сразу же возникает вопрос, связанный с направлением силы трения, действующей на тело m2. Без ответа на этот вопрос нельзя записать основное уравнение динамики для тела m2 в проекциях и задача становится неопределенной.

Будем рассуждать так: в отсутствие силы трения тело начало бы скользить по наклонной плоскости, допустим, вверх. Ясно, что включение силы трения не может изменить направления движения, а только уменьшит ускорение. Таким образом, направление силы трения, действующей на тело m2, будет определено, если найти направление ускорения этого тела в отсутствие трения ( k = 0). С этого мы и начнем.

Запишем основное уравнение динамики для обоих тел в проекциях, взяв положительные направления осей Х1 и Х2, как показано на рисунке.

 

где Т — сила натяжения нити. Сложив почленно левые и правые части этих уравнений, получим

Подставив в это выражение з = ⅔ и б = 30°, найдем > 0, т. е. тело m2 начнет двигаться вверх по наклонной плоскости, следовательно, сила трения, действующая на это тело, направлена в противоположную сторону. С учетом этого обстоятельства снова запишем уравнения движения:

Откуда получаем

Символ

Для объяснения этого понятия можно вспомнить вместе с детьми общеизвестные символы. Например, белый голубь с оливковой ветвью в клюве символизирует мир;  пять сплетенных колец – символ олимпийских игр. Ребятам хорошо известны символы ведущих автомобильных марок, а девочкам отличительные знаки ведущих домов мод. Государственными символами Российской Федерации являются  Герб,  Флаг  и Гимн.

В физике различные символы используются  в формулах и определениях для обозначения величин. Например,  л используется для обозначения длины волны излучения, Р  - давление газа в сосуде,  g обозначает ускорение свободного падения.

Взаимодействие

Для объяснения понятия взаимодействия вспомним любую игру командную игру, например, футбол. Футбол – это игра, в которой каждый игрок занимает определенную позицию  и выполняет свою задачу(вратарь, защитник, полузащитник, нападающий). Главная задача взаимодействия команды - забить гол в ворота противника, при этом не пропустив мяч в свои ворота. Из физики же в качестве подобного примера можно привести взаимодействие атомов в кристаллической решетке. Кристаллическую решетку образую атомы, из которых состоит тело, расположенные относительно друг друга в определенном порядке и на строго определенных расстояниях друг от друга. При изменении порядка расположения атомов в решетке или расстояния между ними нарушается структура и образуется дефект. Так же и в футболе если вместо вратаря на ворота поставить нападающего, то это может привести команду к поражению

Приведем еще несколько наглядных примеров взаимодействия тел, например, отталкивание одноименно заряженных тел, притяжение железа к магниту. Ещё одним примером взаимодействия  может быть простое расчесывание волос. Если провести расческой по сухим волосам, волосы будут притягиваться к расческе. Это происходит из-за того, что небольшая часть самых подвижных частиц – электронов перейдет с волос на расческу и зарядит её отрицательно, а волосы зарядятся положительно. Этот пример описывает получение заряженных тел с помощью трения. Кроме того, свободное падение тел является наглядной иллюстрацией взаимодействия тел с Землей посредством сил тяготения.

Вывод

В процессе выполнения работы было показано как, используя наше понятие психологическая клеточка и принцип субъектности, можно донести до сознания ученика то или иное понятие, определение, объяснить суть метода или явления. Причём сделать это так, чтобы учащийся сам до этого дошёл, осознал и прочувствовал. Это повышает эффективность усвоения учебного материала, развивает в учащемся творческие способности и способствует к самообучению.

Деятельностный подход дает иную установку на представление учащимся состава и структуры действий по решению задачи. Прежде всего учащимся раскрываются функция задачи, а именно: какие элементы и связи в особенных и частных видах деятельности должны быть выявлены, уточнены, представлены в математической форме и т. п. в результате системного анализа условий задачи и ее решения. Задача может быть направлена на анализ собственных, в том числе личностных характеристик (задачи с недостающими или избыточными данными, а также задачи предполагающие различные варианты развития сюжета). Результатом решения задач является осознание учеником того класса понятий, который составляет объем и содержание соответствующего структурного элемента деятельности. Обсуждение вопросов функций, содержания и структуры задач, направленных на рефлексию познавательной деятельности осуществлялась как по ходу и в связи с изучением программного материала, так и в процессе элективных занятий. В предлагаемой модели организации учебного процесса учащемуся открываются не только ближайшие, но дальние перспективы. В этой модели одна из важнейших функций учителя состоит в раскрытии программы предстоящих действий учащегося. Учитель помогает учащемуся вооружиться средствами достижения целей обучения. Таким образом, учитель создает условия, при которых ученик усваивает содержание учебного предмета на основе самостоятельного вывода путем уяснения его сущности в ходе поэтапной отработки действий по его применению.