Особенности формирования понятия «поле» в курсе физики

Особенности формирования понятия «поле» в курсе физики основной
школы в компетентностно-контекстной модели обучения и воспитания
Понятие «поле» в физике выступает как конкретизация философских
категорий: материя, взаимодействие, прерывность и непрерывность.
Материя в физике делится на два основных вида: вещество и
физические поля. Соответственно, физическое поле определяется как один из
основных
видов
материи,
относительно
отличный
от
вещества
в
макроскопических явлениях.
Поле является материальным носителем передачи взаимодействия и
обладает свойством связывать частицы вещества в физические системы.
В физике система многих частиц с сильной связью рассматривается не
как дискретное множество, а как множество непрерывное, как поле. Поле непрерывный объект - имеет определенные значения в каждой точке; у
частицы в определенных ситуациях некоторые параметры являются
неопределенными.
Современное естествознание показало, что всякое взаимодействие
связано с материальными полями и сопровождается переносом материи,
движения и информации.
Рассмотрение понятия «поле» как конкретизации философских
понятий – есть способ систематизации знаний, который позволяет свести
знания
в
целостную
систему.
Это
в
свою
очередь
обеспечивает
формирование теоретического мышления у обучающихся.
В основной школе обучающиеся изучают три вида поля: магнитное,
электрическое и электромагнитное. Философский контекст понятия «поле»
предполагает следующую логику формирования понятия физического поля:
1) определение понятия физического поля как особого вида материи;
2) раскрытие объема понятия (характеристика номенклатуры объектов
или явлений, обобщенных понятием, и их классификация).
Изначально представляется обобщенная схема сущности понятия поля
как особого вида материи (философский контекст), а затем раскрывается
объем понятия каждого из видов полей (физический контекст) в единой
логике, по одной обобщенной схеме.
В рамках традиционного обучения указанный подход к формированию
понятия «поле» осуществить трудно, так как:
- во-первых, не рассматривается философский контекст данного
понятия, в определениях лишь упоминается, что это вид материи;
- во-вторых, поле не рассматривается как совокупность инвариантных
характеристик (источники возникновения, способы обнаружения, силовая и
энергетическая характеристики).
Каждая из указанных характеристик изучается как отдельная тема. В
результате
у
обучающихся
конкретного вида поля.
не
складывается
целостного
понимания
Кроме того электрическое, магнитное и
электромагнитное поля рассматриваются как отдельные темы, в рамках
которых трудно заметить их методологическую общность. Это можно
проследить по предлагаемому планированию.
8 класс
8 класс
Электрические явления
Электромагнитные явления
Опыт Эрстеда. Магнитное
поле тока. Взаимодействие
постоянных
магнитов.
Магнитное
поле
Земли.
Закон
сохранения Электромагнит.
Действие
электрического заряда.
магнитного поля на проводник
Электрическое
поле. с током. Сила Ампера. Сила
Действие
электрического Лоренца
Электризация
тел.
Электрический заряд. Два
вида электрических зарядов.
Взаимодействие зарядов.
поля
на
электрические
заряды. Конденсатор.
9 класс
Электромагнитное поле
Электромагнитная
индукция. Опыты Фарадея.
Правило
Ленца.
Самоиндукция.
Электрогенератор.
Переменный ток.
Трансформатор. Передача
электрической энергии на
расстояние. Колебательный
контур.
Электромагнитные
колебания.
Электромагнитные волны и
их свойства. Скорость
распространения
электромагнитных волн.
Из представленного планирования видно, что понятие взаимодействие
рассматривается отдельно от понятия поле. Такие понятия как силовая и
энергетическая характеристики полей не представлены. Само понятие «поле»
рассматривается как рядоположное среди своих характеристик,
а не как
обоснование взаимодействия другого вида материи – вещества. В теме
«Электромагнитное поле», основное понятие не представлено даже в темах
уроков, оно рассматривается как набор явлений.
При
таком
затруднено,
а
подходе
как
формирование
следствие
целостного
невозможно
и
понятия
достижение
поля
навыков
компетентного действия в рамках изучаемого понятия. Все уроки уходят в
основном на объяснение или «открытие» все новых и новых явлений и
фактов, а не способов их использования для решения задач и проблем. То
есть создается ситуация, описанная еще Г.С. Ландсбергом «нас смущает не
столько
недостаточность
фактов
и
теоретических
представлений,
находящихся в распоряжении учащихся, сколько отсутствие ясного и
правильного суждения об их отношениях. Учащиеся зачастую плохо
ориентируются в том, что положено в основу, как определение, что является
результатом опыта, на что следует смотреть, как на теоретическое обобщение
этих открытых знаний» [3, с. 99].
Преодоление указанных проблем и возможность формирования
понятие «поле» в философском и физическом контекстах мы увидели в
рамках компетентностно-контекстной модели обучения и воспитания [1].
Основной целью компетентностно-контекстного обучения «на ступени
общего
образования
психологических
является
условий
обеспечение
формирования
в
педагогических
учебной
и
деятельности
обучающихся компетенции как инвариантного результата образования,
обеспечивающего развитие обучающегося как субъекта деятельности в
процессе непрерывного образования. В этом процессе предполагается также
достижение
цели
развития
обучающегося» [2 с. 210].
ценностно-смысловой
сферы
личности
В
ходе
компетентностно-контекстного
трансформация
учебной
деятельности
самостоятельную
деятельность,
обучения
обеспечивается
академического
позволяющую
типа
обучающемуся
в
решать
проблемы и задачи на основе знания [2].
Период трансформации деятельности практически равен времени
изучения одной темы, в рамках которой изучается целостное явление,
процесс.
Выделяют три базовые формы деятельности.
Деятельность
академического
типа
обеспечивает
осознание
обучающимися структуры изучаемого явления. Все обучающиеся на этом
этапе изучения темы получают одинаковый набор средств для решения
большого спектра задач.
Информация на данном этапе представляется в обобщенно-логических
схемах,
которые служат основой для перевода обучающимися этой
информации в зрительный образ. В свою очередь зрительный образ служит
определенным когнитивным кодом, обеспечивающим
перевод его в
развернутую словесно-логическую форму. Данные схемы – средство
теоретического мышления. Они предполагают обобщение явлений, помогают
раскрывать научные понятия, подводят обучающихся к пониманию понятий
и закономерностей, сущность которых учитель раскрывает словеснологическим способом.
Гносеологическая роль абстрактной наглядности иная, чем конкретной.
Делая знание легко обозримым, быстро схватываемым, она убыстряет
мышление человека. Вместо длинной цепи рассуждений и умозаключений,
сопровождаемых развернутыми предложениями, в мышлении используются
сокращенные обороты, состоящие из пространственно легко представляемых
знаково-символических обозначений, слов или групп слов.
Формирование понятия «поле» в курсе физики основной школы в
рамках компетентностно-контекстной модели обучения строится на основе
двух обобщенно-логических схем.
Первая отражает философский контекст понятия поле.
Материя
Вещество
(масса)
Поле
(вектор)
Дискретность
Непрерывность
На основе данной схемы строится диалог между учителем и учащимися
о понятии «поле» как отражении философских категорий материя,
взаимодействие, прерывность и непрерывность.
Вторая отражает физический контекст понятия «поле».
Вид поля как особого рода материи:
Источники:
Пространство возникновения:
Способ обнаружения:
Доказательство существования:
Воздействие на объекты:
Силовая характеристика:
Энергетическая характеристика:
На основе данной схемы формируется представление о физической
сущности понятия «поле» на примере магнитного, электрического и
электромангитного видов полей.
В курсе физики основной школы первым изучается электрическое
поле. С помощью указанной схемы учитель представляет понятие
«электрическое поле». Так как это совершенно новое понятие, то педагог
вводит данное понятие методом проблемного изложения, поясняя. Что
означает каждый инвариантный элемент поля относительно изучаемого вида
поля (электрического).
Следующим по порядку изучения в 8 классе следует понятие
«магнитное поле». Обучающиеся к тому времени уже владеют философским
контекстом
данного
понятия,
знают
инвариантные
характеристики
физического понимания поля и понимаю с помощью них охарактеризовать
особенности электрического поля. Поэтому изучение магнитного поля
строится по той же схеме, с той лишь разницей, что в процессе
характеристики
магнитного
поля
обучающиеся
характеристиками электрического поля.
сравнивают
их
с
По аналогии с изучением
магнитного поля строится изучение электромагнитного поля, в процессе
изучения которого идет сравнение с электрическим и магнитным полями.
В результате
к концу 9 класса все представления о поле можно
представить в виде единой обобщенно-логической матрицы (Приложение 1),
изучение которой строится в описанной выше логике: в 8 классе 1 и 2
колонки, в 9 – третья.
Неотъемлемая часть этого этапа - это решение ключевых задач,
которые представляют собой модели разных ситуаций по изучаемой теме,
решаемые средствами представленной теории или дополняющие ее.
Ключевые задачи – основа понимания и применения теории.
Они
предъявляются всем детям одинаково, но освоение способов их решения в
компетентностно-контекстной
модели
обучения
и
воспитания
индивидуализировано, так как учитываются возможности обучающихся, их
интересы и потребности.
Система ключевых задач по рассматриваемым темам представлена в
Приложении 2.
Этап учебной деятельности академического типа занимает 30%
времени, отведенного на изучение темы.
Следующим этапом изучения темы в компетентностно-контекстной
модели обучения и воспитания является организация квазисамостоятельной
деятельности, основной целью которой является
осознание обучающимися
генезиса способов деятельности. Обучающиеся в совместной деятельности с
учителем решают базовый спектр задач, в рамках изучаемой темы
(Приложение 3). На данном этапе обучающимся важно распознать способ
решения задачи и объяснить необходимость использования тех или иных
положений изучаемой теории. Данный этап занимает 10% времени изучения
темы.
Самостоятельная
деятельность.
Это
коллективная
деятельность
обучающихся по решению задач и проблем в рамках изучаемой темы, набор
которых очень широк: от задач, требующих прямого применения известных
приемов, до исследовательских и проектных проблем.
деятельности,
оставаясь
самореализации
учебной,
обучающихся,
фактически
позволяющей
Данная форма
является
приобрести
формой
им
опыт
самостоятельного решения проблем на основе знания. Учитель на данном
этапе – тьютор,
задача которого обеспечить достижение
каждым
обучающимся максимально возможного результата. Примеры задач для
данного этапа деятельности представлены в Приложении 4.
В рамках данного этапа изучения темы каждому обучающемуся
предоставляется возможность решать задачи различного уровня в удобном
для него темпе. То есть дети начинают выполнять задания, двигаясь каждый
по своей индивидуальной траектории, которую
обозначают себе сами в
коллективной деятельности.
Заканчивается
изучение
темы
этапом
рефлексии.
Рефлексия
достигнутого результата осуществляется в форме предытоговой и итоговой
работ, которые проводятся по одному классификатору. Работы задают
уровень сложности освоения материала. В рамках заявленной темы он может
быть различным в зависимости от уровня подготовки учащихся, но не может
быть ниже уровня, заданного примерной образовательной программой
основного общего образования. Примеры итоговых работ представлены в
Приложении 5.
Цикличность процесса трансформации деятельности обеспечивает
процесс развития личности как субъекта деятельности. Находясь с самого
начала
в
деятельностной
позиции,
обучающиеся
компетентностно-контекстном обучении все более
получают
развитую
в
практику
решения проблем на основе обобщенного знания при изучении каждой темы.
В приложениях нами были представлены сценарные планы изучения
трех тем, обеспечивающих формирование понятие поле в курсе физики
основной школы в рамках компетентностно-контекстной модели обучения и
воспитания, которые в совокупности содержат:
1) структуру изучаемой темы для организации учебной деятельности
обучающихся академического типа;
2)
задания
для
совместной
деятельности
для
организации
квазисамостоятельной деятельности обучающихся;
3) задания для самостоятельной деятельности для организации
соответствующей учебной деятельности обучающихся;
4) демонстрационный вариант итоговой контрольной работы для
организации рефлексивной деятельности обучающихся.
Для реализации представленных сценариев необходимо изменить и
тематическое
планирование.
Варианты
используемого
планирования
изучения рассматриваемых тем представлены в Приложении 6.
Предлагаемые методические материалы адресованы в первую очередь
учителям, работающим в компетентностно-контекстной модели обучения и
воспитания. Однако варианты планирования и сценарные планы изучения
учебных тем являются универсальными, так как построены в контекстном
пространстве обобщенного знания (философский и физический контексты),
логики его использования и познания. Это позволяет использовать
предлагаемые материалы не только для организации учебно-воспитательного
процесса в компетентностно-контекстном формате, но и в рамках других
форматов организации образовательного процесса.
Литература
1. Вербицкий, А. А. Методологические
основы реализации новой
образовательной парадигмы / А. А. Вербицкий, Н. А. Рыбакина // Педагогика.
– 2014. – №2. – С. 3 – 14.
2. Рыбакина, Н.А. Интеграция идей компетеностного подхода и теории
контекстного обучения как условие становления и развития непрерывного
образования / Н. А. Рыбакина // Вестник Воронежского государственного
технического университета. Том 10, №3.2., 2014. – С. 208-111.
3. Щербаков Н.Р. Ландсберг: в будущем учащийся должен доучиваться,
а не переучиваться / Н.Р. Щербаков // Педагогика, 2014, №5. – С.95-102.