- универсальность законов сохранения;
- границы применимости теорий: классической механики (изучает движение макроскопических тел со скоростями много меньшими скорости света);
X класс.
- фундаментальные идеи и принципы физической картины мира: принцип дальнодействия и близкодействия, идея статистического характера движения системы микрообъектов;
- понятие об объектах и моделях физических теорий. В молекулярной физике: объект – система атомов и молекул, газ, макроскопические тела, модель – атомы и молекулы в виде упругих шариков, идеальный газ, термодинамическая система. В электродинамике: объект – электрический заряд и электромагнитное поле, модель – точечный заряд, электростатическое поле, однородное магнитное поле, стационарное электрическое поле;
- границы применимости (или их отсутствие) основных понятий – температуры, идеального газа, термодинамической системы, электростатического поля, точечного заряда, постоянного магнитного поля, однородного электрического поля;
- основные законы и уравнения: основное уравнение МКП, уравнение Менделеева-Клайперона, первый закон термодинамики, закон Ома, закон Кулона, закон сохранения заряда формула для расчета силы Лоренца;
- границы применимости законов: законов Кулона (действителен для точечных и покоящихся зарядов), основное уравнение МКТ (справедливо для систем, состоящих из большого числа частиц), уравнение Менделеева-Клайперона (справедливо для идеального газа), закон сохранения заряда (универсален);
- границы применимости теории: молекулярно-кинетическая теория (используется для описания поведения систем с учетом их строения из большого числа частиц – атомов и молекул), термодинамики (изучает только на основе макроскопических характеристик тепловое движение физических систем, без учета их строения).
XI класс:
- представления о свойствах пространства – времени: постоянство скорости света по всем направлениям;
- фундаментальные идеи и принципы физической картины мира: конечность скорости распространения взаимодействий, квантовые идеи, т.е. квантование энергии атома и корпускулярное строение света, универсальность корпускулярно-волнового дуализма (применение представлений о нем к свету, элементарным частицам, атомам);
- понятие об объектах и моделях физических теорий. В квантовой физике: объект – элементарные частицы и их системы – атомы, молекулы, модель – планетарная модель атома, модель атома по Бору, протонно-нейтронная модель ядра;
- границы применимости (или их отсутствие) основных понятий – гармонических колебаний и гармонических волн, видов излучений, моделей атома;
- основные законы и уравнения: уравнение взаимосвязи массы и энергии, уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, закон радиоактивного распада;
- границы применимости законов: закона радиоактивного распада (относится к системам из большого числа частиц);
- границы применимости теорий: квантовой теории, электродинамики.
2.2. Развитие умений как основной компонент в системе формирования мировоззренческой устойчивости.
Практика показывает, что без развития мышления нельзя преуспеть в формировании мировоззрения. Одно лишь усвоение мировоззренческого материала не обеспечивает автоматически выработки системы взглядов и убеждений.
Мы провели небольшой эксперимент. Десятиклассникам после повторения молекулярной физики было дано домашнее задание – ответить на вопросы:
1.Что называется наукой?
2. Что такое физика?
3.Что является объектом, предметом исследования физики и какие методы исследования вы знаете?
4. Какие разделы физики вы знаете?
5. По каким признакам происходит деление физики, как науки, на разделы?
6. Что является объектом и предметом изучения молекулярной физики?
7. Какие методы исследования в ней используются?
8. Назвать фундаментальные физические опыты молекулярной физики.
9. Назвать основные физические величины.
10. Физические законы молекулярной физики.
11. Назвать несколько следствий в молекулярной физике.
12. Практическое использование законов молекулярной физики.
13. Указать границы применимости МКТ.
Контрольная работа, проведенная на следующем уроке показала, что особую трудность у учащихся вызвали ответы на вопросы 5, 7, 8, 10, 11, 13. Дополнительная беседа с учащимися показала, что они знают содержание первого начала термодинамики, второго начала термодинамики, нахождение КПД тепловых двигателей, им знакомо основное уравнение МКТ, уравнение состояния идеального газа, газовые законы, им знакомы определения термодинамического и статистического методов исследования. Но учащиеся не могут определить основание, ядро и следствия теории в зависимости от методов исследования; не осознают связи между постулатами и следствиями.
Данный эксперимент показал, что можно иметь соответствующие знания, но их не использовать. Таким образом, для создания мировоззрения необходимо овладеть еще рядом умственных операций. К этим операциям относятся умения конкретизировать основные положения теории познания и умения, способствующие формированию мировоззрения и диалектического мышления. Раскроем их смысл. Итак:
I. Умения конкретизировать основные положения теории познания.
Это умения:
- использовать исторические факты и факты из практической деятельности людей для показа источников знаний, их истинности;
- показывать смену физических картин мира, открытие новых разделов в физической науке;
- излагать физическую теорию на схеме: основание (эмпирический базис, идеализированный объект, физические величины) –> ядро (теоретическое обоснование) –> следствие –> подтверждающий эксперимент, применение на практике;
- раскрывать объективность и относительность наших знаний о предмете или физическом явлении.
II. Умение, способствующее формированию мировоззрения и диалектического мышления.
Это умения:
- рассматривать физические явления с разных сторон и в разных условиях; выделять физические системы, описать качественно и количественно движение и взаимодействие как причину явлений и устанавливать причинно-следственные связи;
- выдвигать гипотезу, выбирать модель, планировать эксперимент, выполнять измерения, вести расчет погрешности, т.е. теоретический и экспериментальный методы познания физических явлений;
- показывать на примерах из разных областей физики переход количественных изменений в качественные (например, рост начальной скорости ИСЗ и изменение вида его траектории, увеличение механического напряжения и разрушения тела);
- раскрывать единство противоположных признаков и свойств (например, волновые и корпускулярные свойства света и микрочастиц, притяжение и отталкивание молекул);
- показывать применение физических законов для развития производства.
Итак, мы определили перечень основных знаний и умений. Которые необходимы для формирования у учащихся мировоззренческой устойчивости.
2.3. Вводные уроки как средство систематизации знаний учащихся вокруг представления о едином материальном мире.
Особую роль в нашей системе мы отводим вводным и обобщающим занятиям.
Роль вводных занятий по разделам школьного курса физики часто недооценивают, предпочтение отдают обобщающим урокам. Однако только систематическое проведение как вводных, так и обобщающих занятий дает возможность добиться желаемого результата.
Вводные занятия направляют учебную и поисковую деятельность учащихся. Помогают выбрать из потока информации, предлагаемой на уроках, нужную для построения логической цепочки знаний.
Вводные занятия развивают способность самостоятельно и творчески работать с творческим материалом.
Начиная вводные занятия по любому разделу мы должны помнить главное, что необходимо формировать у учащихся понимание единство природы. И оговорить с ними с самого начала, что деление природы на науки предпринято человечеством для облегчения ее изучения. Разумеется она не знает, что разделена на химию, физику, биологию и т.д. Эта идея должна пронизывать изучение всего курса.
Вводные занятия по любому разделу школьного курса физики надо начинать с определение науки.
Наука – это система знаний об объективных законах развития природы и общества.
Науки бывают естественные и общественные. Общественные науки – это система знаний об объективных законах развития общества. Естественные науки – это система об объективных законах развития природы.
Объектам познания естественных наук является материальный мир, существующий независимо от познающего субъекта. В материальном мире можно выделить три структурные области – микромир, макромир и мегамир, которые отличаются друг от друга пространственной протяженностью (Приложение 1), а микро- и макромир – как по основным структурным элементам (Приложение 2), так и по преимущественным типам взаимодействия (Приложение 3).
Мегамир (Галактики, гравитационные и магнитные поля) и часть макромира (планеты с их спутниками, планетные системы звезд) изучаются астрономией.
Астрономия – старше физики. Фактически физика и возникла из нее, когда астрономия заметила поразительную простоту движения звезд и планет: объяснение этой простоты и стало началом физики. Но самым выдающимся открытием астрономии был тот факт, что звезды состоят из тех же атомов, что и Земля.
На уроках астрономии учащиеся встречаются практически со всеми физическими понятиями, которые используются при изучении движений в гравитационном и электромагнитном полях, с описанием физического состояния вещества на основе молекулярно-кинетической теории, процессов излучения и его взаимодействия с веществом, способов передачи теплоты, распада и синтеза атомных ядер. Тесная связь физики и астрономии хорошо раскрывается на примерах истории их развития. Очень благодатный для этой цели материал представляет развитие кинематики и динамики, которое происходило на основе изучения движения как земных, так и небесных тел. Несмотря на такую тесную связь наук естественно-математического цикла, астрономия является самостоятельной наукой, которая имеет свои цели и задачи: