В разделе «Молекулярная физика» учащиеся изучают поведение качественно нового материального объекта: системы, состоящей из большого числа частиц (молекул и атомов), новую, присущую именно этому объекту форму движения (тепловую) и соответствующий ей вид энергии. Здесь учащиеся впервые знакомятся со статистическими закономерностями, которые используют для описания поведения большого числа частиц. Формирование статистических представлений позволяет понять смысл необратимости тепловых процессов.
Задача учителя рассмотреть в единстве два метода описания тепловых явлений и процессов: термодинамический, основанный на понятии энергии, и статистический, основанный на молекулярно-кинетических представлениях о строении вещества. При рассмотрении статистического и термодинамического методов необходимо четко разграничить знания, полученные в результате моделирования внутреннего строения вещества и происходящих с ним явлений и процессов. Важно показать, что эти два подхода, по сути, описывают с разных точек зрения состояние одного и того же объекта и потому дополняют друг друга.
Мировоззренческое значение раздела трудно переоценить, при его изучении происходит углубление понятия материи. Молекулы и атомы являются вещественной формой материи, объективно существующей в окружающем мире (21). Они обладают массой, импульсом, энергией. Являясь видом материи, молекулы и атомы имеют присущие материи свойства, одно из которых – движение. Частицы участвуют в особом движении – тепловом, которое отличается от простейшего механического движения большой совокупностью участвующих в нем частиц и хаотичностью. Тепловое движение описывается статистическими законами. В связи с этим важно показать школьникам различие между статистическими и динамическими закономерностями, соотношение между ними и обратить внимание учащихся на отражение в этих закономерностях категорий случайного и закономерного (18).
Велико политехническое значение этого раздела курса физики. Достижения молекулярной физики являются научной основой материаловедения. Знание внутреннего строения тел позволяет создать материалы с заранее заданными свойствами, целенаправленно работать над твердостью, термостойкостью, термостойкостью сплавов и металлов.
Раздел «Молекулярная физика» изучается после раздела «Механика», что соответствует методическому принципу рассмотрения физических явлений в порядке усложнения форм движения материи и позволяет изучать микроявления на количественном уровне и использовать известные из курса механики величины: масса, скорость, сила, импульс, энергия и т.д.
Таблица № 3: «Термодинамические явления»
Средства описания | Основные понятия: Давление, объем, температура, работа и количество теплоты - функции процесса; внутренняя энергия - функция состояния | | Что изучает? |
| ЗАКОНЫ ТЕРМОДИНАМИКИ Первый закон: ∆U=Q +A Изменение внутренней энергии термодинамической системы равно сумме количества переданной теплоты Q и работы внешних сил A Второй закон: Невозможен процесс, единственным результатом которого была бы передача энергии путем теплообмена от холодного тела к горячему |
| Свойства макротел и явления (опираясь на общие законы термодинамики в рамках модели "Термодинамическая система" |
| Типичные явления и понятия: тепловое равновесие, теплоемкость, изменения агрегатного состояния вещества |  |
 |
| ПРИМЕНЕНИЕ ТЕРМОДИНАМИКИ Энергетика ( 80% всех энергетических запасов Земли - внутренняя энергия топлива). Объяснение действия тепловых машин (тепловых двигателей, холодильных машин, тепловых насосов). Расчеты теплоемкостей и различных тепловых процессов |
3.4.3 Систематизация раздела «Электродинамика»
Раздел «Электродинамика» - один из самых сложных разделов школьного курса, где изучают электрические, магнитные явления, электромагнитные колебания и волны, вопросы волновой оптики и элементы специальной теории относительности.
Решение общеобразовательных задач при изучении этого раздела сводится к тому, что в данном разделе должно быть введено основное для современной физики понятие электромагнитного поля, а также физические понятия: электрический заряд, электромагнитные колебания, электромагнитная волна и ее скорость. Здесь же должно быть введено основное для современной физики представление о свойствах электромагнитных волн, их распространении, о принципах радиосвязи, телевидения (27). Учащиеся на доступном им уровне знакомятся с фундаментальной теорией – теорией макроскопической электродинамики, основным творцом которой был Дж. Максвелл.
Решение воспитательных задач сводится к дальнейшему развитию научного мировоззрения учащихся, их материалистического и диалектического понимания природы. При изучении раздела «Электродинамика» происходит расширение и углубление в сознании школьников понятия материи. В базовом курсе учащиеся познакомились с двумя видами поля: электрическим и магнитным, но не изучались их характеристики. Здесь они встречаются с особым видом материи – электромагнитным полем, познают его отличие от вещества. При рассмотрении основ специальной теории относительности учащиеся знакомятся с современными физическими представлениями о пространстве и времени (27).
Политехнические знания школьников пополняются знаниями физических основ электрификации и электроэнергетики. Они приобретают некоторые умения и навыки обращения с различными электроприборами. Решение развивающих задач при изучении данного раздела направлено на дальнейшее развитие логического, теоретического, научно-технического, диалектического мышления, а в итоге – развитии интеллекта и творческих способностей.
Учащимся необходимо объяснить диалектику развития взглядов на физическую картину мира: ограниченность механического взгляда и электродинамического подхода к описанию природы. Определение границ применимости макроскопической электродинамики помогает проиллюстрировать познаваемость природы и безграничность процесса познания, что способствует формированию диалектического мышления.
В программе общеобразовательной средней школы раздел «Электродинамика» следует после раздела «Молекулярная физика». Такой подход сложился исторически, но возможны и другие варианты построения курса физики (26). Материал электродинамики, например, можно рассматривать непосредственно после механики, это позволит подчеркнуть ограниченность механических представлений и раскрыть особенности электродинамики (18).
Если рассматривать логическую структуру раздела, то в ней надо выделить: формирование понятия электромагнитного поля и электрического заряда; изучение взаимодействия поля и вещества, электрических, магнитных и световых свойств вещества; изучение законов тока, электрических цепей; знакомство с элементами СТО; показ основных технических применений электродинамики (схема 1) (18).
Схема №1. «Взаимодействия поля и вещества»
Школьный курс электродинамики отличается абстрактностью и сложностью учебного материала, поэтому значительное внимание в ее преподавании следует уделить наглядности: физический эксперимент, аналогии и модельные представления, включая модели на ЭВМ, экранные пособия, схемы, чертежи, таблицы и т.д. При изучении основ электродинамики применяют следующие модели: свободный электрон, модель электронного газа, модель проводника и диэлектрика. Широко применяются аналогии: между гравитационным и электростатическим полями, между электрическим током и потоком жидкости; между явлением самоиндукции и инерции; между явлением термоэлектронной эмиссии и испарением жидкости (18). Аналогии лишь частично отражают сходство данного явления или понятия с изученным материалом, а модели вносят те или иные упрощения в поведении материальных объектов.
2.5 Методика проведения обобщающих уроков
Обобщающий урок физики - это целостная система, состав и структура компонентов которой отличаются от всех других видов и типов уроков. Во-первых, целью обобщающего урока является обобщение знаний учащихся. На таком уроке элементы знания определенной темы или раздела курса физики должны быть представлены в виде логически замкнутой, целостной системы. Обобщение и систематизация физического знания одновременно способствуют осознанию учащимися методологических знаний, пониманию логики процесса познания. В этом состоит вторая существенная особенность обобщающего урока. Третьей особенностью является углубление приобретенных ранее знаний. Таким образом, идея структурирования элементов физического знания является основной методологической идеей разработки содержания обобщающего урока физики (9).