автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Методические основы изучения теории относительности в курсах физики средних общеобразовательных учреждений и педвузов

Содержание диссертации автор научной статьи: доктора педагогических наук, Малинин, Алексей Николаевич, 2000 год

Актуальность исследования. Теория относительности1 представляет-5ой в целом фундаментальную (общефизическую) релятивистскую концепцию лространства-времени, лежащую вместеквантовыми понятиями в основевременной физической картины мира. Ее идеи пронизывают все здание теоретической физики от релятивистской механики до теории квантовых полей и элементарных частиц. Уже измого такогоатуса теории относительности ясно, что она - весьма не простая,щностно глубокая теоретическая модель физической реальности, отличающаяся очень высоким уровнем общности, иедовательно, высокойепенью абстрактности. Не зря выдающийся американский физик Р. Фейнманазал о теории относительности: "Это очень хитрая теория, и достойно удивления уже то, что построить такую теорию вообще оказалось возможным" [1.1,94]2.

Значительность философско-мировоззренческого потенциала теории относительности, ее образовательной и воспитательной функций, не вызывает сомнений и дает основание утверждать, что теория относительности имеет общечеловеческую ценность, и потому как элемент культуры должна быть достоянием образованного человека независимо от рода его профессиональной деятельности.

Но как можно сделать теорию относительности предметом изучения в курсах физики средних общеобразовательных учреждений, если ее научный уровень для них запредельно высок? С очевидностью здесь возникает серьезная методическая проблема, связанная с поисками путей разрешения противоречия между средним традиционным уровнем содержания учебного материала названных курсов и высоким научным уровнем теории относительности. Можно ли разработать методические средства, которые, удовлетворяя известным дидактическим требованиям, прежде всего, научности и доступности, обеспечили бы возможности эффективного изучения школьниками основ теории относительности?

Эта проблема определилась в 70-е годы и ее актуальность была связана с перестройкой преподавания физики в общеобразовательной школе (переходом г--------„„„.„„„„а „ лп-КО-я гппкА Ее пешению были посвяще

I (1968г.), А.Л.

И 1970г.), А.О. трудах Щ.М. Валиходжаева, В.И. Веретынского, Н.М. Зверевой, ДА. Ивановой, С.Е. Каменецкого, В.И. Коломина, В.В. Мултановского, А.Н. Малинина Р.Э. Нудельмана, И.Г. Пустильника, О.С. Руденко, Ю.И. Соколовского, В.А Угарова, Б.М. Яворского и др.

Итогом этого этапа методических диссертационных исследований проблемы явилась докторская диссертация A.A. Пинского (1974г.) [1.2], в которой показано, что релятивистские идеи должны вводиться в курс физики по возможности раньше и служить базой для формирования ряда фундаментальных понятий и законов на протяжении всего физического образования. A.A. Пинским была разработана новая система построения курса физики в средней школе и общего курса физики в вузе, в котором релятивистские идеи последовательно и систематически изучаются по всему курсу и где они служат фундаментом для формирования современной физической картины мира. Реализация такого методического подхода была осуществлена в широко известном двухтомнике "Основы физики" Б.М. Яворского и A.A. Пинского [1.3].

Обилие работ по проблеме введения теории относительности в школьный курс физики и методике ее преподавания создает на первый взгляд впечатление, что названная проблема исследована достаточно глубоко и всесторонне, и можно, таким образом., заключить о ее полном и исчерпывающем решении. Однако более внимательное рассмотрение вопроса свидетельствует о неправомерности и поспешности такого заключения.

Большинство диссертационных исследований и работ относилось ко времени, когда основы теории относительности были либо внепрограммным материалом, либо рассматривались лишь в ознакомительном плане, и притом не в системной целостности, а как отдельные элементы (постулаты Эйнштейна, предельность скорости света, взаимосвязь массы и энергии). Столь ограниченная практика массовой школы не могла служить ни ориентиром для названных исследований, ни обоснованием их результатов. В традиционном курсе физики средней общеобразовательной школы 70-80-х годов для теории относительности не было места во всех отношениях - содержательном, структурном, методологическом. Ее элементы представлялись в нем в качестве эпизодического включения, никак не связанного с курсом физики в целом и совершенно не влияющего на уровень физической образованности учащихся. Такое положение дел фактически не изменилось даже тогда, когда после исследований концептуального характера, проведенных В.В. Давыдовым [1.4], В.Г. Разумовским [1.5], В.В. Мултановским [1.6] и др., начиная с середины 80-х годов, определяющее значение в школьной программе стало отводиться изучению физических теорий при акценте на фундаментальные, генерализирующие курс физики идеи, в том числе релятивистские.

В кандидатских диссертациях и других исследованиях 60-70-х годов, связанных с теорией относительности, не вполне оправданно центр тяжести переносился на чисто дидактический аспект проблемы, без достаточного глубокого научного и онтодидактического анализа теории относительности [1.7]. В результате этого предлагавшиеся в них учебные материалы не представляли собой методическую переработку теории относительности как составляющей физической науки, а в основном заимствовались из различных вузовских учебных пособий и научно-популярных изданий со всеми их традиционными недочетами в трактовке релятивистских идей и результатов [1.8]. Центральное место отводилось формальной стороне, так сказать, видимой части айсберга: эффектам "сокращения длин" и "замедлению темпа хода движущихся часов", преобразованиям Лоренца, "закону зависимости массы от скорости" и др. Справедливости ради следует сказать, что в ряде случаев использовался метод мысленных экспериментов, но его дидактическая эффективность оказывалась невысокой из-за того, что расчеты таких экспериментов, хотя и элементарны, но нередко весьма громоздки.

Диссертационное исследование A.A. Пинского [1.2] и двухтомник "Основы физики" [1.3] содержат оригинальные методические результаты и разработки по теории относительности, но они скорее пригодны для курса общей физики вузов, чем для курсов физики средних общеобразовательных учреждений (даже имея в виду курс повышенного уровня).

Таким образом, есть основания констатировать, что в результатах методических исследований 60-70-х годов нет целостного решения проблемы методики изучения теории относительности в курсе физики средней общеобразовательной школы. В 80-90-х годах отсутствие такого решения могло стать тормозом дальнейшего совершенствования курсов физики общеобразовательных учреждений в связи с их дифференциацией (соответственно обычным и профильным классам, в том числе физико-математическим) целями среднего образования, прежде всего гуманитарного характера, ставящими во главу угла личностный фактор и общечеловеческие ценности (духовность, гуманизм, свобода и права личности, мировоззренческий аспект знаний и др.). Поэтому возникла потребность в решении обсуждаемой проблемы.

Заключение диссертации научная статья по теме "Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)"

Заключение.55