Физические модели реальных явлений как основа построения школьного курса физики

Грибова, Маргарита Владимировна

Темы диссертаций по педагогике » Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)

автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Физические модели реальных явлений как основа построения школьного курса физики

Автореферат

Автор научной работы: Грибова, Маргарита Владимировна
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Санкт-Петербург
Год защиты: 2004
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Физические модели реальных явлений как основа построения школьного курса физики"

На правах рукописи УДК: 37.016:53

ГРИБОВА Маргарита Владимировна

ФИЗИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ РЕАЛЬНЫХ ЯВЛЕНИЙ КАК ОСНОВА ПОСТРОЕНИЯ ШКОЛЬНОГО КУРСА ФИЗИКИ

13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (физика, уровень общего образования)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата педагогических наук

Санкт - Петербург 2004

Работа выполнена на кафедре методики обучения физике Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена

Научным руководитель: - доктор физико-математических наук,

профессор, действительный член РАО Кондратьев А.С.

Официальные оппоненты: - доктор физико-математических наук,

профессор В.М. Уздин

- кандидат педагогических наук, доцент Е.А. Тумалева

Ведущая организация: - Московский государственный

педагогический университет

Зашита состоится »01 _" Ссбъфлл*2004 года в _ часов

на заседании диссертационного совета Д 212.199.21 по присуждению ученой степени доктора наук в Российском государственном университете им. А.И. Герцена по адресу: 191186, Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, 48, корп. 3, ауд.№20.

С диссертацией можно ознакомится в фундаментальной библиотеке РГПУ им. А.И. Герцена

Автореферат разослан

Учёный секретарь Диссертационного совета

Н. И. Анисимова

Общая характеристика работы

Актуальность исследования

Фундаментальный характер образования реализуется в рамках концепции, рассматривающей образование как учебную модель науки. Поэтому акцент в содержании и методологии образования смещается на изучение фундаментальных законов природы и общества, объясняющих глубинные сущности явлений и процессов, и наиболее универсальных научных методов исследования, на формирование целостных представлений о научной картине мира.

На современном этапе развития науки ее методологическая направленность становится доминирующей чертой научного стиля мышления. Благодаря стремительному развитию вычислительной техники в настоящее время успешно развивается математическое моделирование, превращаясь в один из основных методологических подходов к исследованию разнообразных реальных процессов.

Современный этап развития физики характеризуется отчетливым осознанием модельного характера знаний о природе, поскольку физическое знание напрямую соотнесено не с реальными объектами, процессами или явлениями, а с моделями этих объектов. Однако, несмотря на усиление методологической направленности науки на современном этапе ее развития, при обучении физике в средней школе методологический компонент знаний, в целом, представлен неадекватно его роли в науке. Так, в частности, анализ действующих программ по физике, современных школьных учебников и учебных пособий, методической литературы для учителей физики, а также практики преподавания физики в средней школе показывает, что в методике и практике преподавания физики в средней школе остается неразработанной проблема последовательного и систематического обучения основам метода математического моделирования как универсальной методологии получения физических знаний. Это обстоятельство указывает на необходимость, своевременность и актуальность разработки методики обучения приёмам моделирования физических явлений при изучении теоретического материала школьного курса физики.

Объект исследования—процесс обучения физике в современной школе.

Предмет исследования - процесс обучения умениям моделирования физических явлений при изучении теоретического материала, включённого в школьный курс физики, как наиболее важным умениям в познавательной деятельности, отражающим модельный характер знаний о природе, а также ведущую роль математического моделирования на современном этапе развития. физики.

Цель исследования - теоретическое обоснование возможности и целесообразности реализации подхода, ориентированного на развитие умений моделирования физических процессов и явлений, как наиболее важных умений познавательной деятельности, при изучении теоретического материала школьного курса физики и разработка методки реализующей данный подход при обучении физике в средней школе.

Гипотеза исследования состоит в следующем: если при изучении теоретического материала школьного курса физики реализовывать подход, ориентированный на последовательное и систематическое развитие умений моделирования физических процессов и явлений, как наиболее универсальной методологии получения физических знаний, то организованное таким образом обучение:

• будет адекватно отражать структуру и тенденции развития современной физики;

• создаст объективные возможности обучения школьников основам метода моделирования как универсальной методологии получения физических знаний;

• приведет к повышению качества знаний учащихся по физике;

• откроет новые пути борьбы с формализмом в знаниях учащихся;

• повысит уровень физического понимания;

• будет развивать творческие способности учащихся.

В соответствии с целью исследования были выделены следующие задачи исследования:

1.Исследовать практику преподавания физики в части:

^ адекватного отражения методологии математического моделирования при изучении теоретического материала в практике преподавания физики в средней школе;

^ наличия у учащихся необходимых знаний о модельном характере знаний

вообще и конкретных физических теорий в частности; ^ умения оперировать такого рода знаниями при исследовании разнообразных процессов и явлений.

2. Проанализировать содержание школьного курса физики на предмет адекватного отражения в нём методологии математического моделирования.

3. Обосновать подходы к построению методики изучения теоретического материала школьного курса физики, отражающей модельный характер знаний о природе, а также ведущую роль математического моделирования на современном этапе развития физики.

4. Выделить в теоретическом материале школьного курса физики разделы и темы, при изучении которых наиболее органично и эффективно обучение методологии математического моделирования.

5. Разработать методическую систему по изучению теоретического материала отдельных разделов школьной физики, систематизирующую модельные представления и формирующую умения моделирования физических процессов и явлений.

6. Разработать критерии эффективности предложенной экспериментальной методики и в ходе педагогического эксперимента осуществить проверку ее эффективности, степень ее влияния на качество знаний учащихся, неформальный характер приобретенных знаний, проявляющийся в повышении уровня физического понимания процессов и явлений, развитие творческого начала учащихся

Теоретико-методологические основы исследования:

работы по методологии физики (Бор Н., Бройль Л., Вавилов СИ., Вернадский В.И., Дирак П., Иоффе А.Ф., Марков М.А., Тамм Е.И., Уилер Д.П., Фейнман Р., Фок В.А., Френкель Я. И., Эйнштейн А. и др.);

философские работы в области теории моделирования (Бакасанский О.Е., Батореев К.Б., Вальт Л.О., Глинский Б.А., Грязнов Б.С., Степин О.Е., Уе-мов А.И., Штофф В.А., Холтон Г и др.);

работы физиков, посвященные развитию методологии математического моделирования (Голубева О.Н., Иванов И.Г., Компанеец А.С., Кондратьев А.С., Липкин А.И., Новик И.Б., Самарский А.А., Суханов А.Д. и др.);

работы физиков-методистов по организации процесса обучения, включающего моделирование (Бугаев А.И., Голин Г.М., Каменецкий С.Е., Разумовский В.Г., Солодухин Н.А., Шодиев У.Д. и др.);

работы педагогов и психологов (Волков К.Н., Выготский Л.С., Гессен СИ., Зорина АЛ., Фридман Л.М., Харламов И.Ф., Якиманская И.С и др.). Методы исследования подбирались в соответствии с задачами исследования. На различных этапах исследования использовались следующие методы: теоретический анализ литературы по теме исследования, изучение и обобщение опыта работы педагогов-новаторов, анализ процесса обучения физике в средней школе, педагогические измерения (по результатам педагогических наблюдений, анкетирования учителей и учащихся, проведения контрольных работ, зачетов), сравнительный педагогический эксперимент с обработкой результатов.

Научная новизна. В отличие от ранее выполненных работ, в которых необходимость изучения моделей рассматривалась как эффективное средство повышения наглядности обучения и активизации познавательной деятельности учащихся, а также работ, исследующих применение моделей при решения физических задач, в данной работе рассматривается необходимость последовательного и систематического изучения моделей при изучении теоретического материала, школьного курса физики, являющегося средством обеспечения высокого научного уровня обучения физике в средней школе и отражением современной методологии физической науки. Теоретическая значимость исследования.

• В диссертации предложен и обоснован системный подход к конструированию теоретического материала школьного курса физики, в преподавании которого смещен акцент из области предметных знаний в область современной методологии физических знаний, неотъемлемой частью которой является методология математического моделирования.

• На основе предложенного подхода сконструировано содержание методики изучения теоретического материала основных разделов школьного курса физики (механики, молекулярной физики, термодинамики, квантовой физики), в которой центральное место занимают модели процессов и явлений и подробно рассмотрены процессы создания моделей, их оснащения и дальнейшего исследования различными качественными методами; проверки

адекватности моделей и их уточнения, определения границ применимости моделей, рассмотрена иерархия моделей;

доказано, что предложенная методика:

• успешно реализует принцип "образование как учебная модель науки" и развивает у школьников как общетеоретические знания в области методологии математического моделирования, так и конкретные умения моделирования реальных физических процессов и явлений;

• существенно повышает уровень понимания того теоретического материала, к которому применяется этот метод;

• открывает качественно новые пути борьбы с формализмом в знаниях учащихся, развивает творческие способности учащихся;

• успешно реализуется в рамках трехуровневой системы обучения методологии математического моделирования, включающей:

I уровень - уровень осведомленности о математическом моделировании;

П уровень - уровень грамотности в области математического моделирования;

^ Ш уровень - уровень культуры в области математического моделирования.

Практическое значение работы исследования заключается в разработке содержания методики изучения теоретического материала основных разделов школьного курса физики (механики, молекулярной физики, термодинамики, квантовой физики), в которой последовательно и систематически формируются умения моделирования реальных физических процессов и явлений и подробно рассматриваются процессы создания моделей, их оснащения и исследования различными качественными методами, проверки адекватности моделей и их уточнения, определения границ применимости, рассматриваются иерархии моделей.

Достоверность и обоснованность результатов и выводов исследования обеспечивается:

всесторонним анализом проблемы обучения учащихся приемам математического моделирования;

использованием разнообразных педагогических методов исследования, соответствующих поставленным задачам исследования;

внутренней непротиворечивостью, репрезентативностью и положительными результатами педагогического эксперимента (1998-2003 уч. г.г.),

соответствием результатов исследования современным достижениям методики обучения физики, педагогики и психологии в вопросах, связанных с обучением методологии математического моделирования.

Апробация результатов исследования. Практические результаты исследования — содержание методики изучении теоретического материала школьного курса физики, формирующей умения математического моделирования реальных физических процессов и явлений, апробированы в процессе проведения педагогического эксперимента, в практике преподавания автора при

работе в средней школе и при прохождении ассистентской и доцентской практики в РГПУ им А.И. Герцена.

Теоретические результаты проверены при обсуждении публикации автора на аспирантских семинарах кафедры методики обучения физике РГПУ им. А.И. Герцена, а также при обсуждении выступлений автора на конференциях Терценовские чтения" (СПб, 1999, 2000, 2001, 2002 гг.), на Всероссийской научно-практической конференции "Повышение эффективности подготовки учителей физики, информатики, технологии в условиях новой образовательной парадигмы" (Екатеринбург, 2001), Международной научно-практической конференции "Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в современных условиях" (Екатеринбург, 2002).

Результаты исследования внедрены в практику обучения физике учащихся школ №№ 6 г.Волхова Ленинградской области и 70, 399, 409 г. Санкт-Петербурга.

На защиту выносятся следующие положения

1. Обеспечение высокого научного уровня обучения физике в средней школе требует последовательного и систематического отражения современной методологии физической науки, отличительной особенностью которой является модельный характер знаний о реальных физических процессах и явлениях.

2. Обучение физике в средней школе, основанное на реализации принципа "образование как учебная модель науки", позволяет развивать у школьников как общетеоретические знания в области методологии математического моделирования, так и конкретные приемы моделирования реальных физических процессов и явлений.

3. Предложенная методика изучения теоретического материала школьного курса физики, в которой центральное место занимают анализ моделей процессов и явлений и их исследование качественными методами, приводит к повышению уровня физического понимания школьников, открывает новые пути преодоления формализма в знаниях учащихся, способствует развитию творческих способностей учащихся.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы. Диссертация иллюстрирована таблицами, рисунками, схемами, диаграммами. Объем диссертации 191 страниц.

Основные идеи работы

Во введении обоснована актуальность исследования, выявлены его новизна, теоретическая и практическая значимости, определены цель, задачи и гипотеза исследования, сформулированы положения, выносимые на защиту.

Первая глава "Философский и общенаучный анализ понятия модели и моделирования" посвящена анализу философской, общенаучной и методической литературы понятий модели и моделирования. В ней выполнены философский и общенаучный анализы понятий модели и процесса моделирования, раскрыты сущность и структура процесса математического моделирования, его место в структуре современного научного знания, а также причины воз-

растания его роли на современном этапе развития науки, проанализированы классификации моделей в науке и их функции, рассмотрены модели в физике и методике обучения физике.

Сущность методологии математического моделирования состоит в замене реального процесса или явления его моделью и дальнейшем изучении его с помощью реализуемых на компьютерах вычислительных алгоритмов.

Под моделью понимают такую мысленно представляемую или материально реализованную систему, которая, отображая или воспроизводя объект исследования, способна замещать его так, что ее изучение дает новое знание об объекте изучения.

Обобщение функции моделей позволяет выделить три основных: практическую функцию, обучающую или иллюстративную функцию (для повышения эффективности процесса обучения, в том числе, его наглядности), исследовательскую функцию.

В теории и практике обучения физике модели используются главным образом, как средство наглядности, поскольку как показывают исследования, усвоение знаний и умений происходит успешней, когда исходная форма является материализованной. Однако, изучение физики в школе, в отличие от других школьных предметов, обладает существенно более богатыми возможностями в части использования моделей, поскольку в физике, как науке, модели используются не с иллюстративной целью, а как метод исследования реальных процессов и явлений.

Развитие любой науки в целом можно рассматривать как теоретическое моделирование, но первой теоретически оформленной областью научного знания стала физика. Поэтому методологический анализ именно физического знания позволяет выявить характерные особенности и способы построения теорий и осуществить перенос методологических принципов на другие науки, демонстрируя, тем самым, универсальность методологии физического знания и лидерство физики в современном естествознании.

На современном этапе развития науки математическое моделирование представляет собой один из основных методологических подходов к исследованию разнообразных реальных процессов, а методология математического моделирования становится ядром информационных технологий. Поскольку именно развитие физики явилось необходимым и достаточным условием появления и совершенствования новой методологии - методологии математического моделирования, постольку и обучение методологии математического моделирования будет осуществляться наиболее эффективно в рамках изучения в школе именно физики.

Работа исследователя на современном этапе предполагает сформиро-ванность целостных представлений о научной картине мира, владение наиболее универсальными научными методами исследования, осознание модальности наших знаний.

Ведущую роль в формировании у школьников умения моделировать физические процессы и явления играет такое изучение теоретического материала, при котором модели физических явлений и процессов изучаются явно,

систематически, с использованием современной терминологии, когда целенаправленно формируются наиболее важные приемы познавательной деятельности, отражающие модельный характер знаний о природе, а также ведущую роль математического моделирования на современном этапе развития физики - приёмы моделирования физических явлений. В работе доказано, что новая методологическая установка, при рассмотрении классического содержания школьного курса физики приводит к качественно новым результатам обучения: в знаниях учащихся формируется новообразование, представляющее собой общетеоретические знания в области методологии математического моделирования, без которых невозможно развитие умений моделировать разнообразные физические процессы и явления не только при изучении теоретического материала, но и при решении физических задач.

Во второй главе построена "Методика изучения теоретического материала школьного курса физики, основанного на систематизации модельных представлений". В созданной методике рассматриваются классические разделы физики, при изучении которых смещен акцент из области предметных знаний в область современной методологии физических знаний, неотъемлемой частью которой является методология математического моделирования. Основной методической линией является раскрытие общетеоретических знаний в области методологии математического моделирования на конкретном теоретическом материале, при котором ведущим принципом изучения физики становится последовательное и систематическое рассмотрение процессов:

• создания моделей;

• оснащения моделей;

• проверки адекватности моделей;

• уточнения моделей;

• определения границ применимости моделей;

• рассмотрения иерархии моделей.

Процесс создания модели и ее последующее исследование, которое возможно ПРОводить без применения компьютера, используя качественные теоретические методы, составляет суть процесса моделирования при изучении теорий в школьном курсе физики.

Методика изучения теоретического материала, представленного в диссертации, включает рассмотрение: I. иерархического подхода к изучению моделей (на примере исследования свойств реального газа и плазмы) (п.1); П. феноменологической термодинамики как универсальной фундаментальной модели современной физики (п. 2); Ш. влияния сформированности модельных представлений на уровень физического понимания (на примере изучения корпускулярно-волнового дуализма) (п.3);

IV. границ применимости физических моделей как средство преодоления формализма в знаниях учащихся (на примере изучения "парадоксов трения") (п.4);

V. моделирования реальных физических явлений как эффективное

средство развития творческих способностей учащихся (на примере моделирования свойств трясины) (п.5).

Центральной частью методики изучения теоретического материала, ориентированной на выработку умений математического моделирования, является последовательное и систематическое акцентирование впп-мания учащихся на стадиях процесса моделирования.

Создание модели процесса или явления начинается с построения вербальной части модели, то есть с формулировки задачи исследования без использования математического аппарата. На первой стадии построения модели применяется процесс идеализации, который состоит в вычленении существенных свойств каждой системы в условиях рассматриваемой задачи и в отбрасывании несущественных. Следующим этапом процесса моделирования является оснащение модели. Выяснение того, насколько принципиальными являются допущения, принятые в модели, представляет собой уточнение модели.

Одним из центральных вопросов в методологии математического моделирования является вопрос о соответствии моделируемого объекта и построенной модели и вытекающее отсюда требование адекватности модели моделируемому объекту. Поэтому важным этапом математического моделирования является проверка адекватности (соответствия, достаточности) модели. Она может быть реализована либо в натурном эксперименте, либо в проверке теоретическими методами. В частности, во второй глазе показало, что неадекватность модели газа, учитывающей только собственные размеры молекул, может быть выявлена методом анализа размерностей.

Разработанная методика изучения теоретического материала, ориентированная на выработку умений моделирования физических процессов и явлений, начинается с рассмотрения иерархии моделей "идеальный газ - реальный газ - плазма" (п.1). Иерархическая структура знаний о физических процессах и явлениях является отражением собственной иерархической организации объектов физических исследований, а обучение, основанное на явном отображении иерархии моделей, является наиболее эффективным, поскольку находится в полном соответствии с механизмами восприятия и усвоения знаний. В работе предложены и обоснованы принципы, содержание, методы и приемы обучения, сочетающие высокий уровень научности с доступностью рассмотрения процессов, происходящих, например, в газах и плазме, строгая теория которых, выходит за пределы школьной программы по физике. Построение моделей этих объектов и их последующее исследование, при котором используются качественные методы исследования, в частности, метод анализа размерностей, оказывается не только доступно большинству старшеклассников, но и является чрезвычайно эффективным, так как вооружает школьников универсальным методом исследования весьма сложных процессов. Методологические знания, целенаправленно формирующиеся при использовании предложенной методики изучения теоретического материала, представ-

ляют собой фундаментальные знания и умения, позволяющие самостоятельно исследовать разнообразные новые явления, проявляя и развивая творческие способности, приобретающие особое значение в условиях возрастающего слияния предмета наук, их методов и научных проблем.

Физические модели делятся на частные, базовые и фундаментальные. Термодинамика представляет собой фундаментальную модель современной физики (п.2). Специфика термодинамики заключается в ее невероятной общности. Здесь отчётливо проявляется такое свойство фундаментальной модели - термодинамики - как универсальность, то есть применимость к произвольным макроскопическим системам.

Несмотря на то, что термодинамика традиционно представлена практически во всех существующих программах по физике и учебных пособиях для средней школы, возрастающая роль термодинамики в общей тенденции развития физики требует дальнейшего совершенствования методики её изучения именно как одной из наиболее фундаментальных и универсальных моделей физики. Поэтому современная методика изучения термодинамики в средней школе призвана решать следующие методические задачи:

- чёткую формулировку основных законов (начал) термодинамики, образующих замкнутую в логическом плане теорию тепловых процессов в реальных физических системах;

- демонстрацию универсальности начал термодинамики в применении к разнообразному кругу физических явлений.

Особое внимание уделено нулевому и второму началам термодинамики. В работе представлен вывод нулевого начала термодинамики из свойства транзитивности термодинамического равновесия. Второе начало термодинамики имеет несколько различных формулировок, в том числе доэнтропийных, выявление эквивалентности которых рассмотрено в работе и представляет собой эффективное средство повышения уровня физического понимания глубинной закономерности, связанной с неизбежными потерями энергии при преобразовании неупорядоченного движения в упорядоченное. Универсальный характер законов термодинамики позволяет применять их к произвольным макроскопическим системам, что показано на примере выяснения роли тепловых процессов в электромагнитных явлениях.

Отсутствие у учащихся необходимых знаний о модельном характере науки вообще, и конкретных теорий в частности, приводит к возникновению у них разнообразных психологических и понятийных затруднений и противоречий, природа которых не связана с противоречивостью самого объекта изучения. В диссертации выявлены и проанализированы причины трудностей, возникающих у учащихся при изучении корпуску-лярно-волнового дуализма микрообьектов (п.3). В работе доказано, что затруднения учащихся связаны с применением классических моделей к существенно неклассическим объектам, с отождествлением изучаемого объекта и модели, выбранной для описания его различных свойств, осо-

бенно если для более полного описания поведения объекта используются несколько моделей, со спецификой изучаемых объектов, имеющих другой уровень наглядности, когда классическая наглядность не принадлежит к числу необходимых свойств объекта. В исследовании предложена методика изучения данного раздела физики, снимающая понятийные и психологические трудности и выводящая учащихся на более высокий уровень понимания корпускулярно-волнового дуализма, причины которого состоят в использовании неполных моделей для описания сложного квантового объекта.

Атрибутом всякой модели: частной, базовой или фундаментальной, является наличие границ ее применимости, за пределами которой использование этих моделей дает неверные предсказания. В ряде случаев неприменимость физической модели к объяснению конкретного процесса может быть установлена заранее, но иногда предсказать границы применимости модели заранее невозможно. В этом случае неприменимость модели к описанию явления проявляется в парадоксальности получаемого результата, что методически целесообразно разобрать на примере рассмотрения "парадоксов Пенлеве" (п.4).

Анализ причин возникновения парадоксов является эффективным средством борьбы с формализмом в знаниях школьников, так как позволяет глубже понять природу изучаемого процесса и подняться в его понимании на более высокий уровень. В работе доказано, что понимание неизбежности появления парадоксов, противоречий при модельном изучении реальных процессов и явлений, когда сложное явление моделируется с применением стандартных моделей за пределами их применимости, позволяет учащимся увидеть в возникшем затруднении не парадоксальность и противоречивость объекта изучения, а закономерное следствие модельного метода исследования физической реальности, которая оказывается сложнее и многограннее тех простых моделей, с использованием которых ведется их изучение. Парадоксов не только не следует бояться, их следует ожидать и проявлять к ним исследовательский интерес, так как в результате разрешения парадокса происходит, с одной стороны, проникновение в природу изучаемого явления, с другой стороны, неформальное изучение методологических основ физики.

Ценность метода моделирования состоит в его универсальности, применимости к исследованию объектов разнообразной природы. В работе представлена методика модельного исследования свойств реального ("нешкольного") объекта трясины, оценена адекватность одних используемых моделей и выяснены причины неадекватности других моделей, в рамках модели бингамовской жидкости найдено объяснение известным из опыта свойствам изучаемого объекта (п. 5).

В третьей главе описана "Методика проведения и результаты педагогического эксперимента", который проводился в 1998-2003 г. в школах №№ 6 г. Волхова Ленинградской области и 70, 399, 409 г.Сапкт-Петербурга. Педагогический эксперимент осуществлялся в три этапа: по-

исковый, констатирующий и формирующий.

Проверка правильности гипотезы осуществлялась в ходе формирующего эксперимента. Критериями эффективности экспериментальной методики изучения теоретического материала школьного курса физики являлись:

- динамика накопления школьниками общетеоретических знаний по методологии математического моделирования;

- повышение уровня компетентности учащихся в области математического моделирования, позволяющее им переходить от уровня осведомленности о математическом моделировании к уровню грамотности, а затем к уровню культуры в области математического моделирования;

- возрастание положительного отношения учителей к предложенной методике изучения теоретического материала школьного курса физики, как к эффективному средству углубления физического понимания, преодоления формализма в знаниях учащихся и развития творческих способностей.

Исследование эффективности предлагаемой методики проводилось по двум направлениям:

1) по результатам зачетов, проведенных в контрольных и экспериментальных классах;

2) по результатам анкетирования учителей, принимавших участие в педагогическом эксперименте и использовавших предлагаемую методику, а также учителей, познакомившихся с ней.

Для осуществления объективной и единообразной оценки учебных достижений школьников были выработаны нормы оценивания, позволяющие определить уровень компетентности учащихся в области методологии математического моделирования по трехуровневой системе. В таблице 1 приведены результаты двух зачетов, позволивших определить уровень компетентности учащихся в области математического моделирования.

Таблица 1. Сравнительные результаты уровней компетентности уча_щихся экспериментальных и контрольных классов_

Количество Количество учеников, достигших оп-

учеников, не ределенного уровня, %

Тема зачета достигших ни

одного га трех уровней, % I уровень П уровень [II уровень

Экспериментальные классы

Механика 4% 24% 68% 4%

Контрольные классы

89% 7% 4% 0%

Экспериментальные классы

МКТ 2% 7% 85% 6%

Контрольные классы

90% 6% 4% 0%

Результаты показывают, что уровень компетентности в области математического моделирования учащихся, обучавшихся в экспериментальных классах существенно выше, чем в контрольных. Это объясняется положительным влиянием предложенной методики изучения теоретического материала школьного курса физики, в которой центральное место занимают модели реальных процессов и явлений

В ходе эксперимента зафиксирован рост общетеоретических знаний учащихся в области математического моделирования, что частично показано на диаграмме 1.

Диаграмма 1. Динамика роста знаний учащихся в области математического моделирования

Количество учащихся, %

ОДо начала педагогического эксперимента

□ После окончания педагогического эксперимента

Умеют проиллюстрировать структуру промесса математического моделирования

Рассматривают модели как неизбежное следствие упрощения процессов

Совокупный анализ результатов формирующего эксперимента позволяет сделать вывод об эффективности предлагаемой методики изучения теоретического материала школьного курса физики, реализующей подход, ориентированный на последовательное и систематическое развитие умений математического моделирования как эффективное средство повышения уровня физического понимания, преодоления формализма в знаниях учащихся и развития творческих способностей учащихся

Общие выводы

Настоящая работа имеет теоретике - экспериментальный характер. Результаты проведенного исследования позволяют сделать следующие выводы:

кое изучение теоретического материала школьного курса физики, в котором последовательно и систематически формируются умения моделирования реальных физических процессов и явлений, как наиболее универсальной методологии получения физических знаний.

2. Реализация основ обучения школьников методологии математического моделирования обеспечена применением нового подхода к конструированию теоретического материала школьного курса физики, при котором подробно рассматриваются процессы создания модели, ее оснащения и исследования различными качественными методами, проверки адекватности модели и ее уточнения, определения границ применимости модели, рассматриваются иерархии моделей.

3. Использование данного подхода при обучении физике в средней школе, реализует принцип "образование как учебная модель науки" и развивает у школьников как общетеоретические знания в области методологии математического моделирования, так и конкретные приемы моделирования реальных физических процессов и явлений.

5. Установлено положительное влияние предлагаемой методики изучения теоретического материала школьного курса физики на уровень физического понимания материала школьного курса физики. В ходе педагогического эксперимента выявлены положительная динамика накопления у школьников общетеоретических знаний по методологии математического моделирования, позитивное отношение учителей физики к предложенной методике изучения теоретического материала школьного курса физики, как к эффективному средству углубления уровня физического понимания, преодоления формализма в знаниях учащихся и развития творческих способностей

Основное содержание и результаты исследования отражены в следующих публикациях соискателя:

1. Грибова М.В. «Моделирование как способ познания» // Современные проблемы обучения физике в школе и вузе: Мат-лы Междунар. науч. конф. "Герценовские чтения" - СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И.Герцена, 1999. (0,2 п. л.).

2. Грибова М.В. «О роли модельного характера мышления при изучении физики в школе» // Теория и практика обучения физике: Мат-лы Междунар. науч. конф. "Герценовские чтения" - СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И.Герцена, 1999. (0,2 п. л.).

3. Грибова М.В. «Использование школьного курса физики для обучения приемам моделирования как общим приемам позновательной деятельности» // Повышение эффективности подготовки учителей физики, информатики, технологии в условиях новой образовательной парадигмы: Мат-лы Всеросс. науч.-практ. конф. - Екатеринбург, 2001. (0,06 п. л.).

4. Грибова М.В., Кондратьев А.С. «Феноменологическая термодинамика как фундаментальная модель современной физики» // Преподавание физики в школе и вузе: Мат-лы Междунар. конф. "Герценовские чтения" -СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И.Герцена, 2001. (0,4 п. л.).

5. Грибова М.В. «О характере и причинах затруднений учащихся при изучении корпускулярно-волнового дуализма» // Современные проблемы обучения физики в школе и вузе: Мат-лы Междунар. науч. конф. "Герце-новские чтения" - СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И.Герцена, 2002. (0,25 п. л.).

6. Грибова М.В. «К вопросу о систематизации модельных представлений учащихся при изучении физики» // Актуальные проблемы методики обучения физике в школе и вузе: Межвуз. сб. ст.: Изд-во РГПУ им. А.И.Герцена, 2002. (0,2 п. л.).

7. Грибова М.В. «Иерархия временных масштабов и моделирование» // Актуальные проблемы методики обучения физике в школе и вузе: Меж-вуз. сб. ст.: Изд-во РГПУ им. А.И.Герцена, 2002. (0,125 п. л.).

8. Грибова М.В. «О месте и роли математического моделирования в структуре научного познания» // Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в современных условиях: Мат-лы Междунар. научно-практ. конф., Екатеринбург, 2002. (0,125 п. л.).

9. Грибова М.В. «О состоянии проблемы отражения методологии математического моделирования при обучении физике в средней школе» // Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в современных условиях: Мат-лы Междунар. научно-практ. конф., Екатеринбург, 2002. (0,2 п. л.).

Публикации достаточно полно отражают основные положения и результаты исследования.

Подписано в печать /£. С*., г.

Объем: уч.-изд. л. Тираж /?<£> экз. Заказ №

РТП РГГТУ им. А.И. Герцена. 19! 186, С.-Петербург, наб. р. Мойки,48

.3918

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Грибова, Маргарита Владимировна, 2004 год

Введение. 4

Глава I. Философский и общенаучный анализ понятия модели и моделирования п. 1. Моделирование как метод научного познания.

1.1. Анализ подходов к определению моделирования. 13 —

1.2. Структура процесса математического моделирования. 14 —

1.3. Место математического моделирования в структуре современного научного знания. 18 — п. 2. Модели в науке.

2.1. Определение модели. 20 —

2.2. Классификации моделей. 21 —

2.3. Функции моделей. 24 — п. 3. Физические модели и физическая наука.

3.1. Модели в физике. 29 —

3.2. Физические модели в школьном курсе физики. 36 —

Глава 2. Методика изучения теоретического материала школьного курса физики, основанная на систематизации модельных представлений п. 1. Иерархический подход к изучению моделей (на примере исследования свойств реального газа и плазмы). 60 — п. 2. Феноменологическая термодинамика как универсальная фундаментальная модель современной физики. 95— п. 3. Модельные представления и уровень физического понимания (на примере изучения корпускулярно-волнового

121 дуализма). п. 4. Исследование границ применимости физических моделей как эффективное средство преодоления формализма в знаниях учащихся (на примере изучения "парадоксов п. 5. Моделирование реальных физических явлений как эффективное средство развития творческих способностей

154 учащихся (на примере моделирования свойств трясины).

Глава 3. Методика проведения и результаты педагогического эксперимента п. 1. Организация педагогического эксперимента.162 — п.2. Состояние проблемы в практике средней школы.169 — п. 3. Оценка эффективности предлагаемой методики.172 —

Введение диссертации по педагогике, на тему "Физические модели реальных явлений как основа построения школьного курса физики"

На современном этапе развития науки ее методологическая направленность становится доминирующей чертой научного стиля мышления. Благодаря стремительному развитию вычислительной техники в настоящее время наряду с традиционными методами познания -теоретическим и экспериментальным, успешно развивается математическое моделирование, превращаясь в один из основных методологических подходов к исследованию разнообразных реальных процессов. Поэтому на современном этапе развития физики общепризнанной является её новая структура: вместо традиционной диады "теоретическая и экспериментальная физика" сформировалась триада "теоретическая, экспериментальная и вычислительная физика".

Фундаментальный характер образования реализуется в рамках концепции, рассматривающей образование как учебную модель науки, причём это относится не только к предметным знаниям, но и к способам добывания этих знаний, то есть к методологии науки, поскольку особенностью современного этапа развития науки является быстрое устаревание знаний. Акцент в содержании и методологии образования смещается на изучение фундаментальных законов природы и общества, объясняющих глубинные сущности явлений и процессов, и наиболее универсальных научных методов исследования, на формирование целостных представлений о научной картине мира.

Отсюда следует актуальность данного исследования.

Объектом исследования является процесс обучения физике в современной школе.

Предметом исследования является процесс обучения умениям моделирования физических явлений при изучении теоретического материала, включённого в школьный курс физики, как наиболее важным умениям познавательной деятельности, отражающим модельный характер знаний о природе, а также ведущую роль математического моделирования на современном этапе развития физики.

Цель исследования — теоретическое обоснование возможности и целесообразности реализации подхода, ориентированного на развитие умений математического моделирования физических процессов и явлений, как наиболее важного приёма познавательной деятельности, при изучении теоретического материала школьного курса физики и разработка методики, реализующей данный подход при обучении физики в средней школе.

Гипотеза исследования: если при изучении теоретического материала школьного курса физики реализовывать подход, ориентированный на последовательное и систематическое развитие умений математического моделирования физических процессов и явлений, как наиболее универсальной методологии получения физических знаний, то организованное таким образом обучение:

• будет адекватно отражать структуру и тенденции развития современной физики;

• создаст объективные возможности обучения школьников основам метода математического моделирования как универсальной методологии получения физических знаний;

• приведет к повышению качества знаний учащихся по физике;

• откроет новые пути борьбы с формализмом в знаниях учащихся; повысит уровень физического понимания;

• будет развивать творческие способности учащихся. Задачи исследования:

1. Исследовать практику преподавания физики в части:

S адекватного отражения методологии математического моделирования при изучении теоретического материала в практике преподавания физики в средней школе;

S наличия у учащихся необходимых знаний о модельном характере знаний вообще, и конкретных физических теорий в частности; S умения оперировать такого рода знаниями при исследовании разнообразных процессов и явлений.

5. Разработать методическую систему по изучению теоретического материала основных разделов школьной физики, систематизирующую модельные представления и развивающую умения моделировать реальные процессы и явления.

6. Разработать критерии эффективности предложенной экспериментальной методики и в ходе педагогического эксперимента осуществить проверку ее эффективности и степени ее влияния на качество знаний учащихся, неформальный характер приобретенных знаний, проявляющийся в повышении уровня физического понимания процессов и явлений, развитие творческого начала учащихся.

Теоретико-методологические основы исследования:

- работы по методологии физики (Бор Н., Бройль JL, Вавилов С.И., Вернадский В.И., Дирак П., Иоффе А.Ф., Марков М.А., Тамм Е.И., Уилер Д.П., Фейнман Р., Фок В.А., Френкель Я.И., Эйнштейн А. и др.);

- философские работы в области теории моделирования (Бакасанский О.Е., Батореев К.Б., Вальт JI.O., Глинский Б.А., Грязнов Б.С., Степин О.Е., Уемов А.И., Штофф В.А., Холтон Г и др.);

- работы физиков, посвященные развитию методологии математического моделирования (Голубева О.Н., Иванов И.Г., Компанеец А.С., Кондратьев А.С., Липкин А.И., Новик И.Б., Самарский А.А., Суханов А.Д. и др.);

- работы физиков-методистов по организации процесса обучения, включающего моделирование (Бугаев А.И., Голин Г.М., Каменецкий С.Е., Разумовский В.Г., Солодухин Н.А. и др.);

- работы педагогов и психологов (Волков КН., Выготский Л.С., Гес-сен С.И., Зорина А .Я., Фридман Л.М., Харламов И.Ф., Якиманская И.С. и др.).

Методы исследования подбирались в соответствии с задачами исследования. На различных этапах исследования использовались следующие методы: теоретический анализ литературы по теме исследования, изучение и обобщение опыта работы педагогов-новаторов, анализ процесса обучения физике в средней школе, педагогические измерения (по результатам педагогических наблюдений, анкетирования учителей, контрольных работ, зачетов), сравнительный педагогический эксперимент с обработкой результатов.

Критериями эффективности методики изучения теоретического материала школьного курса физики, ориентированной на обучение основам математического моделирования, являлись: динамика накопления школьниками общетеоретических знаний по методологии математического моделирования; повышение уровня компетентности учащихся в области математического моделирования, позволяющее им переходить от уровня осведомленности о математическом моделировании к уровню грамотности, а затем к уровню культуры в области математического моделирования; возрастание положительного отношения учителей к предложенной методике изучения теоретического материала школьного курса физики, как к эффективному средству углубления физического понимания, преодоления формализма в знаниях учащихся и развития творческих способностей.

Исследования проводились на базе кафедры методики обучения физики РГГТУ им. А.И. Герцена.

Логика исследования включала следующие этапы:

1. Изучение и анализ методической литературы, посвященной проблеме отражения в школьном курсе методологии математического моделирования.

2. Изучение и анализ практики преподавания физики в средней школе в части адекватного отражения методологии математического моделирования при изучении теоретического материала, наличия у учащихся необходимых знаний о модельном характере знаний вообще, и конкретных физических теорий в частности и умения оперировать такого рода знаниями при исследовании разнообразных процессов и явлений.

3. Разработка гипотезы и основных задач исследования.

4. Обоснование подходов к созданию методики изучения теоретического материала школьного курса физики, отражающей модельный характер знаний о природе, а также ведущую роль математического моделирования на современном этапе развития физики.

5. Апробация разработанной методики изучения некоторых основных разделов школьного курса физики.

6. Оценка результативности предлагаемой методики.

Научная новизна и теоретическая значимость исследования состоят в следующем: - в отличие от ранее выполненных работ, в которых необходимость изучения моделей рассматривалась как эффективное средство повышения наглядности обучения, активизации познавательной деятельности учащихся, а также работ, использующих модели при решении физических задач, в данной работе рассматривается необходимость последовательного и систематического изучения моделей при изучении теоретического материала школьного курса физики, являющаяся средством обеспечения высокого научного уровня обучения физике в средней школе и отражением современной методологии физической науки;

- в диссертации предложен и обоснован системный подход к конструированию теоретического материала школьного курса физики, в преподавании которого смещен акцент из области предметных знаний в область современной методологии физических знаний, неотъемлемой частью которой является методология математического моделирования;

- на основе предложенного подхода сконструировано содержание методики изучения теоретического материала основных разделов школьного курса физики (механики, молекулярной физики, термодинамики, квантовой физики), в которой центральное место занимают модели процессов и явлений и подробно рассмотрены процессы создания моделей, их оснащения и дальнейшего исследования различными качественными методами, проверки адекватности моделей и их уточнения, определения границ применимости моделей, рассмотрена иерархия моделей; - доказано, что предложенная методика:

• существенно повышает уровень понимания того теоретического материала, к которому применяется этот метод;

• открывает качественно новые пути борьбы с формализмом в знаниях учащихся, повышает интерес к изучению физики, развивает творческие способности учащихся;

S I уровень - уровень осведомленности о математическом моделировании;

•S П уровень - уровень грамотности в области математического моделирования;

S Ш уровень - уровень культуры в области математического моделирования.

Практическая значимость исследования заключается в разработке содержания методики изучения теоретического материала основных разделов школьного курса физики (механики, молекулярной физики, термодинамики, квантовой физики), в которой систематизируются и развиваются модельные представления, а также последовательно и систематически формируются умения моделирования реальных физических процессов и явлений.

Достоверность и обоснованность результатов и выводов исследования обеспечивается всесторонним анализом проблемы обучения учащихся приемам математического моделирования; использованием разнообразных педагогических методов исследования, соответствующих поставленным задачам исследования; внутренней непротиворечивостью, репрезентативностью и положительными результатами педагогического эксперимента, проводившегося в течение 1998-2003 уч. г.г., а также соответствием результатов исследования современным достижениям методики обучения физики, педагогики и психологии в вопросах, связанных с обучением методологии математического моделирования.

Апробация и внедрение результатов исследования.

Практические результаты исследования — содержание методики изучении теоретического материала школьного курса физики, формирующей умения математического моделирования реальных физических процессов и явлений, апробированы в процессе проведения педагогического эксперимента, в практике преподавания автора при работе в средней школе и при прохождении ассистентской и доцентской практики в РГПУ им А.И. Герцена.

Теоретические результаты проверены при обсуждении публикации автора на аспирантских семинарах кафедры методики обучения физике РГПУ им. А.И. Герцена, а также при обсуждении выступлений автора на конференциях "Герценовские чтения" (СПб, 1999, 2000, 2001, 2002 гг.), на Всероссийской научно-практической конференции "Повышение эффективности подготовки учителей физики, информатики, технологии в условиях новой образовательной парадигмы" (Екатеринбург, 2001), Международной научно-практической конференции "Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в современных условиях"

Екатеринбург, 2002).

Результаты исследования внедрены в практику работы школ №№ 6 г.

Волхова Ленинградской области, 70, 399, 409 г. Санкт-Петербурга.

На защиту выносятся следующие положения:

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

Заключение

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Обеспечение высокого научного уровня обучения физике в средней школе на современном этапе развития науки невозможно без адекватного отражения современной методологии физической науки, отличительной особенностью которой является осознание модельного характера знаний о реальных физических процессах и явлениях. Поэтому в методике обучения физике в средней школе принципиальное значение приобретает такое изучение теоретического материала школьного курса физики, в котором последовательно и систематически формируются умения моделирования реальных физических процессов и явлений, как наиболее универсальной методологии получения физических знаний.

3. Использование дашюго подхода при обучении физике в средней школе, реализует принцип "образование как учебная модель науки" и развивает у школьников как общетеоретические знания в области методологии математического моделирования, так и конкретные приемы моделирования реальных физических процессов и явлений.

4. Разработанная методика системного обучения учащихся методологии математического моделирования при изучении теоретического материала основных разделов школьного курса физики (механики, молекулярной физики, термодинамики, квантовой физики) позволяет не только эффективно развивать умения математического моделирования физических процессов и явлений, но и существенно повышает уровень понимания того теоретического материала, к которому применяется этот метод, открывает качественно новые пути борьбы с формализмом в знаниях учащихся, повышает уровень физического понимания, развивает творческие способности учащихся. 5. Установлено положительное влияние предлагаемой методики изучения теоретического материала школьного курса физики на уровень физического понимания материала школьного курса физики. В ходе педагогического эксперимента выявлены положительная динамика накопления у школьников общетеоретических знаний по методологии математического моделирования, позитивное отношение учителей физики к предложенной методике изучения теоретического материала школьного курса физики, как к эффективному средству углубления уровня физического понимания, преодоления формализма в знаниях учащихся и развития творческих способностей

Основное содержание и результаты исследования отражены в следующих публикациях соискателя:

1. Моделирование как способ познания // Современные проблемы обучения физике в школе и вузе: Мат-лы Междунар. науч. конф. "Герценовские чтения" - СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И.Герцена, 1999. -С. 120-123.

2. О роли модельного характера мышления при изучении физики в школе // Теория и практика обучения физике: Мат-лы Междунар. науч. конф. "Герценовские чтения" - СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И.Герцена, 1999. -С. 120- 123.

3. Использование школьного курса физики для обучения приемам моделирования как общим приемам позновательной деятельности II Повышение эффективности подготовки учителей физики, информатики, технологии в условиях новой образовательной парадигмы: Мат-лы Всеросс. науч.-практ. конф. - Екатеринбург, 2001. -С. 97-98.

4. Феноменологическая термодинамика как фундаментальная модель современной физики // Преподавание физики в школе и вузе: Мат-лы Междунар. конф. Терценовские чтения" — СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И.Герцена, 2001. - С. 19 - 24. (Соавт. А.С.Кондратьев)

5. О характере и причинах затруднений учащихся при изучении корпускулярно-волнового дуализма // Современные проблемы обучения физики в школе и вузе: Мат-лы Междунар. науч. конф. "Герценовские чтения" - СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И.Герцена, 2002. -С.86-90.

6. К вопросу о систематизации модельных представлений учащихся при изучении физики // Актуальные проблемы методики обучения физике в школе и вузе: Межвуз. сб. ст.: Изд-во РГПУ им. А.И.Герцена, 2002. — С. 128 -131.

7. Иерархия временных масштабов и моделирование // Актуальные проблемы методики обучения физике в школе и вузе: Межвуз. сб. ст.: Изд-во РГПУ им. А.И.Герцена, 2002. - С.238 - 240.

8. О месте и роли математического моделирования в структуре научного познания // Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в современных условиях: Мат-лы Междунар. научно-практ. конф., Екатеринбург, 2002 - С.38-40.

9. О состоянии проблемы отражения методологии математического моделирования при обучении физике в средней школе // Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в современных условиях: Мат-лы Междунар. научно-практ. конф., Екатеринбург, 2002 - С.88-91.

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Грибова, Маргарита Владимировна, Санкт-Петербург

1. Академик Л.И.Мандельштам. К 100-летию со дня рождения. М.: Наука, 1979.

2. Аршинов В.И. Об иерархии // Некоторые проблемы диалектики, вып. 7,-М: 1973.

3. Батареев К.Б. Философские вопросы моделирования и аналогии. М.: 1978.

4. Бессараб М.Я. Ландау: страницы жизни. М.: Московский рабочий, 1971.

5. Боголюбов Н.Н. Проблемы динамической теории в статистической физики. -М.: Гостехиздат, 1946.

6. Бриджмен П.В. Анализ размерностей. М.: ОНТИ ГТТИ, 1934.

7. Бугаев А.И. Методика преподавания физики в средней школе. — М.: Просвещение, 1998.

8. Бутиков Е.А., Быков А.А., Кондратьев А.С. Физика для поступающих в ВУЗы. — М.: Наука, 1982.

9. Бутиков Е.И., Кондратьев А.С., Физика для углублённого изучения, Т. 2. М.- СПб.: ФИЗМАТЛИТ, 2001.

10. Ю.Бутиков Е.И., Быков А.А., Кондратьев А.С. Физика в примерах и задачах. -М.: Наука, 1989.

11. П.Бутиков Е.И., Конлратьев А.С., Физика для углублённого изучения. Т. 3. М.-СП6.: ФИЗМАТЛИТ, 2001.

12. Бутиков Е.И., Кондратьев А.С. Физика для школ и классов с углубленным изучением физико-математических дисциплин. Книга 1, Механика. М.: Издательская фирма "Физико-математическая литература", 1994.

13. Вавилов С.И. О математической гипотезе // Избранные сочинения, т.З.-М.: 1956.

14. Н.Вартофский М. Модели. Репрезентация и научное понимание. М.: Прогресс, 1988.

15. Веников В.А. О моделировании. — М.: Знание, 1974.

16. Веников В.А., Штейнберг Я.А. Мировоззрение и воспитательные аспекты преподавания технических дисциплин. — М.: Высшая школа, 1989.

17. Вернадский В.И. Труды по истории науки. М.: Наука, 2002.

18. Выготский JI.C. Мышление и речь. М.: Лабиринт, 1999.

19. Гельфер Я.М. История и методология термодинамики и статистической физики. -М.: Высшая школа, 1981.

20. Глинский Б.А., Бакасанский О.Е. Моделирование и когнитивные репрезентации. -М.: Изд-во "Альтекс", 2000.

21. Голин Г.М. Вопросы методологии физики в курсе средней школы. -М.: Просвещение, 1987.1. С)

22. Гольбах П.Д. Система природы или о законах мира физического и мира духовного. М.: Соцэкгиз, 1940.

23. Грязнов Б.С. Логика. Рациональность. Творчество. М: Наука, 1982.

24. Гулд X., Тобочник Я. Компьютерные модели в физике. Т. 2. М: Мир, 1990.

25. Джанколи Д. Физика / Пер. с англ. А.С.Доброславского, Т.1 М: Мир, 1989.

26. Дирак ПА.М. Эволюция взглядов физиков на картину природы // Вопросы философии^ №12, 1963.

27. Дорфман Я.Г. Всемирная история физики с древнейших времен до конца 18 века. —М.: Наука, 1974.

28. Дуков В.М. Электрон. — М.: Просвещение, 1966.

29. Дышлевский П.И., Кравченко A.M., Роженко Н.М. Философия и наука. Киев.: Наукова думка, 1968.

30. Зорина А.Я. Дидактические основы формирования системности старшеклассников. М.: Педагогика, 1978.

31. Иванов В.Г. Физика и мировоззрение. Л.: Наука, 1975.

32. Извозчиков В.А. Современные проблемы методологии и теории обучения физике // Методологические вопросы формирования мировоззрения и стиля мышления учащихся при обучении физике. — JI-д; Изд-во ЛГПИ им. А.И.Герцена, 1986, стр. 6 25.

33. Иоффе А.Ф. О физике и физиках. JI-д.: Наука, 1985.

34. Каменецкий С.Е., Солодухин Н.А. Модели и аналогии в курсе физики средней школы. М.: Просвещение, 1982.

35. Коварский Ю.А. Роль мысленных моделей и методика их использования в процессе обучения физики в средней школе. — Автореф. дисс. канд. пед наук. М.: 1973.

36. Компанеец А. С. Может ли окончиться физическая наука? М.: Наука, 1967.

37. Кондратьев А.С., Прияткин Н.А. Качественные методы при изучении физики в школе и ВУЗе. СПб.: Изд-во СПб Университета, 2000.

38. Кондратьев А.С., Прияткин Н.А. Парадоксы в физике (причины и значение), СПб.: Изд-во СПб Университета, 2000.

39. Кондратьев А.С., Филиппов М.Э. Физические задачи и математическое моделирование реальных процессов. — СПб.: Издательство РГПУ им. А.И.Герцена, 2001.

40. Кун Т. Структура научных революций, М., Прогресс, 1977.

41. ЛаметриЖ.О. Сочинения. -М.: Мысль, 1983.

42. Ландау Л., Смородинский Я. Лекции по теории атомного ядра — М.:Гостехиздат, 1955.

43. Ленин В.И. Материализм и эмпириокритицизм. Полное собрание сочинений, тЛ8, М.: Изд-во политической литературы, 1973.

44. Линдер Г. Картины современной физики, М.: Мир, 1977.

45. Липкин А.И. Модели современной физики (взгляд изнутри и извне), -М.: Изд-во ТНОЗИС", 1999.

46. Мандельштам Л. И. Лекции по оптике, теории относительности и квантовой механике. М.: Наука, 1972.

47. Марков М.А. Размышляя о физике. М.: Наука, 1988.

48. Методика преподавания физики // Под ред. Ореховой В.П. и Усовой А.В.-М.: Просвещение, 1980.

49. Моделирование в науке и технике. М.: Знание, 1970.

50. Молчанов A.M. Время и эволюция // Ежегодник "Системные исследования". -М.:1970.

51. Мултановский В.В., Василевский А.С., Курс теоретической физики. Квантовая механика. М.: Прогресс, 1991.

52. Мултановский В.В. Физические взаимодействия и физическая картина мира в школьном курсе. — М.: 1977.

53. Мэрион Дж.Б. Физика и физический мир. М.: Мир, 1975.

54. Николис Дж. Динамика иерархических систем. М.: Мир, 1989.

55. Новик И.Б. Вопросы стиля мышления в естествознании. М.: Политиздат, 1975.

56. О современной физике учителю. - М.: Знание, 1975.

57. Образование и культура. //Ежегодник, 1995, Новосибирск.

58. Образование и XXI век. Информационные и комуникационные технологии. М.: Наука, 1999.

59. Основы теории подобия и моделирования. Терминология. М.: Наука, 1973.

60. Песин А.И. Моделирование как средство активизации позновательной деятельности учащихся при обучении физике (на материале геометрической оптики). Автореф. дисс. канд. пед наук на соиск. ученой степени канд. пед. наук. М.: 1989.

61. Понтекорво Е.М. Энрико Ферми. М.: Знание, 1971.

62. Пригожин И., Стингере И. Порядок из хаоса: новый диалог человека с природой. -М.: Прогресс. 1996.

63. Пригожин И. От существующего к возникающему. М.: Наука, 1985.

64. Разумовский В.Г. Развитие творческих способностей учащихся в процессе обучения физики. М.: Просвещение, 1975.

65. Ракитов А.И. Анатомия научного знания. М.: Политиздат, 1969.

66. Роджерс Э. Физика для любознательных М.: Мир, 1972.

67. Розин В.М. Специфика и формирование естественных, технических, гуманитарных наук. — Красноярск: Изд-во Красноярского ун-та, 1989.

68. Садмина Н.Г. Виды и функции материализации в обучении. М.: 1981.

69. Саймон Г. Науки об искусственном. М.: Мир, 1972.

70. Самарский А.А., Михайлов А.П. Математическое моделирование. Идеи, методы, приёмы. -М.: Наука, 1997.

71. Самарский А.А. Неизбежность новой методологии // Коммунист, 1989, №1.

72. Самарский А.А. Введение в численные методы. М: Наука, 1997.

73. Самсонов В.А. Очерки о механике. -М.: Наука, 1980.

74. Сен-Симон А. Избранные сочинения. Т.1.- М. JL: 2-я тип. изд-ва АНвМск., 1948.

75. Сенько Ю.В. Развитие научного стиля мышления школьников в процессе обучения // Советская педагогика, 1979, №10.

76. Степин B.C. Теоретическое знание. М: Прогресс-Традиция, 2000.

77. Солодухин Н.А. Моделирование как метод обучения физике в средней школе. — Автореф. дисс. канд. пед наук. М.: 1971 год.

78. Суханов А. Д., Голубева О.Н. Концепция современного естествознания. -М.: "Ангар", 2000.

79. Тамм Е.И. Нильс Бор великий физик XX века // Успехи физических наук, TLXXX, вып.2, июнь, 1963.

80. Тарасов JIB. Введение в квантовую оптику. — М.: Высшая школа, 1987.

81. Тыщенко В.П. Образование россиянина образ России // Ежегодные, 1995, Новосибирск.

82. Уёмов А.И. Истина и пути ее познания. М.: Изд-во политической литературы, 1975.

83. Уёмов А.И, Логические основы метода моделирования. М.: Мысль, 1971.

84. Уилер Д.П. // Успехи физических наук. Т.95, вып.2, июнь 1968.

85. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс. Фейнмановские лекции по физике. Т.1-2.:-М.: Мир, 1976.

86. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс. Фейнмановские лекции по физике. Т.3-4. -М.: Мир, 1978.

87. Фок В.А. Принципиальное значение приближённых методов в физике // Философские вопросы физики. — Л.: ЛГУ, 1974.

88. Фок В.А. Об интерпретации квантовой механики. М.,1957

89. Фок В.А. Квантовая физика и строение материи, Л., Изд-во Ленинградского университета, 1965.

90. Фок В.А. Квантовая физика и философские проблемы. М.: 1970.

91. Френкель Я.И. На заре новой физики. Л.: Наука, 1970.

92. Фридман Л.М., Волков К.Н. Психологическая наука учителю. - М.: Прогресс, 1985.

93. Харламов И.Ф. Педагогика. -М.: Высшая школа, 1990.

94. Хилькевич С.С. Физика вокруг нас. -М.: Наука, 1985.

95. Холтон Г. Новый подход к историческому анализу современной физики. -М.: Наука, 1971.

96. Шодиев У. Д. Методика применения идеализаций при обучении физике в средней школе. Автореф. дисс. канд. пед наук. - М.: 1991.

97. Шпольский Э.В. Атомнаяфизика. М. - Л.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1950.

98. Штофф В.А. Введение в методологию научного познания. — Л.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1972.

99. Штофф В.А. Моделирований и философия. — М. Л-д.: Наука, 1966.

100. Эйнштейн А. Собрание научных трудов. Т.4, М.: Наука, 1967.

101. Эйнштейн А. Физика и реальность. М.: Наука, 1965.

102. Эллиот Л., Уилкокс У. Физика. -М.: Наука, 1987.

103. Эткинс П. Порядок и беспорядок в природе. М.: Мир, 1987.

104. Якиманская И.С. Л ич ноет но-ориенгиро ванное обучение в современной школе. — М. "Сентябрь", 2000.

105. Bartalanffy, L. von. Problems of Life. L. 1952, N. Y., 1960.

106. Louis de Broglie, L' electron magnetic, 1932, p. 83.

107. Niels Bohr, Atomic Theory and Description of nature? Camrridge, 1934.

108. Weizsacker C.F. von. The Unity of Physics in Quantum Theory and Beyond, Camb,, 1971.