автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Моделирование как основа формирования представлений учащихся об идеальных физических объектах (на примере кинематики)

Автореферат диссертации по теме "Моделирование как основа формирования представлений учащихся об идеальных физических объектах (на примере кинематики)"

П г п Л Г I I •и Ь . 1

УКРАТНСЬКИЯ ДЕРЖАВНИЯ ПЕДАШГ1ЧНИЯ УН1ВЕРСИТЕГ 1Менх М. П. ДРАГОМ АН ОБА

КАПЛУН Свхтлана Вхкторхвна

МОДЕИОВАННЯ ЯК ОСНОВА ^ОРМУВАННЯ УЯВЛЕНЬ УЧН1В ПРО 1ДЕАЛШ1 Ф13ИЧН1 ОБ'еКТИ

/на приклад: кинематики/ 13.00.02 - методика виютадання фгзики

АВТОРЕФЕРАТ

диоертац11 на здобуття наукового ступеня кандидата педагогхчних наук

На правах рукопиоу

Ки1в - 1993

Дисертац1ею е рукопис.

Робота виконана в Харк^Еському державному ун!верситет!

Науковий хер 1 вник: 0ф1ц1йн! опоненти:

кандидат педагопчних наук F!ecin Олександр 1зра1лев!ч

доктор педагог1чних наук, професор Бугайов Олександр 1ванович;

кандидат педагог!чних наук,

доцент Дворак1вський Володимир Николаевич

Провiдна орган!эац1я: Китомирський державний педагогiumffl

1нститут

Эахист В1дбудеться " <r-v1 * Я IS94 р. на аас1данн! спец1ал1зовшю1 вчено! ради К 01.33.01 в Укра1нському державному педагог1чному ун1Еерситет1 iMeni М.П.Драгоманова / 252020, и. Ки'1'в, вул. Пирогоза, 9/.

3 дксертац1е«т нож на оэнайомитись у 6i6jnoTeiU УкраХнського державного педагоНчного ун1верситету 1мен1 И.П.Драгоманова

Автореферат роз1слано "-¿if." узуЛ^гя 1593 р.

ЗчениЯ секретар спец1ал ioonanoi вченоТ ради

В.О. Швець

ЗАГАДИЛ ХАРАКТЕРИСТИКА ДОШДНШНЯ

Оволодхння учнями середньо! пколи теоретичним способом вивчен-ня та опиоу $iзичних явиц i закономхрносгей g сьогоднх однгео з важливих задач навчання фхэедЬ Для вирхиення uieï задачх проводиться 1нтеясцэна робота по вдосконаленнп зг.псту школьного курсу фх-зики, структуруванню Лого навколо фундаментальна фхзичних теорхЛ, зменшенню частки чисто емпхричного, феноменологхчного викладання учбового матерхалу, посилювання рол: теоретичних узагальнень. Uet в свою чергу, потребуе 3mïh i в глетодицх викладання фхзики, як на-укоВ1й области i в практик ïï викладання. В зв'язку з циц науко-виП iHTepec до проблем» формування уявлень учн13 про 1деальнх фт-зичнх об'екти вкступае як цхлком законом1рниП. Bin обуновлениЯ по-пукон методичних пхдходхв до розробки таких зщсту i методхв навчання, що вхдпов1дають цхлям навчання i можуть забезпечитн пере-xiд зхд емпхричного piBim вивчення пильного курсу фхзики до теоретичного. При цьо.му об'екти фхзичних теорЫ /хдеальнх об'екти/, цо являють собою граничнх випадки тих чи ïhcuix реальних оо'ектг.з, повиннг сприЧ.'ятися учкят.и як зпсхб теоретичного анплхзу, основ! побудовп матегатичного спису та iioro зшстозо! inTepnperauzï.

Таким чином, проблема формування уявлень учяхв про 1деалый об'екти фхзики може бут и розглянута у контекотх бхльп загальноУ проблем:! вивчення курсу фхзики на теоретичному pisui. Бона тхсно пов'язана з проблемами формування наукового свхтогляду учнхв то розвитку ïx розумових зд10ностеЯ.

Важлива роль, цо лалехить усв1Домленню школярами cyri ¿деаль-них фхзичних oö'eKTi3) пхдкреслиеться в численних дослхдженнях, помбниках та розробках з загальних питань методики викладання фхзики, методологхчних питань пильного куроу /БугаЯоп О Л., Го-лхн Г.М., бфименко В.?., Г.ЬтцанськиЯ В.М., ГД/лтановськиЯ 3.3.;Пхн-ськиЯ A.A., РазумовськиЯ В.Г., СпаськиЯ Б.1. та imi/. Aie роль та значения хдеальних фхзичних об'ектхв в цих роботах обгозорсеть-ся, з основному, з матодолопчних поз nui Я - без "методично! про-екцх!" на учбовиЯ процео, без розглядання конкретних дхП, сэ г,о-виннх виконувати саме учн1 при вивченнх цих об'ектхв.

Поиук ефектизних засобхв, ео сприяють виникненнп та розвитку уявлень учнхв про хдеальнх об'екти як вихгднх елёменти фхзичних теоргЯ, приводить до коделввання, ио зв'язус у npoueci пхзнаннк

реальний об'ект та Яого хдеальний опио.

Проблема використання моделей при вивчеши физики докладно розглядаетьоя в численних досл1дженнях /Калапуша Л.Р., Каменець-кий С.Ю., Ковароький Ю.А., Коршак С.В., Кусий Ю.А., Песхн 0.1., Пэпкович В.В., СолодуXIн М.А. га хнш1/. Однак, незважаючи на це, питания про М1сце учбових моделей та методики 1х застооування при вивченнх фхзики на теоретичному рхвнх до цього часу залишаються в1дкритими.

Важливу роль в розущнн: значения та способхв використання учбових моделей як засобхв вивчення 1деальних ф1зичних об'ектхв мо-жуть з1грати поихолого-педагог1чн1 дослгдження, якг присвячен1 проблем! розвитку теоретичного мислення учн1в /Давидов В.В., Елъ-конхн Д.Б./. В численних експериментах, що проведен1 на матер1ал1 початково! школи, встановлено, що оволод1нню школярами основами наук на теоретичному ргвнх Лнакше, усвхдомленню 1ми модельно* су-Т1 об'ект1в наук/ сприяе представления у речовхй форм1 загального, генетично виххдного в1дношення, що характеризуе суть теоретичного об'екту. Крхм того, пхдкреслюеться, що це представления краще ро-бити у вигляд1 учбово! моделх. Проте результати таких дослхдаень до цього часу ще не знайшли адекватного воображения як в методи-Ц1, так х в практицх викладання фхзики.

Таким чином, можна вказати на протирхччя м1ж практичное потребою в застосуванм спец!альних учбових засоб!в /моделей/ при фор-муваннх уявлень учив про об'екти фхзичних теор1й та недостатньою досл1Дженхств цього питания у методжи викладання фхзики. Все це I зугавлве актуальн!оть дослгдження, що проведено.

Методологгчною I теоретичною основами дослхдаення е загальн1 положения теорЛ п:знания; основнх загальиодидактичН1 I методичнх положения, що вхдносяться до процеоу'навчання, I, зокрема, до на-вчання фхзицх; положения концегап! теоретичних узагельнень; тео-р1Я поетапного формування розумових Д1й; основн1 принципи включения моделювання в навчальний процес та використання моделювання при вивченнх ф1зики.

Об'ект дослгдження - процес формування теоретичних знань уч-и1в при вивиенн1 физики.

Предмет дослхдхення - методика формування уявлень учнхв про ыеальнх фгзичпх об'екти на основ1 використання спецхальних учбо-ьих моделей.

Метою дрсл!дження, що проводилось, була роэробка методичних основ створввання та використання учбових моделей, що являють собою зас1б формування уявлень учн1В про гдеальн1 Фхзичн1 об'екти.

Теоретичний аналхз проблем, вив«ення практики викладання дозволили висунути таку гипотезу дослхдаення:

використання спецхальних учбових моделей, якг забезпечують ьюжлив1сть зиконання з ними певних штерхалхзованих дгп, що аде-кватн1 знаниям про хдеальнх фхзичнх об'екти, повинно сприяти фор-муванню глибоких та усвхдомлених уявлень учн1В про так1 об'екти при викликашп позитивних зихн в 1х мотивацхйнхй сфер1.

В1ДП0В1ДН0 до мети I вксунуто! гхпотези було сформульовано таи завдання доол{дження:

- обгрунтувати необх1дн:Ёсть використання в навчаши ф13ИЦ1 спецхальних учбових моделей, цо репрезентують в учбовому процесх 1Деальн1 фгзичн1 об'екти та мають таку форму представления, яка забезпечуе момив1оть опврування 1ми в датерхалхзованхй $ормх;

- виявити специф1чн1 ознаки учбових моделей, якг е засобом формування знань про хдеальнх фгзичнх об'екти, та проаналхзувати особлгаост1 застосування цих шделей в навчальному процесх;

- розробити ка прикладх кхнематики так1 учбовх моделх, що да-ють виявленх специфхчнх ознаки, та на основх цих моделей запропо-нувати дадельний гцдхгд'до вивчення теми "Основи кхнематики";

- експериментально дослхдити вплив розробленого модельного пхдходу до вивчення инематихи на успхшн1стъ навчанння школярхв та на 1х мотивацхйну сферу.

При вир1суванн1 сформульованих завдань були викориотанх таи методи дрсл1дження: теоретичний аналхз проблеми; вивчення практики викладання; педагогхчний експеримент, пхд час якого застосо-вувалиоя так1 методи - експертнх 0Ц1Нки вчителхв, анкетування, спостереження за навчальним прочесом, дхагностукт самостхйнх ро-боти, що досипджувалися методом поелементного аначхзу, контент-анал13 творхв, методика "Зибхр задачх" та 1ншх.

Наукова новизна дослхдаення. В роботх вперпе детально проана-лхзовано методичний аспект проблеми формування уявлень учнхв про 1деальн1 об'екти фхзики. Обгрунтована необххднхсть використання в навчальному процесх спецхальних учбових моделей, цо виступавть як засхб формування знань про хдеальн1 фхзичн! об'екти. Виявлен1 спе-циф1ЧН1 ознаки цих 1яделей, а також особливост{ введения та по-

дапызого застосування таких моделей при вивчеши ¡деальних об'ек-тхв фгзики.

Теоретично обгрунтована необххднхсть використання при вивчен-Н1 к1нематики модел1 "1деальна стробограда" та модел1 системи в1д-лхку як' засобхв формування' знань учнхв про' хдеальнх об'екти кхне-штики. На1 основ1 цих моделей запропонована'- методика навчання К1-нематицх','а також'нова'робота фхзичного практикуму для IX класу середньо! школи.

Теоретичне-значения досчхдаення полягае в тому, що ним пропо-нуеться загальний П1ДХ1Д до рхшення проблеми формування уявлень учн1в про теоретичн1 /хдеальнх/ об'екти фхзики, в основх якого ле-жить використання спецхально розроблених учбових моделей.

Практкчне значения результата, ям здобутг в дослхджетп, полягае в тому, що в роботх показан1 конкретн1 шляхи реалхзацх! за-гачьних положень щодо вир:шення проблеми формування уявлень учн1в про хдеальнх науковх об'екти. Виявленх специфхчнх ознаки учбових мэделей, цо виступають засобом формування знань про ¿деальих фх-зичн1 об'екти, вхдкривають можливост1 науково обгрунтованого П1Д-ходу до створення нових моделей та удооконалення тих, що вже е.

Доотов1рн1Сть основних положень та висновмв доолхдження за-безпечуеться тим, що воно спираеться на вхдом1 науковх результа-ти, ан&чхз эначно* кхлькоотх теоретичного матер1алу, використання метод1в дослхдження, що адекватнх його мет1 та завданням, а також метод1в математично! статистики при обробЦ1 результатхв пе-дагопчного експерименту.

Впровадкення результатхв. Результати доолхдження зас.тосовува-лиоя щд чао проведения занять з студентами науково-педагопчного В1дд1лення фхзичного факультету Харкхвоького держунхверситету, з зчителями Физики оереднхх вшл м.Харкова I област1, як1 навчалиок на курсах П1двищення квал1ф1Кац1][ при ХДУ, а також «на сегйнарах рпяониих методичних об'еднань вчителхв ф1зики и.Харкова. Елементи методики викладання кхнематики, що розроблена в доолхдаеннх, були пикористам в середнхх школах КК 38, 72, 89, 106, а також в лЫе! при ХДУ. Основн1 1де1, що розробленх в досл1Дженн1, реал1-зонпнх в хеш пиконэння деркбюдаетно! НДР / № ДР 11Л01008755Р /.

Дпроб31ия роботи. 0сновн1 результати дисертаихйного ДОСЛ1Д-уешгя допояхд-глися тэ обговорювалися на тЗоесоюзн1Й науково-прак-Т1'-1!цП конферени!! "Методоиог1чн1, дидактичн! та психолог1чн! ас-

б

пекти проблемного навчання/ф!зиц1" /Донецьк, 1990/; на щжвуз1в-сь^й науково-методичн1Й крнфереш«! "Науково-методичнг аспекти вдосконалення вузхвсько* осв1тй в умовахбагатоступенево! пгдго-товки спец!ал10Т1В" Дарив, 1992/; на постхйнодгючочу сеганарг "Актуальна питания методики навчання фхзики" /Кии, 1992/; на ре-Г10нальн1й "науково-теоретичнхй та практична конференцх! "Шляхи пгдготовки вчителя фхзики до розв'язування професгйних задач"/3а-порхжжя, 1993/; на конференцЛ фгзичного факультету ХДУ "$1зичнх явища у твердих тглах" Дарив, 1993/; на М1жрег10нальнхй науково-практичн1Й конференцх! "Соц1ально-педагопчн1 проблеми професхй-но* п1дготозки майбутнгх учителхв" Дитомир, 1993/.

На захист виносятьоя наступят положения:

1. При формуванн1 уявлень учн13 про хдеальнг Фхзичнг об'екти необхгдно використовувати спецгальнг учбовх модель яи дозволя-ють учням сапостгйно дослхджувати ¡(х через певн1 практичн1 Д11, що адекватн1 знаниям про там об'екти.

2. Застосузання спецхальних учбових моделей, якх репрезенту-ють в навчанн1 1деальн1 об'екти фхзики та дозволяють оперувати 1ми в матер1алхзозамй форм1, приводить до бхльп глибоких та мш-них знань при позитивних элинах в мотивацИ навчально-пхзнаваль-

Н01 Д1ЯЛЬНОСТ1 учив. .

3. Мэдельний П1дххд до вивчення кхнештики на основх розроб-лених учбових моделей сприяе ефехтивному заовоенно знань про 1де-альн1 об'екти кхнематики, а також позитивним змхнам в мотивац1й-Н1й сфер1 учнгв.

СТРУКТУРА ТА ОСНОВНИЯ ЗМЙТ ДИСЕРТАЦ11

Дисертацхя складаеться зх вступу, трьох роздШв, висновку, списку використано* лхтератури та Ч додатив.

У вcтyпi обгрунтовуеться актуальность дослхдження, визначають-ся його мета, об'ект, предмет; формулюються гипотеза та основн1 завдання дослхдження; визначавться наукова новизна, теоретичне I практичне значения здобутих результатхв; формулюю'ться положения, що виноояться на захист.

У роздШ I "1деач1зац1я в навчальному та науйовому П1знанн1" проведено анал!з сучасних фхлософських уявлень про 1де&Ч1зац10

та II М1сце у процесх наукового п1знання. Розглянуто психолого-ди-дактичн1 та методич« аспекти проблеми формування уявлень учнхв про хдеальн1 об'екти, цовивчавться у икгльному курсг фхзики. Про-анал1эовано традициях щдходи до вивчення 1Деальних об'ехтхв, що вперше вводяться при вивчеми теш "Основи кинематики".

1. Викладенг ф1Лософоьк1 уявлення про 1деал1зац1ю як один э пажливгших методгв наукового щзнання. Розглянута специфхка утво-рввання 1деальних об'ектхв, 1х мхсце у структур! науково! теорЦ, зокрема, фхзично! теорх!. Показано зв'язок iдeaлiзaцir та моделю-вання у процесх побудови наукового знания.

2. При розгляданн1 психолого-двдактичних аспект1в проблеми формування уявлень учив про хдеальк: ф1зичн1 об'екти головна увага придглена обговорюванню необххдностх переходу В1Д вивчення ф1зики на емпхричному рхвн1 до п вивчення на теоретичному. Останне, зокрема, означае, що у процеС1 навчання учн1 повиннх усвхдокиювати модельну, 1Деал1зовану суть наукових об'ект1в, що вивчасться. Показано, що для повноц1иного засвоення учнями науково-теоретичних знань потрхбно використання у навчальному процеох спешальних за-собхп - таких, що у зовн1Шнхй форм1 фхксують загальне, генетично вихгдне вхдношення теоретичних Лдеальних/ об'ектхв, що вивчають-ся. Пхдкреслено, що такими засобами можуть бути учбоВ1 модел1, з якими учн1 можуть виконувати певн1 практичнх дхГ, адекват« знаниям про Ц1 теоретичн1 об'екти.

3. З'ясовано, що в науково-методичнхй лхтератур1 та практик викладзння фхзики ознайомлення учн1В э 1деальними об'ектами ф1-эичних теор1й пов'язуеться, головним чином, з з'астосуванням в навчальному процес1 демонстрац1Йного модельного експерименту, ви-користанням мисленого експерименту, моделсванням при розв'язуван-III задач. Показано, що при цьому головний акцент эроблений на удо-сконаленн1 навчального обладнання, а також способхв еикладення вчителем вхдповхдно! хнформацхХ методолог1чного змхсту. Конкретн1 способи органгзацЛ самостхйно! д1яльност1 учнхв по засвоюванню ними наукових уявлень про об'екти фхзики в сучаснхй методицх практично не розглядаються. /Треба идкреслити, що мова не йде про за-гачьнх М1ркуплння, що неодноразово декларуються в'хдносно необххдностх ознаЯомтмшя учнхв э методами побудови фхзичного знания/.

•Ч. Анялопчн: виснозки зроблсно вгдноско розглянутих традицхй-н;;х г'.ггодичних щдходхв до вивчення тдеальних об'скт!В кхнематики.

О

На -оонов1 анал1зу методичных посхбшоив, статей, а гакож практики викладання Ц1е1 важливо! т.еми меха их ки стверджуеться, що формуван-ню невхрних уявлень учнхв про суть 1деалхзац1й, що вивчаються в цхй темх, можуть сприяти некоректна трактовка демонстращйних дос-лШв, вхдсутнхсть необххдних 1деалхзуючих припущень при розв'язу-панн1 задач /що дуже важливо/, практично зояс1м вхдсутня мозклив1Сть участх самих школярхв у побудовх та дослгджуваннх хдеальних об'ектхв , що вивчаються.

' роздглг 2 "Учбов1 модел1 як зас1б формування уявлень учнхв про 1деальн1 ф1зичн1 0б'екти"пр0анал130ван0 специфхку та особли-вост1 застосування учбових моделей, що виступають як один з необххдних засоб1В формування знань учнхв про хдеальнх об'екти фхзики. Описанх спецхально розроблен1 модел1, що пропонуються як засхб ви-вчення учнями 1деальних об'ект1в кхнематики. Запропонована методика використання розроблених учбових моделей до вивчення основних питань теми "Основи кхнематихи".

I. Проблема формування уявлень учив про хдеальн1 Фхзичнх об'екти дослхджуеться в данхй роботх во взаемозв'язку з проблемою використання в навчальному прочее! учбових моделей. Стверджуеться, що одним з необххдних умов повноИ1 иного вивчення учнями 1деальних об'ектхв е використання спец1альних учбових моделей. Такх моделх повиннх матерхалхзувати'внутрхонх, найб1льш суттевх властивостх об'ект!в, що вивчаються. Основною психолого-дидактичною вимогою до цих моделей в те, що зм1ст учйово! модел1, яка репрезентуе в навчаннх 1деальний об'ект фхзично! науки, повинен бути поданий у таий формх, що дозволить моделх виступити об'ектом безпосередн1Х практичних Д1й учнхв. Враховуючи те, що такх учбов1 моделх е пред-ставниками в навчаннх хдеальних об'ектхв ф!зихи, необххдно, щоб в них було воображено I спос1б побудови таких об'ектхв в ф1зиц1, ооильки засвоення будь-якого поняття.означае засвоювання не Т1ль-ки його змхсту, але и способу його введения та подальпого застосування. В зв'язку з цим в дослхдженнх сформульовано таК1 специфхч-Н1 ознаки учбових моделей 1деальних фхзичних об'ектхв: гранично схематизована форма представления та манхпулятивнхсть.

Пхд гранично схештизованою формою представления моделх розу-теться така II умовно-симВол1чна Форш, в якхй вхдображаеться внутрхшня структура об'екта, що вивчаеться, його найб1льш суттев1 для конкретно! П1Энавально1 задач! властивостх.

Пхд гйн1пулятивн1стю маеться на уваз1 закладена в модель по-тешпйна можливхсть виконання кокним учнем з нею певних практич-них /матер1ал!30ваних/ Д1й, цо-адекватнх знаниям про хдеальний об'ект. ,

Шдкреслено, що KpiM вказаних специфхчних ознак, учбовх моде-Л1 1деальних ф1зичних об'ектхв, так само як i будь-як1 irai учбо-Bi модел1, noBHHHi мати там ознаки як характернхсть i простота. KpiM того, важливою ознакою будь-яко! модеЛ1 повинна бути П красота. Вказано, що коли в модел1 rapMOHi4HO поеднуютьоя проста форма подання суттевих рис об'екта, що вивчаеться, i Ti fliï, 3mîct яких задаеться uien формою та приводить y4HiB до побудови нового для себе знания, то така модель i може вважатися красивою, приваб-ливов для школярхв, викликаючи в них позитивне емоц1йне вхдношен-ня до робот и з нею.

Вхдзначено, що сформульован{ специф1ЧН1 ознаки можуть також вважатися критерхями, якими сл1Д керуватися при створювати учбо-вих моделей, що виступають в навчанн1 як 3aci6 формування уявлень про 1деальнх ф1зичн1 об'екти.

2. Розглянуто особливост1 використання в навчальному npoueci спе1пальних учбових моделей, що е представниками 1деальних об'ек-

TXB ф13ИКИ.

По-перве, лидхлена активна участь самих школярхв у створвван-Hi учбово! мoдeлi i введеннх 1деального об'екту. Це створювання здШнюеться ними пiд чао розв'язування cneuia^bHoï вводно! зада-4i, що потребуе певних спрощень, схематизацх! та припущень, без яких рхшення задачх може бути визначено як таке, що не мае сенсу.

По-друге, визначено Heo6xiAHicTb дослхджування мoдeлi кожним учнем через розгорнут1 практичн1 /мaтepiaлiзoвaнi/ fliï, що адек-naTHi знаниям про хдеальний об'ект, який вивчаеться. Показано, що вяжливе значення мае i саме 3mïct таких д1й: bïh повинен вхдобра-жати пpeдмeтнo-мaтepiaльнi умови походження фхзичних понять, hkî характеризують цей об'ект. Дoклaднicть, posropHyTicTb таких fliH /особливо на початковому exani знайомства з об'ектом, що вивчаеться/, з одного боку, дозволяе учням фхксувати yci перетворення, йкг пони виконують з моделлю та, з другого, допомагають вчителю нппгшлпти i уор^.гувати процес формування початкових уявлень уч-про об'пкти, ко вивчаються.

'>тр'.?е, пкпзпчо на необхшисть поступового згортання док] О

ладних спочатку матерхалхзованих дхй, що супроводкуеться побудовоп та досл1даенням математичного опису хдеального фхзичного об'екту. Пгдхреслено, що важливу роль у. цьому вгдгграе згставлення матека-тичного опису та учбово! модел1, що допомагае учням бачити той зм1ст, який.схований у вхдповхдних математичних символах. Вказако також, що важливе значения у розумгннг учнями математичного опису об'екту, який вивчаеться, мають самостгИний вибхр i варгювання умов здхйснення певного явища. Завдяки учбовхй модел1 такх виб*р i варгювання, що здхйонюються мислено, можуть бути поданх у зовнхш-нхй /матерхалхзованхй, наприклад, граф1ЧН1й/ форм1 та пхдкр1плен1 в1дп0в1дними дхями учив. Це зручно робити П1Д час розв'язування так званих задач з умовами, яких не вистачае.

По-четверте, важливою особливхстю дхяльностх учнхв з учбовими моделями, що обговорювгься в даному дослхдженх, е системытичне використання певно! учбово! модел1 при введенн1 ycix основних понять, що характеризуют об'ёкт, який вивчаеться. Учбова модель стае на-чебто стрижнем, на який нхби нанизуеться уся сукупнхсть взаемозв'я-заних понять, що описують 1деальний фхзичний об'ект та через нього-вхдповхдне коло реальких явиц.

3. На основх уявлень, як1 розвинутх у дослхдженнх вхдносно спе-циф1ки та особливостей використання учбових моделей 1деальних Ф1-зичних об'ектхв, розроблено учбовх модел1 для вивчення об'ектхв, ям вводяться у тем1 "Основи кхнематики".

Шдель 'Идеальна стробограма" являе собою графхчне зображення TpaeKTopii руху матерхально! точки з видменими II положениями. Вважаеться, що положения точки на траектория зафхксован1 через piB-нх промхжки часу.

Щдкре.слено, що таке умовно-символ1чне зображення не можна роз-глядати як приклад запису реального руху. "1деальна стробограма"-це матерхалхзацхя у графхчнхй форм1 мислених уявлень про pyx: i^e-альний рух /рхвномхрний, рхвноприскорений/ хдеального об'екту /матерхально! точки/. Вказано, що такою моделлю в графхчнхй форм1 за-фхксовано загальне Вхдноиення, яке характеризуе суть механхчного руху, що-вивчаеться у класичнхй механШ - рух матерхально! точки у npocTopi i часх.

Модель "1дсальна стробограма" мае тх специф1ЧН1 ознаки, що по-Buimi бути, як показано ранхсе, в учбових моделей хдеальних об'ек-rin. По-поряе, могал взэхлти, що 'Идеальна стробогра::а" мае гра-

нично схематизовану форму подання найбхльш суттевих рио руху мате-ргальноГ точки, бо представления руху у виглядх зображення геомет-ричноК' точки та Л1Н11 - траекторг!'руху- в дхйсно максимально схе-матизованим. По-друге, ця учбова модель дозволяе учням виконувати з нею певнх.практичнх /матер1ал1зован1/ дг1; що вказуе на п ман1-пулятивнгсть.

Серед мзтергалгэованих Д1Й, яхх можна виконувати з цхес модел-лю, можна видглити: I/. вимхрпвання координат; 2/ вимгрпвання моду-Л1В перемгщень за рхвн1 промгжки часу; 3/ здхйонввання розгортуван-ня руху ко заданий "стробограмоо", у вигляд! графив; V здхйсню-вання граничного переходу при введеннх "миттевих" величин /швидкос-Т1, прискорення/ та хн. '

Одночасно з моделлв "хдеальна стробограма" пропонуеться вико-ристання хшао! учбово! модел1 - моделг сиотеми вгдлхку. Ця модель являе собов зображену на кальцх чи хншому напхвпрозорому матер1ал1 систему координат, зв'язування яко! з вибраною точкой В1дл1ку моде-люеться накладанням кальки на аркуш, на якому ця точка зображена. При вказанн1 способу В1дл1ку часу така матер1ал1зацхя I може бути використана як учбова модель системи вхдлхку..

Пхдкреслено, що шдель сиотеми вхдлхку застосовуетьоя при вив-ченнх рхзних руххв, що задаютьоя "хдеальними стробограмами". Серед матерхалхзованих дН, що виконують школярх з моделлю системи вхд- . Л1ку сл!д, передус1м, вид1дити: I/ вибхр точки В1дл1ку;,2/ зв'язування системи координат з точкоэ вхдлхку; 3/ переххд вхд нерухомо! системи вхдлхку до рухомо! та 1Н.

При видхленнх основних особливостей застосування учбових моделей 1деальних об'ектхв инематики вказано:

а/ "хдеальна стробограма" х модель системи вхдлхку виступають в навчальному процесх представниками ¿деальних об'ектхв механхки: ; штерхально! точки та траекторП П руху, системи впшку, ¿деальних руххв. Завдяки гранично схематизован1й I простхй форм:, Ц1 моделх надапть можливхсть кожному учневх працювати з ними, дослхд-жувати 1х через зовнхшнх практичн1 дхГ, що сприяе формуванню усвх-домлених уявлень про об'екти, якх вивчаються. • >/

б/ "хдеальна стробограма" застосовуетьоя при введен« усхх основних кхнематичних понять. Розгорнутх матерхалхзованх дхХ учнхв при дослхджуваннх цге! моделх дозволявть 1м В1Д яисно! характеристики руху плавно переходити до його математичного опису " на

М0В1" В1ДП0В1ДНИХ ф1зичних величин I р1ВНЯНЬ, що IX эв'язують.

в/ формуванню уявлень-учн1В про-модельний, 1деалхзоваиий характер- об'ектхв- ынематики- сприявть' практично' самостхйна побудова учнями' моделей; що' описанх ,1 х подальше 1х дослхджування. -

г/ "хдеальна стробограма" як певний образ механхчного руху дозволяв вклочити наочно-1нту1тивн1 компоненти мислення учн1в, що пхдводять 1х до майже'самостхйного введения понять.

4. На осноВ1 створення учбових моделей розроблена система эв-дань для учн1В, при виконанн1 яко! вони повинн1 здхйснювати певн1 практичН1 Д11, адекватнх знаниям про об'екти, що вивчаються. За-пропонована методика нав^ання инематиц1, основним згпстом яко! е вивчення учнями механхчного руху через практичн1 Д1! з "1деальни-ми стробограмами" I даделлю системи В1дл1ку та переххд вхд цих дхй до матег.йтичного опису явица руху.

Розроблена робота фхзичного практикуму "Вивчення руху колеса за допомогою його моделх", при виконаннх яко! учн1 одержусть та Д0СЛ1Джують "1деальн1 стробограми" окремих точок колеса у рхзних системах В1ДЛ1ку /рухом!Я I нерухом1Й/. Ця робота дозволяе уза-гальнити та систематизувати знания учн1В по вс1Й теш "Основи м-недатики".

У poздiлi 3 "Педагогсчний експеримент та його основн1 резуль-гати" описано програму г методику педагоичкого експерименту, охарактеризовано пхдготовчий та основний його етапи, наведенх ре-зультати аналхзу устшност1 засвоення школярами навчального мате-рхалу теми "Основи мнематики" при традицхйному I експерименталь-ному навчаннх, а також результати аналхзу зм1н мчгив1в пхзнаваль-

НО! ДХЯЛЬИ0СТ1 УЧН1В.

I. Головн'им завданиям.п1Дготовчого етапу експерименту було:

- вивчення вхдношення учителхв фхзики середньо! пколи до за-гэдьних питань викладання инематики, до проблеми формування уяс-лень учн1В про 1деальн1 К1нематичн1 об'екти, а також до розробле-ного модельного походу до викладання цхе! теми, який розвииутий у даному дослхдженнх;

- В1дб1р та систематизац1Я практичних завдань, графхчних вправ та задач,-цо необхОн1 для набуваиня учнями усвхдомлених та М1цних знань;

- випробупання розроблених моделх "1деальна стробограма" та модель системи втдлхку пхд час занять з, студентами науково-педа-

плечного в1дд!лення фгзичного факультету ХДУ, 1ндив1дуальних занять з школярами, а також занять з учителями фгзики середнхх шкхл, що перебували на курсах гидвищення квалхфгкацх! при ХДУ;

- В1дб1р експериментальних методик для диагностики ефективнос-тх засвоення учнями матер1алу'теми, ргвня 1х П13навально1 активно-ст1 та емоцхонального вхднопения до учбовогО матергалу та форм1 його вивчення; крхм того, вгдбиралися та опробувалися р13Н1 статис-тичнг методи обробки результатгв педагоггчних вим1рввань.

0сновн1 результати дослхджень, що проводились на цьомУ етап1, полягали у слхдувчому:

1. Щдтвердаен1 лхтературн1 данг про те, що багато з питань теми "Основи кхнематики" с складними для вчител!в х для школяр1в. Одночасно з тим виявлено, що багато з учителхв проблему бачать в тому, як краще викласти учбовий матерхал теми, що заданий програ-мою, а не як х яку орган!зувати Д1яльн1сть учн!В у процес1 здобут-тя та засвоення ними основних кхнематичних понять. Кр1м того, проблема усв1домлення учнями модельного характеру об'ектхв, що вивча-ються в кхнематицх, багатьш вчителями як одна з основних проблем навчання не видхляеться. /Слхд,. проте, вхдзначити, що ознайомлен-ня учител1в з модельним щдходом до викладання кхнематики сприяло змхненню 1х уявлень вхдносно вде! проблеми та здобуло позитивний вхдгук/.

2. Розроблен1 та систематизован1 практичн1 завдання та вправи, варханти самостхйних робхт, в основ1 яких лежить дослхдження учнями "хдеальних стробограм" руху при введенн1 усхх основних кхнематичних понять. Виготовлен1 комплекти стробоскопхчних фотограф^, • а також спецхальн1 трафарети, за допомогою яких учн1 можуть швид-ко зображати у зошитах "хдеальнх стробограми", будувати графой, модель системи вхдлхку та 1н.

3. Розроблен1 тексти анкет, дхагностуючих роб1т, а також вI-дхбранх методи статистично! обробки 1х результатов для основного ,тапу експерименту.

2. Основний етап педагогичного експерименту було проведено у-вереснх-жовтн1 1992 року в 9-х класах середньо! околи № 106 м.Хар-кова. Учн1 цих класхв були розбитх на 2 групи: експериментальну I контрольну. До початку вивчення кхнематики було заф1ксовано р1-вень модливостей учнхв навчатися /за експериментниыи оцхнками вчи-телхв фгзики та штематики, ям було проанал1Эовано за допомогов критерхю у? /.

Головка ргзниця у навчаннх в експериментальнхй та контролыий. трупах полягала у рхзних походах до вйвчення теми "Основи кхнеыа-тики", як! були обумовлен1 наявн1Стю/або вгдсутнгстю/ в нав^аль-ному процес1 спецхальнйх учбових'-моделей 1деальних об'ектгв к1нема-тики I, в1дпов1дно, наявв1стю /чи в1дсутн1стю/ дослгджувань цих моделей учнямй.

Результати навчання в експериментальнхй та контрольной трупах зхставлялися по таким показникам: по р1вню засвоення матерхалу /знания фактичного' матерхалу, якхсть пояснень при розв'язувакнх задач та вхдповхдях на питания, вмхння робити 1деалхзуюч1 припущен-ня та хн./'та по вхдношеннп'до навчання /до вйвчення теми в целому, до роботи на уроках, до рвения задач, до орган1зац11 самих урокхв/.

Пор1Вняльний анал13 ефективностх засвоення матергалу теми про-водився за щдсумками трьох дхагностуючих самостхйних робхт. Роботи учн1В досл1даупалйся методом поелементного аналхзу знань. По-р1Вняння проводилося за допомогою -критерхя нормального розпо-Д1лу.

Змхни в мотивацх! учбово-п1знавально! д!яльностх учнхв, *х еш-Ц1 Иному В1Дношенн1 до вйвчення фхзики виявлялися за допомгою анке-тування, методхв твору та вибору задач1, а також на основ1 пост1й-ного педагогхчного спостереження за навчальним процесом. Висновки про значувдоть рхзниць, що виявленх в результат! анкетування обох труп, робилиоя за допомогою точного методу $1шера. Написан1 учнямй твори було проанал130вано методом контент-аналхзу.

3. В результат! прозеденого експерименту вс^новлено, що навчання, яке спираеться на систему практичних завдань з опецхальни-ми учбовими моделями, приводить до бхльш глибоких та мшних знань, пор1Вняно з традмийними. Учн1 демонструють краще засвоення 1де! В1Дносност1 руху, вмхння читати та будувати графой, порхвнюватч рхзн1 види руххв, а також розугпння модельного, 1деал13ованого характеру об'ектхв, з якими вони оперують у К1нематиЦ1.

Виявлено.що щдххд, який заснований на систематичному викори-станн1 спецхальних учбових моделей, що надають мокливхсть кожному учнеВ1 практично дослхджувати Ух, дае позитивний вплив на мотива-Ц1йну сферу школярхв. Розроблена методика сприяе зростанню кхль-костх учнхв, для яких саме П13навальн1 мотиви е головними при вивченнх Фхзики, на В1ДМ1ну В1д традицхйного п1дходу, «о приво-

дить до зроотання кхлькостх школярхв, у яких Ведучими мотивами в

зовнхпш м0т1ши.

Виявлено, вд. наЯбхльш сильнх позитивн1 зшни в мотивац1йн1й сферх проявляють учнх; що -вчилися олабо та середньо.

Встановлёно,-. що запропонований модеЛьнйй П1ДХ1Д до вивчення к1нематики викликае у учн1Э позитивний емоцхйний В1дгук, що зв'я-заний,'передусхм,'з oprani3auieD самих'ypoKiB, практичною роботов з учбовими моделями. •

Таким чином, мокна ствердаувати, що ochobhi завдання дослхд-ження виконан1, а його гхпотеза отримала шдтвердження.

На.основх проведеного дослхдження мокуть бути зробленх так1 вис новки:

1. Одним з ефективних засоб1В формування уявлень учн1В про 1деальн1 фхзичнх об'екти е учбовх модел1. Ix використання виступае як необххдна передумова ycniniHoro засвоення учнями теорети«них знань в npoueci вивчення фхзики.

2. Учбовх моделх, цо застосовуються як 3aci6 формування уявлень учн1В про 1деальн1 ф1зичн1 об'екти повинн1 В1дображати не тхльки змхстовний 6ik наукових oö'eKTiB, але й вхдповхдати психо-лого-дидактичним вимогам, як1 пред'являються до учбових засоб1В матерхачхзацхК. Це означав, цо зтст хдеального. об'екту, який вивчаеться, повинен бути представлений в модел1 у такхй форм!, що кадае ковдивхсть учням здхйснсваги з моделлю практичнх /магерхалг-эованх/ дИ, адекватн1' знаниям про цея об'ект.

3. Учбовх моделх, що репрезентують в навчаннх хдеальний фхзич-ний об'ект, повинн1 мати таи специф1чнх ознаки: гранично схемати-: зовану форму представления найб1льш суттевих рис об'екту, що моде-люеться, та шнхпулятивнхсть. Ui ознаки одночасно мокуть бути роз-глянутх i як критер11, якими СЛ1Д керуватися при розробщ учбових моделей 1деальних oö'eKTiB, що вивч&ються у шильному Kypoi- ф^ зики.

4. 1деальн1 фхзичнх об'екти та учбовх моделх, що Гх представ-лявть, повинн1 з'яв^ятися в npoaeci нав«ання при активней участi самих m^flpiB. Ui моделх дослхдауються кож ним учнем через власн; розгорнут1 практичи1 /матерхалхзованх/ дН, вхдповхднх знаниям,

що формуються. При подальшому прооуваннх в учбовому t/ßTepisuii В1д-буваеться поступове згортання матер1ал1зованих flifl, яке супровод-жуеться побудовою математичного описуИдеального об'екту. Усх ос-

hobhi поняття, якх характеризуют доний гдеальний об'ект, виводя-ться самими учнями з систематичного дослхдо.ування певних учбових моделей.

5. На ochobi розвинутих у досл1Д:«енн1 уявлень про особливостх застосування в навчальному npoijeci спец1альних моделей 1деальних $1зичних об'ектхв до теми "Основи кхнематики" розробленх модель "1деальна стробограма" та модель системи В1ДЛ1ку. В "1деальн1й стробограмх", що виступае як системостворюючий фактор при введен-hi ycix основних к!нематичних понять, в умовн1й графхчнхй формг представлене загальне, генетично виххдне в1дношення, що характери-зуе сутн1сть механхчного руху - рух матерхально! точки у npocTopi та часх.

6. Запропонована методика навчання к1нематиц1, в ochobi яко* -вивчення механхчного руху через дослхдження учнями розр блених учбових моделей. Розроблена та описана робота фiзичнoгo практикуму "Вивчення руху колеса за допомогою його моделх", яка дозволяв уза-гальнити знания учнхв з yciel теми П1Д час одержання та дослхджу-вання "1деальних стробограм" руху окремих точок колеса.

7. Результати експериментального навчання кхнематицх свхдчать про те, що реалхзацхя запропонованого модельного пхдходу приводить до б1льш глибохих та усвхдомлоних знань порхвняно з тими, цо здо-буваютьоя при традицхИному навчаннх. Виявлено, що такий П1ДХ1Д позитивно впливае на мотивацхйну сферу учнхв, викликаючи в них емо-Ц1йний вхдгук на власноручнх дослхдження учбових моделей, opraHi-sauin самих-ypoKiB. Найбхльш значнх позитива змпш виявленх з уч-hib, що мають слабку та середню усщшнхсть.

Таким чином, розроблен1 учбовх модел1 та методика 1х викорис-тання можуть' бути рекомендовав до застосування в навчальному про-ueci у иколх. Вважаеться доцхльним використання пхдходу, що пропо-нурться, не тхльки на другому, але й на первому ступенх вивчення ф1зики /з в1дпов1дними спрощеннями/, а також на факультативних за-няттях.

Мздельний пхдх1д до вивчення ¿деальних фхзичних об'екris, що описаний в дослхдженнх, може бути застосований i до хнших розд1-Л1В курсу фхзики. Через це перспективними уявляют'ься подалый дослхдження, що пов'язан1 з вивченням особливостей систематичного використання такого роду'моделей при викладанн1 усього курсу фхзи-ки, а також 1х зв'язку э демонстрацхйними та фронтальним експери-ментом, з комп'ютерним моделюпанням.

17

Основний этот дисертацх! викладено у публхкацхях:

1.0 материализации-текстов задач по физике в процессе их реше- . ния/С.В.Каплуп, А.И.Песин.В.И.Хохлов.М. А.Чекарев//Зестн.Харьк.ун-таг' 1985.-№280.-С.68-72. •

2.Песин А.И.-, Каалун C.B.;Решетняк В.Г.-Идеальные физические объекты как' источники учебных проблемных ситуаций // Методические, дидактические и психологические аспекты проблемного обучения: Тез. докл. Всесоюз. науч.-метод, конф. - Донецк, 1990.- С.70-71.

3.Учебные задания по теме "Основы кинематики для студентов науч-но-педагсгического отделения физического факультета /Сост.С.В.Каплун, А.И.Песин. - Харьков: ХГУ, 1990. - 36 с.

Каплун C.B. Мздельный подход к изучению основ кинематики в средней школе //Сборник научных работ аспирантов Харьковского государственного университета. - Харьков: Основа, 1992 ,-С.198т201.

5.Песин А.И.,Решетняк В.Г.,Каплун C.B. Специфика управления познавательной деятельностью студентов в процессе методического осмысления идеальных объектов физики//Научно-методические' аспекты совершенствования вузовского образования в условиях многоступенчатой подготовки специалистов: Материалы иауч .-метод, конф .-Харьков, 1992.0.145-148.

6.Пееин А.И.,Каплун C.B.,Решетняк В.Г. Некоторые проблеет моделирования при обучении физике в средней пколе // Физические явле- • ния в твердых телах: Материалы конф. - Харьков, 1993. - 0.^7.

7.Каплун С.В.,Пес1н 0.1.,Репетняк В.Г. Органгзацхя учбово! Д1-яльностг учшв при форыуваннх уявлень про 1деальн1 фхзичн1 об'ек-ти//Щяяхи пгдготовки вчителя фхзики до розв'язування профес1йних задач: Тез.доп. i повхд.регхон.наук.-теор. i практ.конф.-Запор1Ж-кя,1993.-С.95.

8.Песхн 0.1..Решетняк В.Г.,Каплун C.B. Про шдготовку учител!в фгзики до роботи у систем1 розвиваючого навчання/Дам же, С.

9.Песин А.И., Каплун C.B., Решетняк В.Г. Моделирование как основа Формирования теоретического мышления учащихся при обучении физике в средней школе // Актуальные проблеми современной психологии: Материалы науч. чтений. - Харьков, 1993. - С.171-173.

10.Каплун С.В.,Пес1Н О Л. Використання учбових моделей як засо-6ïb матер1ал1зац11 при формувати уявлень yunïb про об'ектп фхзич-них теор1й//Соцгально-педагог1чн1 проблеми професпшо! подготовки майбутн1Х учитеЛ1В:Тез.мекрег10н.наук.-практ.конф.-Т.2.-Китомир, 1993.-0.8^86.