автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Роль принципа симметрии в реализации межпредметных связей курсов физики и математики средней школы

Автореферат диссертации по теме "Роль принципа симметрии в реализации межпредметных связей курсов физики и математики средней школы"

Г* ^

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ плени В. П. ЛЕНИНА

Специализированный Совет К 053.01.12

На правах рукописи

МАКШШ1СКШ1 Сергей Михаилович

РОЛЬ ПРИНЦИПА СИММЕТРИИ В РЕАЛИЗАЦИИ МЕЖПРЕДМЕТНЫХ СВЯЗЕЙ КУРСОВ ФИЗИКИ II МАТЕМАТИКИ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ

13.00.02 — методика преподавания физики

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учепой степени кандидата педагогических наук

Москва 1992

Работа выполнена в Московском ордена Лешша п ордена Трудового Красного Знамени педагогическом государственном университете имени В. И. Ленина.

Научный руководитель:

кандидат педагогических наук, доцент ПУРЫШЕВА Н. С.

Официальные оппоненты:

доктор педагогических наук, профессор ПИНСКИЙ А. А.,

кандидат педагогических наук, доцент ШИЛОВА С. Ф.

Ведущая организация — Институт общего образования МО РФ.

заседании специализиров э присуж-

дению ученой степени кандидата педагогических наук в Московском ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени педагогическом государственном университете имени •В. И. Ленина по адресу: 119345, Москва, ул. М. Пироговская, д. 29, ауд. 30.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МПГУ нм. В. И. Лешша. (Адрес института: 119882, Москва, ул. М. Пироговская, д. 1).

Ученый секретарь специализированного Совета

Т. И. НОСОВА

Защита состоится «

часов на

Автореферат разослан

ОВЦПЯ XAPftKTEVlICTHKft PfUiOTÜ

• Процесс обучения в современной вколи долнен, без соине-liiia, соответстповать тенденции развития каяки и. как следствие, развития научной клртшш мира, Разработка содержании вколышч • цчегших продает» и методой их преподавание должна находиться ü тесной взаиноснпзи г: процессом развитии научного знания. ОС1ЮШШИИ харлктерннии осооетшстами которого на се-годн'лшмй дша» иилуотг.а два дшчдекшчески иротипоиолохимх и, ö то га врейй. Иеразршши снязаиних шшнша •• иродшгмкчиосм :!,!!Т"'граЦ!(!1 и дифференциации влуп.

Г.опораииио очсш!д1и), что основи соочпнтстияоцих знаний нйпйчодичо ламндинать ецс «ли обучении а средней школ«, ft дкдщш'жо внработонг» понятие, которое ¡¡¡ищется средством от-Р-згеиия здаииоейлзей отделышх наук и «колоном преподавании -"ае;шредиот5Шь> связи" lliüC). Однако еуцествузнцио на сегодняв-ннЛ день иесдвдопанма по реализации Ш!С, касаяци.еп.ч конкретная, а не збйодндактичискнх. вопросов преподавания учеышх преднсТШ! (» частности, физики н «атокатики), поспязени только части»« шлоднклч н не подшпгаитса nunc понятийного уровня. Так, B.Ü.I'iiT^nr.üHH наряд!) с пшшткой выработать нопнй подход и определетш потпШши/. Ш1С разрабатывает, н обновлю». . систену ийтодоц и припои установления МИС о процессе Формировании некоторых конкретных понятий. H.lKCuonnua предлагает мзтодику ивйдишш Ийкотчрих "ойаих физико-ыатеиатнчег,-кнх понятий". Н.Т.Дчнчинко рассматривает взаииосоазв ü обучо-т-!й физике и матсиатг.кс на нрииерп конкрятиих курсо» Ö-10 классоэ с походы) катемитачсскиги моделиронаиия физических ripn'jeccoii и палений. Вопрос?! развитии онрнделешшх групп на-пиг.пи в- условгш реализации L4IC физики и математики ойсукда-птсй работам ft.II.Иванова, И.Г.Одшзнва, Б.С.Самойлова, Л,И.У{шлч8па. .Анализ зт>т>: и .некоторая других исследований приподит к ииподц об отсутствии попнток добиться вниоденна МНС физики и вагеиатнка на уровень кехнлучннх обобщений, под йотприц ми йудеи пои:«мать oöoöücühb на уронне обценаучних ке-тодологичесинх принципов (или категорий поанання). Реализация этого могла t>» принести к вкработке ц учацихся представлений о единстве иаучнойкартшш кира и научного знания, позволила liu на испояьзавать'соиреыеииую иацчцуа методологию при реае-нйи йодьвого количества различних проблем и. наконец, помогла si'j глуйве осознать структуру, отдельнах наук.

-г - ■ . . ■ •

Одни» из таких общенаучных методологических принципов является принцип симметрии. Отдельные попытки изучения воз-миинистей использования принципа симметрии.дли'реализации BÍIC курсов физики и математики уже делились И.З.Крвалевым, О.Саликоипй и Л.Д.Ердпкоъой. Но.в этих''исследованиях"опять »с рассматривается лишь частный вопросы применения принципа симметрии в «колыши курсе физики, а работа Л.Д.Крдаковуй касается преподавания теоретической физики в педвузах.. • Необходимо ответить такае и возросвее v последнее врем в повременной иколе стремление к дифференцированному обучение. Поэтому ваано рассмотреть и различные подходы к формировании представлений о принципе симметрии'и классах с гуманитарной и фкз'ико-математической специализациями..

Таким ооразои, актуальность исследования определится парностью решения проблемы реализации tUi£. курсов Физики и математики на мевпаучном уровне для развития представлений y'ia -цкхен о едипстие научной картины мира и научного знания и неразработанностью этой проблемы в методике преподавании физики.

Основная цели настоящего исследования состоит в разработке методики формирования представлений.о чфипцйие сиымёт-рии у учаяихся средней вколы для Шшедония Ш1С курсом физикй и математики па уровень мевнаучпш о теоретического обобщения, включающей в себя разработку принципов отбора содеркания; и организации знаний, логической последовательности формирования и развития представлений о приницпе сивкстрии в курсах Физики, математики и естествознания средней вколи.

й качестве объекта исследования был вийран процесс обучения физике, математике к естесткознаПнп u cjjenneiVвииле.

Предметом исследования является формирование представлений о принципе симметрии в процессе, преподавания указанных дисциплин. ' ." ' . "' . .

Идпя исследования состоит в том. что Формирование у учащихся средней'иколы представлений о симметрии как ийпенауннш методологическом принципе будет способствовать развитию знаний учацихся о единстве теоретических основ физики и математики, а тате единстве научного знания и научной картинц вира в цело». ' ■»• . ' - . ■ "

В соответствии с избранная предметом/ и .поставленной целью в исследовании ревались следуюцие задачи, : '

- проанализировать состояние проблемы реализации Ш1С курсов физики и еатематики в средней «июле;

■ - проанализировать состояние проблей« Формирования представлений' о принципе синиетрин у учащихся средней иколн;

"'. . - обосновать необходимости и'определить возиошости использования принципа сииаетрпи в реализации IÍÍIC курсив физики ¡i иатекатики «а ."асзнаучнои уровне;

- пОоспивать и сформировать логический иоследовлть'лъ--«ость • н "Требования к отбору содерзешкя, организации и структуре- апамй по форгззгропаип'з иредстаплениА о принципе сниивт-im-y-ü'Msnxea средней в«оли: :

-- подпррать тппетствдсчиа' учебний материал и опреде-Л'лть пйкоторко нетодичоевке'npaousí' его использования в про-r;;ccn'óSa",2i!:ín; ' ' ■ ' , .

••'.'•:-•.- 'íKcnbp.táciÍTájSnó пррн&рать доступность иеноторих ораг-сглтоп ' ррэл - содержания' в эффективность предлиаенноЛ

'• asibAfirar rátainttápirsjc'.й $азя»р.-нг»гецатических -классов. <..'•/\ " te-i (rsíifüüW1 постамент« задач использовались слодиоаие :«ота.у>> fttcjeftnptmua. : v ' - м) теоретическое/йсслидопаиио проблема :

- л обобщен««-опита работ» но нройлемаи реализации .я' О'орнироваийЕ! у' учацяхея- представлений о нриици/ie яодЬтзши;-

- !i е. у ч; ío -е тп п,; i ч е с i;»íi анализ роля npmwsiiia сиыяетрни в nadita iv 'jf>üt}4etiitít; ' . '

- аиа/ш ' :ишиЛ учапн'т! средней ицолм о принципе сип-иотрим з сачзгиип)':! ч ¡пш вопроса*;

Й> ¿яспсрг^битаяьнпй исследопание проблеии - проведение пэдзгспЛйспсго :з1гспсрйас!!таи анализ его рездльтатов. , .Педпгat^ítnñciíна зйспзрямецт проводился и г. Йоскве на 6а-- si) Й235 ЙЗЕЬштспбго района , икояа N9 Октябрьского ра. Лона, уадтеппеггего дчялкча Ñ5 н акола Н35 с углублении» изу- . ■.'чяйй&я ü:;rJaíísi(ora язяка э период с 1986 rio 1992 годы и охватив з пйц?й слогпости болае: 500 учавдхса различных классов. . 1 !!й)}чиаэ iicr3í?3*ia вйсяваойдиия заключается в то*, что о lUícceFRliiui "инернца1 'исследована puüii принципа симметрии в ре~ iliaaaiist» ЙНС «tjpcoB оззнк!1 si" иатеаатнки средней вколн на «jpóstis гаанаучпаго теоротнчес15ога обобщенна. • '"- Црацготескаа " эиачнаость ..исследования определяется тем, что п вея {Шра&отаим ирайТйчесиио рекомендации. которпе во-гут быть исЬол*.jíüi.tííU' дди рмення проблей аопнаения эффективности рСалй&П^и Ш1С 'K'jpcÓD физики и аатсиатвки в процессе их лреподаваниа «средней ."¿ноле :

'1 - , '

- и иеследонаиин сформулированы требования к отбору со-дер«ания, организации и структуре знаний но фориироаанив представлений о принцип« симиктрии у учащихся, определена логическая последовательность формирования таких представлений;

проведен птоор теоретического материма, подобраны! й составлены вопросы. задания и теки реферативных работ но щшолене формирования у учащихся, представлений о принципе симметрии к различным разделам курсов физики, математики и естествознания; '

- приведены нокоторис методичег.нис приемы работы с уча. щимипи но формировании представлений о принципе симметрии.

На защиту наносятся :

ТГ'йЬосиопаиие необходимости формирования у, учащихся прдс'гавлений о приютно симметрии для успешной реализации-KI1C-. курсом физики и математики сродней вколц на уровне цевиаучнЬ-го теоретического «Оопц«лия.

2. Методика формирования и развития ц учаяихся представлений о принципе симметрии, пклвчаюцаа разраОиТашше и обос-жтаннне и исследовании треОопаниы к отбору содервания, организации и структуре знаний, логическую последовательность и некоторые методические нриенн формирования и развития представлений о принципе симметрии о курсах физики, иатсматики и естествознания средней виолы.

3. Содержаний учебного материала по формирование и раз-' нити» представлений о некоторых аспектах симметрии (упорндо-ченног.ть, перестановки. аналогии и т.п.) п курсе ыатеиатики;

о связи законов сохр&неииы со свойствами симметрии пространства- ореыеин н фундаментальных взаимодействий в курсе физики (для классов с углуйяенпии изучение« физики и иатеиатики); об истории развития человеческих лредстаплоний о принципе симметрии, ого определяющей роли о устройстве мира н нитодологии научного иозшння в курсе естествознания (для гуманитарного класса). , . ,

Лнрп(м1(ия раОогы. Результаты исследования докладывались «второй и оОсуеддлись на Ленинских чтениях (1989-1391 гг.) в Ш'ИИ им.Ленина, На 25 и 2D зональных совещаниях преподавателей физики, методики преподавания физики, астронамии и о&це-техническик дисциплин пединститутов Урала, Сибири н Дальнего-йостока (г.Новосибирск, 1931 г. и г.йбакан, 1932г. >. »ia занятиях со слувателяик ©ПК и аспирантских семинарах гсаисдри , Ш1Ф в ИГПИ и«.Ленина, на Всесозной научно нетлдкчесг,ой коиферен

ции'"Оклика в. систеие совремтшого среднего норазшмиия" (г.Ленинград,_ ).

Внедрение результатов исследования » практику, йндиину ■ тне п диссертации положения, цредлоаешшп конкретные м,периа т ногут бить испольаовдни при иреиодинании дисциплин естп-веннонаучного цикла пек и обичиих классах средней иколн, так 1! .п услспнт дифференцированного обучения различным предик -тая. Таи, иапривер, разработашше в данном исследовании иа'те-риала послуяилп основой для внедрения предложенной методики .Сораироиаиия и. развитии у учащихся представлений о принципе сиинстряи в соотэетсгвуи>?,их курсах вколи !Ш с углуйлснннм изучении, английского язмна и гколи Н9 Октябрьского района Г.!1осквп. ;

й процессе исследования автор«?» бнл разработан и внедрен й гфактшу иитсгратйв»шй курс естествознания дяя гунанитарних классов, мировоззренческая направленность которого, а такие .отбор й стрцктура содерзаниа опирались на теоретические основа, ойцие для всего научного знания, что открывает больаие п'&зяохнветн для реализации ИИС на икзиаучпиз уровни.

Ибгсм я структура диссертация. Работа состоит из »поделка, ""трёх гяавГТаилачспия. библиографии и приложения. Она содсряи? 173■ страница иааиномиспого текста. У тпОлиц и Ь ди-аграин."'

0СН0Й110Н СОЙНРШИК ИСШ:Д0ВП1ШЯ.

йо введении в6осно»ат вабор теаа исследования, его чк-туадьномь й щшша, онмеани цела,.задачи.» нетоды исследования. Содержание васдениз пзлохеио в обцей характеристике пабота.

3 1 глазз "Состояние нроблеац реализации ЙПС курсов Финики ~ математики" рассматривается пенхолого-педагогические оспови ВИС, анализируется опит реализации МИС курсов физики н ьмтенатики средней аколи, опит формирования нродстанлений и принципе.симметрии у учаияхея и уровень их знаний о принципе сшшвтркк, опиенпавтея организация и результата констатирую-, чего эксперимента.

В этой главе рассмотрен» ранее выиолмениие исследования, -связанные с реализацией МНС курсов физики и математики, что является одной из наиболее остро стояцих перед сопреыен-пой. 9к0лчй проблем.

- 6 - • -/:'■■ Анализ проведенных исследований показывает; что все они в той или иной степени посвящены проблема» использования математического аппарата при изучении курса физики. Обойденным оказывается самый, пожалуй, ваимй и глубокий фант, а Именно: внутренний ойпностъ и теоретическое единство физики и математики как двух сторон единой науки об окру'жапцен мире.

Из этого следует, что проблема выведения ме?нредметных связей курсов Физики и математики на цропеаь едино!-» мевнауч-Н01-0 теоретического обобщения до настоящего времени не иссле-допилась. ■''.''"•■.■

В главе рассмотрен тате вопрос о том, какое отроение находит принцип симметрии в современных программах, учебниках. методической литературе , и научных исследованиях но ме^-твдикс преподавания физики. Пнализ дсйствувпих программ и учебников позволяет сделать вывод о том. что вопрос о принципе симметрии н них практически не рассматривается. И к методической литературе мовно такяе найти лииьотдельпые.. фрагментарные . рекомендации по использование симметрии, причем в больяинстве случаев они сводятся только к геометрическому со-деожанив этого понятия. ' ;

Далее в главе рассматриваются исследования, касавшиеся изучения симметрии в окольном курсе физики. Здесь такяе.приведены результаты констатирующего эксперимента по выявлении уровня знаний учащихся о принципе симметрии. Сформулированы основные требования, предъявляемые к знаниям учащихся по физике и математике, которые могли Ои отразить уровеньСформированное™ их представлений о симметрии, соотнесённые с программами школьных курсов физики и математики. ,,

Для проверки соответствия уровня знаний учащихся вывео-нисаннш требованиям били использован» специально разработан-ние тестовые задания, предлагавшиеся учащимся тех .классов, программы которых содергат соответствувяий учебный материал, а также выпускникам вкоя, . •

Результаты свидельствупт, прежде »сего; ой обцев низкой уровне сформированное™ представлений учащихся о принципе симметрии и, особенно,'о слабых возмо8иостях его использования при ревении задач во физике и математике. Наибольаее число правильных ответов было дано на вопросы, связанные с гео-ыетрическиын представлениями о симметрии, то есть с необходимостью использования симметрии как части математического ап парата, ймссте с тем, учащиеся практически не знакомы с пред-

. 1 -став'лениями о симметрии в. иироком смысли, то есть как о мотодологическом принципе познания (методе исследования). Кроме того, существенным является тот факт, что выпускники ху«е отвечали на вопроси, связанные с материалом, изученным ранее, чем учащиеся классов, в-которых этот материал изучается непосредственно, что говорит о том, что в процессе обучения в аколе, представления о симметрии не только не развивается, но к не закрепляется.

Обций Вывод, который моано сделать, заклвчавтея в том, что в настоящее время у учащихся средней вколи н процессе изучения физики и математики практически не фирмирувтея представлений о сййаетрии как огщенаучном методологическом принципе и одной-из eaiimftrax принципов организации мира.

Во Второй главе "Роль и значение принципа симметрии в науке и обучении" рассматривается история развития "представлений-человечества-о сиааетрии, анализируется роль симметрии как методологического принципа познания природы, обсуядается зийчеиис симметрии и асимметрии как всеобщих категорий незнания й формулируется методические основа использования понятия симметрии в окольных естественнонаучных курсах,

В данной главе показано, что развитие представлений человечества о симметрии ыо*ет быть представлено в виде трех этапов - йз найвиа^й представления о красоте и гармонии сиа-цетрия превращается в приницп организации и устройства мира, а в современной науке симметрия,- это общенаучный йетодологи-чесний принцип нознаниа природы.

В главе такае приводятся различные определения понятия симметрии, давасние ученияи, делается вывод о тоа, что симметрия н айИйыетрйя яйаляотся всеобщими категориями нознаниа,

й этой главе рассматриваются методические основы формирования представлений о принципе симнетрин в вкольннх естественнонаучных курсах. При этом формулирувтея следующие требования к отбору содераавяа, организации и структуре материала: . I) соответствие логической последовательности фориирова-ниа представлений о принципе сниетрии историческим этапам ;

2) раскрытие всеобщности принципа симметрии ;

3) формирование Представлений о различных аспектах сиа-нетрйи.

В III главе "Возмоаные пути реализации НПС на основе Формирования представлений, о симметрии" рассматриваится структура .и содервание материала по формировании нредставле-

ti -

иий о принципе симметрии с курсах Физики и математики общеобразовательной «колы, п курсе физики для физико-матеаатическо-го класса, it курсе естествознания для гуманитарного класса, приводятся организация проведения и результаты педагогического эксперимента.

11 данной главе предлагаются некоторые.варианты содержания материала но (Нормировании представлений о принципе симметрии у учащихся средней «иолы. Сначала приводится общая схема возмовннх включений полисного материала в программы школьных курсов физики и математики для общеобразовательной школа. Затеи нодроОно рассматривается формирование представлений о симметрии при изучении отдельных фрагментов" курса физики н Физико-математических классах и разработанного автором курса естествознания в гуманитарных классах. Подробное рассмотрение методики формирования представлений о принципе, симметрии в курсе математики не входило в задачи нашего исследования и поэтому в работе не представлено.

Подробное рассмотрение всех возмпвных вйлвчений представлений о принципе симметрии-» школьный курс физики такве не входило в задачи вашего исследований, поэтому ми ограничимся проблемой использования принципа симметрии для изучения вопроса о связи законов сохранения си свойствами симметрии пространства-времени и фундаментальных взаимодействий, наиболее существенного с методологической точки зрения, поскольку законы сохранения - ото одни из основных и наиболее универсальных законов природа, а пространство, время и взаимодействие •• одни из важнейших аУрийутои материи.

Но той sue причине не представляется возиокнш отракение в предлагаемых фрагментах всех пнлоаспий, сформулированных во второй главе. Так, например, логическая последовательность Формирования представлений о принципе симметрии могет быть нрослсгсиа целиком только н раыках курса естествознания, для гуманитарного класса,

В таблице i (фрагмент которой приведен няге) показан тот примерный материал курсов физики и математики, при изучении которого нозмоапо как формирование, так и использование соог иетствувцих аспектов принципа симметрии. При отборе; материала ми исходили из требований, изложенных.во второй главе, а так же из необходимости.наиболее четкого согласования иснильаиоа-пия принципа симметрии в курсах Физики и математики с те«, чтобы эти предметы могли взаимно оСшга^ать друг друга, поят

ну выбраны. h исншшои,. тс темы. изучение котормх на 1 уроках математики моает помочь работе над курсом физики и намюрот. Гаолица 1 (фрагмент)

аспект симметрии

одинаковость раннопрапие

аналогия

иенользешание м вколмпш курю физика ' • математик!:

молекулы и злемем тарные частицы,од породность проел-ранстпа и иреиеии

мат. иодслиронание

пог.тоянстпо законы сокр«шпния постоянные неличинн

раВНИП фигур!) .

одинаковые уравнении t. разными кнзффициетами ИЛИ п(|03!ЫЧе11ИУМИ ПК-

ременных

1)плыис нозмохности для реализации Я ПС на теоретическим уровне представляет рассмотрение пзаимосвязн законов сохрани ния и свойств симметрии и классах физики математического- нро-оиля. Законы сохранения играют колоссальнуо роль н сшфомен-ной (ir не только физической) науке. Сопремсчнте физики па норное место' егаият 'их значимость с методологичепшЛ точки зрения, гак как и законах сохранения шнглоцаптси различные сннйсгна симметрии пространства креигнк я свойства симметрии Фундаментальных взаимодействий. И согалекиш. и суцестпуппен еколынш курсе нч отводится несьма скудное мести. На паи взгляд.' необходимо сформировать у учапнхе.ч иредстаняемие о фундаментальности законов сохранения, об их изанкопнязи с лрин-цинон инвариантности, то сеть со свойствами пикметрии, и с ураппениуии движения, что п настоящее орпич практически в нкеле не делается. Необходим отметить, что действуйте се годня физики математические классы рагштавт по пееька разно-ооразннц .программам, отличаегршея и выборов содержания, и об-, ъечнм, и глуоннп! прорайогки. Поэтому одной из задач пил подбор материала, ваиРоли: уннпгрсальжн о для использования с т»чкн зреннч лод| |"|1ки учащихся по математике ч ф'изикс, ори ен гnpoiî'Инна ft in ми уд.ум. ¡пенную нршрамму. •

- JO -

С точки зрения реализации МНС курсив физики и математиг ки, при-рассмотрении этого вопроса, очень шшю проследить взаимосвязи меиду математическими прсобразоиапиымисимметрии •I пространственные и временные трансляции, поворот> и сохране- , нием онредлсшшх характеристик физической системы.

tleoOue внимание уделяется рассмотрении законов сохранения, связанных cu скрытммк симмегриямн фундаментальных взаимодействий (на примерах электромагнитного и сильного взаимо. действий). Рассматривается взаимосвязь калиОроиочний симметрии потенциала электрического воля и закона сохранения заряда, а такие зарядовой независимости ядерных сил и закона сохранения изоспина. ОСсуидается нриблиаошшй характер закона сохранения изоспина в связи с его иаруеенйем при слабом взаимодействии.

С точки зрения реализации МНС курсов фйзики й математики это означает установление взаимосвязей меаду абстрактными математическими симметриями калибро»ич1Ш преобразований й сохранением таких физических величин как электрический заряд.

В этой же главе рассматриваете« формирование представлений о симметрии о рамках раэрабйтышого автором йнт^гративно-го курса естествознания для гуманитарнах классов, кратко из-лошш цели и задачи курса. - . .

Преподавание такого куррл предоставляет учители аирокое ноле деятельности дли формирования .представлений о принципе ■симметрии. Наиболее сццествевлым является, нероятно, иатегра-тишшй характер курса, который позволяет сделать формирование представлений'« симметрии не самоцелью,7а средство^, даеции возмошюсть показать внутреннее единство теоретических оспой наук р. природе Спревде всего, физики и математики), а через эту связь - развить представление о.глубокаи единстве окрува-«щего нас мира.

' Основные направления рассмотрения связи физики.с математикой в ранках данного курса олрсАелыртса изучением роли ка. тематики и исследовании прнродм, происходя^» во всех разделах курса.

Иа»но отметить» что в Процессе преподавания курса uoailo Формировать представления о принципе сиаметрни в соответствии с.иолмениями, сформудированпаая во второй главе. Зги означает, что логическая иоследовательиость. формирования таких представлений сказывается следу сг^ей ; сначала формируется чпредставление собственно и симметрии как «pacute и гарвицки

мира, затем симметрия рассматривается как оСний принцип организации Я устройства мира и, наконец, учащиеся знакомится с принципом симметрии как методом научною познания.

Кроме того, благодаря интегратионому характеру курса существенно облегчается и раскрытие всеобщности принцип.i сим аетрии. и Формирование представлений практически о всех ас пектах симметрии. • 4 .

История формирования представлений человечества о ..симметрии начинает рассматриваться ужо с перннх уроков с изучения античной философии. При этом симметрия из наивного представления о красоте й гармонии мира превращается в принцип .организаций и устройства Mdpti. Позднее (при изучении борыш за гелирЦентрическуп систему мира) учащиеся впервые знакомятся с использованием принципа симметрии дла изучения нриродн на примере работ И.Кеплера.

, Представляется, что МПС физики и математики проявляйте« на этом материале достаточно ярко, как впрочем, и к следушцгм разделе, посвященном знакомству с идеями картезианского естествознания, которое долит раг.аирить представления уч.иршя о творчестве Рено-Декарта,; сводящиеся обычно к декартовой системе координат. Больяие возможности предоставляет 'изучение методологических воззрений Декарта, особенно, ein идеи о не обходимости создать единую сетку Понятий для всех наук,- 'изучающих природу, что явилось бы отраженном единства Фундаментальных явлений окружающего мира.

Далее принцип симметрии рассматривается при изучении та; них вопросов как создание классический механики Ньвгона первой ,¡мучной теории, создание и развитие терыо и электродинамики. развитие учения о строении пецсства (закон Иенделе-евп, теория Бутлерова-), изучение аизни.

Нрограииа выпускного класса посвяцена современной картине вира,.'поэтому здесь симметрия занимает особое место.'При изучении структура натерии, возникновения, эволвнии и устрой ства Вселенной определеннув роль играет изучение симметрии как путеводной нити к истине,, особенно калибровочной симметрии фундаментальных взаимодействий .(естественно, на уровне первичных представлений). -'

В этца раздело развитие МПС фйзнк'и и матеиатики достигает кульминационного моиента. Взаииоспяэь этих наук проявляется практически на каждом вагу - это и вероятностный подход к изучению явлений микромира, и выражение в математическом не-

равенстве одного из инапийвих принципов устрийства вира (си-, отношение неопределенностей). и роль абстрактных -Калибровочных симиотрий о поиски единой теории ЬСОИ читирйх взаимодействий, и описание различных видов 'физических колоний одииако кики «.пелагическими уравнениями (зкитвенциальная и .тригонометрические Функциональные зависимости). '

Немалое вникание уделается симметрии и при изучении тео-'рии биосферы И.И.Вернадского, последнего раздела курса.

Для преподавания данного курса предлагается иетод "сократического диалога". что означет использование вопросов, предполагающих критическое отиоаение к догматическим утверз-денияы. При этом в ходе беседы учителя и учащихся с шшощыз раскрытия противоречий, неизбежно возникавших при попытках учащихся отвечать на вопроси учителя и своих товарищей, устраняется мнимое 'знание, а беспокойство, и которое ввергается ум, нобуздает мысль к поискам истина.

11 ходе обучающего эксперимента на основе разработанных 'материалов осуществлялся поиск оншиальиых путей (¡цитирований у учащихся представлений о принципе симметрии в курсе физик» физико-математического класса и в курсе естествознания, гуманитарного класса, выявлялись возможности использования принципа симметрии в формировании у учащихся представлений о единстве научной картины кира и научного -знания.

целом педагогический '.чкеперимент проводился с Н1Й& по Ш<> год и состоял из следующих зтапов :

- констатирующий эксперимент Г.)(Ш 1У90 гг.

- поисковый-эксперимент 1!Ш 1392 гг. . - обучашций эксперимент 19113-1 аз^ гг.

Цель» колстатирущего эксперимента било определенно уровня сформированное™ представлений .учащихся о принципе симметрии. Организация проведения констатируецего знснермен - -та и его результат« описаны о первой главе.

Цель поискового эксперимента заключалась в отборе епдер «ания материала, используемого для формирования представлений о 'принципе симметрии у учащихся, определении ыо и в г та в структуре учебных предметов и основных направлений методики . его' изучения, выявлении возвоиностей и -значения ив иг ноль зования в контексте общих задач исследования. '

Поисковый эксперимент проводился, в Пай п . на базе .специколы Калининского района I .Уогкньг (ныне Лмщюы.кая классическая гимназия). Б кодО '-атсно эы'ич были разра.и.маи*

католические материал«, приведенные в данной главе, применительно' к пронесся преподавания физики в 10 (11) классе. ибу-чавнемся по общеобразовательным программам (нИкл компьютерных уроков), курса физики п специализированном физики-математи-ческой классе (фрагменты) и естествознания по оригинальной программе в гуманитарных классах. Отметим, что поисковая ра бота не прекращается и в настоящее время. \

Одним из паднейяих результатов данного этапа явилось создание оригинального интегратишшго курса "Естествознание" для классов с гуманитарной специализацией, отработка его со • ■ дерааиия и, методики преподавания, . ;

В ходе обучающего эксперимента на основе разработанных материалов осу'цпствлась проверка доступности ученных материалов и эффективности предложенной методики формиров.шия у учащихся представлений о принципе симметрии в курсе физики Физи-ко-иатоиатичег.когп класса и в курсе сстестиознания гуманитар лого класса, ныяплялись возможности использования принципа симметрии для формирования у учащихся представлений о единсг вс научной картины мира и научного знания.

Обучавший эксперимент проводился в той зе вколп, что и поисковый и SKO/IC 119 Октябрьского района г.Ноский и йхпатцвал в/об?ей• слодности более 250 учацихся различных классов и профилей. ■ ' - • Р' фнзико-математических классах обучаиций эксперимент проводился только-на материале о связи закоппп'сохранения со свойствами симметрии и не охватывал всех вопросов формирования представлений о'принципе симметрии. Поэтому и проведение контрольных опросов в ¡маках данного исследования такие строилось iia соотпеи.твувщса наткриалс. причем попроси бмли разделен» на две группы •:

1) непосредственно о связи законов сохранения со свойст- . вами г.Ийнетрии; •■

И)-о роли и место законов сохранения в физической пауке. Так как при традиционном обучении подоРннй материал обычно не рассматривается, то контрольных групп л данном случае не (шло. Лоано ответить, что в устных беседах с учащимися Оизико иатепатических-классов; не обучаввихся по напим нате--риалам. на nospoc о происхождении закона сохранения энергии были получены ответы типа : "Закон сохранения водно вывести из . второго Закона НьвтоНа." При атои очевидно. Что понятие ."ацсргия" имело для учацихся смысл только цех<'шнческой знер

ГИИ. . .

Результаты ответов па »опросы (процент правильных отлети»). приведенные в таблице 2. свидетельству.»! о том, что нредлоаешшй иатериал усвоен учавниису. Отцетиы, что содержание иитЬдологичеслого характера усваивается хуие . Причина, иероытно, о той., что дли формировании методологических представлений ватериала о законах сохранения недостаточно,, liyïiia Солее глубокая и последовательная работа на протяжении изучения всего курса физики ("и других наук такге).

Таблица 2

группа вопросов

1 72

2 M

Диагностика сфораировэшоств и Ч)ча*»хся 'ш&марйого класса представлений'о принципе симметрии и сдийствс: иаачиой картины мира, a тпиге 'способности iiptiiscHkTU iipiiiHiwn снй&ауш для резення различных задач и шадкзи ириро'дшх а»Л'л:нй асу-цествлялась на основе специально разработанных заданий."'iîûîo • рые (шли ianïe разделены на две группу

! ) задания для диагностики сфорыир'ооааноити лредстазле-иий непосредственно о cmsstiTpsitv с о сиийотва:: цйийецяш ' ijjs;;- . родных объектов. ссязашшх с.'сиыаигриьй з'йшыя к т.н.Ь;

2) задания, лшаштпие котерих сиидегелЬствсг/зДо û с$ор~ ' • вированиоств представлений ù олщкгм:'-пц)втичЬтщ\шши Ш-учиого Знаний t»à пщшерв).-._.• ' ; -Диагностика céupaHposaiiOcti! дргдстйаксциЛ с «р^??»?».. рсудествлялась в coDiueTctpBiî ç: ;iobec«wfi • 'ssacctiaûàiiîîéfi. иронией усвоений цчебно4 нифиркада; «о 11 ка-

честве висвего уровна Фил -bùbpmi 'yppitehb''. t&»i*fctfïibâ' imiKû ; е незнакомой ситуации, посШьку ' ¿орцироваинр. s ter« peifflâ'imJiu • 'одной из главиик аадач Даннйго иссяедиааннй. ача^аасй.'и&адеё-♦ гались задания, аналогична ■ шюльэоалАасЬ. ир;:

проведении констатируацего аксаерншт*. ; . • -

, Анализ резальтатов .показывает, что оиа(шеАьйий прогресс ' достигнут в форвировании и развитии представлений о ¡фйицйнз симметрии с ыегодологичесной точки орешш, что, на най nai уляд, наиболее существенно, н обгисиаетбя, вероятно, ииюгра \

тнвныа характером курка.. Иокывение уровня знаний непоГфедст-венно о симметрии гораздо менее нырадено. вероятно, в связи с тем. что программа курса включает небольвой объем материала фактического характера.

Другим-методом диагностического контроля слуяил анализ ответов учадихсп на вопроси, аналогичные «писанным н данной главе и. содержимся в программе курса, приведенной в нрило-. шепни. Оценка знаний осуществлялась по следувцим параметрам : полнота, систематичность, обобщенность и обоснованность знания, За три года работа в гуманитарных классах подобным обра-• зон было оценено более.120 ответов учащихся, птносиввихсы. к изучении' принципа симметрии. Наибольший интерес представляет ди|1аиика оценок указанных параметров, которая не • оставляет сомнений в ик расти. , .

"■Кцо'рдин метод диагностики анализ нннусиннх работ учащихся Срефёратон), который показал, что более двух третей учащихся использовали втой или иной форме понятие или прин цнн снмиетрии при рассмотрении таких проблем как возникновение й развитие Вселенной, и небесних объектов, происхождение и эпблвци<| еизНй. теория катастроф, отдельные конкретные вопроси из области бцояопн», хниии и т.ч. Инлй раскрыты тейм и непосредственно связанные с симметрией (гавмо отметить, что ны-бор тен определялся аеланнем учащихся). ■ ' -

Цоловнтслмшо результаты педагогического эксперимента, о частности его заклпчите.лытго ятапа (увеличение полноты, систематичности. обибценности н обоснованности знаний по вопросам И проблемам, связанным с синметрией) свидетельствупт о доступности предлагаемого содсряания, позноаности и целесообразности формирования,представлений о симметрии природных объектов, о принципе енннетрий с цельп реализации меяпредметных связей курсов физики и математики на ышнаучнон уровне, а такае о возшшшетн п целесообразности предлпяенпой методики реаения проблемы формирования у учащихся представлений о принципе симметрии. кап в направлении формирования у учащихся предет<}цясний непосредственно.о пня'иетпии, так и в направлении формирования. у них представлений 0'единстве научного •знания (одни из наиболее показательных в'этой отновении пример -.

В заключении изЛозени основные результаты и выводы исследования. •

В приложении приведена программа курса • естествознания

для гуманитарных классов.

ОСНОШШЬ ШОДИ И РИЗУАЬТП'Ш ИСШДШШ.

11 ходе исследования вройдеиы реализации ¡1110 скольких пирсов Физики и математики с номоцьи формировании нредстанлений о принципе симметрии (шли реаени следующие задачи :'

- в процессе анализа 'состояний ировлеви реализации Ш. икольних курсив физики и иатеааткии установлено, что роль принципа симвйтряи в иозмозноста реализации Ш1С нч уровне ысс -научного теоретического обобщенна лрегде практически не подвергалась исследование;■

- в результате констатирующего зкеперинента сделан в.чвод об.обцеи низком уровне сформированноетя представлений \j4iu.ux--са о пршщвпе симметрии и слабых возможностей его испальзова пня при рецениа задач по Физике и иатеыатике:

- в процессе паучно-мстодвчесного анализа о&асн'раана необходимость п определены возиошости использований принципа симметрии и реализации Ш1С скольких курсов физики и нате^пти на уровне уезнаучпого теоретического обобцепня;

- обосновано и разработали требования в отбору с давания, организации и структуре знаний , .иреддваеии ло! ..уеская последовательность формирования -и развитии представлений, о принципе симметрии в курсах физики, ¡¿атмтшш и естествознания средней вколи;

- при проведении поискового экпнериионта отобран теоретический материал и определены некоторые методические нриеив работи по 'формированию представлений о принципе сиваетрии в процессе преподавания курсов физики, математики и еепчльоз -нання; •■ ~

- в ходе ооучащего ьпеперваены проверена ¿ислуынн.гь, возможность и целесообразность использований нредлгП некого содержания по форкирокпшм у учА*икса нцедставлений о щи'ший пе сишетрш в курсе физики для физика• катойа тнческого .класса (взаимосвязь законов сохранения со свойствами симметрии, -.пространства, времени и фундаментаяьвих взаимодействий) и в курсе естествознания для гуаанитарнцд классов.

, й качестве практических .результатов ответим,-что ь лро-цессе исследования подобрана и систши-ни ноироси, задашь! н темы реферативных работ, разработан цикл кошгьыгерных уриком 410 физике, связанных с пришциша симметрии;

В процессе работы над диссертацией разработан пптегра-тнвпый курс естествознания, который может быть использован в учебных планах школ и классов с гуманитарной специализацией на старшей ступенп.

Таким образом, из вышесказанного можно сделать вывод о том, что цель исследования достигнута и его задачи решены. Отметим, что при этом остается еще очень широкое поле для продолжения псследовашш в предложенном направлении, так как в данном исследовании рассмотрена только небольшая часть весьма глубокой проблемы, которая требует для своего решения многолетней работы.

Основное содержание исследования опубликовано в следующих работах автора:

1. Использование компьютера на уроках фпзпкп прп изучении колебаний. // Тез. докл. Республиканского паучно-прак-тического семппара «"Использование ЭВМ в учебном процессе при подготовке рабочих». — М. — Череповец, 1990. — С. 76.

2. Самостоятельная работа учащихся при изучении курса «Естествознание» в гуманитарном классе. // Тез. докл. XXV Зонального совещания преподавателей фпзшш, методики преподавания физики, астрономии и общетехпическпх дисциплин пединститутов Урала, Сибири и Дальнего Востока. — Новосибирск, 1990. — С. 226.

3. Об одном из вариантов курса «Естествознание» в условиях жпффереицированного обучения физике. // Тез. докл. Всесоюзной научно-методической конференции «Физика в системе современного среднего образования». — Л., 1991, с. 32.

Из опыта реализации концепции физического образования с 5 но 11 классы в дифференцированной школе. // Тез. докл. XXVI Зонального совещания преподавателей физики, методики преподавания физики, астрономии и общетехнических дисциплин пединститутов Урала, Сибири и Дальнего Востока. — Абакан, 1992, с. 61.

Подо, г: печ. 8.12.92. Объем <1 п. л. Зак. 7,14. Тир. 100

Типография МПГУ имени В. И. Ленина