Современные элементы учебной физики для формирования фундаментального понятия относительности механического движения

Чирков, Андрей Евгеньевич

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: Современные элементы учебной физики для формирования фундаментального понятия относительности механического движения

Автореферат

Автор научной работы: Чирков, Андрей Евгеньевич
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Глазов
Год защиты: 2006
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Современные элементы учебной физики для формирования фундаментального понятия относительности механического движения"

На правах рукописи

ЧИРКОВ Андрей Евгеньевич

СОВРЕМЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ УЧЕБНОЙ ФИЗИКИ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНОГО ПОНЯТИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ МЕХАНИЧЕСКОГО ДВИЖЕНИЯ

13.00.02 Теория и методика обучения и воспитания

(физика)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Киров - 2006

Работа выполнена на кафедре общей физики государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Глазовский государственный педагогический институт имени В. Г. Короленко"

Научный руководитель:

доктор педагогических наук, профессор

Майер Валерий Вильгельмович

Официальные оппоненты:

доктор педагогических наук, профессор

Зуев Петр Владимирович

кандидат педагогических наук, доцент

Бутырский Герман Александрович

Ведущая организация:

государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный педагогический университет им. К. Д. Ушинского"

Защита состоится 13 июня 2006 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета КМ 212.041.01 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Вятский государственный гуманитарный университет" по адресу: 610002, г. Киров, ул. Ленина, д. 111, ауд. 202.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО "Вятский государственный гуманитарный университет".

Автореферат разослан 10 мая 2006 г.

Ученый секретарь .

диссертационного совета flKQS*—.^ К. А. Коханов

¿оМ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Фундаментальной идеей относительности пронизана вся современная физика. Поэтому около полувека назад в дидактике физики была поставлена задача формирования соответствующих физических понятий в процессе изучения механики в школе. Решению этой задачи в значительной мере посвящена известная монография Э. Е. Эвенчик "Преподавание механики в курсе физики средней школы" (1971 г.). В настоящее время Государственный стандарт среднего (полного) общего образования требует освоения знаний о пространственно-временных закономерностях, ознакомления с основами классической механики и специальной теории относительности. Методика изучения механики в школе построена так, чтобы наряду с решением конкретных задач этой дисциплины, готовить учащихся к усвоению основ специальной теории относительности и последующему восприятию ими идей общей теории относительности.

Основы дидактической теории формирования физических понятий заложены исследованиями А. В. Усовой. Значительный вклад в решение этой проблемы внесли J1. Я. Зорина, И. Г. Пустильник, В. Г. Разумовский, Т. Н. Шамало, В. Ф. Шилов и другие ученые. В ряде работ определяющая роль в формировании физических понятий отводится учебному эксперименту, в других — значение эксперимента принижается и доказывается главенствующая функция теории. Наиболее обоснованным представляется положение концепции учебной физики (В. В. Майер), согласно которому формирование понятий происходит в процессе познания учащимися целостного элемента учебной физики, включающего взаимосвязанные учебный физический эксперимент и учебную физическую теорию.

Фундаментальные понятия механики детально проанализированы в учебниках университетского уровня (Р.В.Поль, Д.В.Сивухин, С.П.Стрелков, С.Э.Хайкин и др.); эти понятия вводятся в школьных учебниках (С.В.Громов; В.А.Касьянов; А.Н.Мансуров и Н.А.Мансуров; Г.Я.Мяки-шев, Б.Б.Буховцев и H.H.Сотский; А.В.Перышкин и Е.М.Гутник;

A.А.Пинский, В.Г.Разумовский, А.И.Бугаев и др.; В.Г.Разумовский,

B.А.Орлов, Ю.И.Дик, Г.Г.Никифоров и В.Ф.Шилов; Н.М. Шахмаев); они изучаются в углубленных и элективных курсах физики (М. М. Балашов, А.И.Гомонова, А.Б.Долицкий и др.; Е.И.Бутиков и А.С.Кондратьев; О. Ф. Кабардин, В. А. Орлов, Э. Е. Эвенчик и др.; Г. А. Чижов и Н. К. Хананов; Б.М.Яворский и А. А.Пинский). Учебный эксперимент по формированию фундаментальных понятий механики рассматривается в исследованиях JI. И. Анциферова, М. И. Гринбаума, П. В. Зуева, М. А. Кибардина и Е. JI. Талалая, Г. Г. Никифорова, Е. С. Объедкова, А. А. Покровского, А. П. Попова и А. Н. Кузибецкого, В. Г. Речкалова, С. А. Хорошавина, Т.Н.Шамало, Н.М.Шахмаева и В.Ф.Шилова, и других ученых. Отдельные вопросы методики, касающиеся темы настоящего исследования, разработаны В. А. Орловым и А. Т. Проказой, О. С. Орловым, Г. А. Розманом и В. М. Чиганашкиным, А П. Рымкевичем, Б.В.Селюком и К. Г. Голубевой, Е. С. Соколовым и др.

Таким образом, фундаментальному понятию относительности движения в

школьном курсе физики, учебной, методической и науч

ЬИС.1И0ТЕК\ _ С.-ПетерЗ\ рг л

ОЭ 2!«6.1кг

ньц

но значительное внимание. Однако дидактическое тестирование показывает, что указанное понятие у выпускников средних школ и студентов педагогических вузов сформировано недостаточно. Анализ результатов тестирования свидетельствует о том, что знания учащихся формальны, они не помнят теоретизированных определений, не в состоянии обосновать теоретические положения учебным экспериментом, не владеют техникой перехода из одной системы отсчета в другую. Отсюда следует необходимость совершенствования методики введения и формирования фундаментальных понятий механики. Поскольку потенциал традиционного учебного материала фактически исчерпан, требуемое совершенствование может быть достигнуто путем создания и использования новых элементов учебной физики.

Изложенное выше обосновывает актуальность проблемы исследования, которая может быть сформулирована следующим образом: какова должна быть совокупность новых элементов учебной физики, чтобы внедрение ее в существующий учебный процесс обеспечило эффективное формирование фундаментальных понятий механики?

Объект исследования — содержание и методы изучения механики в курсе физики средней общеобразовательной школы.

Предмет исследования — процесс введения и формирования фундаментальных понятий механики.

Цель исследования заключается в разработке новых элементов учебной физики, обеспечивающих формирование у учащихся фундаментального понятия относительности механического движения.

Гипотеза исследования: Если использовать доступные учителю и ученикам объекты современной ноосферы, то возможно создание элементов учебной физики, применение которых при изучении механики в школе обеспечит эффективную организацию учебной деятельности, направленную на формирование фундаментального понятия относительности движения, углубление знаний учащихся и повышение их интереса к физике.

Из цели и гипотезы вытекают следующие задачи исследования.

1. Изучить основные положения современной дидактической теории введения и формирования физических понятий. Провести анализ теоретического и экспериментального изучения фундаментальных понятий механики в современной системе физического образования. Рассмотреть способы повышения эффективности процесса формирования фундаментальных понятий механики, углубления знаний и повышение интереса учащихся к физике.

2. Разработать простые и доступные элементы учебной физики, обеспечивающие осознание учащимися понятий системы отсчета и относительности движения при изучении кинематики, усвоение этих понятий при изучении основных законов динамики и практическое применение их при изучении остальных тем школьного курса механики. Разработать натурный демонстрационный вариант мысленного эксперимента Эйнштейна с падающим лифтом, доказывающий существование локально-инерциальных систем отсчета.

3. Провести диагностику уровня сформированности фундаментальных понятий механики и умений перехода из одной системы отсчета в другую. Оце-

нить учебность новых элементов учебной физики и эффективность методики использования их в реальном учебном процегсе. Подтвердить возможность применения новых элементов учебной физики в качестве объекта совместной учебно-исследовательской деятельности учителя и ученика.

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования. Теоретические: анализ научной, учебной и методической литературы по проблеме исследования; изучение и разработка модели формирования фундаментального понятия относительности механического движения; разработка понятийного аппарата; анализ результатов использования разработанного учебного эксперимента. Экспериментальные: опытно-конструкторская работа по созданию новых учебных приборов и экспериментальных установок; тестирование учащихся, учителей физики и студентов педагогического вуза; педагогический эксперимент по проверке эффективности разработанной методики; статистические методы обработки и анализа результатов педагогического эксперимента.

Методологическую основу исследования составляют положения теории формирования физических понятий (И. Г. Пустильник, А. В. Усова, Т. Н. Шамало), концепция научного познания в дидактике физики (В.Г.Разумовский), концепция учебной физики (В.В.Майер), концепции деятельностного подхода в обучении физике (Ю. А. Сауров) и целостного подхода к методике познавательной активности учащихся (B.C. Данюшенков).

Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечиваются соответствием полученных результатов теоретическим положениям дидактики физики и подтверждаются статистически значимыми результатами педагогического эксперимента. Результаты диссертационного исследования были представлены в докладах и материалах VIII, IX, X, XI Всероссийских научно-практических конференций "Учебный физический эксперимент: Актуальные проблемы. Современные решения" (Глазов 2003, 2004, 2005, 2006), Всероссийской научно-практической конференции "Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в условиях модернизации российского образования" (Екатеринбург, 2003).

Научная новизна исследования состоит в следующем:

1. Предложена концепция совершенствования методики введения и формирования фундаментальных понятий механики, включающая: 1) дидактическую модель формирования физических понятий; 2) реализацию деятельностного подхода в обучении физике; 3) создание, освоение и использование новых элементов учебной физики в процессе совместной познавательной деятельности учителя и ученика.

2. Разработаны 20 новых элементов учебной физики, использующих объекты современной ноосферы, которые обеспечивают формирование понятия относительности движения при изучении всех тем школьного курса механики; эффективность применения этих элементов в учебном процессе подтверждена педагогическим экспериментом.

отсчета. Разработана методика формирования умений перехода из одной системы отсчета в другую, эффективность которой обоснована педагогическим экспериментом.

Теоретическая значимость работы состоит:

1) в обосновании необходимости и возможности использования новых элементов учебной физики для повышения эффективности формирования фундаментальных понятий системы отсчета и относительности движения при изучении всех разделов механики;

2) в определении последовательности использования разработанных элементов учебной физики в соответствии с этапами и уровнями дидактической модели формирования физических понятий;

3) в подтверждении целесообразности выделения в целостном учебном процессе по формированию фундаментальных понятий механики относительно самостоятельных компонентов: деятельности учителя, деятельности учащихся и совместной учебно-исследовательской деятельности учителя и ученика.

Практическая значимость работы заключается в конкретных методических рекомендациях по использованию новых элементов учебной физики для организации деятельности учителя физики при подготовке и проведении уроков, самостоятельной познавательной деятельности учащихся при выполнении лабораторных работ и совместной учебно-исследовательской деятельности учителя и ученика, обеспечивающей первые два вида деятельности.

Исследование проводилось на протяжении 2002-2006 гг. и включало в себя следующие этапы:

Первый этап (2002-2003 гг.) характеризуется выбором проблемы исследования и ее обоснованием. Анализ научной, методической и учебной литературы позволил сделать вывод о том, что имеющихся в учебной и методической литературе экспериментов недостаточно для формирования понятия относительности движения в учебном процессе. Основное внимание уделено изучению теории физических явлений и разработке нового учебного эксперимента, базирующегося на общедоступном оборудовании. Проведена диагностика уровня сформированноети понятия относительности движения выпускников школы, ставших студентами педагогического вуза, и учителей физики. Разработаны установки по демонстрации относительности движения в поле тяжести Земли.

Второй этап (2003-2004 гг.) состоял в разработке системы учебного физического эксперимента по введению фундаментального понятия относительности движения как в школьном, так и в вузовском курсе физики. Изучены и воспроизведены известные школьные опыты, выявлены элементы учебного материала, не обеспеченные учебным экспериментом, разработаны новые учебные приборы, установки и эксперименты по введению, формированию и применению основных понятий во всех темах школьного курса механики. Предложена методика организации учебной деятельности учителя и ученика в реальном учебном процессе.

На этом этапе завершен педагогичегкий эксперимент, проведена статистическая обработка результатов исследования, выполнено обобщение, осуществлено внедрение результатов исследования, сформулированы выводы и завершено оформление диссертации.

Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялись в Глазовском государственном педагогическом институте, Глазовском физико-математическом лицее, на семинаре учителей физики северного куста Удмуртской Республики на базе Республиканской очно-заочной школы при МОУ "Физико-математический лицей" г.Глазова. Полученные результаты обсуждались на заседаниях научного семинара физического факультета Гла-зовского пединститута (2002-2006 гг.), научно-практических конференциях (Екатеринбург, 2003 г., Глазов, 2003-2006 гг.). Результаты проведенного исследования изложены в 16 публикациях автора.

Положения, выносимые на защиту.

1. Разработанные в ходе выполнения диссертационного исследования элементы учебной физики позволяют более эффективно сформировать понятие относительности механического движения, углубить знания учащихся по механике и повысить их интерес к физике, что подтверждается результатами обучающего педагогического эксперимента.

2. Предлагаемые элементы учебной физики доступны для применения в школьном курсе физики; они могут быть использованы для организации научно-исследовательской деятельности студентов педагогических вузов и учебно-исследовательской деятельности школьников; учебные приборы и экспериментальные установки доступны для изготовления учащимися; опыты соответствуют дидактическим требованиям к учебному эксперименту.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка из 180 источников. Общий объем диссертации 211 страниц; она содержит 59 рисунков и 17 таблиц.

Во введении обосновывается актуальность исследования, определяются объект, предмет и цель исследования, выдвигается гипотеза, формулируются задачи исследования, перечисляются методы, указываются методологическая основа, достоверность и обоснованность исследования, раскрываются научная новизна, теоретическая и практическая значимость, приводятся выносимые на защиту положения.

В первой главе "Теоретические основы процесса формирования фундаментальных физических понятий механики" обосновывается необходимость разработки новых элементов учебной физики для более эффективного формирования фундаментальных физических понятий, рассматриваются этапы и уровни формирования понятий.

С этой целью в первом параграфе "Дидактическая теория введения и формирования физических понятий" изложены результаты изучения и анализа трудов отечественных ученых. Современная дидактическая теория формирования физических понятий в сознании учащихся средней школы базируется на результатах психолого-педагогических исследований и создана трудами Л.Я Зориной, В.В.Майера, Е В Оспенниковой, А.В.Петрова,

И.Г.Пустильника, В.Г.Разумовского, А В Усовой, Т.Н.Шамало и других исследователей.

Полное формирование физического понятия в сознании учащегося происходит в три этапа: осознание понятия -4 усвоение понятия -+ применение понятия. Учащийся под руководством учителя может осознать необходимость нового понятия в учебной теории, тогда усвоение теоретического понятия происходит, как правило, в учебном эксперименте. Возможен вариант, при котором учащийся осознает новое понятие в эксперименте, тогда усвоение эмпирического понятия происходит в теории. Этап применения понятия означает уверенное использование его в рамках всей учебной физики.

В дидактике физики исследованы способы формирования физических понятий, определены критерии сформированности понятий, предложены дидактические модели формирования понятий, рассмотрены процессы формирования понятий в учебной теории, учебном эксперименте, учебном и научном познании. Результаты этих исследований обобщены в концепции учебной физики, в которой обосновано положение, что формирование физических понятий происходит в теоретическом и экспериментальном познавательных циклах при усвоении учащимися целостного элемента учебной физики, относящегося к определенному элементу ноосферы. Таким образом, из дидактической теории следует, что существенное совершенствование процесса формирования физических понятий может быть достигнуто лишь путем создания и внедрения в систему физического образования новых элементов учебной физики.

Во втором параграфе "Проблема формирования фундаментальных физических понятий относительности движения и системы отсчета" рассмотрены способы решения этой проблемы в учебной и методической литературе.

Анализ школьных и вузовских учебников показал, что при изучении механики вводится 26 понятий, непосредственно относящихся к системам отсчета и относительности движения. Систематизированы сведения об использовании фундаментальных понятий механики и их производных в учебной литературе. Проанализирован учебный физический эксперимент, способствующий формированию понятий относительности движения и системы отсчета. Он многочислен, но в значительной степени однообразен. Методика формирования понятий системы отсчета и относительности движения сильно теоретизировала, рекомендуемый учебный эксперимент носит в основном иллюстративный характер, практически отсутствуют опыты по движению в локально-инерциальных системах отсчета, что не способствует глубокому и полному усвоению учащимися фундаментальных понятий механики.

Таким образом, изучение проблемы формирования понятий системы отсчета и относительности движения показывает, что дидактические возможности традиционной методики в настоящее время исчерпаны. Кардинальное изменение существующей методики нецелесообразно, поскольку в целом она решает задачи, стоящие перед современной системой физического образования. Совершенствование методики формирования фундаментальных понятий механики может быть о< уществлено путем создания »>вых элементов учебной физики, которые естественным образом встраивают« я в содержание школьного курса физики, позволяя преодолеть трудности традиционной методики. Эти новые элементы должны обеспечивать эффективную реализацию дея-

тельностного подхода в процессах обучения учителя и учащихся, учебного и научного познания учащихся.

В третьем параграфе "Повышение эффективности процесса формирования фундаментальных понятий механики средствами учебной физики" рассматриваются способы совершенствования методики формирования понятий механики. Проанализированы серия учебных экспериментов, предложеная Г. Г. Никифоровым, а также разработанный им комплект оборудования для демонстраций относительности движения. Показана целесообразность использования натурного демонстрационного варианта мысленного эксперимен-

Таблица 1

Формирование фундаментального понятия относительности механического движения

Этапы, уровни Новые элементы учебной физики

Э1. Осознание понятия У1. Ученик отличает один объект от другого У 2. Ученик указывает признаки объекта, но не отделяет существенные признаки от несущественных. 1. Полная система отсчета (изготовление и градуировка часов, создание системы отсчета, построение системы координат, инвариантность времени, основная задача механики). 2. Траектории с временными метками. 3. Стробоскопические изображения.

Э2. Усвоение понятия. УЗ. Ученик усвоил существенные признаки, но понятие сковано единичными образами. У4. Понятие обобщено, усвоены существенные связи этого понятия с другими. 4. Совокупность умений перехода из одной системы отсчета в другую 5. Закон сложения скоростей 6. Движение по вращающемуся диску. 7. Инерциалъная система отсчета. 8. Принцип относительности Галилея.

ЭЗ. Применение понятия. У5. Ученик использует усвоенное понятие при овладении новыми учебной теорией и учебным экспериментом. У6. Установлены связи между понятиями различных систем понятий школьной физики 9. Траектория центра масс при движении в поле тяжести 10. Измерение ускорения свободного падения 11. Движение под действием силы тяготения 12. Демонстрация локально-инерцнальной системы отсчета. 13. Подпрыгивание капли при падении в поле тяжести. 14. Упругое взаимодействие тел при падении 15. Движение по окружности как колебание в колеблющейся системе отсчета. 16. Изучение механического движения по стробоскопическим фотографиям. 17. Моделирование свободного падения движением на наклонной плоскости. 18. Учебный эксперимент по относительности свободного падения. 19. Движение магнитов в свободно падающей системе отсчета. 20. Метод моментального фотографирования падающих тел.

та Эйнштейна по механическому движению в падающем лифте и введения в школьном курсе физики повышенного уровня понятия локально-инерциальной системы отсчета.

Обоснована необходимость создания новых элементов учебной физики по относительности механического движения, включающих учебную теорию, учебный эксперимент и методику их изучения. Эти элементы учебной физики, обеспечивающие учащимся осознание, усвоение и применение понятий относительности движения и системы отсчета должны относиться ко всем разделам механики и обеспечивать деятельность учителя при обучении, учебную деятельность учащегося и совместную учебно-исследовательскую деятельность учителя и ученика. В табл. 1 для этапов и уровней сформированное™ фундаментальных понятий механики, представлены разработанные в настоящем исследовании новые элементы учебной физики.

Во второй главе "Совершенствование методики введения и формирования понятия относительности механического движения" описаны новые учебные элементы, необходимые для эффективного формирования фундаментального понятия относительности движения, которые включают в себя учебный физический эксперимент, учебную теорию и методику их изучения. При этом в целостном процессе учебной деятельности (В. С. Данюшенков) при введении и формировании понятия относительности механического движения мы условно выделили три относительно самостоятельных компонента: деятельность учителя, деятельность учащихся и совместную учебно-исследовательскую деятельность учителя и ученика.

В первом параграфе "Деятельность учителя по реализации современного стандарта при изучении механики" основное внимание уделено описанию рекомендуемых элементов учебной физики, которые могут быть использованы учителем для организации учебной деятельности школьников на уроке. Эти элементы структурированы по темам школьного курса физики. Деятельность учителя заключается в освоении предлагаемых элементов учебной физики, встраивании в существующую методику изучения школьного курса механики без нарушения ее целостности и использовании их на уроках физики с целью повышения эффективности учебного процесса.

Предложены 15 элементов учебной физики: 1) полная система отсчета: предложен вариант изготовления и градуировки часов, в качестве которых используют капельницу, описаны создание системы отсчета, построение системы координат, инвариантность времени, основная задача механики; 2) траектории с временными метками: описана демонстрационная установка и представлены основные идеи методики использования порошковых фигур при изучении кинематики, а именно: положение точки в пространстве, прямолинейное равномерное движение, графическое представление движения, средняя и мгновенная скорость, ускорение, равноускоренное движение, перемещение при равноускоренном движении, относительность перемещений; 3) стробоскопические изображения- рассмотрены способы получения стробоскопических фотографий и определения кинематических характеристик движения в демонстрационных опытах; 4) закон сложения скоростей: описана простая демонстрационная установка для демонстрации движения тела в различных системах отсчета и количественного подтверждения закона сложения скоро-

стей; 5) движение по вращающемуся диску: предложена установка для изучения вращательного движения, которая позволяет экспериментально показать зависимость линейной скорости и углового ускорения от расстояния до центра диска, а также подтвердить закон сложения скоростей; 6) совокупность умений перехода из одной системы отсчета в другую: описана методика формирования умений перехода из одной системы отсчета в другую, которая поэтапно знакомит учащихся с преобразованиями координат, скоростей и ускорений; 7) инерциальная система отсчета: движение человека и подброшенного тела; 8) принцип относительности Галилея: движение бутылки со струей в разных системах отсчета; 9) траектория центра масс при движении в поле тяжести: описан прибор для получения фотографий траектории движения различных точек тела; 10) измерение ускорения свободного падения: получение временных меток на линейке при падении в поле тяжести; 11) движение под действием силы тяготения: экспериментальная установка, состоящая из баллистического пистолета и мишени-ловушки, позволяет продемонстрировать относительность движения тел в поле тяжести; 12) демонстрация локально-инерциальной системы отсчета (описание экспериментальной установки приведено ниже); 13) подпрыгивание капли при падении в поле тяжести: на основе принципа относительности дано объяснение отскока капли от столика при движении в поле тяжести; 14) упругое взаимодействие тел при падении: рассмотрено движение двух шариков после взаимодействия в различных системах отсчета; 15) движение по окружности как колебание в колеблющейся системе отсчета: экспериментальная установка состоит из двух маятников, колеблющихся в перпендикулярных плоскостях.

Рис.1

Подробнее рассмотрим разработанную нами экспериментальную установку для демонстрации реальной локально-инерциальной системы отсчета (рис. 1). Она состоит из двух параллельных направляющих 1, которые можно располагать горизонтально или наклонно, массивной легкоподвижной тележки 2, плоского рабочего поля 3, керамического магнита 4, амортизатора 5 из резиновых нитей, горки 6, с которой запускается стальной шарик, яркого светодиода 7, соединенного с генератором прямоугольных импульсов, и установленного на тележке цифрового фотоаппарата 8. Демонстрацию проводят в три этапа: вначале пускают шарик по неподвижной тележке, затем осуществляют одновременное движение тележки по наклонной плоскости и шарика по тележке и, наконец, оставляют шарик неподвижным и отпускают тележку. Полученные цифровым фотоаппаратом фотографии посредством компьютера совмещают и получают изображение, показанное на рис.2. Параболическую траекторию 1 дал шарик, движущийся по неподвижной наклонной Она показывает, что пространственная система отсчета, связанная с поверхностью Земли является неинер-циальной. Траектория 2 получена при движении шарика по скатывающейся тележке. Так как движение шарика в этом случае равномерное и прямолинейное, то можно сделать вывод, что пространственная система отсчета, связанная со свободно падающим вблизи поверхности Земли телом, является инерциальной, поскольку в такой системе отсчета свободные движения других тел в ограниченной области равномерны и прямолинейны. Траектория 3 показывает, что тележка движется относительно стола ускоренно.

Во втором параграфе "Формирование фундаментальных понятий механики в процессе индивидуальной учебной деятельности учащихся" рассмотрено содержание нескольких лабораторных экспериментов по разным разделам механики, в которых используются и углубляются фундаментальные понятия механики. Здесь мы даем лишь описания экспериментальных установок и некоторых опытов, на основе которых учитель сам может составить инструкции к конкретным лабораторным работам. Индивидуальные эксперименты учащихся по механике помимо решения конкретных задач должны способствовать формированию фундаментальных понятий механики, а эта цель может быть достигнута при выполнении различных лабораторных работ.

В третьем параграфе "Учебно-исследовательская деятельность учителя и ученика" предложены учебные исследования, результатом которых является создание новых и совершенствование известных элементов учебной фи-

зики Они обеспечивают выполнение учебных экспериментов, рассмотренных в первом и втором параграфах второй главы, и дополняют их. Исследования выполняются в совместной деятельности учителя и ученика с целью формирования фундаментальных понятий механики и углубления знаний учащихся. Нами разработаны и описаны следующие учебные исследования: 1) метод порошковых фигур; 2) установка для получения порошковых фигур; 3) перемещения в различных системах отсчета; 4) стробоскопический метод наблюдения и фотографирования; 5) электронный стробоскоп на све-тодиоде; 6) пульсирующий источник света при изучении свободного падения тел; 7) стробоскопическое фотографирование скоростей; 8) стробоскопические фотографии движущегося тела; 9) стробоскопические фотографии взаимодействующих тел; 10) учебный эксперимент по относительности свободного падения; 11) движение магнитов в свободно падающей системе отсчета; 12) метод моментального фотографирования падающих тел; 13) прибор для изучения движения центра масс. Структура учебных исследований состоит из следующих компонентов: информация —► проблема —» задание —» выполнение. Последовательность компонентов не является строго заданной. Например, в ряде случаев целесообразно вначале сформулировать проблему, а затем предоставить учащимся информацию, достаточную для ее решения.

Третья глава "Дидактическая эффективность новых элементов учебной физики" содержит описание методов и результатов проведения системы педагогических исследований по доказательству эффективности использования новых элементов учебной физики. Педагогический эксперимент содержит констатирующий, обучающий, поисковый и контролирующий компоненты. Количественные результаты эксперимента обработаны общепринятыми в педагогических исследованиях методами математической статистики.

В первом параграфе "Диагностика уровня сформированности фундаментальных понятий механики" описано дидактическое исследование сформированности понятия относительности механического движения.

Диагностика сформированности умения перехода из одной системы отсчета в другую проведена среди 213 студентов, 25 учителей и преподавателей. Им была дана следующая задача: тело 1 в некоторый момент брошено с по-

верхности Земли со скоростью у (рис.3, а); одновременно тело 2 начинает падать вниз без начальной скорости Нарисуйте траекторию движения первого тела- 1) в системе отсчета, связанной с Землей; 2) в системе отсчета, связанной с падающим вторым телом. Анализ результата педагогического эксперимента показал, что правильно изобразили траекторию движения первого тела в системе отсчета, связанной с Землей 92% студентов, все преподаватели и учителя (рис. 3, б). Что касается движения первого тела в системе отсчета, связанной со свободно падающим без начальной скорости вторым телом, то только 7% студентов и 16% преподавателей и учителей нарисовали правильную траекторию (рис.3, в).

Гистмрамма результатов теста №1

1 23456789 10 И Номер вопроса

Рис.4

ЕЗ ФМ Л 9 кл ■ 1 курс □ 4 курс

С целью определения объема и содержания теоретических знаний учащихся об относительности механического движения был использован специально разработанный тест №1. Тест проведен в девятом классе физико-математического лицея (ФМЛ), а также на первом и четвертом курсах физического факультета ГГПИ. Всего в тестировании приняли участие 127 человек. Результаты тестирования представлены в виде гистограммы (рис. 4), на которой отмечен процент правильных ответов на каждый из вопросов теста. Из гистограммы видно, что на вопросы 1, 2, 3, 9, 11 более 50% учащихся во всех группах ответили правильно, то есть они помнят определение механического движения; понимают, что движение тел в разных системах отсчета различно; могут перечислить элементы, образующие систему отсчета; определить скорость тела в системе отсчета, движущейся относительно неподвижной системы; знают, как движутся тела в поле тяжести относительно Земли. Однако ответы на остальные вопросы теста дали следующие результаты На четвертый вопрос более 50% правильных ответов получе-

ны лишь от студентов четвертого курса, а вот студенты первого курса и тем более учащиеся ФМЛ не могут перечислить кинематические характеристики движения. Наиболее трудными для всех групп учащихся оказались пятый, шестой и седьмой вопросы. Здесь можно сделать вывод о том, что у них не сформировано понятие инерциальной системы отсчета и принципа относительности Галилея, большинство учащихся не запомнили сложную формулировку закона сложения скоростей, которая приводится в школьных учебниках, и за инерциальную систему отсчета они принимают не систему отсчета, в которой выполняются законы Ньютона, а Землю. Из анализа ответов на восьмой и десятый вопросы, можно предположить, что большинство учащихся не представляют, по какой траектории будет двигаться тело при переходе в систему отсчета, движущуюся ускоренно относительно Земли.

Коэффициенты сформированности понятия относительности движения оказались следующими: девятый класс ФМЛ — 0,44 ± 0,04; первый курс ГГПИ — 0,52 ± 0,04; четвертый курс ГГПИ — 0,60 ± 0,05 (погрешности определены с точностью 95% методом доверительных интервалов). По полученным данным можно говорить о том, что студенты четвертого курса владеют большим объемом знаний, чем студенты первого курса и тем более учащиеся девятого класса ФМЛ. Однако, по результатам теста № 1 можно судить лишь об уровне сформированное™ формальных теоретических знаний.

Во втором параграфе "Оценке эффективности использования новых элементов учебной физики" описан обучающий педагогический эксперимент с использованием новых элементов учебной физики и приведены результаты теста №2, который предназначен для проверки умения использовать сформированные понятия на практике.

Гистофамма результатов теста №2

4 5 6 Номер вопроса

Рис. 5

0ФМЛ9 о 1ФМЛ 10 кл □ 1 курс □4 курс

Перечислим задания этого теста. 1) На рисунке изображены траектории с временными метками двух равномерных движений и координатная ось х. Определите скорость тела 2 в системе отсчета связанной с телом 1. Время между соседними метками Д£ = 0,02 с 2) Используя изображения траекторий на рисунке, постройте вектор перемещения тела 1 относительно тела 2. 3) В масштабе начертите вектор скорости тела 1 в системе отсчета связанной с телом 2. Сформулируйте закон сложения скоростей. 4) Идущая вверх по реке моторная лодка встретила сплавляемый по течению реки плот. Через час после встречи лодка повернула назад и поплыла вниз по течению с прежней относительно воды скоростью. Через сколько времени после поворота лодка догонит плот? 5) Из одной точки одновременно брошены два тела: одно — вертикально вниз со скоростью v, а другое — с той же скоростью вертикально вверх. Как с течением времени будет меняться расстояние между этими телами? 6) На палубе идущего парохода пассажир подбросил мяч. Попадет ли он обратно в руки тому же пассажиру? Почему? 7) С наклонной плоскости без начальной скорости пустили тележку, на которой покоился стальной шарик. Как будет двигаться шарик относительно тележки после начала ее движения? Нарисуйте траекторию движения шарика. Объясните результат. 8) Два тела бросили горизонтально со скоростями щ и г)2 с одной высоты. С каким ускорением будет двигаться тело 1 в системе отсчета связанной с телом 2? Задания 1, 2, 3, 7 были даны с соответствующими рисунками.

Тест № 2 проведен в девятом и десятом классах ФМЛ и на первом и четвертом курсах физического факультета ГГПИ. В тестировании приняли участие 149 человек, его результаты представлены в виде гистограммы (рис. 5). Отметим, что в двух группах учащихся (девятый класс ФМЛ и первый курс ГГПИ) использовались новые элементы учебной физики, перечисленные в таблице 1, а в двух других группах (десятый класс ФМЛ и четвертый курс ГГПИ) нет. Коэффициенты сформированности понятия относительности по тесту № 2 следующие: девятый класс ФМЛ — 0,59±0,05; десятый класс ФМЛ - - 0,38 ± 0,07; первый курс ГГПИ — 0,46 ± 0,05; четвертый курс ГГПИ — 0,35 ± 0,06 (погрешности определены методом доверительных интервалов с точностью 0,95).

Через неделю после проведения теста №2 на первом курсе физического факультета в течении одного занятия были решены типовые задачи по относительности движения. На следующей неделе проведен тест № 3, который аналогичен тесту №2 и отличается лишь рисунками и формулировкой заданий. Коэффициент сформированности понятия относительности движения при выполнении теста №3 оказался равен 0,48 ± 0,05.

На основании проведенного анализа педагогического эксперимента сделаны следующие выводы.

1. Обучение по стандартной методике позволяет сформировать теоретические знания, которые являются в значительной степени формальными и не позволяют учащимся свободно пользоваться понятием относительности движения при решении практических задач.

2. Практическое применение теоретических знаний при решении задач по механике повышает сформированность понятия относительности движения незначительно.

3. Для повышения эффективности процесса формирования фундаментальных понятий механики необходимо для организации учебной деятельности использовать новые элементы учебной физики, в которых в органическом единстве взаимодействуют учебная теория и учебный эксперимент.

Кроме того, проведена экспертная оценка учебности и известности девяти экспериментов: траектории с временными метками (порошковые фигуры); закон сложения скоростей; стробоскопические фотографии; траектория центра масс при движении в поле тяжести; учебный эксперимента по относительности свободного падения; движение под действием силы тяготения (установка с ловушкой); моделирование свободного падения движением на наклонной плоскости; демонстрация локально-инерциальной системы отсчета; движение магнитов в свободно падающей системе отсчета; упругое взаимодействие шариков при падении. Результаты показывают, что все эксперименты обладают высоким значением параметра учебности. то есть их использование в обучении не только необходимо, но и возможно, причем соответствующая методика разработана достаточно. По результатам экспертизы можно говорить о том, что предлагаемые эксперименты малоизвестны или неизвестны, а фундаментальный эксперимент, по демонстрации локально-инерциальной системы отсчета, ранее не видел ни один из экспертов.

В третьем параграфе "Новые элементы учебной физики как объект исследовательской деятельности учителя и ученика" представлено описание учебно-исследовательской деятельности студентов в курсе экспериментальной физики и научно-исследовательской деятельности при выполнении курсовых и дипломных работ. В процессе учебно-исследовательской деятельности на занятиях по экспериментальной физике студентами получены новые результаты и доказано, что материальные и временные затраты при создании оборудования для экспериментальных установок минимальны.

Темы курсовых и дипломных исследований, связанных с относительностью движения в механике, были предложены студентам 3, 4 и 5 курсов педагогического института с целью проверки основной гипотезы диссертационного исследования. Результаты позволяют сделать вывод о том, что эффективность усвоения материала студентами высока.

В ходе диссертационного исследования педагогическим экспериментом было охвачено 315 студентов, 70 школьников, 17 учителей физики общеобразовательных школ и 8 преподавателей вузов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изложенное выше показывает, что цель диссертационного исследования достигнута, решены все поставленные задачи, на основе теоретического изучения проблемы и проведенного педагогического эксперимента доказана справедливость гипотезы, согласно которой возможно создание таких элементов учебной физики, применение которых обеспечивает эффективное формирование фундаментальных понятий механики, углубляет знания учащихся и повышает их интерес к физике.

Кратко перечислим полученные при выполнении исследования результаты.

1. Рассмотрение основ дидактической теории введения и формирования физических понятий позволило выделить основные этапы осознания, усвоения и применения понятий учащимися. Показано, что для более эффективного формирования понятий относительности движения необходимо использовать целостные элементы учебной физики, включающие взаимосвязанные друг с другом учебный физический эксперимент и учебную физическую теорию. Описаны 20 новых элементов учебной физики, которые обеспечивают учащимся осознание, усвоение и применение понятий относительности движения и системы отсчета. Эти элементы относятся ко всем разделам механики и обеспечивают деятельность учителя при обучении, учебную деятельность учащегося и совместную учебно-исследовательскую деятельность учителя и ученика.

2. Обучающий педагогический эксперимент показал, что эффективность предлагаемой методики формирования умений перехода из одной системы отсчета в другую выше, чем традиционной. Созданы новые учебные приборы, экспериментальные установки, предложен и описан натурный демонстрационный вариант мысленного эксперимента Эйнштейна с падающим лифтом, который позволяет доказать существование локально-инерциальных систем отсчета и является фундаментальным при введении понятия инерциальной системы отсчета. Все экспериментальные установки доступны для использования в школе и просты в изготовлении. Экспертная оценка подтверждает их соответствие дидактическим требованиям к учебному физическому эксперименту. Кроме того, разработаны простые и эффектные эксперименты, к которым можно отнести стробоскопические фотографии движений тел, относительное движение тел в поле тяжести, упругое взаимодействие тел при падении и ряд других, которые позволяют повысить интерес учащихся к физике, о чем свидетельствуют наблюдения и анализ учебно-исследовательской деятельности школьников.

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

1 Жук, Л. А. Относительное движение воды при гидродинамическом ударе [Текст] / Л. А. Жук, А. Е. Чирков // Учебная физика. — 2003. — N2 4. — С. 26. (0,06 печ. л., авторских — 50%) 2. Жук, Л. А. Подпрыгивающие шарики в новой системе отсчета [Текст] / Л. А. Жук, А. Е Чирков // Учебная физика. — 2003. — № 5. — С. 19-20. (0,11 печ. л., авторских — 50%)

3 Майер, В. В Эффектная демонстрация относительности движения в поле тяжести [Текст] / В В Майер, А Е. Чирков // Физика- Приложение к еженедельной газете "Первое сентября" — 2001. — № 24. — С 4-6. (0,34 печ. л., авторских — 50%)

4 Майер, В. В Простая демонстрация поражения падающего тела выстрелом с поверхности Земли [Текст] / В. В. Майер, А.Е.Чирков // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научных трудов. Выпуск 17 — М. • ИОСО РАО, 2003. — С 37-38 (0,13 печ. л , авторских — 50%)

5 Майер, В В Простой опыт по относительности движения в поле тяжести [Текст] / В. В Майер, А Е Чирков // Учебный физический эксперимент- Актуальные проблемы Современные решения: Программа и материалы восьмой всероссийской научно-практической конференции — Глазов - ГГПИ, 2003 —С. 16 (0,01 печ л , авторских — 50%)

6 Майер, В. В Стробоскопическое фотографирование на цифровой фотоаппарат [Текст] / В В Майер, А Е Чирков // Проблемы учебного физического эксперимента- Сборник научных трудов Выпуск 18 — М ИОСО РАО, 2003 С 39-41. (0,13 печ л., авторских — 50%)

7. Майер, В В. Формирование понятия полной системы отсчета в механике Ньютона [Текст] / ВВ. Майер, А Е. Чирков // Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики в условиях модернизации российского образования' Материалы Всероссийской научно практической конференции, Екатеринбург, 1-2 апреля 2003 г./ Уральский гос. пед. ун-т. Екатеринбург, 2003 - -С 97-99. (0,08 печ. л , авторских — 50%)

8. Майер, В. В. Демонстрация локально-инерциальной системы отсчета [Текст] / В. В. Майер, А.Е Чирков // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научных трудов Выпуск 20. — М. : ИОСО РАО, 2004. — С. 40-42. (0,13 печ л., авторских — 50%)

9. Майер, В. В. Движение в системе отсчета, связанной со свободно падающим телом [Текст] / В. В Майер, А.Е.Чирков, Н. Г. Перминов // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научных трудов. Выпуск 21. —М. : ИСМО РАО, 2005. — С. 70-71. (0,13 печ. л., авторских — 33%)

10. Майер, В В Демонстрация движения относительно центра масс [Текст] / В.В.Майер, А.Е.Чирков // Повышение эффективности подготовки учителей физики и информатики- Материалы Международной научно-практической конференции, Екатеринбург, 12-13 апреля 2005 г. : В 2 ч. 4.1 / Уральский гос. пед. ун-т Екатеринбург, 2005. — С. 248-249. (0,06 печ. л., авторских — 50%)

11 Сысоева, Б. П. Формирование понятий системы отсчета и относительности движения [Текст] / Б. П Сысоева, А. Е. Чирков // Учебная физика. — 2003. — № 5. — С. 8-12. (0,28 печ. л., авторских — 50%)

12. Чирков, А. Е. Инерциальная система отсчета в школьном курсе физики [Текст] / А.Е.Чирков, В. В. Майер // Учебный физический эксперимент- Актуальные проблемы Современные решения- Программа и материалы девятой всероссийской научно-практической конференции. — Глазов : ГГПИ, 2004. — С. 20. (0,03 печ. л., авторских — 50%)

13. Чирков, А. Е. Учебный физический эксперимент для формирования обобщенного понятия относительности движения [Текст] / А. Е. Чирков, В. В. Майер // Учебный физический эксперимент: Актуальные проблемы. Современные решения. Программа и материалы десятой Всероссийской научно-практической конференции. — Глазов : ГГПИ, 2005. — С 23-24. (0,03 печ. л., авторских — 50%)

14. Чирков, А. Е. Дидактическое исследование сформированности понятия относительности механического движения [Текст] / А.Е.Чирков // Учебный физический эксперимент: Актуальные проблемы. Современные решения- Программа и материалы одиннадцатой Всероссийской научно-практической конференции. — Глазов : ГГПИ, 2006. — С. 13. (0,03 печ. л., авторских — 100%)

15. Чирков, А.Е. Элементы учебной физики для формирования фундаментальных понятий механики [Текст] / А. Е. Чирков // Учебный физический эксперимент: Актуальные проблемы. Современные решения: Программа и материалы одиннадцатой Всероссийской научно-практической конференции — Глазов . ГГПИ, 2006. — С. 13-14. (0,03 печ. л., авторских — 100%)

16. Чирков, А. Е. Формирование понятия относительности механического движения [Текст]: учебное пособие к курсу экспериментальной физики / А. Е. Чирков. — Глазов : ГГПИ, 2006. — 84 е.: ил. — (Библиотека журнала "Учебная физика". Серия "Учебные физические исследования" ). (5,25 печ. л., авторских — 100%)

Л ооб4

»10834

Изд. лиц. ИД N»06035 от 12.10.2001. Подписано в печать 03.05 2006. Размножено на ризографе Формат 60 х 84 1/16 Усл. печ. л. 1,3. Тираж 100. Заказ №844-2006.

Глазовский государственный педагогический институт имени В Г. Короленко. 427621, Удмуртия, г. Глазов, ул. Первомайская, 25

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Чирков, Андрей Евгеньевич, 2006 год

Введение .:.

• Глава 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА

ФОРМИРОВАНИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПОНЯТИЙ МЕХАНИКИ

1.1. Дидактическая теория введения и формирования физических понятий

1.2. Проблема формирования фундаментальных физических понятий относительности движения и системы отсчета

1.3. Повышение эффективности процесса формирования фундаментальных понятий механики средствами учебной физики

Глава 2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ВВЕДЕНИЯ

И ФОРМИРОВАНИЯ ПОНЯТИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ МЕХАНИЧЕСКОГО ДВИЖЕНИЯ

2.1. Деятельность учителя по реализации современного стандарта при изучении механики. ф 2.2. Формирование фундаментальных понятий механики в процессе индивидуальной учебной деятельности учащихся

2.3. Учебно-исследовательская деятельность учителя и ученика.

Глава 3. ДИДАКТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ НОВЫХ

ЭЛЕМЕНТОВ УЧЕБНОЙ ФИЗИКИ.

3.1. Диагностика уровня сформированности фундаментальных понятий механики

3.2. Оценка эффективности использования новых элементов учебной физики

3.3. Новые элементы учебной физики как объект

Ф исследовательской деятельности учителя и ученика

Введение диссертации по педагогике, на тему "Современные элементы учебной физики для формирования фундаментального понятия относительности механического движения"

Актуальность исследования. Фундаментальной идеей относительности пронизана вся современная физика. Поэтому около полувека назад в дидактике физики была поставлена задача формирования соответствующих физических понятий в процессе изучения механики в школе. Решению этой задачи в значительной мере посвящена известная монография Э. Е. Эвенчик "Преподавание механики в курсе физики средней школы" [174]. В настоящее время Государственный стандарт среднего (полного) общего образования [ 126 ] требует освоения знаний о пространственно-временных закономерностях, ознакомления с основами классической механики и специальной теории относительности. Методика изучения механики в школе построена так, чтобы наряду с решением конкретных задач этой дисциплины, готовить учащихся к усвоению основ специальной теории относительности и последующему восприятию ими идей общей теории относительности.

Основы дидактической теории формирования физических понятий заложены исследованиями А. В. Усовой [ 143 ]. Значительный вклад в решение этой проблемы внесли Л.Я.Зорина [38], И.Г.Пустильник [109], В.Г.Разумовский [116], Т.Н.Шамало [170], В.Ф.Шилов [173] и другие ученые. В ряде работ определяющая роль в формировании физических понятий отводится учебному эксперименту, в других — значение эксперимента принижается и доказывается главенствующая функция теории. Наиболее обоснованным представляется положение концепции учебной физики (В. В. Майер [69]), согласно которому формирование понятий происходит в процессе познания учащимися целостного элемента учебной физики, включающего взаимосвязанные учебный физический эксперимент и учебную физическую теорию.

Фундаментальные понятия механики детально проанализированы в учебниках университетского уровня (Р.В.Поль [103], Д. В. Сивухин [130], С.П.Стрелков [136], С.Э.Хайкин [154] и др.); эти понятия вводятся в школьных учебниках (С.В.Громов [25]; В.А.Касьянов [52]; А.Н.Мансуров и Н.А.Мансуров [82]; Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев и Н.Н. Сотский [88]; А. В. Перышкин и Е. М. Гутник [99]; А. А. Пинский, В.Г.Разумовский, А.И.Бугаев и др. [145]; В.Г.Разумовский, В.А.Орлов, Ю.И.Дик, Г.Г.Никифоров и В.Ф.Шилов [115]; Н.М.Шахмаев [171]); они изучаются в углубленных и элективных курсах физики (М. М. Балашов, А. И. Гомонова, А. Б.Долицкий и др. [146]; Е. И. Бутиков и А.С.Кондратьев [10]; О. Ф. Кабардин, В.А.Орлов, Э. Е. Эвенчик и др. [147]; Г. А. Чижов и Н.К. Хананов [161]; Б.М.Яворский и А. А. Пинский [177]). Учебный эксперимент по формированию фундаментальных понятий механики рассматривается в исследованиях JI. И. Анциферова [2, 3], М.И.Гринбаума [23], П.В.Зуева [40], М.А.Кибардина и Е.Л.Талалая [53], Г.Г.Никифорова [90], Е. С. Объедкова [94],

A.А.Покровского [102], А.П.Попова и А. Н. Кузибецкого [150],

B. Г. Речкалова [117], С. А. Хорошавина [155, 157, 158], Т.Н. Шамало [ 170], Н. М. Шахмаева и В. Ф. Шилова [ 172], и других ученых. Отдельные вопросы методики, касающиеся темы настоящего исследования, разработаны В. А. Орловым и А. Т. Проказой [95], О. С. Орловым [96], Г. А.Розманом и В. М. Чиганашкиным [118], А. П. Рымкевичем [149], Б. В. Селюком и К. Г. Голубевой [ 129], Е. С. Соколовым [ 135] и др.

Таким образом, фундаментальному понятию относительности движения в школьном курсе физики, учебной, методической и научной литературе уделено значительное внимание. Однако дидактическое тестирование показывает, что указанное понятие у выпускников средних школ и студентов педагогических вузов сформировано недостаточно. Анализ результатов тестирования свидетельствует о том, что знания учащихся формальны, они не помнят теоретизированных определений, не в состоянии обосновать теоретические положения учебным экспериментом, не владеют техникой перехода из одной системы отсчета в другую. Отсюда следует необходимость совершенствования методики введения и формирования фундаментальных понятий механики. Поскольку потенциал традиционного учебного материала фактически исчерпан, требуемое совершенствование может быть достигнуто путем создания и использования новых элементов учебной физики.

Предмет исследования — процесс введения и формирования фундаментальных понятий механики.

Из цели и гипотезы вытекают следующие задачи исследования.

3. Провести диагностику уровня сформированности фундаментальных понятий механики и умений перехода из одной системы отсчета в другую. Оценить учебность новых элементов учебной физики и эффективность методики использования их в реальном учебном процессе. Подтвердить возможность применения новых элементов учебной физики в качестве объекта совместной учебно-исследовательской деятельности учителя и ученика.

Методологическую основу исследования составляют положения теории формирования физических понятий (И. Г. Пустильник [109], А.В.Усова [142, 143], Т.Н. Шамало [170]), концепция научного познания в дидактике физики (В.Г.Разумовский [111, 114, 116, 134]), концепция учебной физики (В. В.Майер [69]), концепции дея-тельностного подхода в обучении физике (Ю.А. Сауров [122, 123]) и целостного подхода к методике познавательной активности учащихся (В. С. Данюшенков [29]).

Научная новизна исследования состоит в следующем:

1. Предложена концепция совершенствования методики введения и формирования фундаментальных понятий механики, включающая:

1) дидактическую модель формирования физических понятий; 2) реализацию деятельностного подхода в обучении физике; 3) создание, освоение и использование новых элементов учебной физики в процессе совместной познавательной деятельности учителя и ученика.

3. Предложен фундаментальный учебный эксперимент, реализующий условия мысленного эксперимента Эйнштейна с падающим в поле тяжести лифтом и подтверждающий существование локально-инерциальных систем отсчета. Разработана методика формирования умений перехода из одной системы отсчета в другую, эффективность которой обоснована педагогическим экспериментом.

Теоретическая значимость работы состоит:

Исследование проводилось на протяжении 2002-2006 гг. и включало в себя следующие этапы:

Первый этап (2002-2003 гг.) характеризуется выбором проблемы исследования и ее обоснованием. Анализ научной, методической и учебной литературы позволил сделать вывод о том, что имеющихся в учебной и методической литературе экспериментов недостаточно для формирования понятия относительности движения в учебном процессе. Основное внимание уделено изучению теории физических явлений и разработке нового учебного эксперимента, базирующегося на общедоступном оборудовании. Проведена диагностика уровня сформи-рованности понятия относительности движения выпускников школы, ставших студентами педагогического вуза, и учителей физики. Разработаны установки по демонстрации относительности движения в поле тяжести Земли.

Третий этап (2004-2006 гг.) посвящен проверке эффективности разработанной методики по формированию фундаментального понятия относительности движения у студентов вуза и учащихся средних учебных заведений. На этом этапе завершен педагогический эксперимент, проведена статистическая обработка результатов исследования, выполнено обобщение, осуществлено внедрение результатов исследования, сформулированы выводы и завершено оформление диссертации.

Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялись в Г лазовском государственном педагогическом институте, Глазовском физико-математическом лицее, на семинаре учителей физики северного куста Удмуртской Республики на базе Республиканской очно-заочной школы при МОУ "Физико-математический лицей" г. Глазова. Полученные результаты обсуждались на заседаниях научного семинара физического факультета Глазовского пединститута (2002-2006 гг.), научно-практических конференциях (Екатеринбург, 2003 г., Глазов, 2003-2006 гг.). Результаты проведенного исследования изложены в 16 публикациях автора.

Положения, выносимые на защиту.

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

КРАТКИЕ ВЫВОДЫ

В ходе диссертационного исследования педагогическим экспериментом охвачены 315 студентов, 70 школьников, 17 учителей физики общеобразовательных школ и 8 преподавателей вузов.

1. Проведено дидактическое исследование сформированности понятия относительности механического движения. На основе результатов диагностики сформированности умений перехода из одной системы отсчета в другую показано, что не только у студентов педагогического института, но и у учителей эти умения сформированы недостаточно. Проверка содержания и объема знаний учащихся об относительности механического движения показала невысокий уровень и формальный характер теоретических знаний учащихся по фундаментальным понятиям системы отсчета и относительности движения. Отсюда следует необходимость совершенствования существующей методики формирования фундаментальных понятий механики.

2. Педагогическим экспериментом обоснована возможность и целесообразность применения в учебном процессе средней школы разработанных в диссертации новых элементов учебной физики. Они позволяют не только более эффективно сформировать понятие относительности движения, но и повышают интерес учащихся к физике. На основе экспертной оценки показано, что разработанные эксперименты, обладают высоким значением параметра учебности и являются новыми.

3. В ходе совместной учебно-исследовательской деятельности учителя и ученика показана возможность создания экспериментальных установок с минимальными временными и материальными затратами. При выполнении курсовых и дипломных работ, а также в курсе экспериментальной физики учащимися получены результаты, обладающие не только субъективной, но и объективной новизной.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения диссертационного исследования его цель достигнута, решены все поставленные задачи, на основе теоретического изучения проблемы и проведенного педагогического эксперимента доказана справедливость гипотезы, согласно которой возможно создание таких элементов учебной физики, применение которых обеспечивает эффективное формирование фундаментальных понятий механики, углубляет знания учащихся и повышает их интерес к физике.

Кратко перечислим полученные при выполнении исследования результаты.

1. Рассмотрение основ дидактической теории введения и формирования физических понятий позволило выделить основные этапы осознания, усвоения и применения понятий учащимися. Показано, что для более эффективного формирования понятий относительности движения необходимо использовать целостные элементы учебной физики, включающие взаимосвязанные друг с другом учебный физический эксперимент и учебную физическую теорию. Описаны 20 элементов учебной физики, которые обеспечивают учащимся осознание, усвоение и применение понятий относительности движения и системы отсчета. Эти элементы относятся ко всем разделам механики и обеспечивают деятельность учителя при обучении, учебную деятельность учащегося и совместную учебно-исследовательскую деятельность учителя и ученика.

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Чирков, Андрей Евгеньевич, Глазов

1. Агафонова (Мамаева), Е. С. Формирование обобщенных понятий волнового движения на основе учебного эксперимента Текст. : дис канд. пед. наук / Агафонова (Мамаева) Елена Сергеевна — М., 1994. — 255 с.

2. Анциферов, Л. И. Практикум по методике и технике школьного физического эксперимента Текст. : учеб. пособие для студентов пед. ин-тов физ.-мат. спец. / Л.И.Анциферов, И. М. Пищиков. — М. : Просвещение, 1984.— 255 с.

3. Анциферов, JI. И. Самодельные приборы для физического практикума в средней школе Текст. : пособие для учителя / JI. И. Анциферов — М. : Просвещение, 1985. — 128 с.

4. Белоусов, С. М. Наблюдение и фотосъемка быстропротекающих процессов Текст. / С. М. Белоусов, Р. Н. Герасимов // Квант. — 1988. — №2. — С. 46-49.

5. Борн, М. Эйнштейновская теория относительности Текст. / М. Борн. — М. : Мир, 1964. — 456 с.

6. Боровой, A.A. Механика Текст. : Библиотечка физико-математической школы. Серия физическая / А. А. Боровой, JI. Н. Захаров, Э. Б. Финкелыитейн, А. Н. Херувимов — М. : Наука, 1967. — 208 с.

7. Бубликов, С. В. Методологические основы решения задач по физике в средней школе Текст. / С. В. Бубликов, А. С. Кондратьев // Учебная физика. — 1998. — №5. — С. 46-77.

8. Бубликов, С. В. Методологические основы решения задач по физике в средней школе Текст. / С. В. Бубликов, А. С. Кондратьев // Учебная физика. — 1998. — № 6. — С. 39-69.

9. Буров, В. А. Демонстрационный эксперимент по физике в старших классах средней школы Текст. Часть 1. Механика, теплота / В. А. Буров и др. — М. : Просвещение, 1967. — 366 с.

10. Бутиков, Е. И. Физика Текст. : учеб. пособие / Е. И. Бутиков, А.С.Кондратьев : В 3 кн. Кн.1. Механика. — М. : ФИЗ-МАТЛИТ, 2004. — 352 с.

11. Бутиков, Е. И. Физика в примерах и задачах Текст. / Е. И. Бутиков, А.А.Быков, А.С.Кондратьев. — М. : Наука, 1979. — 464 с.

12. Вентцель, Е. С. Теория вероятностей Текст. : учеб. для вузов / Е. СВентцель. — М. : Высш. шк., 2002. — 575 с.

13. Вецко, И. А. Дидактический материал по теме "Механическое движение" Текст. / И. А. Вецко, Н. А. Резник // Физика в школе. — 1998. — №4. — С. 37-42.

14. Гаврилов, С. JL Что такое стробоскоп Текст. / С. JI. Гаврилов // Квант. — 1983. — № 1. — С. 27-29.

15. Геттис, Э. Физика классическая и современная Текст. / Э. Геттис, Ф. Келлер, М. Скоув // Физика: Приложение к еженедельной газете "Первое сентября". — 2003. — №2. — С. 1-4.

16. Геттис, Э. Физика классическая и современная Текст. / Э. Геттис, Ф. Келлер, М. Скоув // Физика: Приложение к еженедельной газете "Первое сентября". — 2003. — №6. — С. 1-4.

17. Геттис, Э. Физика классическая и современная Текст. / Э. Геттис, Ф. Келлер, М. Скоув // Физика: Приложение к еженедельной газете "Первое сентября". — 2003. — № 10. — С. 1-4.

18. Геттис, Э. Физика классическая и современная Текст. / Э. Геттис, Ф. Келлер, М. Скоув // Физика: Приложение к еженедельной газете "Первое сентября". — 2003. — №22. — С. 21-24.

19. Геттис, Э. Физика классическая и современная Текст. / Э. Геттис, Ф. Келлер, М. Скоув // Физика: Приложение к еженедельной газете "Первое сентября". — 2003. — №30. — С. 19-22.

20. Гласс, Дж. Статистические методы в педагогике и психологии Текст. / Дж. Гласс, Дж. Стэнли. — М. : Прогресс, 1976. — 496 с.

21. Гмурман, В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика Текст. : учеб. пособие для вузов / В. Е. Гмурман. — М. : Высш. школа, 1972. — 368 с.

22. Грабарь, М. И. Применение математической статистики в педагогических исследованиях Текст. : Непараметрические методы / М.И.Грабарь, К.А.Краснянская. — М. : Педагогика, 1977. — 136 с.

23. Гринбаум, М. И. Самодельные приборы по физике. Из опыта. Пособие для учителей Текст. / М. И. Гринбаум. — М. : Просвещение, 1972. — 200 с

24. Громов, М.А. Физика Текст. : учеб. для 9 кл. сред. шк. / М. А. Громов, Н. А. Родина. — М. : Просвещение, 1998. — 180 с.

25. Громов, С. В. Физика Текст. : Механика. Теория относительности. Электродинамика. 10 кл. / С. В. Громов. — М. : Просвещение, 2002. — 383 с.

26. Гуревич, Л. Э. Общая теория относительности Эйнштейна Текст. / Л. Э. Гуревич, Э. С. Глинер // Знание. — 1972. — №11. — С. 4-6.

27. Гутник, Е. М. Физика. 9 кл. Текст. : Тематическое и поурочное планирование к учебнику А. В. Перышкина, Е. М. Гутник "Физика. 9 класс" / Е. М. Гутник, Е. В. Шаронина, Э.И.Доронина. — М. : Дрофа, 2001. — 96 с.

28. Дажаев, П. Ш. Рациональный выбор системы координат / П. Ш. Да-жаев, А.А.Гайдаев // Физика в школе. — 1989. — № 4. — С. 74-76.

29. Данюшенков, В. С. Целостный подход к методике формирования познавательной активности учащихся при обучении физике в базовой школе Текст. / В. С. Данюшенков. — Прометей, 1994. — 208 с.

30. Демонстрационный эксперимент по физике в старших классах средней школы Текст. В 2-х т. Т.1. Механика, теплота: Пособие для учителей / Под ред. А. А. Покровского. — М. : Просвещение, 1971. — 366 с.

31. Дик, Ю. И. Требования к конструированию самодельных приборов по физике Текст. / Ю. И. Дик, А. Ф. Мигунов // Физика в школе.1983. — № 1. — С. 76-80.

32. Дроздов, В. Б. Углубленное повторение в XI классе движения тела под действием силы тяжести Текст. / В. Б. Дроздов // Физика в школе. — 2000. — №8. — С. 26-30.

33. Жук, Л. А. Относительное движение воды при гидродинамическом ударе Текст. / Л. А. Жук, А.Е.Чирков // Учебная физика.2003. — № 4. — С. 26.

34. Жук, Л. А. Подпрыгивающие шарики Текст. / Л. А. Жук // Учебная физика. — 2003. — № 1. — С. 12-15.

35. Жук, Л. А. Подпрыгивающие шарики в новой системе отсчета Текст. / Л. А. Жук, А.Е.Чирков // Учебная физика. — 2003.5. — С. 19-20.

36. Жук, Л. А. Простой прибор для демонстрации перегрузок и невесомости Текст. / Л. А. Жук // Учебная физика. — 1998. — №5.1. С. 3-4.

37. Захаров, В. Д. Тяготение. От Аристотеля до Эйнштейна Текст. / В. Д. Захаров. — М. : Бином. Лаборатория знаний, 2003. — 278 с.

38. Зорина, Л. Я. Дидактические основы формирования системности знаний старшеклассников Текст. / Л. Я. Зорина. — М. : Просвещение, 1978. — 128 с.

39. Зуев, П. В. Повышение уровня физического образования в процессе обучения школьников Текст. / П. В. Зуев : Монография / Урал, гос. пед. ун-т. — Екатеринбург, 2000. — 130 с.

40. Зуев, П. В. Самостоятельные опыты при изучении механического движения Текст. / П. В. Зуев // Учебная физика. — 1999. — № 6. — С. 5-8.

41. Зуев, П. В. Теоретические основы эффективного обучения физике в средней школе (праксеологический подход) Текст. : Монография / П. В. Зуев / Урал. гос. пед. ун-т. — Екатеринбург, 2000. — 153 с.

42. Иванов, Ю. В. Опыты по равномерному и неравномерному движениям Текст. / Ю. В. Иванов, Б. П. Сысоева // Учебная физика. — 2003. — №4. — С. 5-9.

43. Иванов, Ю. В. Учебные исследования капель жидкости в системе обучения физике Текст. : дисканд. пед. наук. / Юрий Владимирович Иванов. — Киров, 2001. — 232 с.

44. Иванова, Л. А. Активизация познавательной деятельности учащихся при изучении физики Текст.: пособие для учителей / Л. А. Иванова. — М. : Просвещение, 1983. — 160 с.

45. Кабардин, О. Ф. Методические основы физического эксперимента Текст. / О. Ф. Кабардин // Физика в школе. — 1985. — №2. — С. 69-73.

46. Кабардин, О. Ф. Факультативный курс физики. 9 класс Текст. : учеб. пособие для учащихся / О. Ф. Кабардин, С. И. Кабардина, Н. И. Шефер. — М. : Просвещение, 1986. — 207 с.

47. Казаринов, А. С. Адаптационная валидация педагогических тестов Текст. : монография / А. С. Казаринов, А. А. Мирошниченко, А. Ю. Култышева — Глазов: Издательский центр ГГПИ, 2001. — 124 с.

48. Канаева, А. Ю. Учебный физический эксперимент как средство организации учебного и научного познания при изучении основ физической оптики Текст. : Дис. .канд. пед. наук / Канаева Анна Юрьевна. — Киров, 2004. — 197 с.

49. Каринкин, Н. М. Акселерометр Текст. / Н. М. Каринкин // Физика в школе. — 1972. — №4. — С. 90-91.

50. Карпович, А. Б. Задачи-вопросы по механике Текст. / А. Б. Карпович // Физика в школе. — 1954. — №2. — С. 69-71.

51. Касьянов, В. А. Поурочное и тематическое планирование (2 ч/нед.) 10-11-й класс Текст. / В.А.Касьянов // Физика: Приложение к еженедельной газете "Первое сентября". — 2004. — №25-26. — С. 6-11.

52. Касьянов, В.А. Физика. 10 кл. Текст. / В.А.Касьянов. — М. : Дрофа, 2003. — 416 с.

53. Кибардин, М. А. О демонстрации невесомости и движении ферромагнетика в магнитном поле свободно падающего магнита Текст. / М. А. Кибардин, Е. Л.Талалай // Физика в школе. — 1993. — №1. — С. 37-38.

54. Кикоин, И. К. Физика Текст. : учеб. для 9 кл. сред. шк. / И.К.Кикоин, А.К.Кикоин. — М. : Просвещение, 1992. — 192 с.

55. Король, П. И. Демонстрационный электронный прибор по механике Текст. / П. И. Король // Физика в школе. — 2002. — №5. — С. 40-42.

56. Кортнев, A.B. Практикум по физике Текст. / А. В.Кортнев, Ю.В.Рублев, А.Н.Куценко. — М. : Высшая школа, 1963. — 516 с.

57. Коханов, К. А. Эффектная демонстрация относительности движения и покоя Текст. / К. А. Коханов // Учебная физика. — 1999.2.—С. 3-4.

58. Кубицкий, В. А. Использование кинопроекционного аппарата в качестве стробоскопа Текст. / В. А. Кубицкий // Физика в школе.1971. — №4. — С. 62-68.

59. Ландау, Л. Д. Курс общей физики. Механика и молекулярная физика Текст. / Л.Д.Ландау, А. И.Ахиезер, Е. М.Лифшиц. — М. : Наука, 1969. — 400 с.

60. Ланина, И. Я. Формирование познавательных интересов учащихся на уроках физики Текст. / И. Я. Ланина. — М. : Просвещение, 1985. — 126 с.

61. Лернер, Я. Ф. Кинематика в курсе физики VIII класса Текст. / Я.Ф. Лернер // Физика в школе. — 1970. — №3. — С. 38-48.

62. Лысихин, С. С. Использование эксперимента при решении задач по физике Текст. / С. С. Лысихин // Физика в школе. — 1950. — №4. —С. 43-51.

63. Майер, В. В. Движение в системе отсчета, связанной со свободно падающим телом Текст. / В. В. Майер, А. Е. Чирков, Н. Г. Пер-минов // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научных трудов. Выпуск 21. — М. : ИСМО РАО, 2005. — С. 70-71.

64. Майер, В. В. Демонстрация локально-инерциальной системы отсчета Текст. / В.В. Майер, А.Е.Чирков // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научных трудов. Выпуск 20. — М. : ИОСО РАО, 2004. — С. 40-42.

65. Майер, В. В. Изучение гидравлического удара Текст. / В. В. Майер // Учебная физика. — 2002. — №3. — С. 11-15.

66. Майер, В. В. Методика экспериментального изучения поверхностной энергии жидкости Текст. / В. В. Майер, В. А. Саранин // Учебная физика. — 1997. — № 1. — С. 40-47.

67. Майер, В. В. Новые элементы учебной физики как основа организации процесса научного познания в современной системе физического образования Текст. : дис доктора, пед. наук / Майер

68. Валерий Вильгельмович. — Глазов, 2000. — 409 с.

69. Майер, В. В. Опыты с порошковыми фигурами Текст. / В. В. Майер, Е. С. Мамаева // Квант. — 1976. — №8. — С. 30-34.

70. Майер, В. В. Поплавковый акселерометр и его использование на уроках физики Текст. / В. В. Майер, Е. С. Мамаева, Е. Н. Агафонов // Учебная физика. — 2000. — №3. — С. 39-48.

71. Майер, В. В. Простая демонстрация гидравлического удара Текст. / В. В. Майер, А. Ю.Исупов // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научных трудов. Вып. 15. —М. : ИОСО РАО, 2002. — С. 63-64.

72. Майер, В. В. Простая демонстрация поражения падающего тела выстрелом с поверхности Земли Текст. / В. В. Майер, А. Е. Чирков // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научных трудов. Выпуск 17. — М. : ИОСО РАО, 2003.1. С. 37-38.

73. Майер, В. В. Стробоскопическое фотографирование на цифровой фотоаппарат Текст. / В. В. Майер, А. Е. Чирков // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научных трудов. Выпуск 18. — М. : ИОСО РАО, 2003. — С. 39-41.

74. Майер, В. В. Экспериментируем с ИК лучами Текст. / В. В. Майер, С. В. Майер // Квант. — 1990. — № 10. — С. 44-47.

75. Майер, В. В. Эффектная демонстрация относительности движения в поле тяжести Текст. / В. В. Майер, А. Е. Чирков // Физика: Приложение к еженедельной газете "Первое сентября". — 2001.24. — С. 4-6.

76. Майер, Р. В. Механика Текст. : Лабораторный практикум: учебное пособие / Р. В. Майер, О.Е.Данилов / Под ред В.В.Майера.

77. Глазов: ГГПИ, 1997. — 120 с.

78. Малинин, А. Н. Принцип относительности от Галилея до Эйнштейна Текст. / А. Н. Малинин // Физика в школе. — 2002. — №5. — С. 51-58.

79. Малинин, А. Н. Теоретическая схема ньютоновой динамики Текст. / А. Н. Малинин // Физика в школе. — 1997. — №5.1. С. 65-72.

80. Мансуров, А. Н. Физика Текст. : Учеб. для 10-11 кл. с гума-нит. профилем обучения / А. Н. Мансуров, Н. А. Мансуров — М. : Просвещение, 1999. — 222 с.

81. Матвеев, А. Н. Механика и теория относительности Текст. : учеб. пособие для физ. спец. вузов / А. Н. Матвеев — М. : Высшая школа, 1986. — 320 с.

82. Методика преподавания физики в 8-10 классах средней школы Текст. 4.1. / Под ред. В.П.Орхова, А.В.Усовой. — М. : Просвещение, 1980. — 320 с.

83. Методы педагогического исследования Текст. : Лекции / Под ред. В. И. Журавлева. — М. : Просвещение, 1972. — 159 с.

84. Методы педагогических исследований Текст. / Под ред. А. И. Пи-скунова, Г. В. Воробьева. — М. : Педагогика, 1979. — 256 с.

85. Минасян, Д. М. О целесообразности применения понятия неинер-циальной системы отсчета в школьном курсе физики Текст. / Д. М. Минасян // Физика в школе. — 1983. — №5. — С. 80-82.

86. Мякишев, Г. Я. Физика Текст. : Учеб. для 10 кл. общеобразоват. учреждений / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский. — М. : Просвещение, 2004. — 336 с.

87. Низамов, И. М. К использованию учащимися неинерциальных систем отсчета Текст. / И. М. Низамов // Физика в школе. — 1981.4. — С. 52-53.

88. Никифоров, Г. Г. Новое оборудование по механике Текст. / Г. Г. Никифоров // Учебная физика. — 2003. — №4. — С. 11-25.

89. Никифоров, Г. Г. Преодоление парадокса наглядности на основе нового оборудования по физике Текст. / Г. Г. Никифоров // Учебная физика. — 2003. — № 1. — С. 67-70.

90. Никифоров, Г. Г. Фундаментальные опыты по механике: принцип относительности Текст. / Г. Г. Никифоров // Учебная физика. — 1998. — №3. — С. 16-20.

91. Нурминский, И. И. Статистические закономерности формирования знаний и умений учащихся Текст. / И. И. Нурминский, Н. К. Гладышева. — М. : Педагогика, 1991. — 224 с.

92. Объедков, Е. С. Физическая микролаборатория Текст. / Е. С. Объедков. — М. : Просвещение, 2001. — 112 с.

93. Орлов, В. А. Инерциальные системы отсчета и тяготение Текст. / В.А.Орлов, А.Т.Проказа // Физика в школе. — 1981. — №4.1. С. 48-51.

94. Орлов, О. С. Демонстрационные опыты по относительности движения в VIII классе Текст. / О. С. Орлов // Физика в школе. — 1972. — №4. — С. 73-74.

95. Опыты по механике на вибрирующем столе Текст. // Учебная физика. — 1997. — № 1. — С. 32-35.

96. Оспенникова, Е. В. Место эксперимента в системе научного познания Текст. / Е. В. Оспенникова // Учебная физика. — 2002. — №2. — С. 31-41.

97. Перышкин, А. В. Физика. 9 кл. Текст. : Учеб. для общеобра-зоват. учеб. заведений / А. В. Перышкин, Е. М. Гутник. — М. : Дрофа, 2000. — 256 с.

98. Перышкин, А. В. Физика Текст. : Учеб. для 7 кл. общеобразоват. учреждений / А. В. Перышкин, Н. А. Родина. — М.: Просвещение, 1995. — 192 с.

99. Покровский, А. А. Тележка с заводным механизмом как учебное пособие Текст. / А. А. Покровский, С. А. Шурхин // Физика в школе. — 1953. — №2. — С. 47-52.

100. Поль, Р. В. Механика, акустика и учение о теплоте Текст. / Поль Р. В. — М. : Наука, 1971. — 480 с.

101. Порошковые фигуры или траектории с временными метками Текст. // Учебная физика. — 1998. — №5. — С. 19.

102. Предложения читателей. Демонстрация равномерного и равноускоренного движения Текст. // Физика в школе. — 1961. — №6. — С. 80-81.

103. Приборы по физике и астрономии Текст. Сборник статей. Сост. Е. Г. Гаврилов, М. Г. Ларионов, Б. А. Снегирев. — М. : Просвещение, 1967. — 136 с.

104. Пустильник, И. Г. Как оживить преподавание кинематики в школе? Текст. / И. Г. Пустильник // Учебная физика. — 2000. — № 1. — С. 18-25.

105. Пустильник, И. Г. Применение кинематической модели при изложении некоторых выводов специальной теории относительности Текст. / И. Г. Пустильник // Физика в школе. — 1970. — №2. — С. 69-71.

106. Пустильник, И. Г. Теоретические основы формирования научных понятий у учащихся Текст. : Монография / И. Г. Пустильник / Урал. гос. пед. ун-т. Екатеринбург, 1997. — 103 с

107. Разумовский, В. Г. Обучение и научное познание Текст. / В. Г. Разумовский // Педагогика. — 1997. — № 1. — С. 7-13.

108. Разумовский, В. Г. Обучение физике и научное познание Текст. / В. Г. Разумовский // Модели и моделирование в методике обучения физике: Тезисы докладов республиканской научно-теоретической конференции. — Киров: 1997. — С. 8-11.

109. Разумовский, В. Г. Развитие творческих способностей учащихся в процессе обучения физике Текст. / В. Г. Разумовский. — М. : Просвещение, 1975. — 272 с.

110. Разумовский, В. Г. Методика обучения физике. 7 кл. Текст. / В.Г.Разумовский, В.А.Орлов, Ю.И.Дик, Г.Г.Никифоров, В.Ф.Шилов / под ред. Г.Г.Никифорова. — М. : Гуманитар, изд. центр ВЛАДОС, 2004. — 175 с.

111. Разумовский, В. Г. Методы научного познания и качество обучения Текст. / В.Г.Разумовский // Учебная физика. — 2000. — №1. — С. 70-76.

112. Разумовский, В. Г. Физика Текст. : учеб. для учащихся 7 кл. общеобразовательных учреждений / В. Г. Разумовский, В.А.Орлов, Ю.И.Дик, Г.Г.Никифоров, В.Ф.Шилов / Под ред. В. Г. Разумовского, В. А. Орлова. — М. : Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2002. — 208 с.

113. Разумовский, В. Г. Физика в школе. Научный метод познания и обучения Текст. / В. Г. Разумовский, В. В. Майер. — М. : Гуманитар. изд. центр ВЛАДОС, 2004. — 463 с.

114. Речкалов, В. Г. Методика формирования интереса учащихся к решению физических задач средствами учебно-экспериментальногоконструктора (на примере механики) Текст. : дис канд. пед.наук / Речкалов Виктор Григорьевич. — Челябинск, 2004. — 189 с.

115. Розман, Г. А. Роль системы отсчета при изучении физических явлений Текст. / Г. А. Розман, В. М. Чиганашкин // Физика в школе. — 1971. — №5. — С. 58-62.

116. Руководство по проведению демонстраций по курсу "Механика" Текст. / Сост. Монахов В. В., Кораблев В. А., Монахова C.B. — СПб, 2001. — 40 с.

117. Рымкевич, А. П. Сборник задач по физике для 8-10 классов средней школы Текст. / А. П. Рымкевич, П. А. Рымкевич. — М. : Просвещение, 1982. — 160 с.

118. Саенко, П. Г. Физика Текст. : Учеб. для 9 кл. сред. шк. / П. Г. Саенко. — М. : Просвещение, 1990. — 172 с.

119. Сауров, Ю. А. Организация деятельности школьников при изучении физики Текст. / Ю. А. Сауров. — Киров, 1991. — 84 с.

120. Сауров, Ю.А. Основы методологии методики обучения физике Текст. : Монография / Ю. А. Сауров. — Киров: Изд-во Кировского ИУУ, 2003. — 198.

121. Сауров, Ю.А. Принцип цикличности Текст. / Ю.А. Сауров // Учебная физика. — 1998. — № 3. — С. 76-78.

122. Сахаров, Д. И. Два опыта по механике Текст. / Д. И. Сахаров, М. И. Панков // Физика в школе. — 1949. — №6. — С. 54-56.

123. Сборник нормативных документов. Физика Текст. / Сост. Э.Д.Днепров, А.Г.Аркадьев. — М. : Дрофа, 2004. — 111 с.

124. Селицер, С. И. Экспериментальное изучение движения тела, брошенного под углом к горизонту Текст. / С. И. Селицер // Учебная физика. — 1999. — №4. — С. 36-40.

125. Селюк, Б. В. Движение тела в поле земного тяготения Текст. / Б.В.Селюк // Учебная физика. — 1999. — №5. — С. 51-59.

126. Селюк, Б. В. Использование уточненного понятия "система отсчета" Текст. / Б.В.Селюк, К.Г.Голубева // Физика в школе. — 1994. — №4. — С. 28-31.

127. Сивухин, Д. В. Общий курс физики Текст. Т.1. Механика / Д. В. Сивухин. — М. : Наука, 1974. — 520 с.

128. Скаткин, М.Н. Методология и методика педагогических исследований Текст.: (В помощь начинающему исследователю) / М. Н. Скаткин. — М. : Педагогика, 1986. — 152 с.

129. Скачков, В. В. Выбор тела отсчета при решении некоторых задач по кинематике Текст. / В. В. Скачков // Физика в школе. — 1983. — № 4.— С. 50-51.

130. Словарь русского языка Текст. : Ок. 53000 слов / С. И. Ожегов; Под общ. ред. проф. Л. И. Скворцова. — М. : ООО "Издательский дом "ОНИКС 21 век": ООО "Издательство "Мир и Образование", 2005. — 896 с.

131. Совершенствование содержания обучения физике в средней школе Текст. / Под ред. В. Г. Зубова, В. Г. Разумовского, Л. С. Хижняко-вой. — М. : Педагогика, 1978. — 176 с.

132. Соколов, Е. С. Прибор для демонстрации относительности движения и покоя Текст. / Е.С.Соколов // Физика в школе. — 1971.4. — С. 72-73.

133. Стрелков, С. П. Механика Текст. / С. П. Стрелков. — М. : Наука, 1975. — 560 с.

134. Сысоева, Б. П. Формирование понятий системы отсчета и относительности движения Текст. / Б. П. Сысоева, А. Е. Чирков // Учебная физика. — 2003. — № 5. — С. 8-12.

135. Теория и методика обучения физике в школе Текст. : общие вопросы: учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С. Е. Каменецкий, Н. С. Пурышева, Н. Е. Важеевская и др.; Под ред. С. Е. Каменецкого, Н. С. Пурышевой. —М. : Академия, 2000.368 с.

136. Теория и методика обучения физике в школе Текст. : частные вопросы: учеб. пособие для студ. пед. вузов / С. Е. Каменецкий, Н. С. Пурышева, Т.И.Носова и др.; Под ред. С. Е. Каменецкого.

137. М. : Академия, 2000. — 384 с.

138. Тихомирова, С. Е. Механическое движение Текст. / С. Е. Тихомирова // Физика: Приложение к еженедельной газете "Первое сентября". — 2003. — №38. — С. 19-20.

139. Усова, A.B. Психолого-дидактические основы формирования у учащихся научных понятий Текст. : учебное пособие / А. В. Усова. — Челябинск, 1979. — 86 с.

140. Усова, А. В. Формирование у школьников научных понятий в процессе обучения Текст. / А. В. Усова А. В. — М.: Педагогика, 1986.176 с.

141. Учебный эксперимент по механике Текст. / Ред.-сост. А. В. Чеботарева. — М. : Школа-Пресс, 1995. — 96 с.

142. Физика и астрономия Текст. : учеб. для 9 кл. общеобразоват. учреждений / А. А. Пинский, В. Г. Разумовский, А. И. Бугаев и др.;146147148149150151152153154155156157,158.159.

143. Под ред. А. А. Пинского, В. Г. Разумовского. — М. : Просвещение, 1999. — 303 с.

144. Физика: Механика: 10 кл. Текст. : учеб. для углубленного изучения физики / М.М.Балашов, А. И. Гомонова, А. Б.Долицкий и др.; Под ред. Г. Я. Мякишева. — М. : Дрофа, 2001. — 496 с.

145. Физика Текст. : учеб. для 10 кл. шк. и кл. с углубл. изуч. физики / О. Ф. Кабардин, В.А.Орлов, Э.Е. Эвенчик и др.; Под ред. А. А. Пинского. — М. : Просвещение, 1997. — 415 с.

146. Физический эксперимент в школе Текст. : пособие для учителей. Вып. 4. Сост. А. Ф. Раева. — М. : Просвещение, 1973.

147. Физический эксперимент в школе Текст. : пособие для учителей. Вып. 5. — М. : Просвещение, 1975.

148. Физический эксперимент в школе Текст. : пособие для учителей. Вып. 6. Сост. Г. П. Мансветова, В. Ф. Гудкова. — М. : Просвещение, 1981. — 192 с.

149. Физический энциклопедический словарь Текст. / Под ред. А. М. Прохорова. — М. : Советская энциклопедия, 1983. — 944 с.

150. Филиппова, J1. В. К изучению прямолинейного равноускоренного движения Текст. / J1. В. Филиппова // Физика в школе. — 2002.5.—С. 45-46.

151. Хайкин, С. Э. Силы инерции и невесомость Текст. / С. Э. Хайкин.

152. М. : Наука, 1967. — 312 с.

153. Хайкин, С. Э. Физические основы механики Текст. / С. Э. Хайкин.

154. М. : Наука, 1971. — 752 с.

155. Хорошавин, С. А. Демонстрационный эксперимент по физике в школах и классах с углубленным изучением предмета Текст. : Механика. Молекулярная физика: Кн. для учителя / С. А. Хорошавин. — М. : Просвещение, 1994. — 368 с.

156. Хорошавин, С. А. Дидактический принцип наглядности в демонстрационном эксперименте Текст. / С. А. Хорошавин // Физика в школе. — 1997. — №2. — С. 73-75.

157. Хорошавин, С. А. Техника и технология демонстрационного эксперимента Текст. / С. А. Хорошавин : Пособие для учителя. — М. : Просвещение, 1978. — 174 с.

158. Хорошавин, С. А. Физический эксперимент в средней школе: 6-7 кл. Текст. / С. А. Хорошавин. — М.: Просвещение, 1988. —175 с.

159. Царев, А. С. Физический эксперимент как форма активизации познавательных интересов учащихся Текст. / А. С. Царев // Проблемы учебного физического эксперимента: Сборник научно-методических работ. Выпуск 2. — Глазов: ГГПИ, 1996. — С. 69-71.

160. Чижов, Г. А. Физика. 10 кл. Текст.: учебник для классов с углю-бленным изучением физики / Г. А. Чижов, Н.К. Хананов. — М. : Дрофа, 2003. — 480 с.

161. Шамало, Т. Н. Психолого-педагогические требования к школьному демонстрационному эксперименту Текст. / Т. Н. Шамало, Ю. Т. Коврижных // Школьный физический эксперимент: Меж-вуз. сб. науч. тр. / Курск, гос. пед. ин-т. — Курск, 1986. — С. 128-137.

162. Шамало, Т. Н. Теоретические основы использования физическогоэксперимента в развивающем обучении Текст.: автореф---- докт.пед. наук / Шамало Тамара Николаевна — СПб., 1992. — 38 с.

163. Шамало, Т. Н. Теоретические основы использования физического эксперимента в развивающем обучении Текст. / Т. Н. Шамало : учеб. пособие по спецкурсу. — Свердловск: Свердловск, гос. пединститут, 1990. — 96 с.

164. Шамало, Т. Н. Учебный эксперимент в процессе формирования физических понятий Текст. / Т. Н. Шамало : Кн. для учителя. — М. : Просвещение, 1986. — 96 с.

165. Шахмаев, Н. М. Физика Текст. : Учеб. для 9 кл. сред. шк. / Н. М.Шахмаев, С. Н. Шахмаев, Д. Ш.Шодиев. — М. : Просвещение, 1992. — 240 с.

166. Шахмаев, Н. М. Физический эксперимент в средней школе Текст. : Механика. Молекулярная физика. Электродинамика / Н. М. Шахмаев, В. Ф. Шилов. — М. : Просвещение, 1989. — 256 с.

167. Шилов, В.Ф. Физический эксперимент по курсу "Физика и астрономия" в 7-9 классах общеобразовательных учреждений Текст. : Кн. для учителя / В.Ф.Шилов. — М. : Просвещение, 2000. — 142 с.

168. Эвенчик, Э. Е. Преподавание механики в курсе физики средней школы Текст. : Пособие для учителей / Э.Е. Эвенчик — М. : Просвещение, 1971. — 160 с.

169. Эйнштейн, А. Собрание научных трудов Текст. Т.4 / А.Эйнштейн. — М. : Наука, 1967. — 600 с.

170. Элементарный учебник физики Текст. : Учеб. пособие. В 3 т. / Под ред. Г. С. Ландсберга: Т. 1. Механика. Теплота. Молекулярная физика. — М. : ФИЗМАТЛИТ, 2004. — 608 с.

171. Яворский, Б. М. Основы физики Текст. : учебное пособие. Т. 1. Механика. Молекулярная физика. Электродинамика / Б. М. Яворский, A.A. Пинский. — М. : Наука, 1981. — 480 с.

172. Яворский, Б.М. Физика : Для школьников старших классов и поступающих в вузы Текст. : учеб. пособие / Б. М. Яворский,

173. А. А. Детлаф. — М. : Дрофа, 2000. — 800 с.

174. Яковлев, В. П. Демонстрационный эксперимент в VIII классе по новой программе Текст. / В.П.Яковлев // Физика в школе. — 1970. — №3. — С. 78-89.

175. Lindner, Н. Das Bild der modernen Physik Text. / H. Lindner UraniaVerlag Leipzig-Jena-Berlin, 1975. — 298 p.