автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Средства обучения по проблемам энергетики и методика их применения на занятиях по физике в средней школе

Автореферат диссертации по теме "Средства обучения по проблемам энергетики и методика их применения на занятиях по физике в средней школе"

Дк*д«маа педагогических нлгк СССР

научпо-ПССДЕДОВАТСЛЬСХПА институт спдст» овучеппх и учнпой кш1гя

На правах ругописа

КАСИМОВ Рпшад Лбдур«хмановнч

Средства обучения по проблемам энергетики и методика их примепепня на занятных по физике в средней школе

(3.00.02 ~ методика преподавания 1с01дани* и исполмоваввх сгхдст* окум1ни9)

А в т о р в фе р • т

диссертация не еонскапнв ученой степени кандидата педагогических мук

Москва, 1991

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте средств обучения и учебной книги АПН СССР

Научный руководитель - доктор химических науж, профессор

Л.М.йаанцов

Официальные оппоненты - доктор педагогических наук,профессор

Ю.Е.Д/расевкч - кандидат физико-математических наук, доцент

Л.В.Королова

Ведущая организация - Московский педагогический университет им. К.К.Крупской

Защита состоится " " - 1992 г. в ____ часов

на заседании специализированного Совета Д. 018,16.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора педагогических наук в НИИ средств обучения- и учебной книги АПН СССР по адресу: 119908, г. Москва, ул.Погодинская, 8.

С диссертацией иовно ознакомиться в. библиотеке института Автореферат разослан "_" __ 1991 г.

Ученый секретарь специализированного. Совета к.М.Тихомирова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ ' . ' "

Развит® общества в условиях научно-технического прогресса во многом определяется его энергетическим потенциалом. Являясь одним из приоритетных направлений развития науки и те:; чики, энергетика прямо или косвенно воздействует на многие стороны жизни и деятельности человека. Сегодня по ряду причин происходят качественные изменения в концепции мировой энергетики, расширяется интерес к нетрадиционным способам выработки электроэнергии, усиливается внимание'к совершенствованию существующих типов электростанций, обеспечению экологической безопасности их работы.

В действующей программе по физике изучению проблем энергетики уделено достаточно внимания.Она содержит вопросы получения, , преобразования и использования электроэнергии в технологически и бытовых устройствах. Обучение основам энергетики призвано спо- . собствовать формированию мировоззрения школьников,вооружению общетехническими знаниями^ введению элементов экологической культуры. Одновременно отметим, что эти вопросы в структуре образования по физике проявляются двояко: во-первых, как прикладные аспекты изучаемых разделов в области энергетики, во-в.-рых, как одна из "сквозных" линий школьного курса.

Вопросы методики преподавания в средней школе отдельных сторон энергетики рассматривались многими исследователями.Например, введение понятий "энергия","работа"|Ъаконн сохранения"обсуждено в работах А.Е.Аникина,Р.Г.Геворкяна,Я.М.Гельфера,А.Л.Лисен-кера,Ю.И.Си.чоговского,Г.М.Яшшкиной и др. Отдельные стороны методики изучения вопросов передачи и использования энергии на различных внеклассных занятиях раскрыты в исследованиях Н.Ф.Кираков-ского,Ю. Д. Обрезкова,А.Я.Совы,С.А.Хорошавина, Ш. А.Фатхуллииой, В,3?. Шилова, И. Н.Якименко и др. Интересный подход а изучению энергетики в рамках факультатива "Основы техники" на основе системообразующего понятия "энергетический канал" предложили в 7Г т годы В.С.Леднев,А.Я. Сова,Ю. Д. Обрезков. Политехнические аспекты вопросов энергетики в курсе физики рассмотрены В.Е.Величкиным,А.Т.Гла-зуновым,Н.Р.Гулькаревнм,В.С.Ледневда,В.А.Труфановнм и др.Эколо-гические стороны этог" материала освещены в исследованиях Б.Б.Кнорре,Е.В.Огородпикова,Э.А.Турдикулова и др.

Если обратиться к существующему учебно-методическому комплексу по основам энергетики, то выяснится стаедущее.Его основу представляют разроз^нные,разнохарактерные средст а, зачастую отражающие инженерный, а не педагогический подход к раскрыт) ."

учебного материала, Отметим также, .что г последние годы вылуплено большое число научно-популярных изданий по проблемам энергетики. Нередко освещаемый б них материал продставлен в болео современной форме, чем в учебниках, учебных пособшх.Вместе о тем, многие из них ориентированы иа углубление в технические детЛш устройства. Школьный жэ курс физики призван давать учащимся знания 6 принципа действия энергетических устройств, раскрывать функции глазных элементов, исходя из их взаимосвязанное?«.

Тахк, образом, в существующем учебно-методическом комплексе по основам энергетики преобладает средства вербального характер ра.Исследователи отмечают,однако, что, хотя "все большее знача-низ приобретает опосредованное запоминание через слово, роль наглядного материала не снижается, т.к. показатели запоминания наглядного материала в подростковом г трасте выше показателей, запоминания словесного материала".*

НеЬбходимость критического пересмотра существующего фонда учебного оборудования по энергетике отмечена и в материалах У международной конференции по проблемам учебного оборудования. Это связано с рядом причин.Недостаточно продумана система связей между средствами обучения, предназначенными для освещения дей -ствия различных энергетических устройств.Часть существующих компонент требуется привести в соответствие с действующей программой, современными достижениями в области энергетики.На сегодня слабо проработаны вопросы системно-комплексного подхода к созданию средств обучения основам энергетики для классных и внеклас сных занятий.Но всегда учитывается специфика разных типов общеобразовательных школ: полно- и малокомплектных,профилированных* гимназий и лицеев.

К настоящему времени достигнуты большие успехи в разработке теоретико-методологических проблем формирования и применения сис тем материальных средств обучения (С.Г.Шаповаленко,С.И.Архангель ский,Л.М.Зельманова,Т#С. Назарова,E¿ С.Полат,Л;П.Прессман и Др.), в том числе по школьному курсу физики (А.А.ПокровскиЙ,Б.С.Зворн-* кин.Н.М.Иахмаев и др.).

Проблема исследования,таким образом, обусловлена, с одной стороны, целесообразностью и значимость» изучения проблем энер-

ЬКрутецкий В.А.,Лукин Н.Г. Психология подростка.-М., 1965.-С.I'

.. . - 3 - V'''

гетики, й другой, - недостаточной проработанностью вопроса научно-методического обеспечений учебно-воспитательного процесса, необходимостью существенного улучшения методической инструментовки процесса обучения.

Целью исследования является совершенствование учебно-методического комплекса по основам энергетики.

Обьект исследования - процесс обучения основам энергетики в курсе физики средней школы. ;

Предмет исследования - функции,свойства и состав учебно-методического комплекса по основам энергетики.

- Гипотеза исследования. Предполагается, что существенное повышен® уровня научно-методического обеспечения процесса формировании у учащихся научных знаний об основах энергетики возможно при следующих условиях;

- системообразующим началом при отработке состава, свойств и функций комплекса материальных средств обучения служит закон сохранения и превращения анергии.; ^ '

" создаваемые и модернизируемые материальные средства обучения ориентированы на раскрытие принципов действия и дункций главных элементов знергоустяновок и систем? обеспечиваят возможность наглядного показа общего и специфического в принципгчльннх схемах энергетических устройств различного типа; обладают свойствами, необходимыми для эффективного использования их в различных педагогических ситуациях (индивидуальные,групповые,фронталь-' нке занятия). '.'.V . •,•'•"•.'•

Дш достижения цели и проверки гипотезы необходимо было роптать следующие задачи:

- проанализировать существующее положению с обучением по основам энергетики на уроках физики (содержание,структура учебного материала, обеспечение материальными средствами обучения, перспективы и возможности рассмотрения указанных вопросов) ■ о I лью выделения "сквозных" идей и обсуждения направлений их реализации;

- разработать модель учебно-методического комплекса по осно^ вам энергетики, обосновать его состав, функции и свойотва комйо-

. нентов; '

• - создать новые и, при необходимости, модернизировать сущэст-

вующиа материальные средства; . л / \ •

- разработать и апробировать методику использования учебно-методического комплекса по основем энергетики в ; ебном процессе.

я» 4 *

Методологической основой исследования является диалектшсо-материадкстическая 'теория дознания и методология создания й использовании систем материальных средств обучения, разработанная коллективом НИИ ШТСОАПН СССР под руководством аяадашкаС.Г.Ша-поваленко. '■ .. ' *','"■'■' ч.

Методы исследования.!} работе использована как общэнаучнш, ; так и частные метода решения исследовательских задач, »ал-то: системный подход к анализу состояния разрабатываемой проблемы; сдотешо-о.^унтурный анализ при рассмотрении состава,свойств и . функций создаваемых и ыодорниз круецых средств обучения; опытно-экспериментальная работа по проверке созданных макетных образцов, и другие метода (анкетирования,экспертных оценок и т.д.).

Новизна исследования включает:

- предложенный подход к научно-методическому обеспечению процесса обучения учащихся по проблемам энергетики, в основу которого положена идея комплексного применения существующих, вновь созданных и модернизированных соискателем материальных средств обучения, позволяющих иллюстрировать важнейшие проявления закона сохранения и превращения анергии при рассмотрении принципа действия и функций главных элементов энергетических установок разного типа;

- обоснование свойств и функций всех компонентов предлагаемо-го-комплекса материальных средств обучения с учетом возможности использования его в условиях специализированного и профильного обучения; »

- методические рекомендации по формированию знаний в области

. энергетики», рассчитанные на использование их на уроках и во внеклассной работе по .физике и технике. '

Практическая значимость исследования;

- разработаны новые и модернизированы отдельные из существующих материальных средств обучения по основам энергетики;

- предложенная методика использования учебно-методического комплекса по основам энергетики может быть применена.ца урочных, * факультативных,кружковых занятиях в различных учебных заведениях.

На защиту выносятся:

- предложенный подход к научно-методическому обеспечению раскрытия основ внергс ики ^а.занятиях по физике в средней школе;

- структура и состав учебно-мето^ичаского комплекса по етиы вопросам;

« обоснован® функций и свойств компонентов Комплекса;

- разработанные ^модернизированные соискателей материальные средотва обучения;

— методика комплексного применения материальных средств обучения по основа« энергетики на занятиях по физике в средней школе.

Апробация и внедрение результатов исследования. Основные результата исследования докладывались и получили положительную оценку в НИИ ШОТСО, НИИ СиМО, НИИ ХВ ЛПН СССР, Чимкентском и Сгеряитаиакском пэдагоготэских институтах, в выступлениях перед учителями Чимкентской области и ряда районов Башкирии. Разрабо-ботаннш средства обучения экспонировались в павильоне "Народное образование" ВДЙХ СССР.Мэтодтвскю щзи автора отражены в опуб-^ЛЕПов&шых статьях. : . .

сшпурли содетшиз диссёртщии .

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и приложений. ;

В первой главе сбсуадается совремекноз состояние вопроса , изучения проблем энергетики в школьном курсе физики, В § 1.1 рассмотрены основные аспекты раскрытия основ'энергетики учащим- . ся 7-11 классоз.Показано, что освещение их способствует формированию Шфовоззраииа школьников, вооружению их политехническими знаниями на примере энергетики, введению в учебный процесс элементов экологической культуры,

В § 1.3 анализируется содержание и структура учебного материала, относящегося к изучению основ энергетики в средней школе. Отмечено двойное проявлена атого материала в содержании образования по физике: как апикальной компоненты и'как-одной го "сквозных" линий школьного курса.Основой его является закон сохранения и превращения, энергии. Одновременно здесь обсуждаются особенности изучения основ энергетики в средней общеобразовательной школе, в профилированных классах, и школах. Обращается внимание на ззаимч,-. связанность классных и внеклассных форд работы с учащимися по основам энергетики. Показано, что при построении программ школ разных типов, программ факультативов и кружков в качестве базовой целесообразно считать программу для общеобразовательных полно -

комплектных школ. . • /

Обсуждению рекомендованных программой в качестве обязательных учебных экспериментов, а также выпускаемого серийно учебного оборудования и сра^тв обучения, посвящен §' 1.3, Отмечено', что

часть обязательных: экспериментов и средств обучения по основам энергетики не удовлетворяют современный требованиям.Рекомендуется всего одиннадцать демонстраций.Многие из опытов не обеспечены современным учебным оборудовандам.Апробированная десятилетиями тематика демонстрационных опытов не вызывает возршшшй. Однако она нуждается в расширении, с теы чтобы охватить новые ' направления в развитии енаргетнни.Некоторые из изданных таблиц информационно перегружены, недостаточно продумано их композиционное pei_.:riiiQ, что нередко затрудняет восприятие их школьниками. • ' Слабо используются дидактико-методические преицуфства, повншен-ные воспитательные, управленческие возможности, гибкость применения в учебном процессе,'овойстаенные транспарантам и проеци-руемш иоделям.Анализ обеспеченности учебным оборудованием и . средствами обучения по основам энергетики, показал неравномерность их распределения по отдельный темам; слабую взаимосвязь мевду изучением родственных вопросов; отсутствие материальных средств обучения по некоторым из них.

Анализ стабильных учебников для 7-II классов показал наличие возможностей для освещения основ энергетики с опорой на за; кон сохранения энергии, раскрытия принципа действия и функций главных элементов,выделения общего и особенного в работе, разных энергоустановок, осуществимого через содэрзание учебника - текстовые, внетекстовые, изобразительные компоненты.Шесте с тем выявлены и отдельные неточности,высказаны предложения по издо-: жению"отдельных вопросов, использованию структурно-логических ; схем для объяснения работы различных энергоустановок, введению \ элементов.экологии при раскрытии основ энергетики.

В связи с высказанным необходимо совершенствован из учебно-методического комплекса по основам энергетики, включая осуществление сквозного подхода (через средства обучения) на основе эа-,;. кона сохранения энергии; выделения средствами графики элементов, - ; с равнозначными функциями в разных энергоустановках; реализацию внутрипредметных связей между компонентами комплекса; модерниза-* цию или создание ряда компонент; учет при их разработке особен-' • ностей разных видов занятий (массных и г -еклассных) в школах различного типа; планированиё возмояности использования ыатери-. альных средств об; гения при дифференциации и индивидуализадии ; процесса обучения.

Во второй главе диссертации рассмотрены основные требовали

предъявляемый в средствам обучения, их функции и свойства,предлагаемы» структура и состав учебно-методического комплекса по основам энергетики, его разработанные компоненты.

В § 2.1 обсувдвны два основных подхода к разработке средств обучения:,эмпирический и системно-комплексный.Первый предполагает ориентация ка потребности сегодняшнего дня, исходит во многом из вкуса разработчика. Второй - требует учета целого ряда факторов, прзадо всего, принципов создания дидактически обоснованного состава систем материальных средств обучения. Этот подход отраявн в работах С.Г.Шаловалепко,С.И.Архангельского,В.Г.Болтянского, Т.С.НазароЕоЙ,Е.С,Полат,Л.П.Пр9ссмана и др.

При рзшошш задач исследования ш приняли за основу систем-ию-кошшексшй подход. Основываясь на его положениях, исходя го анализа содержания к структуры учебного материала,показано, что ' средства обучения долгий представлять собой подсистему, существующую в нодрах метасистемы' "обучение физике".Целостность ее детер-штируется содержанием образования по физике, структура - составом формируемых знаний и методами обучения.Система средств обучения долина бнть целостной, открытой, обладать определенной структурой,координациогашмп ц субординационными связями, интьи-ра-тивнши, адаптивными л прогностическими свойствами. Сущестг-^ет несколько равноправных схем,. отражающих (на разных уровнях обобщения) структуру систеш средств обучошш. Наиболее общая и прогрессивная из них предлогена С.Г.Шаповаленко. Учитывая особенности учебного продает а "фкакка'.' его содержание и структуру, эту схему ыошо трансформировать в изображенную на рис.1 ( С.8 ). Она включает два уровня. Первый охватывает средства "обучения для учителя и учащихся, используемые большей частью при подготовке к занятиям. Часть га них используется и на занятиях.Ко второе уровню относятся средства .обучения, применяемые при совместной деятельности учителя и учащихся в учзоном процессе.В нем представ." ны четыре составляющие: курсовые - для раскрытия логически и тематически завершенных учебных курсов; тематические - для изучения взаимосвязанных вопросов программы; урочные - используете на конкретных уроках; внеклассные - применяемые на факультативных и кружковых занятиях. Все вместе взятые они образуют содержательный

комплекс. * ■ / .

Приступая к созданию средств обучении мы сформулировали требования к каждом^ из них и учебно-методическо: ' комплексу в

г

УРОЧНЫХ

X

средства обучения совместного использования в учебном процессе

ж:

- . !- ' СО для ученика

х

в н е к л асс iiui

PeBoI Модель структуры системы средств обучения

Л

тематические курсовые

со, освещающие общие вопроси -эиерегет1ш1

ZIZ

1 f

ir

1Г

Тематические под системы СО по проблемам:

гидроэнергетики

ветроэнергетики

ГЕЛИО-энергетики

теплоэнергетики

V V

ядерной энергетики

урочные л впекласснце подсистемы СО

J

"Рко.2 Структура учабно-цатоде&ского комплекса по основан энергетики

целом} определили структуру и состав комплекса} установили , какиз кошоненты необходимо разработать, какш изменения внести в штодику.Учзбно-штодический комплекс должен отвечать как общедвдактическиы, методическим требованиям, так и функциональным. веется в виду:

- реализация сквозного подхода к раскрытии основ энергетики -•з сродней школо с опорой, на закон сохранения энергии;

- чзтно прослеагазаеынэ взаимосвязи внутри и между подсистемам!?

- поливаркативность подсистем, позволяющая, использовать ее па разных уровнях глубины изучения учебного материала в средних сколах различного типа; " • 1

. сосредоточзнкфшмашш учащихся на принципе действия, фунв-/_циях главных узлов, основах устройства энергоустановок разного .типа; ■•

- стилистическое единство пзсбралаемых компонент подоистеы, 'унификация шобролвшых элементов энергоустановок, выполняющих рапнЬзкачнвэ функции. »

Параграф 2,2 посвящен структуре и составу учебно-методического комплекса.Ссноеы энергетики составляют ¿гшый протяженный по времени раздел школьного кутчза физики ( по существу - самостоятельный курс), обладающий внутренним единством и повышннт-,т воз-моаиостяии реализации общэтехгшчесяой подготовки школьников.Если обратиться к структуре учебно-мэтодояеского комплекса (рис.2 С.8), то в ней представлены компоненты, раскрывающие общио подходы к получении электроэнергии, а тшса тематические,урочные и внзвлас-сш> подскстош.

При формпровашш состава учебно-ыетодичсского комплекса в него включена как новыз, так и существующие, мо,пернизировашше компоненты.( см. табл.1, С.ХО). Из анализа таблицы следует, что она представляет сушативную систему, обладающую определенными ин^о-гративнкми, адаптивными, прогностическими свойствами. В :ео входят средства обучения, раскрывающие сбщга идеи получения электроэнергии; явления и процессы, легащиз в основе работы энергоустановок; их принципиальные схемы и примеры конструктивных решений. Разработанные компоненты подсистем позволяют выделить сходные и специфические черты разных онзргоустановок, проводить аналогии при объяснении принципа их действия.Этому способствуют созданные серии транспарантов, где элементы электростанций, выполняющие равнозначные функции, изображены одинаково. Измен ¡да глубины изу-

Таблица I Предлагаемый состав и назначений компонентов учебно-методического комплекса по оошвам энергетики

!

компонент)

УМ К

с|энерг,

"Компоненты подсистем СО по

гелио-1 тепло/ядерной

гидро-1ветро •энерг. I энерг,

энерг.|энерг!энерг.

Цате-! В «да го- ! заяя-рии ! тий. комп.! • I хх) | ххх)

I I

2 2

3

4

5

б

7

8

9 9

10 10

II ' II

12

13

14

15

16 16

17

18

19

20

21

22

23

24

26

26

27

28 . 28

29 29

30

31 ■ 31

32 32

33 33

34

35

36

37

38

2 3.

10 12

16

■4. 6

10

14

15

16

28

32 34

28

32

35 3?

I I н

и

н

4 4 с

5 р

н

7 с

а н

9 9 с.

10 ю и

и

н

п

14 14 н

н

16 16 п

17 17 н

18 18 ■ н

19 19 н

20 II

21" н

•22 н

23 н

24 н

25 25 н

26 н

27 27 н

26 28 с

0

30 с

31 31 р

32 32 ни

н

см

нн

36 и

с

■38 р

■ уйв У5«

у<а уш . у|«в

У<8В (ГГС

- У<> у<гш

у;«

у<к У'К У к

у<к у<к у<к У<В У! «В

у(Й у<в

(К

уЙЙ уск (К

у<й

у<а ушв ,у<> :у<> к

У(йв у( эк <к у<к У<К У<Я • у«к уфк

Таблицы

I.Получение,преобразование и использование энергии; 2,Гидро-електростанпии; Ъ,Ветроэнергетическая установка; 4.Паровая турбина; 5.ЫГД-теплоэлектростанция; б.Гелиотехническая установка; 7,Ядерный реактор; 8.Атомная электростанция; 9,Кар-та "Электрификация СССР'; .

- II - л

Транспаранта " " . Продсяженш таблицы I

|О.Преврашшия анэргии (серия); II.Гидроэлектростанция (серия); 1-6.Сига,дэйствущда на лопасть; 13.Устройство ветроагрегата: 14. теплоэлектростанция; 15.Гелиотеплоэлектростаниия; 16. Двкжниз рамки в магнитном поле: 17.Двие6нш иона в Магнитном поле: 18.МГД-гонзратор; 19.МГД-теплоэлектрос?анц;ет; 20. Деление урака-235; 21. Использование урана-238: 22.Дэление урана-235 в реакторе: 23.Ядорннй реактор I; 24.Ядерный реактор П; 25. Ядерный те актор 1+МГДГ; 26. Синтез легких ядер; 27.ТСКАМАК - термоядерная устаноз-«,

Кино- и дшкйильш

28.Пяанируя экономия; 29.Киевскаа ГАЭС; ЗО.Атомная энергетика: 31.Физина и защита окружаащэй среда;

Модели и макеты

ЗЗ.Иодзль турбоагрегата (турбина+электрогенератор); ЗЗ.Макет плотины; 34.Модели ветроагрегатов (традиционного и роторного типов); 35.Модели гелиоустановок (линзовый и зеркальный вариант);36.Макет ядерного реактора; 37»Модель "солнечной батареи"; 38.Макет прибора для демонстрации аналога "капельной" модели ядра ( с применением "магнитной жидкости").

^Категории компонент: Н -новые, разработанные нами; С - серийно выпускаемые; Р - разрабатываемые другими авторами; М - модернизированные нами.

^^Виды занятий: "у" - урочные; "ф" - факультатизше;урочныэ в профилированных школах; "к" -кружковые; "в" - 'внепшольккз.

чения учебного материала (учитывая особенности различных видов занятий в школах разного типа) обеспечивается вариативностью серий транспарантов, а также возможностью на различных уровнях интерпретировать излагаемую информацию с учетом подготовленное- . ти и интересов школьников..

В § 2.3. рассмотрены компоненты учебно-методического комплекса, разработанные и модернизированные соискателем: таблицы, транспаранты,модели и макеты.Показано, что отдельные из них обладают широкими функциональными возмонностями.Например, проецируемую модель турбоагрегата мокно использовать: для демонстрации в действии турбины ГЭС, гидроагрегата, электрогенератора,электродвигателя, при моделировании действия паровой'и газовой турбины. Обращение к графопроекции позволило разрешить противоречие мззду небольшими размерами модели и требованиями учебного процесса к наглядности.Разработанные модели и макеты могут воспроизводиться силами школьников на базе широко распространенных элементов,

-12 - ■ ■'•'..■ . . узлов, часть из которых имеется в школьном кабинете физики,Дяя изгото&чения моделей гелиоустановок, например» примекяэт в одном случае - сферическое зеркало из набора для изучают сеойств-рздиоволн, в другом - элементы прибора $0С,Все прэдаохзнныо транспаранты могут изготавливаться учителе«,Они позволяют учесть особенности обучены в различных окономкческюс районах, произвол -ственкое окружение школы.

В третьей глава диссертации рассмотрены вопросы методики применения материальных средств обучения по основам ашрготшш, а также вопросы организации, методики проведения педагогического эксперимента и полученные 'результаты.

В § 3.1 обсуждена методика комплексного использоваши подсистем учебно-методического комплекса.При разработке котодики мы опирались на общепринятый,характерный для физики храм: гауча-нкя вопросов: физические, явления (факты и эксперимент) ~ модели, принципы,законы - следствия - практическое применение» В'соответствии с этим применяют и компоненты подсистем. В хода опытно- .. экспериментальной работы показано,что с равнш успехом компонента комплекса можно использовать для объяснения нового материала, организации закрепления,повторения и проверки знаний школьников. ..." .... ...."'.

При изучении основ гидро- и ветроэнергетики в 7 классе сродной школы учитель должен учитывать ряд особенностей развития учащихся этого возраста: малый тезаурус знаний, слабо развитая абстрактная сфера в мышлении и т.д. Многие понятия в отот период веодр"ся априорно.

дяя раскрытия физических основ работы энергоустановок предусмотрены следующие компоненты подсистем: транспаранты "Гидроэлектростанция" (I лист),"Силы,действующие на лопасть".При освещении принципа действия и общего устройства, выявлении функций главных элементов используют транспаранты "Гидроэлектростанция" (I и 2 лист)."Устройство вотроаграгага".Модель турбоагрегата при меняют для показа в действии работы гидротурбины.В профилированных школах, на факультативных и кружковых занятиях будут полезны еще и следующие компоненты подсистем: таблицы "Гидроэлектростанции", "Ветроэнергетическая установка", макет плотины, транспаранты "Гидроэлектростанция" а-6 лист),модели ватроагрегатов. при углубленном изучении функций электрогенератора используют транспарант "Движение рамки .в' магнитном поле (I и 2 лист) и мо-

даль электрогенератора - составную часть модели турбоагрегата. Расширяя полученную на уроках информацию, учитель показывает с ах помощыэ возможности гидро- и ветроэнергетики, выделяя сходные по выполняемы« функциям элементы, обсувдая перспективные направления развития.Вайю обратить, внимание школьников на экологические аспекты в работе гцдро- и ветроэлектростанций.

Завершит изучение учебного материала по гидро— и ветроэнергетике составлением структурно-логической схемы "Превращения энергии" о опорой на соответствующий транспарант.. '

При обсуздении вопросов теплоэнергетики (8 и 10 классы общеобразовательной и профилированных школ) учитель опирается на шещиеоя знания школьников, в частности, и на второе начало тер-иодганаипииВаяно показать в ходе раскрытия основ теплоэнергетики, что при всем многообразии технических решений ТЭС имеется основа, базовая схема, конкретизируемая с учетом особенностей источника первичной энергии, ¿¡то позволяют сделать транспаранты серии "Теплоэлектростанция".Болызой интерес у школьников вызывает тема "Плазма.МГД-генератор,,.Для объяснения физических основ работы такой установки используют транспарант "Движение иона в магнитном поле".Устройство МГД-генератора и принцип его действия раскрывают с помощью одноименного транспаранта.Возмолиост^ применения в энергетических целях освещают с опорой на транспарант "МГД-тепло-электростанция".функции главных элементов ТЭС рассматривают, используя таблицу "Паровая турбина" и модель турбоагрегата.Экологические аспекты теплоэнергетики обсуадают, опираясь на отдельные кадры диафильма "Физика и защита окружающей среды" 0 роли теплоэнергетики в снабжении теплом и электроэнергией учитель рассказывает с помощью карты "алектрификация СССР".Обсуждение проблем теплоэнергетики завершают составлением схемы преобразований энергии (транспарант "Превращения энергии", 3 лист.).

На' факультативных и кружковых занятиях, в профилированных школах указанные вопросы рассматривают расширенно, с использованием дополнительных компонент подсистем.

Изучение вопросов гелиоэнергетики допустимо, на наш взгляд, ■ на заключительном этапе раздела "Световые явления" (8 кл.).Здесь полезнр обсудить со школьниками фшические основы работы гелиоустановок, продемонстрировав опыт с линзовой моделью.На основе знаний учащихся о законах лучевой оптики, закона сохранения энергий объясняют результаты опыта. С помощью транспаранта "Гелиотепло-

электростанция" раскрывают принцип действия, функции главных ела-ментов,общее устройство таких установок.Дкя факультативное » кружковых занятий предложена демонстрация с зеркальной модель»,таблица или транспарант "Гелиотехническая устагюака".Вопросы да по-• лупроводниковой гелиоэнергетики, ее перспактивы полезно осветить при изучении раздела "алектрияеекий ток в разных средах".В за-ключеже занятий рекомендуется составить структурную охему "Пров-ращения энергии".

Для поэтапного объяснения механизма реакции деления ддер урака-235 учитель имеет возможность воспользоваться аналоговой моделью на базе "магнитных жздкостей" и транспарантом "Деление урада-^35".График зависимости энергии связи от массового числа " ядер позволяет вскрыть причины выделения в ходе раакции столь большой энергии, показать электростатический характер.ее происходит.Рассматривая особенности другого взаимодействия - с ура-ноы-238 - опираются на транспарант "Использование урана-23В" . Вводят и раскрызают понятие " цепной процесс деления", 1за алркор-ном уровне рассматривают условия осуществления управляемой реакции. Используя транспарант сорил "Ядерный реактор" и макет реактора, таблицы "Атомная электростанция","Полученш;преабразованкз и использование энергии" освещают принципиальное устройство, функции главных элементов АЭС, проводят аналогию с теплоэлектростанциями. Особо выделяют и обсуадают экологические.-аспекты при работе атомных электростанций. , . •

Переходя к рассмотрению другой перспективной, принципиально вейнС' реакции - синтеза легких ядер - учитель раскрывает ее механизм, используя один из транспарантов серии "Синтез легких ядв1 ^к-сть I), представляющей ход теоретического ^дейтер1й-трихковог( цикла.Обсудив условия возникновения к особенности взаимодействия высокотемпературной плазмы и магнитного поля (с опорой па транспарант "Движение иона в магнитном полз"), преподаватель подводит школьников к принципу действия термоядерной установки типа КШ используя одноименныфранспарант.

Ряд вопросов ядерной энергетики выносится на учебную конфере цию. школьники рассказывают об основных направлениях развития яде . ной и термоядерной энергетики, ее проблемах и перспективах, используя при этом ряд разработанных нами средств обучения,отдельные серийно выпускаемые СО.

На факультативных, кружковых занятиях, в профилированных

икса ах указанные вопросы рассматривают более углубленно, исполь-■ зуя дополнительные компоненты, такие кок транспаранты "Зеленю урана-235 в реакторе","Ядерный реактор" (1-4 листы).При обсуждении вопроса синтеза легких ядер опирается на вторую часть одноименной серии, отражающую реальный.Члитйй-дейтеризый) цикл и содерааниз информации первой части. •

; Создания? средства обучения позволяют организовать кк?ерес->, нне разнохарактерные занятия факультатива и крузка.Сюда относится/подготовка учащимися докладов и рефератов по основным направлениям развития энергетики, по раскрытию экологического воздействия энергоустановок на окружающую среду.Участники крузка в состоянии оказать большую помощь по самооборудованию физического кабинета,Имеется в виду изготовление транспарантов по предлагаемым рисункам, выполнение отдельных моделей и макетов.При этом есть возможность гибко изменять методику занятий с учетом возрастных особенностей школьников, их интересов и склонностей.

В § 3.2 рассмотрены вопросы организации и методики педагогического эксперимента, проводившегося на базе средних школ 29, 33,45 г.Чимкента и школы им. Э.Тельмана Сарыагачского района Чимкентской области в три этапа, и его результаты.На первом этапе осуществлены лабораторные испытания разработанных, и модернизированных компонент,Для этого были организованы группы испытателей из числа школьников и студентов.Дпя экспертной оценки приглашались учителя физики и художники.

На следующем этапе отрабатывалась методика предъявления средств обучения в учебном процессе.По результатам бесед и опросов школьников устанавливалась доступность и воспроизводимость учебной информации, заложенной в компоненты подсистем.

Эффективность методики комплексного использования средств обучения контролировалась на заключительном этапе педагогического эксперимента. Для оценки эффективности принята известная методика сравнения усвоения элементов знаний.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1.На основе'проведенного теоретического анализа содержания и структуры учебного материала установлено, что системообразующим началом при.обучении основам энергетики в курсе физики средней школы может служить закон "сохранения и превращения энергии.

1.1. Показано, что материал по основам.энергетики должен рассматриваться в двух аспектах: как явно представленная и имплицит-

• - 16 - ■. ' Л'

ная части содержания курса физики.. : , : ' \ •

1.2. Анализ существующего учебно-методического комплекс^ по ■ этим вопросам позволил установить, что его компоненты разнохарактерны, малочисленны,не обеспечивают реализации в полном объема современных требований к материалы щц средствам обучения по основам энергетики. Это имеет следствии снижение эффективности-процесса обучения по данным вопросем. - , '

1.3. Показано, что одним из продуктивных подходов к совершая-ствованко учебно-методического комплекса по основам энергетики может служить адея комплексного использования его компонентов. При этом комплекс должен включать существующие,вновь разрабата- • вазше и модернизируемые средства, дающие возмогность при раскрытии принципа действия и функций главных элементов энаргоустако- . вок рассматривать их как важнейшие проявления аакока сохранения

и превращения энергии. -; '

2. С указанной целью, опираясь на исследования в области соз-. дания .и использования систем материальных средств обучения предлагается модель учебно-методического комплекса, по основам еиер-гетики.Его особенности ¡заключаются в' том, что он орквкгкровзл еш.:

- актуализацию пропедевтических знашй (на канальной стзд-ш обучения физике) по основа'.! энергетики; ■

- актуализацию знаний о принципе действия,функциях главных элементов уже изученных энергетических установок, о проявлениях ' закона сохранения и превращених энергии при их работе; • .

- раскрытие общего и особенного в принципиальных схемах раз-личк -с энергетических устройств; .. . .. .

- возможности использования в разных педагогических ситуациях (на индивидуальных,групповых,фронтальных занятиях) в школах . различного типа. •

2.x. В соответствии с предложенной моделью, структурой и содержанием учебного материала по основам энергетики в школьном . курсе физики, определяется состав учебно-методического комплекс свойства и щункции всех входящих в него материальных средств об чент.

2.2. В ходе опытно-экспериментальной " работы разработаны новь

и модернизирована часть существующих средств обучения.

2.3. Предложена методика комплексного применения подсистем учебно-методического комплекса по основам гидро-, ветро-, гелю тепло-,ядерной энергетики.Она учитывает возможности использова-

^ '*'■'■■:.'' ' " 17 ~ ния названных подсистем на уроках, во внеклассной работе по физике и технике в школах различного типа.

ЗЛТрозерена эффективность предложенной методики комплексного использования подсистем и учебно-методического комплекса в целом на занятиях по физике.

4. Таким образоы, по результатам проведенного исследования можно сделать, следующее заключение.

4.1» Предложен подход к научно-методическому обеспечению процесса обучения по основам энергетики, базирующийся на реализации комплексного подхода к применению материальных средств обучения.

4.2. Системообразующим компонентом при этом выступают проявления закона сохранения и превращения энергии в ходе объяснения принципа действия и функций главных элементов энергоустановок разного типа, выделения общего и специфического в их работе.

4.3. Предложена структура и состав учебно-методического комплекса по основам энергетики.

4.4. Раскрыты типология и содержание необходимых материальных средств обучения.

4.5. Созданы новые и модернизированы отдельные из существующих материальных средств обучения.

4.6. Разработана и апробирована методика комплексного использования подсистем учебно-методического комплекса при раскрытии основ гидро-,ветро-,гелио-,тепло-,ядерной энергетики в различных педагогических ситуациях, показана ее эффективность.

. 5. Соотнеся вышесказанное с поставленными задачами исследова-: ния, можно сделать вывод о том, что они решены, следовательно, Цель исследования достигнута.

б. Дальнейшая перспектива исследования видится в изучении возможностей создания и использования программных педагогических средств по основам энергетики.При этом в качестве основы для них могут послужить отдельные из разработанных материальных СО.

Основные положения и результаты исследования отражены в еле- • дующих публикациях:

1.Разработка состава комплекса средств обучения для изучения работы атомной электростанции //Вклад молодых ученых и аспирантов в решение задач реформы школы.- Ы.,НШ ПЮТС0,1987.- С.54-57

2.Использование средств обучения при изучении физических основ энергетики //Совершенствование форм и методов современного обу-

чения предметам естественно-математического цикла.- И. ,НИИ СШО, 1988.-С.89-92. ' V .•-■'...: •■

3. Средства обучения как один из источников формирования эстетической культуры "школьников //Эстетическая культура в системе социальной стратегии КПСС /Тезисы докладов,- И.,НИИ Х&,1988.-С.6Э-б^

4. К вопросу содержания и структуры курсового комплекса средств обучения физическим основам энергетики // Проблема эффективного использования учебного оборудования в работа* молодых ученых и аспирантов НИИ ШОТСО АПН СССР.- М.,НИИ ШОТСО, 1989.- С.37-44

5. Альбом рисунков для изучения проблем энергетики // Новые средства - в поажтике школ.- М.,НИИ СО И УК,1991.- С.33-41.