Методология школьного эксперимента. Мысленный эксперимент. Гипотеза. Теория

Теоретическое познание школьника включает как уровень овладения отдельными методами, так и уровень усвоения целостной физической теории. Первый уровень теоретического познания должен широко использоваться на всем протяжении обучения физике.

Определение теории в точной и полной формулировке давать школьникам вряд ли целесообразно (да это и невозможно), однако в соответствующих темах школьного курса физики необходимо познакомить учащихся с важнейшими характеристиками научной теории. К таким характеристикам относятся следующие:

1. Теория должна быть достоверна и соответствовать результатам эксперимента (другими словами, выдерживать экспериментальную проверку).

В процессе ознакомления в старших классах с физическими теориями (их основами или элементами) необходимо обращать внимание учащихся на те факты, полученные экспериментально, которые подтвердили справедливость изучаемых теорий.

Те же теории и теоретические положения, которые казались логичными и математически безупречными, и конце концов отвергались как неверные, если не подтверждались па опыте. Так, при изучении тепловых явлений учащихся знакомят с теорией теплорода как теорией, не выдержавшей экспериментальной проверки и поэтому ошибочной.

2. Теория должна объяснять факты, а не только их описывать. Как отмечал Э. Резерфорд, «ценность любой рабочей теории основана на той совокупности экспериментальных фактов, которые она может объяснить, и на ее способности предложить новые направления исследований». В процессе объяснения исследуемые явления включаются в рамки созданной теории, получая свое обоснование на базе основных положений теории. При этом вскрываются внутренние связи между явлениями, их фундаментальные свойства, устанавливается их причинная обусловленность. В результате объяснения обеспечивается понимание сущности исследуемого круга явлений. Объяснительная функция научной теории во многих чертах сходна с объяснением в учебном процессе, где оно выступает как один из эффективных способов усвоения учебного материала.

Объяснительная функция теории раскрывается, например, в процессе изучения многих тепловых и молекулярных явлений. Понятие температуры, газовые законы, агрегатные состояния и агрегатные превращения, поверхностное натяжение и свойства твердых тел объясняются на основе молекулярно-кинетической теории, что постоянно подчеркивается при изложении материала на страницах учебника. Учащиеся глубже понимают и лучше усваивают такие вопросы, как сила тока и электродвижущая сила, закон Ома, зависимость удельного сопротивления от температуры, закон Джоуля – Ленца, когда для их объяснения используется электронная теория.

Квантовая теория света помогает объяснить фотоэффект и люминесценцию, теория Бора – линейчатые спектры излучения и поглощения и т.д.

3. Теория должна быть эвристичной и предсказательной (т.е. давать новые знания, первоначально в нее не заложенные).

Научное предсказание наряду с объяснением – важнейшая функция теории, позволяющая предвосхищать дальнейшее развитие и усовершенствование этой теории, открывать «на копчике пера» новые явления и закономерности, с которыми наука не сталкивалась до сих пор.

Курс физики средней школы содержит большой материал, позволяющий показать эвристические свойства физической теории. Так, при изучении электромагнитного поля знакомим учащихся с предсказанием Максвелла об электромагнитной природе света. Рассказываем, что из уравнений Максвелла следовал вывод о распространении электромагнитного поля со скоростью, совпадающей со значением скорости света. Это позволило ученому выдвинуть гипотезу, согласно которой свет есть электромагнитные волны. Предсказание Максвелла получило в дальнейшем экспериментальное подтверждение в опытах Герца и Лебедева.

Познавательно о обучении:

Требования к подбору задач для проведения дифференцированного зачета
Остановимся на подборе задач для зачетов. Как отмечалось выше, чаще всего работа состоит из двух частей: обязательной (базовой) и дополнительной (вариативной). Обязательную часть составляют задачи обязательного уровня, за выполнение которых ученик получает отметку «зачтено»; дополнительную часть – ...

Софизмы. Их место в развитии математического мышления
В решении проблемы развития критичности математического мышления учащихся одним из эффективных средств является использование софизмов в обучении. История математики полна неожиданных и интересных софизмов .И зачастую именно их разрешение служило толчком к новым открытиям, из которых в свою очередь ...

Методика использования занимательных заданий на уроках
Под методикой использования занимательных заданий на уроках математики понимаем методы, средства и приемы подачи занимательных задач, занимательные формы организации обучения. Методика использования учебных занимательных заданий в общих чертах сходна с методикой использования обычных заданий, и, хо ...