система логикопонятийных связей в курсе физики

СИСТЕМА ЛОГИКОПОНЯТИЙНЫХ СВЯЗЕЙ В КУРСЕ ФИЗИКИ КАК ИНСТРУМЕНТ
ФОРМИРОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ КАРТИНЫ МИРА У СТУДЕНТОВ
ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОГО ФАКУЛЬТЕТА
Карякин Ю.В. Тухфатуллин Т.А.
Томский политехнический университет, Art-39-1@yandex.ru
Вопрос о соотнесенности предмета науки с научными знаниями для физиков традиционно является достаточно ясным. Изложение в курсе физики любого добытого наукой
закона начинается обычно с постановки задачи исследования, а затем уже учащихся проводят по пути исследователя к известным результатам, полученным наиболее удачливым
из всех исследователей-предшественников. В этом, видимо, одна из причин научной
лабильности специалистов, окончивших какой-либо физический факультет. Культура
исследователя, "стоящего на предмете науки" и принимающего научные данные как
результат поиска, как сегодняшнее сиюминутное представление о предмете науки, а не
как "то, что соответствует истине", дает ему возможность входить во многие смежные
области научных исследований и успешно работать в них. Обучение на факультете, где в
полной мере представлена программа фундаментального физического образования,
способствует формированию у студентов цельной физической картины мира именно
потому, что научные знания приходят в сознание учащихся через опыт, через поиск и
испытания в предмете науки. При этом ощущение предмета, рассмотрение его
непосредственно, а не через информацию о предмете, не через научные данные,
неизбежно порождает в сознании учащихся цельный образ, как отражение его, единого,
доступного нам в ощущениях.
К сожалению, так происходит не всюду. Сокращенные программы физического
фундаментального образования, характерные для инженерных и, тем более, гуманитарных
факультетов не погружают учащихся в предмет физики настолько, чтобы у них в ходе
обучения спонтанно формировался цельный физический образ мира. Традиционно мы,
понимая это, закрываем на этот недостаток глаза, прикрываясь тем, что практический инженер и, тем паче, биолог, врач или экономист не станут от этого недостатка столь
ущербными, чтобы надо было по этому поводу тревожиться. Вряд ли можно такую позицию считать согласующейся с пониманием того, что наука в наше время признана производительной силой, и все более проявляет себя в этой ипостаси. Мы понимаем, что инженер, биолог и врач, не владеющий научным представлением о механизмах физического
взаимодействия на всех уровнях организации материи, обречен на деятельность в узком
спектре практической деятельности, на перманентное переучивание и на не очень продолжительный период активной деятельности в своей профессии.
Нам представляется, что в наших исследованиях учебного процесса в высшей школе
намечается достаточно продуктивный путь совершенствования способов подготовки и
проведения учебных занятий, ориентированный на ослабление и, возможно, полное устранение отмеченного недостатка в преподавании курса физики и других дисциплин университетского содержания [1-6]. Предельно сжатая форма выражения направленности
этого пути выглядит как следование следующим двум девизам.
Девиз первый призывает преподавателя акцентироваться на позиции "изучать предмет науки" и блокировать поверхностное "изучать науку". Само декларирование девиза
неэффективно. Для того чтобы появились ощутимые изменения в методике проведения
занятий, потребовалось создать специальный инструмент. Этот дидактический инструмент – метод онтогенетического описания предмета науки [7]. Применяя этот метод в
процессе проектирования учебного курса, преподаватель "выращивает" дерево понятий,
которое включает все специфические понятия физики в пределах изучаемого курса вместе
с логикогенетическими отношениями между понятиями. Как показывает опыт, визуализация графического образа предмета науки в форме дерева понятий создает дополнительные
ориентиры для восприятия предмета науки как реальности и как системы с характерной
структурой внутреннего строения. Перманентная иллюстрация дерева в ходе учебных
взаимодействий проявилась как добротный способ ориентировки в предмете физики, а
сама логикогенетическая конструкция в форме дерева – как основа структурирования
учебного материала по методу локальных центров [3].
Визуализация образа предмета в форме дерева, концентрация научных результатов и
дидактических инструментов при физических понятиях, регулярное использование генетического определения понятий формируют для учащихся "поле притяжения к предмету
науки". Наличие такого "поля" способствует формированию взгляда на физическую картину мира, в которой есть "низ" и "верх". "Низ" – это собственно предмет науки, познаваемый и неисчерпаемый в познании, а "верх" – это система научных результатов, отражающих сегодня наше представление о предмете науки.
Девиз второй "не знаю, но познаю" ориентирует на формирование позиции исследователя, постоянно и непрерывно руководствующегося пониманием бесконечности пути
познания. Такой позиции, в которой традиционное, но, зачастую, воспринимаемое
фрагментарно и поверхностно "чем больше я узнаю, тем больше – не знаю" приобретает
статус магнитной стрелки, непрерывно ориентирующей мысль исследователя на
неизвестность, на возможность новых открытий и пересмотр открытого. Сам по себе
девиз не несет какой-либо новизны для технологии преподавания, в частности,
преподавания курса физики, но образ магнитной стрелки, нашедший предметное
воплощение в методах преподавания, способен существенно усилить действенность
девиза. Таким предметным воплощением является понятие дидактического
инструментария [4]. Дидактический инструментарий – это совокупность научных данных
и информации об этих данных, об истории и способах их получения, представленная в
структуре, включающей семь классов дидактических инструментов. Один из классов с
названием "модели" призван выполнять роль механизма, с помощью которого
возвращается в естественное положение соотнесенность причины и следствия. Когда
закон, сформулированный великим предшественником, подается учащимся не в статусе
закона, который подлежит безапелляционному принятию, к усвоению, а в статусе
"модели", выражающей наше сегодняшнее представление о предмете познания, и такая
диспозиция предмета науки и научных сведений о нем культивируется на протяжении
всего курса физики и на всех фазах его проработки, то это и должно, по нашему
представлению, формировать в сознании студентов понимание верха и низа, основы и
производной, реальности и нашего представления о ней, понимание, соответствующее
принципам единства и бесконечности мира.
Итак, необходимо поставить студента в ситуацию, когда бы он сам сформулировал
закономерность, объясняющую экспериментальные факты. Рассмотрим для примера
второй закон Ньютона. Необходимо не просто давать готовую формулировку, а
представить эксперимент, пусть даже мысленный, из которого можно получить этот
закон. Например, сжатая горизонтальная пружина толкает тело. Будем измерять
ускорение, которое получило тело, после того как на него подействовала сжатая пружина.
Можно заметить, что если пружину сжать в два раза больше, то ускорение тела также
увеличится в два раза. Если взять в два раза большее тело, то ускорение наоборот
уменьшится в два раза. Отсюда студенты могут сделать вывод, что ускорение, полученное
телом прямо пропорционально действующей силе и обратно пропорционально массе.
Массивным телам нужна большая сила. Таким образом, студент сам формулирует модель
«как изменить скорость тела». Эта модель занимает соответствующее место в структурной
схеме, там, где рассматриваются причины механического движения (см. рис. 1.).
3.1.2.1.2.1.5.
Движение относительно
неинерциальных систем
отсчета
3.1.2.1.2.1.4.
Силы в природе. Типы
взаимодействий
3.1.2.1.2.1.5.1. Движение относительно системы отсчета, двигающейся поступательно
3.1.2.1.2.1.5.2. Покоящееся тело во
вращающейся системе отсчета
3.1.2.1.2.1.5.3. Движение относительно вращающейся системы
отсчета
3.1.2.1.2.1.4.4.
Гравитационное
взаимодействие
3.1.2.1.2.1.3.
Как взаимодействуют тела
3.1.2.1.2.1.4.3.
Слабое
взаимодействие
3.1.2.1.2.1.2.
Как изменить скорость
движения тела
3.1.2.1.2.1.4.2.
Электромагнитное
взаимодействие
3.1.2.1.2.1.4.1.
Ядерное
взаимодействие 
3.1.2.1.2.1.1.
Тело находится в
состоянии покоя или
движется равномерно и
прямолинейно.
Инерциальная система
отсчета
3.1.2.1.2.1. Причины поступательного механического движения тел большой
массы, движущихся со скоростью много меньшей скорости света
Рис. 1. Фрагмент структурной схемы курса Физика. Раздел «Механика»
Следует ли напоминать, что такая позиция, формирующаяся в стенах университета
перманентно и органически, более соответствует установкам на подготовку специалистов,
ориентированных на постоянное саморазвитие и самосовершенствование в процессе своей
профессиональной деятельности, в каком бы секторе науки или производства она бы ни
происходила.
Литература
1.
2.
3.
4.
.
5.
6.
Ю.В.Карякин Методология учебного процесса в вузе как результат компьютеризации. Часть 1.
Известия Томского политехнического университета №3, Том 306, 2003, с. 135-140; Часть II. Известия Томского политехнического университета №4, Том 306, 2003, с. 127-131.
Ю.В.Карякин Модель предмета учебной дисциплины как составляющая подготовки преподавателя
высшей школы // Современное образование: инновации и конкурентоспособность: Материалы региональной научно-методической конференции, г. Томск, 27-28 января 2004 г. – Томск: Томский
государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2002. – 162 с.
Ю.В.Карякин Структурирование учебного материала. Метод локальных центров // Современное
образование: инновации и конкурентоспособность: Материалы региональной научно-методической
конференции, г. Томск, 27-28 января 2004 г. – Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2002. – 162.
Ю.В.Карякин Дидактический инструмент – ключевое понятие в автоматизированном управлении
познавательной деятельностью слушателей // Совершенствование систем управления качеством
подготовки специалистов: Материалы Всероссийской научно-методической конференции 24-26
марта 2004 г., Красноярск, 2004 г., с. 78-80.
Карякин Ю.В. Учебный процесс в высшей школе. Системный взгляд // Научное обеспечение системы повышения квалификации кадров: Межвузовский сборник научных трудов. – Вып. 5 / Под
ред. Д.Ф.Ильясова. – Челябинск: Изд-во "Образование", 2004 – 257 с.; С. 165-176.
Ю.В.Карякин Ролевая трансформация в учебном процессе – основа новаций // Вестник Красноярского госуниверситета 2004'4; гуманитарные науки, С. 124-127.
7.
Ю.В.Карякин, Л.А.Беломестных, Н.Ф.Пестова, Э.Н.Подскребко, Н.Г.Созоров Онтогенетический метод проектирования учебного курса в приложении к открытому образованию // Информационные
технологии в управлении и учебном процессе вуза: Материалы 3-й Всероссийской очно-заочной
научно-практической конференции. – Владивосток: Изд-во ВГУЭС, 2003. – 220 с.