Проблема экспериментального изучения волновых процессов : на примере упругих волн

• Автор: Вараксина, Екатерина Ивановна
• Шифр специальности: 13.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Глазов
• Количество страниц: 280 с. : ил.

Глава 1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ УЧЕБНОГО ФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА С УПРУГИМИ ВОЛНАМИ
1.1. Псыхолого-педагогические предпосылки совершенствования методики изучения волновых процессов в школе
1.1.1. Психологические и педагогические особенности экспериментального изучения волновых процессов в школе. 1.1.2. Проблема психологического развития учащихся при изучении волнового движения. 1.1.3. Уровень освоения волновых процессов школьниками.
1.2. Содержание и методика изучения упругих волн в средней общеобразовательной и высшей педагогической школе
1.2.1. Анализ школьных программ, учебников, практикумов. 1.2.2. Традиционная методика изучения механических волн в школе. 1.2.3. Анализ вузовских учебников и практикумов. 1.2.4. Учебный эксперимент но упругим волнам. 1.2.5. Проблемы совершенствования учебного физического эксперимента с упругими волнами.
1.3. Экспериментальная подготовленность учителя физики как определяющий фактор совершенствования процесса изучения упругих волн
1.3.1. Традиционная методика подготовки студентов к преподаванию механических волн. 1.3.2. Проблема экспериментальной подготовки учителя физики. 1.3.3. Содержание экспериментальной подготовленности. 1.3.4. Подготовка будущих учителей к проектированию содержания занятия.
1.3.5. Совершенствование лабораторного практикума по дидактике физики с целью подготовки студентов к изучению механических волн в школе.
1.3.6. Теоретические основы совершенствования лабораторного практикума по экспериментальной физике.
Глава 2. УЧЕБНЫЙ ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ КАК ОСНОВНОЕ СРЕДСТВО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МЕТОДИКИ ИЗУЧЕНИЯ УПРУГИХ ВОЛН
2.1. Система учебного физического эксперимента
с упругими волнами
2.1.1. Приборы для получения упругих волн. 2.1.2. Система учебного эксперимента с упругими волнами. 2.1.3. Место учебного эксперимента с ультразвуком низкой частоты в школьном курсе физики.
2.2. Совершенствование методики проведения уроков физики на основе использования учебного эксперимента
с упругими волнами

2.2.1. Модель урока «Звуковые волны». 2.2.2. Урок физики по исследованию интерференции механических волн. 2.2.3. Экспериментальное исследование упругой волны в воздухе.
2.3. Учебный эксперимент с упругими волнами как средство
организации научного познания
2.3.1. Исследование явления визуализации линий равных фаз. 2.3.2. Ультразвуковой капиллярный эффект. 2.3.3. Элективный курс «Основы физики упругих волн»
Глава 3. ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ В СРЕДНЕЙ
И ВЫСШЕЙ ШКОЛЕ
3.1. Обоснование возможности и целесообразности применения учебного эксперимента при изучении основ физики упругих волн в школе
3.1.1. Использование эксперимента с ультразвуком при изучении механических волн в школе. 3.1.2. Изучение упругих волн в курсе экспериментальной физики.
3.2. Оценка доступности технологии изготовления учебных
приборов для опытов с упругими волнами
3.3. Использование учебного эксперимента с упругими волнами для повышения уровня экспериментальной подготовленности студентов
3.3.1. Самостоятельное выполнение студентами учебного эксперимента с ультразвуком. 3.3.2. Оценка экспериментальной подготовленности будущего учителя физики. 3.3.3. Методика подготовки будущих учителей физики к проектированию содержания учебного занятия. 3.3.4. Составление студентами методики использования эксперимента с ультразвуком низкой
частоты в школе.
Заключение
Библиографический список
Приложения

Важнейшей задачей изучения физики в школе является развитие творческой личности с высоким уровнем мотивации дальнейшего самообразования, разносторонними познавательными интересами, глубокими знаниями и способностью пополнять их. Решение этой задачи невозможно без использования на уроках физики ярких и запоминающихся экспериментов, отражающих сущность изучаемых физических явлений. Физическая наука непрерывно развивается, ее достижения быстро меняют условия повседневной жизни и становятся доступными современным школьникам, поэтому вместе с этим процессом должна обновляться и совершенствоваться система учебного физического эксперимента. Непосредственно созданию нового учебного эксперимента по различным разделам курса физики, а также методике его использования в школе и вузе посвящены работы Е. С. Агафоновой [1], Р. В. Акатова [147], Я. Е. Амстиславского [4], Л. И. Анциферова [7], М. Н. Башкатова [16], Э.В.Бурсиана [25], П. П.Головина [51], М.И.Гринбаума [58], Г.И.Жерехова [72], Б. С. Зворыкина [76], О. Ф. Кабардина [84], В. Ф. Колупаева [96], В. В. Майера [111], Р. В. Майера [146], Н. Я. Молоткова [158], Г. Г. Никифорова [224], Ю. Ф. Огородникова [170], Б. Ш. Перкальскиса [176], Р.В.Поля [180], А.Портиса [182], М.М.Терентьева [219], С.А.Хорошавина [242, 243], H.М.Шахмаева [251], H.H.Шефера [85],
В. Ф. Шилова [ 252 ] и многих других исследователей.
Учебный физический эксперимент является основным средством решения важнейших дидактических проблем. Он в полной мере использовался в исследованиях Б. Т. Войцеховского [44], В. С. Данюшенко-

3. Реально в учебном процессе применяется весьма, незначительная часть представленного в литературе эксперимента. Используемые опыты архаичны, недоказательны и неинтересны школьникам.
Таким образом, мы пришли к следующим противоречиям. С одной стороны, современная дидактика физики нацелена на построение курса физики в соответствии с необходимостью освоения методов научного познания, с другой стороны, изучение механических волн носит ознакомительный характер, не применяется доказательный демонстрационный эксперимент. Стандарт требует развития исследовательских умений, личностных качеств, необходимых «для непрерывного самообразования и профессиональной деятельности», однако при изучении механических волн не применяется самостоятельный и индивидуальный эксперимент, наиболее способствующий достижению этих целей. Между тем системы доказательного эксперимента со звуком и ультразвуком разработаны, но недостаточно используются при обучении. Все это приводит в низкому уровню знаний (см. пп. 1.1.3, 3.1.2), ослаблению интереса школьников к физике, неразвитым практическим умениям учащихся.
1.2.5. Проблемы совершенствования учебного физического эксперимента с упругими волнами. Обобщая сказанное выше, можно сделать вывод о необходимости использования учебного физического эксперимента с упругими волнами при введении основных понятий волнового движения. Модели, демонстрируемые в школьном курсе, не должны заменять эксперимент с реальными упругими волнами. Однако, как уже говорилось, система опытов со звуком используется недостаточно. Объяснить это можно так: 1) для большинства опытов требуется довольно громкий звук; 2) многие опыты со звуком, несмотря на большое познавательное значение, не являются эффектными и не представляют интереса для учащихся; 3) индивидуальный акустический эксперимент не разработан; 4) приборы промышленного изготовления для опытов по акустике в школе в настоящее время отсутствуют, а для самостоятельно-