Повышение операционности знаний по физике с использованием новых компьютерных технологий

• Автор: Горбунова, Ирина Борисовна
• Шифр специальности: 13.00.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 395 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ Введение

Глава 1. Методологические основы формирования предметных знаний но физике.

1.1. Изложение фундаментальных идей физики как

необходимое условие и методологические основы формирования предметных знаний по физике.

1.2. Математическая форма и содержание физических

законов .

1.3. Физические модели и их адекватность физическим

системам.

1.4. Компьютерное моделирование физических процессов .

Глава 2. Анализ причин появления формализма в знаниях

при обучении физике.

2.1. Современное состояние обучения физике.
2.2. Трудности, возникающие при обучении физике
2.3. Психологические аспекты причин появления формализма
в знаниях и пути его преодоления.
2.4. Использование физических моделей в преподавании
физики.
2.5. Роль современных компьютерных технологий в преодолении формализма в знаниях при обучении физике
Глава 3. Новые информационные технологии, их использование в учебном процессе в системе непрерывного образования
3.1. Информационная культура, информационная картина мира и проблемы педагогики информационного общества
3.2. Современные компьютерные технологии в образовании .
3.3. Психологопедагогические аспекты компьютеризации обучения.
3.4. Обобщение концептуальных положений НИТО в преподавании различных дисциплин
Глава 4. Формирования операционности знаний по физике с использованием современных компьютерных технологий.
4.1. Компьютеры в современном физическом образовании .
4.2. Требования, предъявляемые к современным компьютерным технологиям, используемым в обучении физике.
4.3. Программнометодический комплекс задач по физике с использованием новых компьютерных технологий
4.3.1. Физические процессы в ЛЬСцепях
4.3.2. Молекулярная динамика и установление термодинамического равновесия.
4.3.3. Электростатическое поле системы зарядов.
4.3.4. Оптикомеханическая аналогия и вариационные принципы.
4.3.5. Особенности движения центра масс системы тел в неоднородном силовом поле
Глава 5. Развитие метода формирования операционности знаний с использованием новых компьютерных технологий на преподавание различных учебных дисциплин
5.1. Новая компьютерная технология как универсальная образовательная технология на современном этапе
развития общества, повышающая операционносгь знаний
учащихся.
5.2. Возможности применения новых компьютерных
технологий при преподавании предметов гуманитарного
цикла с целью повышения операционности предметных
знаний на примере музыкального образования.
Глава 6. Экспериментальная проверка результатов
исследования
6.1. Обоснование методики педагогического эксперимента и
его основные этапы.
6.2. Анализ результатов эксперимента
Заключение
Список литературы


Основное положение, определяющее ситуацию в физике, заключается в том, что содержание и смысл физических законов не сводится к математическим формулировкам, которые, в лучшем случае, отражают только количественный аспект исследуемого физического вопроса. Исключительно поучительный урок преподнесла здесь квантовая теория, в которой оказалось возможным формулировать основные законы в рамках различных математических схем. Важность второго, качественного аспекта физических законов подчеркивалась В. А.Фоком, который указывал, что начать изложение необходимо именно с этих гносеологических аспектов. Поэтому, переходя к математическому аппарату, мы будем иметь возможность сразу же указывать физический смысл вводимых математических понятий 2. Приведем мнение Р. Фейнмана по обсуждаемому вопросу Математика орудие для размышления. Математика это путь, по которому мы переходим от одной совокупности утверждений к другой 8. И дальше Физика не математика, а математика не физика. Одна помогает другой. Но в физике вы должны понимать связь слов с реальным миром. Только так мы сможем проверить истинность своих выводов 8. Итак, если в математике достоверность результатов достигается логической строгостью и анализом всех возможных решений, то в физике рассматриваются только те решения, которые могут иметь место в природе, и достоверность их достигается всесторонней и многократной проверкой. При оценке этого вопроса следует учитывать общее состояние методологии математики. Вместе с тем, физик должен владеть тем математическим аппаратом и использовать те математические методы, которые могут быть полезны при решении физических задач, адекватных рассматриваемому вопросу. Мысли подобного рода высказали также Д. Максвелл и М. Фарадей. Приведем также высказывание М. Борна по обсуждаемому вопросу Математику в представлении неспециалистов едва ли можно отделить от теоретической физики. Мы должны быть бесконечно ей благодарны. И все же именно здесь имеется резкая граница. Ибо хотя исторически многие ветви математики и обязаны своим существованием физическим стимулам, все же то, чем занимаются сегодняшние математики, это игра с абстрактными идеями, не имеющими ничего общего с твердыми телами . Подводя итог, можно сказать, что физика немыслима без математики и математических понятий, но и не сводится к ним. Главное в физике не формулы, а их интерпретация понимание, именно оно питает интуицию. Формальное толкование математической формулировки физического закона может не раскрывать всей глубины его содержания, а иногда привордит и к неправильным выводам. Анализу подобных ситуаций была посвящена наша работа 9. Проведм анализ изложения теоремы о движении центра масс, при изучении которой часто допускаются неточности и ошибочные утверждения. М сумма масс материальных точек, входящих в состав рассматриваемой системы, Д. Г, внешние силы, действующие в системе, Р результирующая сила. В самом деле, внутренние силы, действующие в рассматриваемой системе, не входят в уравнение 1, определяющее ускорение центра масс, так как они попарно сокращаются в силу третьего закона Ньютона. К сожалению, в ряде учебников и монографий этот вопрос не рассматривается или не обсуждается достаточно детально. В.Л. Кирпичева Беседы о механике 4, во многом определившей изложение этого вопроса в изданных в последующие годы курсах механики, формулировка, соответствующая уравнению 1, дается в виде Центр масс движется как материальная точка массы М , к которой приложены все внешние силы, действующие на отдельные точки системы. В плену этого утверждения, справедливого лишь для однородного поля внешних сил оказался и сам автор монографии, который в качестве пояснения к этой формулировке пишет Следует обратить особое внимание на то, что движение центра масс вполне определяется внешними силами и что вся совокупность внутренних сил не оказывает никакого влияния на это движение. А это утверждение уже совершенно неверно. Суть дела заключается в том, что ускорение центра масс в каждый момент времени, действительно, определяется только внешними силами. Однако эти силы приложены не к центру масс, а к отдельным телам, входящим в состав рассматриваемой системы, и в общем случае зависят от положения этих тел.