Использование элементов историзма при изучении физики

«Наука нас увлекает только тогда, когда интересуясь жизнью выдающихся исследователей, мы начинаем следить за историей развития их открытий» — Д.К. Максвелл.

Впервые вопрос о введении элементов истории физики в преподавании был поставлен на съезде преподавателей физико-математических наук в 1890 году. Основной целью введения элементов историзма при изучении физики является расширение кругозора обучающихся. Связь с историческим содержанием физики позволяет конкретизировать и уточнять общенаучные знания, делать теоретические положения более понятными, оказывает сильное эмоциональное воздействие, что обеспечивает наиболее успешное восприятие и усвоение материала.

О роли историзма в обучении отмечал А. Эйнштейн: «Содержание науки можно понять и анализировать, не вникая в рассмотрение индивидуального развития ее творцов. Но при таком одностороннем объективном изложении отдельные шаги иногда могут казаться случайными удачами. Понимание того, как стали возможными и даже необходимыми эти шаги, достигается только если проследить умственное развитие личностей, которые способствуют выявлению направлений этих шагов».

В последние десятилетия происходит интенсивный процесс обновления и усовершенствования образования, который требует разработки и внедрения новых форм обучения. В процессе изучения физики формируется научное мировоззрение обучающихся, развиваются их интеллектуальные и творческие способности. Знания, полученные во время изучения физики, становятся основой технической грамотности человека. Использование элементов историзма имеет и психолого-дидактическое значение, так как это дает возможность избежать формализма и догматизма в педагогическом процессе, выработать у обучающихся стойкий интерес к науке. Поэтому умелое использование элементов истории физики в преподавании является обязательным элементом педагогического мастерства.

Физика — важнейший источник сведений, позволяющий человеку ориентироваться в окружающем его мире.

Историзм в преподавании физики — это одно из средств:

  • развития у обучающихся интереса к науке;
  • формирования научного мировоззрения обучающихся;
  • нравственного и общественно-политического воспитания обучающихся;
  • повышения качества знаний и лучшего понимания физики.

Исторический подход при изучении физики дает возможность глубже понять основные физические идеи, теории, определения. История физики позволяет открыть перед обучающимися общие закономерности и принципы научного познания, демонстрирует, как нужно мыслить, чтобы не делать ошибочных заключений. Таким образом, история физики позволяет решать задачи образования и воспитания, является важным источником педагогических идей, которые дают возможность усовершенствовать методы преподавания и обогащают методику новыми подходами и решениями.

«Учить физике интересно!» — это призыв учителей. Через интерес к уроку пробуждается интерес к физике. Познавательный интерес занимает у обучающихся ведущее место среди мотивов и факторов, стимулирующих учение. От интереса зависит не только продуктивность овладения знаниями, но и общий тонус всей учебной деятельности с ее социальным смыслом и установками.

Чтобы учение не превратилось для обучающихся в скучное и однообразное занятие, нужно на каждом занятии вызывать у них приятное ощущение новизны познаваемого материала. И соответственно преподаватель должен быть вооружен высоким уровнем теоретической и практической подготовки, передовой системой научно-методических убеждений, широким культурным кругозором и научным творческим мировоззрением.

Как показывает практика, исторический материал может быть подан обучающимся в самых разнообразных формах:

  • знакомство с идеями классиков науки;
  • изучение принципов действия приборов и установок, с помощью которых были проведены фундаментальные исследования;
  • анализ творческого пути ученого;
  • изучение биографий ученых, их творческой деятельности, жизненных принципов.

Знакомство обучающихся с отдельными фактами из истории физики, с жизнедеятельностью выдающихся ученых позволяет не только показать красоту самого процесса познания тайн природы, но и богатство духовного мира людей, отданных науке. Обращение к истории науки может быть полезным для решения педагогических проблем. Многие ученые-физики, занимаясь изучением природы, думали о том, как сделать научные знания достоянием людей и общества. Обращение к педагогическому наследию выдающихся физиков может дать много полезного каждому преподавателю физики.

В курс физики необходимо включать те вопросы истории, которые наиболее помогают решению задач, стоящих перед обучением физики; они должны быть тесно связаны с учебной программой и доступны обучающимся. В историческом материале, прежде всего, нужно показать, какой была эпоха, когда было сделано открытие, как был получен данный вывод, почему физика пришла к той или иной идее, каким был ход мысли ученого, каким он человеком был и в каких условиях работал, какова общая логика развития физической идеи.

В физике нередко говорят: «Красивое, изящное решение или доказательство», понимая под этим его простоту, в основе которой лежит высшая целесообразность, гармония. Оно призвано развивать у обучающихся художественное мышление, творческое воображение, зрительную память, пространственные представления.

Педагоги обращаются к истории физики, когда хотят «оживить» учебное занятие, сделать его интересным, и это способствует повышению качества знаний обучающихся.

Можно выделить следующие формы использования историзма в обучении физике:

  • вводные исторические обзоры, выступающие как средство обоснования необходимости получения новых знаний;
  • заключительные исторические обзоры, выступающие как средство систематизации и обобщения полученных знаний;
  • описание истории отдельных открытий, фундаментальных опытов, являющихся средством обоснования получения знаний;
  • ознакомление с биографиями ученых и фрагментарными биографическими сведениями, служащими целям формирования личности обучающихся;
  • решение задач с историческим содержанием.

Знакомя обучающихся пусть даже с отдельными фактами из истории физики, с жизнедеятельностью выдающихся ученых, можно не только показать красоту самого процесса познания тайн природы, но и богатство духовного мира людей, преданных науке.

Использование исторического материала в преподавании отдельных разделов и тем физики способствует повышению интереса обучающихся к изучению предмета. Использование исторических сведений на уроках физики помогает на конкретных примерах показать, какой сложный путь прошел человек в процессе познания явлений природы. Сведения из истории физики можно использовать для создания проблемных ситуаций на уроках. Биографии выдающихся ученых содержат полезный материал для воспитания у обучающихся положительных черт человека — принципиальности, трудолюбия и т.д. Объясняя роль отечественных ученых в науке, воспитываем у обучающихся чувство патриотизма, любви к своей Родине.

Довольно часто исторический способ обоснования новых знаний используется не для раскрытия фундаментальной физической проблемы, а для того, чтобы познакомить обучающихся с новыми фактами и явлениями, не воспроизводимыми экспериментально в школьных условиях. В таких случаях исторический способ обоснования является единственно возможным. Так, знакомя обучающихся с открытием рентгеновских лучей, радиоактивности, нейтрона, учитель воспроизводит историю этих открытий.

Использование историзма как средства обоснования новых знаний может осуществляться в двух формах: во-первых, в виде исторического обзора развития взглядов по какой-либо фундаментальной физической проблеме, которая обсуждалась и развивалась на протяжении длительного периода развития науки, и, во-вторых, в виде исторического материала, содержащего описание отдельных фундаментальных экспериментов.

Примерами первой формы использования историзма как средства обоснования знаний могут являться такие вводные исторические обзоры, как «История возникновения и утверждения концепции поля», «История установления закона сохранения и превращения энергии», «История создания основ теории относительности» и др. В качестве примеров второй формы использования историзма как средства обоснования знаний можно привести такие описания истории отдельных важнейших открытий, как «Открытие давления света», «Опыты Герца по обнаружению электромагнитных волн и их свойств», «Открытие радиоактивности», «Открытие рентгеновского излучения» и др.

Использовать материалы по истории науки целесообразно не только на уроках изучения нового материала, но и на уроках обобщения знаний. Преподаватель может на занятии, кроме основного материала, дать новые сведения по истории науки, материал библиографического характера.

Наиболее трудными для обучающихся являются занятия по решению задач. Решение задач исторического содержания помогает развитию интереса обучающихся к физике, что способствует лучшему усвоению знаний и развитию физического мышления. Необходимо использовать задачи, которые имеют реальное содержание, интересное для обучающихся, и одновременно дают возможность закрепить изученные вопросы на математических вычислениях и логическом мышлении.

Пример:

  1. Французский физик Био Жан Батист определил скорость звука в чугуне, наблюдая на одном конце чугунной трубы два последовательных звука, которые соответствуют одному удару по другому концу этой трубы длиной 9516,25 м. Он услышал эти звуки через 2,5 с один после другого. Какая скорость звука в чугуне?
  2. Один из способов определения скорости звука в воздухе был проведен членами французской Академии наук в 1822 г. в окрестностях Парижа. Расстояние, которое прошел звук, было равно 18622 м. Определить скорость звука, если звук прошел это расстояние за 56,2 с.

В процессе решения таких задач обучающиеся понимают необходимость иметь общие для всех стран единицы измерения физических величин, лучше понимают необходимость международного технического и научного сотрудничества. Задачи с техническими вопросами позволяют прослеживать связь физики с техникой и способствуют политехническому воспитанию. Решая такие задачи, обучающиеся видят прогресс техники, лучше понимают, что с развитием физики усовершенствуется техника.

Рассмотрение истории развития взглядов позволяет познакомить обучающихся с диалектикой процесса познания, что играет большую роль в формировании научного мировоззрения. Именно использование исторического материала дает возможность представить в полной мере процесс развития физики в целом и в ее отдельных разделах как спорный процесс движения познания к абсолютной истине через истины относительные. Для этого исторический материал должен быть тщательно отобран. Он должен быть таким, чтобы при его изложении можно было продемонстрировать спорный характер познания, который выражается в том, что в процессе развития науки происходит борьба между старым и новым, между уже существующими и возникающими теориями и представлениями, что в процессе развития происходят революционные перевороты во взглядах ученых, которые основательно меняют основные представления, общие концепции и т.д.

Важной методической задачей является определение содержания и формы изложения биографических сведений об ученых как специфического учебного материала. Как для преподавателей, так и для обучающихся, представляют интерес высказывания ученых разных стран и эпох о физике. Из этих высказываний можно выделить ценное, найти авторитетное подтверждение каким-то убеждениям, в чем-то критически осмыслить прочитанное и на основе собственного опыта преподавания конкретизировать его с соответствующими поправками на свое время и условия обучения.

Особое место среди форм использования историзма принадлежит биографиям ученых, которые могут быть даны либо в достаточно полном изложении, либо в виде отдельных фрагментарных сведений. Великие физики, изобретатели оставили нам не только свои открытия и изобретения, но и память о своей жизни. Интересные и забавные эпизоды из жизни ученых-физиков дают более правильное представление о них, которым присущи обычные человеческие качества, которые имеют свои слабости, обостренное чувство собственного достоинства. Использование такого материала позволяет сделать занятия физики более интересными. Необходимость познакомить обучающихся с жизнью и деятельностью выдающихся ученых физической науки имеет важное научно-образовательное и воспитательное значение, развивает познавательный интерес у обучающихся.

Д. Максвелл писал: «Наука увлекает нас только тогда, когда, заинтересовавшись жизнью выдающихся исследователей, мы начинаем следить за историей развития их открытий». Биография ученого — это не хроника событий его жизни, а «биография» его мыслей, взглядов, поступков на фоне тех социально-политических условий, в которых он жил и работал. Поэтому необходимо выбирать из биографии ученых те сведения, которые являются наиболее актуальными для современной молодежи. Очень важно обращать внимание обучающихся на героический эпос научных открытий, на прекрасные черты в биографии ученых (юность М. Фарадея , отречение Г. Галилея , биография М.В. Ломоносова и др.), знакомить с изречениями ученых. Например: «Каждый человек может сделать то, что может сделать другой» — Т. Юнг ; «Мыслю — значит, живу» — Р. Декарт.

Актуальными являются примеры из жизни отечественных ученых. Именно рассказы о том, какой вклад внесли в развитие мировой науки отечественные ученые, способствуют развитию у обучающихся чувства национальной гордости. Лучший способ познакомить обучающихся с образом ученого — это знакомство с его высказываниями о науке, о жизни, о людях, о себе. Кроме того, необходимо показывать портреты ученых, привлекать обучающихся к написанию рефератов об ученых.

В историческом материале, прежде всего, нужно показать, какой была эпоха, когда было сделано открытие, как был получен данный вывод, почему физика пришла к той или иной идее, каким был ход мысли ученого, каким он человеком был и в каких условиях работал, какова общая логика развития физической идеи.

История физики может дать многое обучающимся: она может способствовать развитию любознательности ума, помочь преподавателю пробудить в обучающихся понимание необходимости приобретать знания. Историзм в преподавании физики не самоцель, а способ, который позволяет лучше объяснить обучающимся, что собой представляет мир природы и увлекающий процесс его постепенного познания. Привлечение к истории науки увеличивает интеллектуальный и духовный мир обучающихся. Главную методическую рекомендацию, которая обеспечивает успех в этом деле, можно сформулировать словами Л.Д. Ландау: «Главное — делать все с увлечением, это очень украшает жизнь».

В курс физики необходимо включать те вопросы истории, которые наиболее помогают решению задач, стоящих перед обучением физики; они должны быть тесно связаны с учебной программой и доступны обучающимся.