Самостоятельная работа студентов на уроках естествознания
методическая разработка на тему

Самостоятельная работа учащихся

при формировании представлений

о методах научного познания.

 Одной из основных целей обучения по программам НПО и СПО независимо от профиля обучения является  «освоение знаний о современной научной картине мира и методах научного познания », а также «развитие интеллектуальных способностей и критического мышления в ходе проведения простейших исследований, анализа, восприятия и интерпретации естественно-научной информации» [1].

Содержание программ, освещающие естественно-научную картину мира и научные методы познания относятся к  межпредметным темам и метадисциплинам.

Достижение указанных выше целей должно осуществляться не только на уроках конкретно выделенных в тематическом планировании, но и при прохождении всего курса. Важным при этом является организация самостоятельной работы учащихся, осуществляемая в разнообразных её формах.

Проведение лабораторных работ и практикумов по решению задач помогает усвоить частные  методы научного  познания в конкретных науках. Получение представлений о наиболее  общих методах осуществляется, например, при работе с текстами, относящихся к рассмотрению фундаментальных опытов, касающихся истории  создания и развития физических теорий, развития взглядов на физическую картину мира.                                                                                                                                                                                                                                                                                                            

Некоторые примеры использования такой организации самостоятельной работы учащихся  на уроках физики и естествознания НПО и СПО в  РКТК приведены в данном докладе.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          

Во вводной части курсов естествознания и физики  учащиеся знакомятся с понятиями знание, наука, их видами и особенностями. Классификацию наук в зависимости от сферы,  предмета и методов познания  учащимся предлагается записать в виде таблицы:  

-

В качестве домашней самостоятельной  работы учащимся предлагается заполнить таблицу в части науки о мышлении и ответить на вопросы:

1. К каким видам наук относятся:

1. психология,
2. философия,
3. медицина?                              

2. Допустимы ли эксперименты в этих науках?

Естествознание включает в себя комплекс относительно самостоятельных наук, часть из которых представлена в таблице. Учащимся предлагается  самостоятельно найти определения этих наук и указать их значение. При проверке домашнего задания учащиеся приводят примеры  найденных определений и устанавливают их общность и отличия. В теории познания многие понятия имеют несколько формулировок.  В связи с этим учащихся необходимо научить находить в них главное, определяющее. Представленное выше задание позволяет формировать умения:

1. поиска естественно-научной информации;

1. анализа;
2. выделения существенного, главного.

В методах научного познания к основным понятиям относится понятие эксперимента. Представление о современном физическом эксперименте, его структуре, этапах и их значении  наиболее эффективно можно продемонстрировать при изучении, например, законов фотоэффекта или истории исследования структуры атомов.

 В качестве примера рассмотрим организацию самостоятельной работы учащихся при изучении темы, относящейся к изучению строения атома, опытам Резерфорда, столетие с периода проведения которых исполнилось в 2011 году.

Перед проведением урока по данной теме учащиеся получают задание подготовить доклад или презентацию по теме: « Какие явления, известные к концу 19  началу 20 веков, и почему указывали на сложность строения атома? ».

 В начале урока проходит краткое обсуждение этой темы, главной целью которого является формирование понимания, что в основе эксперимента лежит научная  проблема, часто возникающая из эмпирических фактов. В данном примере проблемой является  отсутствие знаний о  строении атома, которые могли бы объяснить приведённые факты.

Далее учащимся предлагается самостоятельно по учебнику  Физика 11 под редакцией Мякишева Г.Я. и др [2] разобрать опыты Резерфорда и ответить на следующие вопросы:

1.  объект исследования;
2. цель эксперимента;
3. какие при этом решались задачи;
4. метод исследования;
5. что наблюдалось и измерялось;
6. результаты наблюдений и измерений;
7. эмпирические выводы;
8. теоретическое обобщение

Педагогический опыт показывает, что эти вопросы оказываются непростыми для учащихся. Нужно обратить их внимание на понимание различий между целью эксперимента и решаемыми задачами, между тем, что наблюдалось и  измерялось и эмпирическим результатом, т.е. установленным научным фактом.

После обсуждения результатов и значения опытов  Резерфорда можно вернуться к рассмотрению структуры этого опыта и указать, что она в целом соответствует любым современным экспериментам и состоит из следующих этапов выбора объекта исследования:

1. определение цели эксперимента;
2. определение задач, необходимых для достижения поставленной цели;
3. выбор метода исследования;
4. выбор « инструментов» и схемы опытов;
5. наблюдения и измерения;
6. обработка результатов опытов;
7. установка эмпирического результата;
8. теоретические выводы.

Для уяснения структуры современных экспериментов учащимся может быть предложено после разбора текста по учебнику [2] ответить на вопросы, заполнив следующею  таблицу (курсив представляет правильные ответы на вопросы, указанные в столбце « эксперимент»):

этапы и структура современного эксперимента

Подробно разобрав структуру  и этапы эксперимента, можно на этой же теме перейти  к  рассмотрению того, как осуществляется сам процесс научного познания.

С учащимися кратко повторяются методы научного познания, систематизация которых представлена следующей схемой 1:

И формы научного познания, представленные на схеме 2:

После этого учащимся предлагается выполнить следующее задание:

Установите соответствие между терминами и их определениями:

       ТЕРМИНЫ                                          ОПРЕДЕЛЕНИЯ

А. Научный факт                1. Исследование в контролируемых  условиях.

Б. Проблема                        2. Установленное подтверждённое знание.                                                                      

В. Гипотеза                         3.  Осознанные вопросы, для ответа на которые

                                                  имеющихся знаний не хватает.

Г. Эксперимент                  4. Предположительное знание, истинность или

                                                 ложность которого ещё не доказана.

Д. Научная теория             5. Система идей и знаний в их совокупности.

   Ответы указать в таблице, поставив под буквой верхней строки соответствующую цифру из второго столбца задания (в скобках указаны правильные ответы)

Далее, после самопроверки результатов выполнения работы, а значит повторения  смыслового значения этих понятий, c учащимися, разбирая тексты, относящиеся к модели Томсона и планетарной модели атома Бора и учитывая результаты опытов Резерфорда,  конструируется схема процесса научного познания:

Этапы  процесса

1. Накопление эмпирических фактов.
2. Осознание проблемы
3. Выдвижение гипотезы.
4. Эксперимент.
5. Установление по результатам экспериментов научных фактов, новых эмпирических данных и новых проблем.

Далее снова выдвигаются гипотезы, проверяются на экспериментах и, таким образом процесс познания становится бесконечным.

Данные этапы можно проследить на примере изучения строения атома:

 1. эмпирические факты    -      явления, подтверждающие сложность строения

                                                    атома;                  

 2.  проблема                      -       знания по распределению массы и заряда в атоме;

 3. гипотеза                        -        равномерное распределение (модель Томсона);

 4. эксперименты               -       опыты Резерфорда по рассеянию α-частиц;

 5. эмпирический факт      -       существование атомного ядра, в котором

                                                     сосредоточена практически вся его масса и

                                                     весь положительный заряд;

6. проблема                       -        устойчивость атомов;

7.гипотеза                         -       модель атома Бора.

При составлении  этой схемы подчёркивается, что проблемы познания  возникают не только         из эмпирических,  но и из теоретических исследований и в современной науке их решение осуществляется при использовании, как экспериментов, так и теории совместно. При этом в вопросе об истинности знаний определяющими являются результаты экспериментов.

    Делается  вывод, что процесс познания мира даёт не  только новые знания, но и ставит  новые проблемы и, таким образом, процесс познания является бесконечным.