Главные вкладки

    Научные методы познания: теоретический и экспериментальный.
    элективный курс по физике (9 класс) по теме

    Карасева Ирина Викторовна

     Элективный курс "Научные методы познания: теоретический и экспериментальный". Содержание курса посвящено изучению методов познания природы как объекта изучения физики. Курс интегрирован с математикой и информатикой, что позволяет учащимся осуществить пробу своих сил в разных видах деятельности.  Содержание программы предусматривает два основных этапа: теоретический, на котором учащиеся знакомятся с методами исследований, технологией моделирования, понятием модели, и экспериментальный, где они должны применить и развить полученные знания к построению и исследованию моделей. В конце курса запланировано создание презентаций, направленных на осознание своих успехов в области изучения методов познания и  моделирования.

    Скачать:


    Предварительный просмотр:

    СОДЕРЖАНИЕ  КУРСА

    Тема 1.  Вводный урок. Методы научного познания.

    Основное содержание: входной тест. Методы познания, краткая характеристика  каждого метода.

    Тема 2. Математика – язык физики.

    Основное содержание: Математические действия, необходимые при описании физического процесса, составление и решение задач на различные математические действия, составление таблицы характеристик механического движения и методов их изучения.

    Тема 3. Технология моделирования – 4 урока.

    Урок 1. Теоретические основы моделирования.

    Основное содержание: определение моделирования как процесса построения, изучения и применения моделей. Понятие модели, виды моделей, назначение моделей. Необходимость,  возможности и области применения моделирования. Процесс моделирования включает три элемента: субъект (исследователь), объект исследования, модель как инструмент познания. Этапы моделирования: 1 – этап построения модели, 2 – модель как самостоятельный объект исследования, 3 – перенос знаний с модели на оригинал, 4 – практическая проверка получаемых с помощью модели знаний и  их использование для построения обобщающей теории объекта.

    Урок 2. Мысленный эксперимент.

    Основное содержание: назначение мысленного  эксперимента – на основе развития мысли, логическим путем выявить новую научную информацию, которая содержалась в эмпирических основах знаний, но «не лежала на поверхности». Инструмент мысленного эксперимента – теоретическое мышление. Мысленный эксперимент и знаковое моделирование. Проведение мысленного эксперимента на примере принципа действия тепловой машины.

    Урок 3. Моделирование задач.

    Основное содержание: план моделирования задачи, моделирование выбранных учениками задач.

    Урок 4. Компьютерное моделирование.

    Основное содержание: работа с интерактивными компьютерными моделями.

    Тема 4. Планирование и постановка эксперимента – 4 урока.

    Урок 1. Теоретические основы планирования и постановки эксперимента.

    Основное содержание: наблюдение и эксперимент, характеристика. Изучение листка «Наблюдение» и листка «Постановка эксперимента». Выбор учащимися темы, поиск необходимой информации.

    Уроки 2, 3 и 4 – практические работы исследовательского характера по выбранным темам.

    Тема 5. Создание презентации «Мои успехи в области освоения методами научного познания» - 2 урока.

    Основное содержание: обзор приемов и способов создания презентаций – компьютерный вариант, выпуск газеты, театрализованное представление, доклад и т.д. Поиск, обработка и обобщение информации. Работа над презентацией.

    Тема 6. Защита презентаций.

    Основное содержание: защита презентаций в различных вариантах. Подведение итогов прохождения курса, анкетирование.



    Предварительный просмотр:

    ТЕМАТИЧЕСКОЕ  ПЛАНИРОВАНИЕ

    Наименование  темы

    Вид деятельности

    Форма контроля

    Кол-во часов

                                 1

                         2

                            3

            4

    1. Вводный урок. Методы научного познания.

    Диалог, дискуссия, работа с текстом, работа в группах.

    Входной тест, участие в диалоге.

            1

    2. Математика – язык физики.

    Проблемная дискуссия, работа в группах.

    Участие в дискуссии.

            1

    3.Технология моделирования.

      1). Теоретические основы    моделирования.

      2). Мысленный эксперимент.

      3). Моделирование задач.

      4). Компьютерное моделирование.

    Диалог, дискуссия, работа в группах, практические работы с использованием компьютера, сбор информации.

    Участие в дискуссии, умение самостоятельно находить и перерабатывать информацию, делать выводы.

            4

    4. Планирование и постановка эксперимента.

      1). Теоретические основы планирования и постановки эксперимента.

      2). Практические работы исследовательского характера.

    Диалог, работа в группах, практические работы с использованием лабораторного оборудования.

    Умение использовать полученные теоретические знания при проведении собственных  исследований. Умение работать в группе.

            4

    5. Создание презентации «Мои успехи в области освоения методов научного познания».

    Работа с компьютерными программами, выпуск газеты, оформление доклада и т.д.

    Умение находить и перерабатывать информацию, представлять ее в различных знаковых формах.

           2

    6. Защита презентаций.

    Дискуссия, анкетирование.

    Сформированность коммуникативных умений

           2



    Предварительный просмотр:

    Проведение мысленного эксперимента на примере принципа действия тепловой машины.

         Выяснение условий работы тепловой машины проводится в ходе мысленного опыта, осуществляемого по схеме, приведенной на рисунке.

            

            Q1

            А = Q1 – Q2

            Q2

            

         Рабочее тело, приведенное в контакт с нагревателем, получает от него количество теплоты Q1 . Затем, расширяясь, рабочее тело совершает механическую работу А. Далее, приведенное в контакт с холодильником рабочее тело отдает ему количество теплоты Q2 и приходит в исходное состояние.

         Приведенная схема может быть представлена экспериментальной установкой.

            

            

    Нагревателем служит сосуд с горячей водой, а холодильником – сосуд с холодной водой. Рабочим телом является воздух в металлической коробке, стенки которой хорошо проводят теплоту. Если поместить коробку в нагреватель, то воздух в ней нагревается и расширяется. При этом он перемещает поршень и совершает полезную работу по подъему груза. Поднятый груз снимают с поршня и переносят затем коробку в сосуд с холодной водой. Воздух охлаждается, и система приходит в исходное состояние.



    Предварительный просмотр:

    Примеры моделирования учебной задачи

    Задача.  Два тела массами 400 г и 600 г двигались навстречу друг другу и после удара остановились. Какова была скорость второго тела, если первое двигалось со скоростью 3 м/с?

    1.         V1        V2

    m                M        до

            V1 = V2 = 0                             после

            

            Х

    2. Закон сохранения импульса: mV1 + МV2 = 0.

    3. Закон сохранения импульса в проекциях на ось Х:  mV1 -  МV2 = 0.

    4. 0,4*3 – 0,6*V2 = 0,

        1,2 – 0,6V2 = 0,

        1,2 = 0,6V2 ,

        V2 = 2 м/c.

    Задача. С какой силой нужно удерживать алюминиевый брусок массой 200 г в воде? В спирте?

    1.        алюминий,                                            Fa         Fa

                        Ρц = 2700 кг/м3

            Вода                          спирт

            mg        mg

    2. F = mg – Fa,

        Fa  = ρж gVц ,   Vц = m/ρц ,   Vц = 0,2 / 2700 = 0,000074 м3 ,                                                                 Fa = 1000*10*0,000074 =  Н = 0,74 Н.

    . F = 0,2*10 – 0,74 = 1,26 Н – для воды.

      F = 0,2*10 – 800*10*0,000074 = 1,408 Н – для спирта.

    Вопрос. Что показывает удельная теплоемкость?

    Вопрос. Что показывает удельная теплота плавления?



    Предварительный просмотр:

    Занятие 2.

    Тема. Математика – язык физики.

    Цели урока:

    Образовательные: систематизировать знания учащихся о математических операциях при решении физических задач.

    Развивающие: создать условия для развития навыков логических рассуждений, формирования умения представлять информацию в различных знаковых системах, формирования способности к рефлексии своей деятельности.

    Воспитательные: способствовать развитию умения участвовать в дискуссии, навыков работы в команде.

    План  урока.

    1 этап. Подготовка к восприятию темы. Актуализация знаний.

    Цель – выявить степень остаточных знаний по математике (арифметические действия, действия с векторами, графики).

    2 этап. Освоение материала урока.

    Цель – создать условия для формирования умения представлять информацию в различных знаковых системах, развития аналитического мышления.

    3 этап. Совершенствование знаний и умений.

    Цель – формировать способность к рефлексии своей деятельности  и умения вести диалог и дискуссию.

    Ход  урока.

    1. На прошлом уроке мы определили два метода научного познания: теоретический и экспериментальный.  Внимательно прочитайте предложенный текст и попробуйте определить цель нашего сегодняшнего занятия.

         В окружающем мире человек выделяет объекты и явления, а затем  строит, подбирает различные средства их описания – знания. К ним относят понятия, модели, физические величины, принципы, законы, теории. Такие характеристики свойств объектов, как физические величины, измеряются с помощью эксперимента, получают   количественное выражение. Но они могут рассчитываться и теоретически на основе законов, формул связи.

         Теоретическое познание способствует осознанию сущности процессов, вскрывает закономерности развития. В теоретическом познании отсутствует непосредственное практическое взаимодействие с объектами. Объект изучается только опосредованно, в мысленном эксперименте. Исследователь проникает в сущность явлений посредством абстрактного мышления. Мышление неразрывно связано с языком. Только языки бывают разными:

    буквенный (алфавит, например, русского языка) – а,б,в,г,д,…э,ю,я.

         графический (рисунки, схемы) –         N

                    R1

         R        Fтр.         V

            R        mg

     

         математический (графики, формулы) -  F = ma,  

    Поскольку физика – наука точная, то описание  любого физического процесса невозможно без использования математики.

    Результатом работы с текстом должно стать выделение цели урока – показать невозможность описания физических процессов без использования языка математики.

    2. Постановка учебной проблемы – какие математические действия с физическими величинами необходимы при описании физического процесса, например, механического движения?

    (ученики должны вспомнить арифметические действия, действия с векторами, графические построения).

         Группам предлагается на выбор придумать и решить задачу на одно из математических действий.

    Варианты задач:

    1). Тело массой 4 кг равномерно перемещают по горизонтальной поверхности, действуя силой 45 Н. Определите коэффициент трения.

    Решение:         

            Fтр.         F=45 Н        F-Fтр. = 0 (а=0),        

            45 – μmg = 0,

               х        45 - 40μ =0,

            μ = 1,125.

         2). Будет ли двигаться воз, если лебедь, рак и щука тянут его с одинаковыми       силами.

    Вариантов решения может быть множество, в зависимости от выбранных направлений сил, например, как на рис.                       Л

            Р                             Щ

        3). Определите по графику характер движения тела и найдите скорость и ускорение тела на всех участках.

     V,                                                                                 Решение: 1 – равноускоренное,

      м                                                                              V0 =10 м/c,

       

    30

    20        2        

    1        3

    10

                                                                     

            0              5                 15              25        t,с

    В результате работы в группах над решением задач учащиеся должны повторить действия над векторами, анализ (чтение) графиков, виды движения и их характеристики.

    1. Представление и обсуждение результатов работы групп.

    В процессе дискуссии повторяются и закрепляются действия с векторами, умение анализировать графики, решать расчетные задачи с использованием графической информации.

    В качестве обобщения ученикам предлагается составить и  начать заполнение таблицы:

    Характеристика

    Метод изучения

    теоретический

    экспериментальный

    координата

    Х=х0 + V0x t

    X= х0 + V0x t + ax t2 /2

    Измерить в системе отсчета.

    перемещение

    Скорость

    Ускорение

    Масса

    Сила

     

       Критерии оценивания – по степени участия в дискуссии, активности работы в группе.

    Домашнее задание: заполнить таблицу, составить уравнение второго закона Ньютона для рис.

            а        

            F        а

         Итогом занятия должно стать формирование знания о необходимости применения математики для изучения физических процессов, повторение и развитие навыков решения задач с использованием различных математических  действий, а также дальнейшее углубление знаний о теоретическом и экспери-ментальном методах исследования физических процессов.

    .

                               



    Предварительный просмотр:

    ВХОДНОЙ   ТЕСТ

    1. Почему Вы выбрали этот курс?

    А – нравится предмет – физика.

    Б – хочу продолжить образование в области естественных наук.

    В – по совету друга.

    Г – другое.

    1. Оцените свою информированность в области физико-математических достижений в современном обществе (укажите место на отрезке в баллах от 1 до 10)

            1                                                             10

         

    1. Какая область деятельности наиболее привлекательна для Вас?

    А – выдвижение гипотез, идей.

    Б – проведение экспериментов.

    В – создание моделей с помощью схем, рисунков, графиков.

    Г – решение нестандартных задач.

    Д – участие в дискуссии.

    Е – другое (укажите вид деятельности)________________________

    _________________________________________________________

    1. Предложите последовательность действий при изучении нового явления.

    А – эксперимент, наблюдение, гипотеза, теория.

    Б – наблюдение, гипотеза, эксперимент, теория.

    В – теория, эксперимент, наблюдение, гипотеза.

    Г – гипотеза, эксперимент, наблюдение, теория.

    Д – Ваш вариант:___________________________________________

    1. Знаете ли Вы, что такое модель в науке?

    А – знаю.

    Б – не знаю.

    6.  Чем обязательно должна характеризоваться любая модель?

    А – должна быть уменьшенной копией изучаемого объекта.

    Б – должна иметь внешнюю форму как у изучаемого объекта.

    В – Должна отражать основные характеристики объекта для изучения данного процесса.

    Г – должна иметь внутреннюю форму как у изучаемого объекта.



    Предварительный просмотр:

    АНКЕТИРОВАНИЕ

    1. Какова на Ваш взгляд была цель предпрофильного курса? ___________

    ________________________________________________________________

    ________________________________________________________________

    2. Что являлось предметом изучения? _______________________________

    ________________________________________________________________

    ________________________________________________________________

    3. Какие виды деятельности вызвали у Вас наибольший интерес? ________

    ________________________________________________________________

    ________________________________________________________________

    ________________________________________________________________

    4. С какими методами научного познания Вы познакомились? __________

    ________________________________________________________________

    ________________________________________________________________

    5. Что такое модель? Моделирование? ______________________________

    ________________________________________________________________

    ________________________________________________________________

    ________________________________________________________________

    6. Каковы, по Вашему мнению, преимущества метода моделирования? ___

    ________________________________________________________________

    ________________________________________________________________

    ________________________________________________________________

    7. Что для Вас при прохождении курса являлось самым трудным? _______

    ________________________________________________________________

    ________________________________________________________________

    ________________________________________________________________

    8. Что нового Вы бы хотели еще узнать по этой теме? __________________

    ________________________________________________________________

    ________________________________________________________________

    ________________________________________________________________

    9. Какие новые качества Вы приобрели или развили в процессе работы (внимательность, воображение, самостоятельность, активность, коммуникативность и др.)? ________________________________________

    ________________________________________________________________

    ________________________________________________________________

    ________________________________________________________________

    10. Поможет ли Вам данный курс в дальнейшем обучении? _____________

    ________________________________________________________________



    Предварительный просмотр:

    ЛИТЕРАТУРА

    1. Атаманская М.С. Технология графических образов. Ростов-на-Дону: изд-во РО ИПК и ПРО, 2006.
    2. Атаманская М.С. Возможности конструирования содержания образования учителями физики. Ростов-на-Дону: изд-во РО ИПК и ПРО, 2006.
    3. Сауров Ю.А. Физика в 10 и 11 классах. Модели уроков. Москва: «Просвещение», 2005.
    4. Шодиев Д. Мысленный эксперимент в преподавании физики. Москва: «Просвещение», 1987.
    5. Осмоловская И.М. Методология науки. Москва: «Юнита 1», 2002.
    6. Гульчевская В.Г. Педагогические основы современного образования. Ростов-на-Дону: изд-во РО ИПК и ПРО, 2006.
    7. Касьянов В.А. Физика 10. Москва: Дрофа, 2002.
    8. Максимова Л.И. Методическое пособие. Ростов-на-Дону: изд-во РО ИПК и ПРО, 2006.
    9. Неразгаданные тайны человечества. Франция: ЗАО «Издательский дом Ридерз Дайджест», 2004.
    10. Платон. Диалоги. Москва: изд-во «Мысль», 1986.

    По теме: методические разработки, презентации и конспекты

    Развитие представления о движении и научный метод познания - открытый урок

    Цели урока:  познакомиться с основными принципами научного метода познания мира; на примерах научной деятельности выдающихся ученых продемонстрировать силу научного способа; проверить знания учащ...

    Реферат Научный метод Ф. Бэкона и научный метод Р. Декарта

    Реферат по естествознанию на курсах переподготовки.Актуальность темы данной работы заключается в том, что философская мысль этого периода отличается гигантским разнообразием идей, взглядов, направлени...

    Организация работы школьного научного общества «Познание» как средство формирования экологической культуры.

    Организация работы НОУ осуществляется исходя из основных элементов экологической культуры: экологических знаний, экологического создания, экологической деятельности.  Все эти элементы находят отр...

    Урок по биологии в 5 классе: "Научные методы познания природы."

    Урок позволяет сформировать:Личностные УУД1.     Сформировать умение осознавать единство и целостность окружающего мира, возможности его познаваемости и объяснимости на основе дост...

    Программа элективного курса по физике для учащихся 9 классов "Практикум по решению теоретических и экспериментальных задач"

    В  ГБОУ НАО «СШ п. Искателей» наряду с универсальным обучением  введено профильное. В профильных классах реализуются профили: «гуманитарный», «физико-математический». Для отбора в профильные...

    Публикация Корягиной Ю.В. - Шагиевой Ю.В. Формирование научных методов познания в процессе обучения геометрии в основной школе

    Публикация Корягиной Ю.В. - Шагиевой Ю.В. Формирование научных методов познания в процессе обучения геометрии в основной школе...