ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИСТОРИКО-БИОГРАФИЧЕСКИХ СВЕДЕНИЙ В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ФИЗИКИ
методическая разработка по физике (7, 8, 9, 10, 11 класс)

Министерство образования и науки РФ

Елабужский институт федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования

«Казанский (Приволжский) федеральный университет»

Факультет математики и естественных наук

Кафедра физики

Специальность (направление): 44.03.05 – Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки)

Профиль: Математики и физика

Выпускная квалификационная работа бакалавра

на тему:

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИСТОРИКО-БИОГРАФИЧЕСКИХ СВЕДЕНИЙ В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ФИЗИКИ

Выполнила студентка 322 группы

Шамсетдинова Лилия Зульфатовна ________________(подпись)

Научный руководитель

канд. ф.-м. н., доцент

Сабирова Файруза Мусовна

   ______________ (подпись)

Елабуга 2018

Оглавление

Введение.

С самого начала система образования подвергается различным реформам, преобразованиям, и в настоящее время мы можем наблюдать, что процесс образования обновляется и совершенствуется, требуя разработки и внедрения новых методов и технологий обучения.

Система современного образования подчиняется и должна соответствовать требованиям Федерального Государственного Образовательного Стандарта (далее – ФГОС) основного общего образования. ФГОС включает в себя требования к результатам освоения основной общеобразовательной программы не только как к предметным результатам освоения, но и как к личностным.

Личностные результаты освоения основной образовательной программы основного общего образования должны отражать:

- воспитание российской гражданской идентичности: патриотизма, уважения к Отечеству, прошлому и настоящему многонационального народа России; осознание своей этнической принадлежности, знание истории, языка, культуры своего народа, своего края, основ культурного наследия народов России и человечества; усвоение гуманистических, демократических и традиционных ценностей многонационального российского общества; воспитание чувства ответственности и долга перед Родиной;

- формирование ответственного отношения к учению, готовности и способности обучающихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию, осознанному выбору и построению дальнейшей индивидуальной траектории образования на базе ориентировки в мире профессий и профессиональных предпочтений, с учетом устойчивых познавательных интересов, а также на основе формирования уважительного отношения к труду, развития опыта участия в социально значимом труде;

- формирование целостного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки и общественной практики, учитывающего социальное, культурное, языковое, духовное многообразие современного мира;

- формирование осознанного, уважительного и доброжелательного отношения к другому человеку, его мнению, мировоззрению, культуре, языку, вере, гражданской позиции, к истории, культуре, религии, традициям, языкам, ценностям народов России и народов мира; готовности и способности вести диалог с другими людьми и достигать в нем взаимопонимания;

- развитие эстетического сознания через освоение художественного наследия народов России и мира, творческой деятельности эстетического характера.

То есть на каждом уроке в школе, в том числе и на уроке физики, учителя должны способствовать развитию способности к саморазвитию, формированию уважительного отношения к труду, к истории, к другому человеку, его мнению и культуре. Здесь и возникает проблема традиционных методов обучения, которые преследуют цель – сообщить учащемуся новые знания по предмету, основываясь при этом на информативно-иллюстративной деятельности учителя и репродуктивной деятельности учеников. Применяя традиционные формы обучения на уроках физики, учитель приучает учеников получать готовую, конечную информацию, которая будет нужна ему при решении различных физических задач в дальнейшем. При этом у учащихся не возникает желания узнавать, каким образом и при каких условиях и обстоятельствах была получена та или иная информация, не возникает интереса заниматься исследовательской деятельностью. При таких условиях трудно формировать личность ребенка. Поэтому существует необходимость введения новых методик обучения, одной из которых является методика использования историко-биографических сведений.

При традиционном обучении физике у учащихся может возникнуть мнение, что физика – это раздел математики, как алгебра или геометрия, где необходимо грамотно применять имеющиеся формулы и правильно подставлять в них цифры. При обращении к историко-биографическим сведениям при изучении физики в школе у учащихся появляется возможность окунуться в историю развития физики – науки со всеми ее успехами и противоречиями, со своими героями – великими людьми, внесшими огромный вклад в развитие нашего мира. Одним из способов привлечения к данной стороне развития физической науки является организация исследовательской деятельности школьников по вопросам исторических или биографических фактов, связанных с развитием науки физики. Занимаясь исследовательской деятельностью при изучении историко-биографических фактов, ученик имеет возможность понять, что ни одна формула, ни один закон, ни одно явление физики не заслуживают того, чтоб их принимали как данность. Что за каждым из них стоит человеческая судьба, исторические обстоятельства, сложные путь к постижению истины и многое другое. Именно при понимании всех этих обстоятельств у учащихся возникнет интерес к физике как науке, и тогда у учащихся будут формироваться такие качества как: культурность, нравственность, гордость и патриотизм, уважение к людям и их труду.

Физика как предмет школьной программы вводится с седьмого класса. Разумеется, первоначально она вызывает интерес у школьников как новый предмет, несущий в себе ответы на многие вопросы, касающиеся окружающего нас мира. Однако, необходимо учитывать, что заинтересованность учеников необходимо подпитывать и не давать ему угаснуть. Именно в седьмом классе у учащихся начинается переходный возраст, и именно здесь возникает проблема незаинтересованности подростка в чем-либо. Самой распространенной жалобой родителей подростков является: "Он (она) ничего не хочет". Родители детей подросткового возраста говорят о том, что возникает проблема пассивности ребёнка. И именно в этот непростой период, в период становления характера, в переломный период как для подростков, так и для их родителей происходит знакомство с наукой физикой. Поэтому очень важно организовать процесс обучения физике в школе таким образом, чтобы тот энтузиазм, тот интерес, с которым ученики приходят в первый раз на урок физики, не растерялся при дальнейшем её изучении. Для привлечения интереса к предмету могут использоваться разные методики обучения такие как урок-проект, кейс технологии, использование моментов игры на уроках или комбинированные методы. И одним из приемов обучения физике, наиболее заинтересовавших меня, является использование историко-биографических сведений на уроках физики.

Целью моей работы является рассмотрение использования историко-биографических сведений при изучении физики в школе, и, таким образом, были поставлены следующие задачи: изучить положение историко-биографических сведений при изучении физики в школе, рассмотреть возможности и способы использования историко-биографических сведений в курсе физики, наглядно показать результаты использования историко-биографических сведений при изучении физики в школе.

Глава 1. Историко-биографические сведения как метод изучения физики в школе

1.1. Использование историко-биографических сведений в учебном процессе

Историко-биографический метод - это метод исторического исследования, направленный на описание, реконструкцию и анализ обстоятельств жизни, результатов деятельности, психологического портрета исторической личности / социальной группы. В психологии и социологии - это метод «истории жизни», «жизнеописаний» (биографический метод) используется для познания социальных, культурных и психологических явлений на основе описания и анализа жизненных историй обычных людей. Он опирается на приемы наблюдения, анализ документов и ориентирован на описание уникальных ситуаций в жизни человека (карьеры, любви, семейных отношений), его внутреннего мира. Также это метод изучения личных документов (автобиографий, писем, дневников, мемуаров) представителей определенной группы лиц для реконструкции их внутреннего мира; описания типичной структуры жизненного пути и создания коллективных биографий определенных социальных групп [24].

Историко-биографический метод характеризуется стремлением раскрыть изучаемую личность во всей полноте ее жизненной истории. В основе метода лежит дедуктивный подход, поскольку реконструкция жизнеописания опирается, прежде всего, на те результаты, «следы», которые исторический деятель оставил в истории. Метод предполагает привлечение особого корпуса источников - документов личного происхождения (свидетельств современников, дневников, мемуаров, воспоминаний). Особенностью историко-биографического метода является широкое применение литературно-художественных приемов изложения материала (сюжетность, образность), а также эмоциональность, наличие авторской позиции в оценке личности.

Историко-биографический метод известен давно, с ним связано становление и развитие истории как науки, поскольку основным героем политической истории всегда выступала личность - правитель, герой, военачальник. С позиций этого подхода исторический процесс долгое время рассматривался как результат деятельности великих людей. Научно-методологические принципы историко-биографического метода были сформулированы В. Дильтеем. Он ввел понятие «наук о духе», к которым относил историю, и отмечал, что их отличает особый метод познания, основанный на изучении психических аспектов деятельности человека [6].

Историзм – принцип исследования, в основе которого находится рассмотрение фактов и явлений в их развитии. Историзм как принцип познания сформировался в Новое время, будучи выдвинут в философских системах Джамбиттиста Вико и Вольтера. Большую роль в утверждении историзма сыграло французское Просвещение и его философия, а также исторические концепции немецкой классической философии – Гегеля, Фихте и французского историка Огюстена Тьерри. Человеческое общество стало рассматриваться как часть природы, имеющая свои законы развития. Важной составной частью исторических взглядов просветителей была концепция прогресса и единства исторического процесса [2].

Историзм предусматривает изучение фактов и явлений в процессе их становления, изменения и приобретения нового качества, в связи с другими явлениями. Как подчеркивал советский историк Сергей Львович Утченко, «история начинается там и тогда, когда явление, факт, событие рассматриваются в развитии» [3]. Историзм требует рассматривать явления, события, процессы в их взаимосвязи и взаимообусловленности и именно так, как они имели место в конкретную эпоху, и благодаря этому исключает модернизацию (осовременивание прошлого). В частности, это подразумевает, что исследователь оценивает эпоху по ее внутренним законам, а не руководствуется собственными морально-этическими, политическими и другими принципами, которые принадлежат другому историческому времени.

Принцип историзма в предметном обучении, в частности в обучении физике, — это система дидактических требований, направляющих деятельность учителя:

1) на формирование у учащихся системы предметного историко-научного знания:

- об основных этапах зарождения и развития физической науки: обнаружение физических явлений; становление физических понятий; открытия экспериментальных законов; возникновение и развитие физических теорий; развитие отдельных областей физического знания; эволюция физической картины мира;

- об этапах становления методов научного познания в области физических исследований, развития представлений о его закономерностях и принципах;

- о взаимосвязи и взаимовлиянии наук в ходе их исторического развития

- о взаимосвязи физики и техники, влиянии открытий в области физики на развитие системы технических артефактов (от простейших орудий до сложных технических систем), системы технического знания и видов технической деятельности, включая научно-техническую деятельность;

- о роли физики как науки в цепочке научных революций и соответственно научно-техническом прогрессе (далее НТП) общества, а также о зарождении новых тенденций в НТП;

- о влиянии уровня развития производительных сил общества и особенностей социально-политической атмосферы на различных этапах исторического развития на процесс и результативность научных исследований в области физики;

- о жизни и деятельности творцов физической науки и выдающихся изобретателей, использовавших достижения физической науки в создании технических устройств; о роли личности в науке и развитии культуры человеческой цивилизации;

2) на ознакомление учащихся с принципом историзма как принципом, регулирующим научное познание:

- формирование знаний о предмете историко-научного исследования;

- формирование представлений об основных направлениях историко-научного подхода к процессу познания: историко-логическом – это исследование внутренней логики развития предмета; историографическом – это анализ научных фактов в хронологическом порядке; историко-методологическом – это анализ научных фактов с позиций какой-либо теоретико-методологической концепции; социологическом – это изучение влияния различных социальных структур, научных школ и местных условий на развитие исследований в изучаемой области знания; ситуативной экстраполяции – это изучение конкретной исторической ситуации, демонстрирующей общие закономерности развития явления или области знания

- формирование представлений об общих методах историко-научного исследования: историко-генетическом – это выявление причинно-следственных связей и закономерностей развития исторического события; проблемно- хронологическом – расчленение сложной проблемы на ряд частных проблем и анализ их решения в хронологическом порядке; историко-сравнительном – выявление на основе сравнения, отождествления, аналогии общих и особенных черт в развитии разных событий, явлений, структур; историко-типологическом – это упорядочивание предметов изучения по качественно различным типам на основе присущих им существенных признаков; периодизации – выделение этапов в развитии различных общественных, социальных явлений, определение критериев периодизации;

- формирование первоначальных умений в реализации историко-научного подхода к процессу познания;

 3) на использование образовательного потенциала знаний по истории развития физической науки с целью:

- повышения качества знаний учащихся и совершенствования познавательных умений;

- формирования научного мировоззрения и естественнонаучного стиля мышления как его непременной составляющей; развития потребности в исторической рефлексии, а также прогностического начала в мышлении;

- развития интереса к изучению физической науки и истории ее становления;

- становления гуманистического сознания и формирования нравственных качеств личности учащихся;

- развития их эрудиции и общей культуры [8].

Впервые вопрос о введении элементов истории физики в преподавание в средней школе был поставлен на съезде преподавателей физико-математических наук средних учебных заведений Московского учебного округа в 1890 году. На съезде обсуждался вопрос о введении исторических сведений в преподавание физики, ограничивая их биографиями деятелей наук. Основной целью введения элементов исторической науки в среднюю школу являлось расширение кругозора учащихся, привлечение их внимания к предметам естественнонаучного цикла, оценке роли этих наук в жизни общества. На следующих съездах и совещаниях, посвященных проблемам преподавания физики, этот вопрос неоднократно снова подвергался обсуждению. Более определенно намечались задачи, решению которых, должен служить исторический материал, наблюдалось значительное расширение исторических сведений в процессе преподавания физики. В 1994 году на VI Столетовских чтениях, проходивших во Владимирском Педагогическом Университете, большое внимание было уделено вопросам истории физики и вопросам использования исторического материала в преподавании физических дисциплин школы. На съезде физиков, проходившем в МГУ им. Ломоносова в июне 2000 года, по вопросу физического образования в ХХI веке было отмечено, что у учащихся даже выпускных классов нет правильного представления о значении важнейших работ отечественных ученых. Учащиеся имеют слабые знания фактического материала о времени жизни и деятельности того или иного ученого; путают фамилии ученых, приписывают им чужие изобретения; не могут назвать фамилии отечественных ученых. Все это еще раз подчеркивает важность использования исторического и краеведческого материала в процессе обучения физике.

Методист А. И. Янцов указывает причины, определяющие целесообразность использования исторического материала и выделяет следующие условия: если раскрываемое учащимся понятие и теория имеют сложный характер и требуют строгой логики в раскрытии отдельных сторон; если имеющиеся у учащихся представления и понятия противоположны современным научным понятиям и представлениям, но тождественны представлениям,  некогда существовавшим в науке и отвергнутым в ходе исторического развития; если исторический подход помогает учащимся лучше мотивировать и раскрыть жизненную важность новой проблемы; если исторический подход значительно усиливает доказательность изложения.         Вопросам использования сведений по истории физики на уроках уделялось большое внимание в работах таких ученых, как Лебедев В. И., Турышев И. К., Усова А. В., Савелова Е. В. Большинство работ посвящено: развитию познавательного интереса учащихся на основе использования сведений из истории развития науки и техники; рассматриваются вопросы формирования у учащихся научного мировоззрения; рекомендуются основные принципы отбора исторического материала; определяются виды учебного материала с историческим содержанием; выделяются некоторые пути реализации введения этого материала в учебный процесс при изучении основ физики в средней школе. Следует еще раз отметить, что осуществляемая связь обучения физики с историческим содержанием физики позволяет конкретизировать и уточнить общенаучные знания, делает теоретические положения более понятными, доходчивыми, легче усвояемыми. Факты более близкие и понятные школьникам оказывают сильное эмоциональное воздействие, что обеспечивает наиболее успешное восприятие и усвоение материала. В отечественной методике преподавания физики основными задачами всегда являлись: определение целей, содержания учебного предмета физики, выяснение методов, способов и средств обучения учащихся основам науки физики. Также одним из основных принципов построения программы по физике является принцип историзма. Этот принцип понимается как включение в программу вопросов истории развития науки. При этом в процессе обучения перед учителем ставится задача показать связь между историей развития науки и производственных потребностей, требований общества в решении конкретных проблем того или иного периода развития человечества.          Наиболее интересными являются следующие положения одного из основоположников отечественной методики преподавания физики П. А. Знаменского: история науки позволяет понять, что физика является непрерывно развивающейся наукой и обновляющейся областью человеческого познания; использование элементов истории науки позволяет понять, как под влиянием определенных практических потребностей возникали научные проблемы и протекали научные исследования, и как развитие техники и технологии производства позволили науке преодолеть стоящие перед ней проблемы, что  вело ее на новый уровень; история физики дает представление о том, что обобщения, к которым приходит физика, состоят из ряда исторически связанных ступеней, и о том, что между зарождением какой-либо идеи и претворением ее в практику может пройти достаточно много времени; история науки позволяет увидеть, что научные открытия не являлись трудом только отдельных личностей, а всегда являлись результатом коллективного творчества ученых, если даже они жили в разных странах и в разное время [5].

1.2. Анализ и виды историко-биографических сведений в разделах физики

История развития физики очень интересна и связана с именами многих ученых, изучение историко-биографических фактов из жизни которых не только способствует интеллектуальному и культурному развитию, но также способствует лучшему усвоению законов, формул, явлений физики.

Разумеется, в современном информационном мире не возникает проблемы в получении той или иной информации, в частности, если мы захотим изучить биографию ученого или подробности какого-либо сделанного им открытия, то сможем сделать это, даже не выходя из дома. Например, если мы пройдем по гиперссылке https://ru.wikipedia.org/wiki/Планк,_Макс, то получим полную информацию о немецком физике, основоположнике квантовой физики Максе Планке. Здесь и "происхождение и образование", и "начало научной карьеры", и "философские и религиозные взгляды", вообще все, что может вас заинтересовать, но для того чтобы изучить информацию, подобранную таким образом, а тем более включить ее в образовательную программу, нужно уделить достаточно много внимания, чтобы материал соответствовал по содержанию учебной программе, не занимал много учебного времени, способствовал поддержанию интереса учащихся к изучению того или иного раздела физики, в частности, квантовой физики. В связи с этим возникает вопрос об анализе историко-биографических фактов и их классификации.

Каждая эпоха развития физики, каждый ученый, внесший вклад в развитие физики, имеют уникальный характер. Судьбы всех ученых отличаются друг от друга. Различны и характеры, и взгляды, но одно объединяет всех – любовь к науке, преданность ей и самопожертвование ради нее. Бескорыстие, трудолюбие, упорство, настойчивость, целеустремленность, самокритичность, способность принять ошибки и двигаться дальше – все эти качества объединяют великих людей.

В то же время, если посмотреть на жизненный путь ученого, можно увидеть простую истину, что и он когда-то был таким же школьником, получал разные оценки, и далеко не всегда они были положительными, делал глупости или добрые дела, это и привлекает школьников к изучению историко-биографических фактов. Погружаясь в судьбы великих ученых, школьники узнают не просто последовательность событий, происходивших в их жизни, но и знакомятся с эпохой времени, с политической ситуацией на тот период времени, со всеми факторами и явлениями, которые сыграли важную роль в становлении того или иного открытия. Изучая духовный мир великих представителей физической культуры, школьники делают выводы, формируется их мировоззрение и жизненные позиции.

Знакомясь с тем, какой вклад в развитие науки Физики внесли отечественные ученые, школьники чувствуют гордость за свою страну. Таким образом, воспитывается чувство патриотизма. Школьники знакомится с ученым как с личностью, чем обеспечивается и человеческое видение мира, природы, изучаемое физикой. Подобная работа значительно обогащает и разнообразит не только труд учителя, но и учеников [13].

Рассматривая взаимосвязь науки и культуры, можно выделить следующие содержательные основы общекультурной составляющей науки: наука как элемент культуры, наука и искусство как явления мировой культуры, культурное наследие, жизнедеятельность творческих личностей, история науки в контексте культуры.

Наука делается людьми, поэтому каждая из выделенных составляющих может быть реализована в процессе обучения физике через выявление различных аспектов жизни и творчества отдельных ученых. Так в процессе знакомства с жизнедеятельностью Н. Коперника, Г. Галилея, И. Ньютона, Дж. К. Максвелла, А. Эйнштейна и других ученых учащиеся осознают степень взаимного влияния науки и культуры, открывают для себя физику, находя в ней личные смыслы [22].  

Принцип историзма преподавания является одним из эффективных методов обучения, направленных на активизацию учебно-познавательной деятельности школьников в ходе урока. Учебный материал будет более глубоко осмыслен учащимися, если на занятии будут рассматриваться основополагающие открытия в физике, приводиться исторические анализы событий, изучаться не только научная деятельность ученых-физиков, но и в целом интересные факты из их биографии [17, 20], об их последователях, сформировавшиеся в научные школы [15, 16].

Для того чтобы наполнить содержание учебной программы по физике изучением историко-биографических сведений, необходимо определенное количество часов в неделю, но учебный план этого не предусматривает. Однако, такие виды исторический сведений как вставка в параграфе учебника справки с историческим содержанием или задач исторического содержания, которые позволяют активизировать познавательную деятельность учащихся, что естественным образом ведет к повышению интереса к физике [21], можно использовать на уроках не затрачивая отдельного времени.

Каждый раздел школьного курса физики может быть наполнен огромным количеством исторического материала, для изучения которого необходимо будет вводить новый учебный предмет "История физических открытий". Но для того чтобы изучать историко-биографические сведения и при этом не ущемлять школьную программу курса физики необходим тщательный анализ историко-биографических сведений. Поэтому, для того, чтобы сделать использование исторических фактов возможным, интересным и качественным, необходимо поэтапно выполнить каждый шаг схемы анализа исторических фактов.

1) Выбрать раздел или тему исследования, возможно, конкретное открытие или гипотезу, которые могут быть изучены и лучше усвоены посредством изучения историко-биографических сведений. Нужно помнить, что выбранная тема должна соответствовать текущей теме школьной программы.

2) Определиться, в какой форме будет представлена информация. Это может быть таблица или доклад, это может быть выступление в рамках школьной конференции или семинара, это может быть ведение сайта, где будут выкладываться исторические сведения.

3) Описать объективные события и переживания, экономические, политические, социальные условия из жизни ученого, имеющие отношение к интересующей теме. При отборе информации нужно пользоваться различными учебными пособиями, научно-популярной литературой, дополнительной справочной литературой, ресурсами Интернет

4) Переработать найденную информацию, представить ее в выбранной форме, расставить акценты на том, что повлияло на те или иные открытия.

Рассмотрим представленные этапы использования исторических сведений на примере развития механических представлений. Механика занимает важное место в школьном курсе физики, именно с этого раздела начинается изучение основ физики на первой ступени ее изучения в основной школе. Законы механики занимают очень важное место и на второй ступени, когда на основе базовых представлений, сформировавшихся в основной школе, формулируются законы, определившие формирование механистической картины мира.

Механика –это раздел физики, изучающий движение материальных тел и взаимодействие между ними [4].

Механика является одним из древнейших разделов науки, возникновение и развитие которого обусловлено потребностями практики. Например, при постройке египетских пирамид применились простейшие механизмы и механические устройства, такие как: рычаги, блоки, наклонная плоскость.

Постепенно шел процесс их исследования, совершенствования и внедрения в практику с целью облегчить труд человека, повысить производительность труда.

История механики, так же как и других естественных наук, неразрывно связана с историей развития общества, с общей историей развития его производительных сил. Историю механики можно разделить на несколько периодов, отличающихся как характером проблем, так и методами их решения. 

Эпоху создания первых орудий производства и искусственных построек следует признать началом накопления того опыта, который в дальнейшем служил основой для открытия основных законов механики. В то время как геометрия и астрономия античного мира представляли уже довольно развитые научные системы, в области механики были известны лишь отдельные положения, относящиеся к наиболее простым случаям равновесия тел [1].

Ранее всех разделов механики зародилась статика. Этот раздел развивался в тесной связи со строительным искусством античного мира. Основное понятие статики – понятие силы – вначале тесно связывалось с мускульным усилием, вызванным давлением предмета на руку. Примерно к началу IV века до нашей эры уже были известны простейшие законы сложения и уравновешивания сил, приложенных к одной точке вдоль одной и той же прямой. Особый интерес привлекала задача о рычаге. Теория рычага была создана великим ученым древности Архимедом (III век до нашей эры) и изложена в сочинении "О рычагах". Им были установлены правила сложения и разложения параллельных сил, дано определение понятия центра тяжести системы двух грузов, подвешенных к стержню, и выяснены условия равновесия такой системы. Архимеду принадлежит открытие основных законов гидростатики. Также понятие момента силы, играющее основную роль во всей современной механике, в скрытом виде уже имеется в законе Архимеда [18].

Великий итальянский ученый Леонардо да Винчи (1452 – 1519) вводил представление о плече силы под видом "потенциального рычага". Итальянский механик Гвидо Убальди (1545 – 1607) применяет понятие момента в своей теории блоков, где было введено понятие полиспаста. Полиспаст – система подвижных и неподвижных блоков, огибаемых канатом, используются для получения выигрыша в силе и, реже, для получения выигрыша в скорости [16]. Обычно к статике принято относить еще учение о центре тяжести материального тела. Развитие этого тесно связано с именем Архимеда, указавшего, при помощи знаменитого метода исчерпывания, положение центра тяжести многих правильных плоских и пространственных геометрических форм. Общие теоремы о центрах тяжести тел вращения дали греческий математик Папп Александрийский (III век нашей эры) и швейцарский математик Гюльден в XVII веке. Развитием своих геометрических методов статика обязана французскому математику П. Вариньону (1687); наиболее полно эти методы были разработаны французским механиком Луи Пуансо, трактат которого "Элементы статики" вышел в 1804 году. Аналитическая статика, основанная на принципе возможных перемещений, была создана знаменитым французским ученым Ж. Лагранжем. 

С развитием ремесел, торговли, мореплавания и военного дела и связанного с ними накопления новых знаний, в XIV и XV веках – в эпоху Возрождения – начинается расцвет наук и искусств. Крупным событием, изменившим человеческое мировоззрение, явилось создание великим польским астрономом Николаем Коперником (1473 – 1543) учения о гелиоцентрической системе мира, в которой шарообразная Земля занимает центральное неподвижное положение, а вокруг нее по своим круговым орбитам движутся небесные тела: Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн . 

Кинематические и динамические исследования эпохи Возрождения были обращены, главным образом, на уточнение представлений о неравномерном и криволинейном движении точки. До этого времени общепринятыми были не соответствующие действительности динамические воззрения Аристотеля, изложенные в его "Проблемах механики". Так, он считал, что для поддержания равномерного и прямолинейного движения тела к нему нужно приложить постоянно действующую силу. Это утверждение представлялось ему согласным с повседневным опытом. О том, что при этом возникает сила трения, Аристотель, конечно, ничего не знал. Также он считал, что скорость свободного падения тел зависит от их веса: "Если половинный вес в некоторое время пройдет столько-то, то удвоенный вес пройдет столько же в половинное время". Считая, что все состоит из четырех стихий – земли, воды, воздуха и огня, он пишет: "Тяжело все то, что способно нестись к середине или средоточию мира; легко все то, что несется от середины или средоточия мира". Из этого он сделал вывод: так как тяжелые тела падают к центру Земли, то этот центр является средоточием мира, а Земля неподвижна.

Не владея еще понятием об ускорении, которое было позднее введено Галилеем, исследователи этой эпохи рассматривали ускоренное движение как состоящее из отдельных равномерных движений, в каждом интервале обладающих своей собственной скоростью. Галилей еще в восемнадцатилетнем возрасте, наблюдая во время богослужения за малыми затухающими колебаниями люстры и отсчитывая время по ударам пульса, установил, что период колебания маятника не зависит от его размаха. Усомнившись в правильности утверждений Аристотеля, Галилей начал производить опыты, с помощью которых он, не анализирую причины, установил законы движения тел вблизи земной поверхности. Сбрасывая тела с башни, он установил, что время падения тела не зависит от его веса и определяется высотой падения. Он первым доказал, что при свободном падении тела пройденный путь пропорционален квадрату времени  [7]. 

Замечательные экспериментальные исследования свободного вертикального падения тяжелого тела были проведены Леонардо да Винчи. Это были, вероятно, первые в истории механики специально организованные опытные исследования. 

Практика (главным образом торговое мореплавание и военное дело) ставит перед механикой XVI – XVII веков ряд важнейших проблем, занимающих умы лучших ученых того времени. "... Вместе с возникновением городов, крупных построек и развитием ремесла развилась и механика. Вскоре она становится необходимой также для судоходства и военного дела". Нужно было точно исследовать полет снарядов, прочность больших кораблей, колебания маятника, удар тела. Наконец, победа учения Коперника выдвигает проблему движения небесных тел. Гелиоцентрическое мировоззрение к началу XVI века создало предпосылки к установлению законов движения планет немецким астрономом И. Кеплером (1571 – 1630). Он сформулировал первые два закона движения планет:

1. Все планеты движутся по эллипсам, в одном из фокусов которого находится Солнце.

2. Радиус-вектор, проведенный от Солнца к планете, за равные промежутки времени описывает равные площади .

Таким образом, можно убедиться, что механика – это не просто набор готовых формул и гипотез, это целая история, изучая которую школьники обогащают свой внутренний мир, интеллектуально и духовно развиваются [18].

Видно, что история физических открытий тесно связана с промышленной деятельностью человека, а именно лишь поняв те или иные законы и принципы человек мог осуществлять строительство, рассчитать за какой конец лучше взяться, чтоб было легче нести, объяснить день и ночь. Таким образом подчеркивается необходимость изучения физических явлений, законов и закономерностей, появляется заинтересованность учеников, формулируется мотивация изучения науки физики и её поэтапного развития. Такими же насыщенными и не менее важными являются и другие разделы физики, поэтому нельзя игнорировать историю при ее изучении.

1.3. Роль и место историко-биографических сведений в школьном курсе физики

Постоянное обновление процесса обучения подчеркивает несовершенство традиционных методов и необходимость внедрения новых или усовершенствование старых методов. Задачами преподавания физики на данный момент является не только ознакомление учащихся с научными фактами, готовыми конечными формулами, но и проникновение в историю открытий, в духовный мир великих людей, которые вложили в развитие мира свои жизни.

Вопрос о том, чтобы элементы истории находили свое место в преподавании физики в школе, как уже говорилось ранее, звучит еще с 1890 года. Тогда он был поставлен на съезде преподавателей физико-математических наук средних учебных заведений Московского учебного округа. Использование историко-биографических сведений в обучении, позволяет решить целый круг образовательных и воспитательных задач процесса обучения. Применение историко-биографического метода в учебном процессе по физике повышает интерес учащихся к физике, способствуют выделению принципов отбора исторического материала, формирует мировоззрение учащихся. В основном этот метод применялся к учащимся старших классов (9-11), однако реализация этого метода и на начальном этапе обучения физике имеет важное методологическое значение. Таким образом, этот вопрос не потерял свою актуальность и по сей день. Ведь применение метода историко-биографических фактов способствует развитию правильного представления о значении важнейших работ отечественных и зарубежных ученых, укрепляет знания фактического материала о времени жизни и деятельности того или иного ученого. Связь обучения физики с историческим содержанием физики позволяет конкретизировать и уточнить общенаучные знания, делает теоретические положения более понятными, доходчивыми, легче усвояемыми. Факты более близкие и понятные школьникам оказывают сильное эмоциональное воздействие, что обеспечивает наиболее успешное восприятие и усвоение материала.

Для того чтобы лучше понять, на какой стадии реализации находится метод использования историко-биографических фактов при изучении физики в школе, был проведен анализ наиболее популярного школьного учебника.

Итак, в учебнике "Физика 7 класс" Перышкин А.В. историческая справка находит свое место уже на третьей странице в первом параграфе, и представлена она как на рисунке 1.

Рис. 1

Как видно, имена великих людей, с которых началось слово "физика", лишь вскользь упомянуто в первых абзацах учебника. Разумеется, прочитав эти предложения, не возникает желания открыть дополнительную литературу и изучить биографии этих ученых, не появляется интерес узнать: "А почему Аристотеля называют величайшим мыслителем древности? А что повлияло на него и заставило заняться наукой?".

Если листать страницы учебника далее, можно наткнуться на следующие исторические выписки (Рис. 2) [10]:

Рис. 2

Можно заметить, информация представлена очень кратко, при этом указаны лишь ключевые открытия, но ни происхождение, ни какие-либо другие сведения не представлены. Поэтому неудивительным будет то, что учащиеся даже не обратят на нее внимание. Все эти исторические справки одинаковы по структуре: "Исаак Ньютон – открыл законы движения тел и закон тяготения, изучил важные свойства света, разработал важнейшие разделы высшей математики; Джеймс Максвелл создал теорию электромагнитного поля, предсказал существование в свободном пространстве электромагнитного излучения и его распространения со скоростью света" и так далее. Да, действительно, эта информация дает знания о том кто открыл то или иное явление, сформулировал какую-либо гипотезу или пришел к выводу определенной формулы, но на вопрос: "Как простой человек, в прошлом такой же обычный школьник, как он стал великим, через что прошел прежде чем его имя стало известным всему миру?" подобная подборка исторических сведений не отвечает. А поэтому и теряется интерес школьников к ее изучению.

Также, в этом же учебнике исторические факты приведены в следующем виде (Рис. 3).

Рис. 3

На самом деле эта история о легендарном опыте Галилео Галилея куда интереснее, чем описано в этих семи строчках учебника. До того как юнец – Галилей начал "ронять шары с наклонной башни", в мире существовало мнение о том, что скорость падения тел зависит от их массы, а именно: чем тяжелее предмет, тем быстрее он упадет. Этот вывод был подкреплен авторитетом великого древнегреческого мыслителя Аристотеля. И ведь так думали все, и это суждение казалось вполне логичным, поэтому ни у кого не возникало сомнений в его справедливости. И каково было молодому, неопытному ученому решиться проверять теорию, которую не осмеливался проверять никто на протяжении многих лет. Какие чувства испытывал Галилео, когда многие из его окружения отказывались слушать, критично относились к его идеям. Какие чувства и переживания он испытывал, когда впервые взбирался на Пизанскую башню, когда от результата эксперимента, от пары мгновений зависело его будущее. Как, прочитав эту историческую справку, представленную в школьном учебнике, школьники смогут представить атмосферу этого исторического, величайшего события, когда перед людьми предстала новая теория. Как такая сухая информация может заинтересовать учеников изучать физику?

Итак, во всем учебнике "Физика 7 класс" Перышкин А.В. исторические сведения представлены на страницах 6, 14, 15, 40, 86, 101, 118 в том виде, как показано на рисунках 1, 2, 3. Если учесть, что всего в учебнике 156 страниц теоретического материала, то можем сделать вывод о том, что тех семи страниц, на которых содержатся очень краткие биографические сведения, недостаточно для того, чтобы говорить о реализации метода использования историко-биографических сведений. Однако, с другой стороны, если расширить представление исторических сведений на страницах учебника, тогда он станет на столько большим по объему и тяжелым по весу, что просто станет неподъемным. Поэтому нужно понимать необходимость разграничения школьной программы физики и историко-биографических сведений и их пересечения при изучении физики одновременно.

Метод использования историко-биографических сведений на уроках физики имеет много положительных сторон, но в условиях школьной программы существует важная проблема – проблема времени. Ведь школьный курс физики наполнен огромным количеством информации, как и любой другой предмет. На рассмотрение некоторых тем дается лишь один урок, поэтому говорить о дополнительных сведениях, отнимающих драгоценное время урока, в данных условиях не приходится. Возможно, именно из-за нехватки времени на данном этапе развития школьного образования вопрос о методе историко-биографическом методе остается открытым.

Глава 2. Методика использования историко-биографических сведений при изучении курса физики

2.1. Возможности и способы использования историко-биографических сведений при изучении физики в школе

История развития физики очень интересна и связана с именами многих ученых, изучение историко-биографических фактов которых не только способствует интеллектуальному и культурному развитию, но также способствует лучшему усвоению законов, формул, явлений физики [16]. К сожалению, в большинстве школьных учебниках по физике исторические справки представлены в виде краткой биографии того или иного ученого. По этим сведениям не возможно понять, что же привело человека к открытию. Однако, в нашем современном мире не возникает трудностей при поиске какой-либо информации, сеть Интернет наполнена множеством различных сведений, находящихся в открытом доступе. Но станут ли школьники тратить время на то, чтобы искать и изучать дополнительную информацию в различных источниках, можно только догадываться. В рамках школьной программы, где на изучение курса физики отведено только два часа в неделю, кажется невозможным найти часы для изучения историко-биографических сведений. Тогда на помощь приходит внеурочная деятельность по физике.

Внеурочная деятельность – это организация деятельности учащихся, обеспечивающая необходимые условия для социализации личности ребенка, направленная на достижение планируемых результатов освоения основной образовательной программы и формирование учебной мотивации учащихся.

Внеурочная деятельность - это организация педагогом различных видов деятельности учащихся, обеспечивающая необходимые условия для социализации личности ребёнка, направленная на достижение планируемых результатов освоения основной образовательной программы  и формирование учебной мотивации учащихся.

Внеурочная деятельность учащихся может быть организована в рамках любого предмета. Одним из увлекательных и полезных занятий школьников после уроков может стать физика [29].

Целью внеурочной деятельности является способствование достижению результатов освоения основной образовательной программы основного общего образования, создание условий для проявления и развития учениками своих интересов на основе свободного выбора.

Задачей является: обеспечение благоприятной адаптации ребенка в школе, оптимизация учебной нагрузки обучающихся, улучшение условий развития обучающихся, учет возрастных и индивидуальных особенностей ребенка, способствовать возникновению у школьников потребностей в саморазвитии, формировать привычку творческой к деятельности, повышать самооценку обучающихся, расширять представления об окружающем мире.

Занятия по физике во внеурочное время благоприятствуют формированию у школьников таких качеств и навыков как:

- диалектический характер мышления;

- стремление к приобретению новых знаний и умений;

- творческое отношение к порученному делу;

- умение самостоятельно работать с литературой, лабораторным оборудованием;

- умение вести наблюдения;

- широта кругозора, умение представлять в целом картину научных исследований в избранной области;

- умение поставить и сформулировать задачу исследований;

- организованность, умение в соответствии с планом добиваться решения поставленных задач;

- самостоятельность и ответственность;

- умение анализировать материал наблюдений и экспериментов;

- умение выступать с докладом, сообщением, высказать и аргументировано отстоять свое мнение;

- умение работать в коллективе.

Кроме того, занятия по физике, могут способствовать ознакомлению школьников с содержанием, спецификой и методами астрономии, математики, информатики, радиоэлектроники. Таким образом, внеурочная деятельность по физике направлена на достижение личностных, предметных и метапредметных результатов, включающих в себя регулятивные, познавательные и коммуникативные универсальные учебные действия.

Внеурочная деятельность по физике может иметь различные формы: беседы и лекции по особо актуальным вопросам, тематические вечера, читательские конференции, кружковые занятия, экскурсии в научно-просветительские центры, встречи со специалистами или опытными любителями астрономии.

Внеурочная деятельность по физике реализуется в нескольких направлениях: духовно-нравственном, социальном, общеинтеллектуальном, общекультурном.

Духовно-нравственное направление включает в себя формирование гражданской идентичности, приобщение к культурным ценностям социокультурной группы.

Социальное направление подразумевает усвоение основных понятий о социальных нормах отношений, в том числе об общечеловеческих ценностях, сформированность основных элементов гражданско-патриотического сознания, усвоение основных обобщенных закономерностей жизни и развития общества и человека в нем, усвоение основных понятий культуры социальных отношений, включая экономические и правовые.

Общеинтеллектуальное направление: усвоение основных понятий об эффективных способах мыслительных действий применительно к решению задач и к другим видам практического применения аналитико-синтетической деятельности, усвоение основных элементов общенаучных методов познания.

Общекультурное направление способствует духовному развитию школьников.

Эффективность такой деятельности зависит от наполненности учебно-воспитательного процесса. Нужно помнить, что такая деятельность должна давать школьникам полноценную умственную и эмоциональную нагрузку, а чтобы этого добиться необходимо обеспечить наличие системы эмоционально значимых перспектив школьников, предлагать достаточно тяжелые, но посильные и интересные планы работ, организовывать деятельность в виде ступеней, усложняющихся по содержанию и форме, тщательно отбирать методы и средства решения поставленных задач, индивидуализировать работу как в соответствии с интересами учащихся, так и с учетом их возможностей, что позволит каждому приобрести новые знания и навыки с той скоростью, на которую он способен. Также успех любой деятельности зависит от правильного планирования, поэтому при организации внеурочной деятельности необходимо определить перспективный план развития школьников, поставить общие и поэтапные цели и задачи, грамотно составить программу занятий.

Каждая тема программы в зависимости от возраста учащихся по возможности должна опираться на материалы школьных курсов природоведения, физики,  химии, математики, географии, истории. Это не только повысит эффективность внеурочной деятельности по физике, но и будет дополнительной мотивацией школьников к учебной деятельности.

Внеурочную деятельность по физике целесообразно разделить на три этапа в соответствии возрастным особенностям учащихся.

Первый этап - подготовительный. На данном этапе школьники знакомятся с отдельными, наиболее интересными и доступными для их понимания страницами истории физики, участвуют в демонстрационных наблюдениях. На этом этапе каждый ученик отвечает сам себе на главный вопрос - хочет он этим заниматься или нет, ведь мы должны помнить, что внеурочная деятельность носит не принудительный характер.

Второй этап - основной. На этом этапе учащиеся получают систематические сведения по курсу общей физики, могут овладеть навыками визуальных наблюдений и получить практическое представление о методах обработки результатов наблюдений. На втором этапе важную роль играет выполнение лабораторных работ, позволяющих получить более полное представление о методах физики. Здесь необходимо стремиться к развитию у учеников самостоятельности как в мышлении, так и в деятельности.

Третий этап. На этом этапе школьники уделяют большую часть времени наблюдениям, лабораторным и экспериментальным работам. Основу теоретической подготовки составляет самостоятельный поиск необходимой информации в различных источниках [12].

Реализация такой системы внеурочной деятельности по физике позволит руководителю успешнее решать важную задачу современного образования - "лепить" из ученика личность: воспитывать в учащихся трудолюбие и целеустремлённость, развивать из творческую активность и любознательность, формировать навыки самовыражения и самообучения.

Таким образом, обходя проблему выделяемого времени, для изучения историко-биографических сведений по физике представляется масса возможностей, это и исторические справки в учебниках по физике, и задачи с историческим содержанием, и доклады учащихся во время пятиминуток, и внеурочная деятельность.  

2.2. Конференция как один из способов использования историко-биографических методов

Необходимость использования нестандартных методов обучения обусловливается постоянным изменением системы образования. Одним из таких методов является метод использования историко-биографических сведений на уроке физики.

Обращение к историческим сведениям делает гипотезы и формулы более понятными, ученики могут увидеть, что каждый из ученых преодолел, прежде чем пришел к тому или иному выводу. Так школьники лучше запомнят смысл и формулировки законов и явлений физики.

История развития физических явлений, действительно, может вдохновить на изучение науки, может заинтересовать, тем самым подвигнуть учащихся на исследовательскую деятельность. И для того чтобы решить проблему нехватки времени для изучения историко-биографических сведений, можно использовать внеурочную деятельность.

Формы проведения и тематика внеурочной деятельности по физике могут быть абсолютно разными. Это могут быть викторины, брейн-ринги, лекции, различные кружки, тематические вечера, экскурсионные поездки, деловые игры, оформление плакатов. Рассмотрим такую форму внеурочной деятельности как конференция по физике.

Конференция – собрание, совещание представителей каких-либо организаций, групп, а также отдельных лиц для обсуждения определенных вопросов [9].

Конференция является формой внеурочной деятельности, где учащиеся представляют и обсуждают свои доклады. Реализация конференции в рамках внеурочной деятельности по физике способствует формированию творческого мышления учащихся при подготовке доклада, дает школьникам возможность проявить себя и свои способности в нестандартной учебной ситуации, мотивирует учеников на изучение дополнительных сведений по предмету и его истории. Организация конференции требует тщательной подготовки, в ходе которой должны быть решены следующие вопросы:

- определение темы, задач и целей конференции;

- выбор места и времени проведения конференции;

- организация предоставления ученикам информации о предстоящей конференции;

- техническое обеспечение проведения конференции;

- составление программы выступления участников конференции [11].

После того как участники определились с темой своего доклада, для них начинается сложный этап подготовки. Сложность заключается в том, что от учеников требуются навыки самостоятельной работы с дополнительной научной литературой и научными источниками. После того как этап подготовки закончится, начинается не менее сложный для школьника этап выступления, где он должен выступать уверенно и выразительно, отвечая на вопросы участников конференции. После завершения конференции подводятся итоги, присуждаются места и печатается сборник докладов. Все это мотивирует учащихся на активную исследовательскую деятельность.

Лучше всего приурочить конференцию к неделе физики в школе. Сообщить о предстоящем мероприятии необходимо заблаговременно, для того чтобы у школьников была возможность подготовить качественный доклад. Также обязательно указать регламент выступления, чтобы ученик был готов изложить все ключевые моменты в определенный период времени. Помещение необходимо выбирать в зависимости от количества участников, это может быть кабинет физики, методический кабинет или актовый зал. Необходимо оборудовать помещение проектором, микрофоном (при надобности), местами для каждого участника. Также определяются жюри – учителя физики, председатель совета старшеклассников (при его наличии в школе). После проведения конференции оглашаются результаты и вручаются грамоты победителям и сертификаты участникам. Заключительным этапом становится печать сборника докладов. Такое внеклассное мероприятие прекрасно дополнит неделю физики и поможет ученикам при изучении материала на уроках физики.

В ходе исследовательской работы была проведена школьная научно-практическая конференция на тему "История развития механических представлений".

Место проведения: Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение "Средняя общеобразовательная школа №29" Нижнекамского муниципального района Республики Татарстан.

Цели конференции:

– повышение уровня познавательного интереса школьников;

– формирование научного мировоззрения учащихся;

– развитие творческого мышления школьников;

– повышение качества усвоения материала школьной программы по физике.

Задачи конференции:

– направить учащихся на самостоятельную работу;

– мотивировать учеников на исследовательскую деятельность по физике.

Основные тематические направления работы конференции:

– Механика в Античности;

– Механика в эпоху Возрождения;

– Становление классической механики.

Всем желающим ученикам класса были предложены следующие темы для исследования:

1) Аристотель как личность и его система представлений о механике;

2) Архимед и его "Механика".

3) Леонардо да Винчи как яркий пример универсального человека и его взгляды в области механики

4) Иоганн Кеплер и его вклад в развитие механических представлений;

5) Историко-биографические сведения из жизни Галилео Галилея, повлиявшие на совершенные им открытия в механике;

6) Христиан Гюйгенс – нидерландский механик и его выводы в области механики;

7) Механика Исаака Ньютона и его личность;

8) Роберт Гук и его роль в становлении представлений механики;

9) Джеймс Прескотт Джоуль – выдающийся ученый [16].

После того как ученики определились с темами своих исследований, для них начался сложный этап подготовки. Сложность заключается в том, что от учеников требуются навыки самостоятельной работы с дополнительной научной литературой и научными источниками [11]. На протяжении всего этапа подготовки учащиеся активно взаимодействовали с учителем на тему своей работы, получали исследовательский опыт, опыт оформления работы и опыт работы с презентациями. Когда сроки для подготовки к конференции подошли к концу, все учащиеся были готовы к выступлению.

Для проведения конференции был выделен класс, оснащенный современными средствами информационных технологий. Таким образом у школьников была возможность в полной мере раскрыть тему своего доклада, сопровождая выступление презентациями, видеофрагментами и наглядными средствами.

По итогам школьной научно-практической конференции был проведен контрольно-измерительный тест, для проверки качества усвоенного материала и контроля успеваемости учащихся. Точно такой же тест был проведен в классе, учащиеся которого не участвовали в конференции.

Тест состоял из двух частей, в первой части были вопросы, направленные на выявление знаний по истории развития механических представлений, а во второй – на контроль знаний по практическому содержанию раздела механика. В сумме 5 вопросов из первой части и 5 задач из второй дают 10 вопросов теста.  В первом и во втором классе обучается по 25 человек, значит всего может быть 125 правильных ответов по первой части и столько же по второй части в каждом классе. Проанализировав результаты ответов из первой части, мы получили такие результаты: в классе, не участвовавшем в конференции на вопросы из первой части дали 60 правильных ответов из 125 возможных, что составило 48% (Рис. 4), а в классе, участвовавшем в конференции – 100 правильных ответов, что составило 80% (Рис. 5).  

                                 Рис. 4                                                                      Рис. 5

Аналогичный анализ был проведен и по результатам ответов на вторую часть теста: в классе не участвовавшем в конференции количество правильных ответов равнялось 73, что составило 58,4%, а в другом классе – 92 правильных ответа – 73,6% [27].

По результатам теста видно, что у учеников, принимавших активное участие в школьной научно-практической конференции, знания по предмету оказались качественнее чем у учеников, не принимавших участия в конференции. Таким образом, школьная научная конференция как форма внеурочной деятельности может быть подходящим вариантом для реализации метода историко-биографических сведений. Участвуя в конференции ученики не только получат новые знания, но и попробуют себя в качестве ораторов, будут учиться отвечать на вопросы и задавать их, приобретут опыт выступления, будут защищать свою работу, а также по новому посмотрят на некоторые открытия, законы, явления и формулы Физики. Изучение историко-биографических сведений по физике и применение этих знаний на конференции будет способствовать развитию мировоззрения учащихся, проникновению учащимися в глубину физических открытий. Также участие в конференции способствует приобретению школьником социальных знаний, получению учащимся опыта публичного выступления, формированию позитивного отношения к критике. Все это поможет достичь личностных, предметных и метапредметных результатов.

2.3. LMS Moodle как возможность использования историко-биографических сведений на примере раздела "Квантовая физика"

Говоря об использовании историко-биографических сведений при изучении физики в школе, возникает вопрос о подготовке учителей и будущих учителей в области истории физики. В современных условиях в процессе подготовки будущего учителя физики важно не только обучать его основной профессии, но и развивать его общую культуру. Одним из источников интеллектуального и культурного развития учителя физики является изучение истории науки, которое не только способствует углублению знаний по предмету, их сознательному и прочному усвоению, но и формированию нравственных качеств, гражданственности как студентов – будущих учителей, так и, под их руководством, учащихся [28]. Поэтому для учителя физики знание истории физики необходимо, оно вооружает его и методически, и научно. Вместе с тем, исторический материал не всегда находит необходимое отражение в обучении и воспитании в процессе изучения курса физики. В современных вузовских учебниках по курсу физики изложение знаний о явлениях и закономерностях в природе подчинено единой логике и представлено современным научным языком. Это облегчает усвоение материала, но при таком изложении неизбежно теряется специфика научного творчества отдельных ученых, оказывается в известной мере упущенным и своеобразие развития науки в каждой исторической эпохе. Глубже проникнуть в физическую науку, особенно в те ее стороны, которые связаны с процессом развития знаний о природе, поможет изучение историко-биографических сведений [17, 14].

В частности, раздел «Квантовая физика» предусматривает изучение таких тем, как: 1) квантовая оптика; 2) волновые свойства частиц; 3) атом водорода по Резерфорду-Бору; 4) физика атомного ядра; 5) элементарные частицы. В соответствии с этим передо моей задачей является проведение работы по подбору и систематизации историко-биографических сведений по перечисленными темам [26].

Так, например, по теме посвященной волновым свойствам микрочастиц и основам квантовой механики, нами приводится информация о волновой гипотезе, высказанной французским физиком Луи де Бройлем в 1923 году и сформулированной в докторской диссертации (1924), в соответствии с которой движение частицы сопоставлялось с распространением волны. Волновая гипотеза материи была подтверждена опытами по дифракции электронов американскими учеными Клинтоном Дэвиссоном и ЛестеромДжермером (1927), английским физиком Джорджем Паджетом Томсоном (1927), советскими физиками Петром Тартаковским (1927),опытами по дифракции атомных и молекулярных пучков немецкими физиками Отто Штерном и ИммануэлемЭстерманом (1929). Валентин Фабрикант, Леон Биберман иНиколай Сушкин (1947) провели эксперименты по дифракции поочередно летящих электронов. Идея де Бройля о всеобщности корпускулярно-волнового дуализма легла в основу современной квантовой механики. Исходя из идей де Бройля о волнах материи и принципа Гамильтона, австрийский физики Эрвин Шредингер разработал (1926) теорию движения микрочастиц – волновую механику, в основу которой положил уравнение (уравнение Шредингера), играющее в атомных процессах такую же фундаментальную роль, как законы Ньютона в классической механике, и ввел для описания состояния микрообъекта волновую функцию, или пси-функцию. Практически все перечисленные ученые за свои достижения были удостоены престижной Нобелевской премии [19].

В целом, при изучении каждой темы приходится встречаться с множеством имен физиков, внесших вклад в становление квантовой физики.

Итак, квантовая физика - это раздел физики, в котором изучаются квантово-механические и квантово-полевые системы и законы их движения. Основные законы квантовой физики изучаются в рамках квантовой механики и квантовой теории поля и применяются в других разделах физики.

Квантовая физика является важной составляющей научной картины мира, она тесно связана с другими областями физики: физика твёрдого тела это во многом квантовая физика, явления сверхтекучести и сверхпроводимости — это квантовые явления, вопросы строения материи и взаимодействия излучения с веществом не могут быть поняты во всей полноте без методов квантовой физики.

Тем, кто только знакомится с квантовой физикой, ее положения нередко кажутся нелогичными или даже абсурдными. Однако, вникая в них глубже, проследить логику уже гораздо проще. Проще всего узнавать основные положения квантовой физики, сравнивая ее с классической.

Если в классической физике считается, что природа неизменна, какими бы способами ученые ее ни описывали, то в квантовой физике результат наблюдений будет очень сильно зависеть от того, каким способом измерения пользоваться.

Согласно законам механики Ньютона, которые являются основой классической физики, частица (или материальная точка) в каждый момент времени имеет определенное положение и скорость. В квантовой механике это не так. В ее основе – принцип суперпозиции расстояний. То есть, если квантовая частица может пребывать в одном и в другом состоянии, то, значит, она может пребывать и в третьем состоянии – сумме двух предыдущих (это называется линейная комбинация). Поэтому нельзя точно определить, где будет находиться частица в определенный момент времени. Можно лишь вычислить вероятность ее пребывания где бы то ни было.

Если в классической физике можно построить траекторию движения физического тела, то в квантовой – только распределение вероятностей, которое будет изменяться во времени. При этом максимум распределения всегда находится там, где его определяет классическая механика. Это очень важно, так как позволяет, во-первых, проследить связь между классической и квантовой механикой, а во-вторых, показывает, что они не противоречат друг другу [25].

В современном мире широко распространено дистанционное обучение, организованное на базе системы LMS Moodle. LMS Moodle (модульная объектно-ориентированная динамическая учебная среда) – одна из наиболее известных и распространенных систем управления дистанционным обучением.

Широкие возможности для коммуникации – одна из самых сильных сторон Moodle. Система поддерживает обмен файлами любых форматов - как между преподавателем и студентом, так и между самими студентами. Сервис рассылки позволяет оперативно информировать всех участников курса или отдельные группы о текущих событиях. Форум дает возможность организовать учебное обсуждение проблем, при этом обсуждение можно проводить по группам. К сообщениям в форуме можно прикреплять файлы любых форматов. Есть функция оценки сообщений – как преподавателями, так и студентами. Чат позволяет организовать учебное обсуждение проблем в режиме реального времени. Сервисы «Обмен сообщениями», «Комментарий» предназначены для индивидуальной коммуникации преподавателя и студента: рецензирования работ, обсуждения индивидуальных учебных проблем.

Важной особенностью Moodle является то, что система создает и хранит портфолио каждого обучающегося: все сданные им работы, все оценки и комментарии преподавателя к работам, все сообщения в форуме.
Преподаватель может создавать и использовать в рамках курса любую систему оценивания. Все отметки по каждому курсу хранятся в сводной ведомости.

Moodle позволяет контролировать “посещаемость”, активность студентов, время их учебной работы в сети [23].

При подготовке и проведении занятий в системе Moodle преподаватель использует набор элементов курса, в который входят: глоссарий, задание, wiki, лекция, тест, семинар, опрос, форум, чат.

Варьируя сочетания различных элементов курса, преподаватель организует изучение материала таким образом, чтобы формы обучения соответствовали целям и задачам конкретных занятий.

Разработчикам дистанционных курсов система Moodle предоставляет следующие возможности:

- Размещение на курсе учебных материалов любых форматов.

- Организация среды интерактивного общения Учителя и учащихся.

- Создание эффективной системы контроля знаний.

- Дифференцированная работа с учащимися.

- Постоянный мониторинг всех действий учащихся, информирование о предстоящих событиях.

Примером такого дистанционного курса служит курс "Физика. Оптика. Квантовая и атомная физика." Для того чтобы попасть на данный курс необходимо открыть сайт дистанционного образования Казанского федерального университета, пройдя по ссылке http://edu.kpfu.ru. После того как мы оказались на данном сайте мы можем войти в систему, предварительно зарегистрировавшись, введя логин и пароль. После того как вы нажмете "Вход", перед вами появится список институтов, где вам необходимо выбрать "Елабужский институт КФУ". Далее в списке факультетов высшего учебного заведения выбираем "Факультет математики и естественных наук", после чего нужно выбрать кафедру, а именно "Кафедру физики", теперь, на финишной прямой, выбираем тот самый курс "Физика. Оптика. Квантовая и атомная физика": http://edu.kpfu.ru/course/view.php?id=836. Итак, данный курс направлен на формирование у студентов теоретических знаний и практических навыков по разделу физики: оптика, квантовая механика, атомная физика. В процессе обучения студенты должны уметь адаптировать полученные знания и навыки к конкретным условиям задачи. Также курс создан в качестве дистанционной поддержки дисциплины «Оптика. Квантовая и атомная физика», соответствующего аудиторного курса физики. Курс предназначен для изучения фундаментальных принципов и законов квантовой и атомной физики, формирования современной физической картины мира, овладения необходимыми теоретическими знаниями и практическими навыками решения физических задач. Автором курса является Сабирова Файруза Мусовна, доцент кафедры физики, кандидат физико-математических наук. Курс, как мы можем увидеть, содержит пять тем, в каждой из которых есть раздел "Выдающиеся ученые". Рассмотрим, например, третью тему: "Корпускулярно - волновой дуализм. Элементы квантовой механики". Итак перед нами вот такая вот картинка как (Рис. 6).

                                               Рис. 6

Видим, что здесь нашли место много различных разделов по данной теме и завершающим разделом является "Выдающиеся ученые". В этот раздел помещены историко-биографический сведения о выдающихся ученых-физиках. Нажав на "Выдающиеся ученые" мы попадаем на страницу, содержащую информацию о ученых по данной теме (Рис. 7).

Рис. 7

Перед нами портрет ученого, годы жизни, сведения из таблицы (Таблица 1), которая предварительно была составлена мною, путем исследования и классификации исторических сведений, о его открытиях и достижениях, а также файл с подробной информацией об ученом. Таким образом, любой студент имеет возможность изучить и даже добавить информацию, представленную в данном курсе, что оказывает большую помощь при обучении студентов - будущих учителей физики истории развития физических явлений, законов и закономерностей, формул и опытов.

Таблица 1. "Учёные. Изобретения и открытия"

Заключение.

С введением ФГОС в систему образования расширились цели образования. На современном этапе целями является достижение результатов обучения: предметных, метапредметных и личностных. Если ранее достаточно было дать школьнику знания и научить их применять, то есть обучение было направлено на получение знаний, умений и навыков, то теперь перед учителями ставится задача гораздо серьезней. Поэтому возникает необходимость использования нестандартных методов обучения. Одним из таких методов является метод использования историко-биографических сведений на уроке физики.

История развития физических явлений, действительно, может вдохновить на изучение науки, может заинтересовать, тем самым подвигнуть учащихся на исследовательскую деятельность. Обращение к историческим сведениям делает гипотезы и формулы более понятными, ученики могут увидеть, что каждый из ученых преодолел, прежде чем пришел к тому или иному выводу. Так школьники лучше запомнят смысл и формулировки законов и явлений физики.

Проанализировав исторические сведения, представленные в школьном учебнике "Физика 7 класс" Перышкин А. В. было выявлено, что данная информация не содержит достаточных сведений для того, чтобы привить обучающимся любовь к науке, формировать у них такие качества как стремление к саморазвитию, патриотизм, уважительное отношение к труду, к истории, к другому человеку, его мнению и культуре.

Подобное ознакомление учащихся с историческими фактами объясняется недостатком времени. Но в этом случае на помощь приходит внеурочная деятельность. В ходе работы было показано, что школьная научная конференция как форма внеурочной деятельности может быть подходящим вариантом для реализации метода историко-биографических сведений. Участвуя в конференции ученики не только получат новые знания, но и попробуют себя в качестве ораторов, будут учиться отвечать на вопросы и задавать их, приобретут опыт выступления, будут защищать свою работу. В ходе работы над своей темой ученик откроет много интересной для себя и других школьников информации, взглянет "другими глазами" на некоторые открытия, законы, явления и формулы Физики.

В данной работе были рассмотрены возможности применения историко-биографических сведений при изучении физики в школе. На примере раздела "Механика" было показано как можно реализовать метод использования историко-биографических сведений при изучении физики в школе. Был разработан план проведения школьной научной конференции и составлен перечень вопросов для рассмотрения учениками на конференции. После чего приведены результаты проведения школьной научно-практической конференции, и было показано эффективность изучения историко-биографических сведений при изучении физики в школе.

Также была показана необходимость подготовки будущих учителей физики в области истории физики. Реализацию данной подготовки можно проводить на основе платформы LMS Moodle.

В сегодняшний век интенсивного развития науки и техники, информатизации образования и общества в целом, все более актуальной становится задача повышения качества образования. В процессе обучения учеников важно не только обучать их основной школьной программе, но и развивать общую культуру.

Одним из путей решения этой задачи является использование биографического метода в преподавании различных дисциплин [23], в том числе физики. Биографический метод является элементом гуманитаризации образования, позволяющим «очеловечить» науку, повысить интерес к изучению не только физики, но и истории ее развития, шире раскрыть контекст открытия нового физического закона или явления [7].

Использование метода историко-биографических сведений является открытым вопросом для современного образования. Решение этого вопроса позволит расширить представление учащихся о физике, повысить интерес к изучению науки, обеспечит понимание процесса добывания физических знаний.

Библиографический список использованной литературы: 

1. Ильин В.А. История физики: Учебн. пособие для высш. пед. учеб. заведений. – М.: Академия, 2003. – 272 с.
2. Ковальченко И. Д. Методы исторического исследования. М.: Простор, 2003. – 479 с.
3. Коллингвуд Р. Дж. Идея истории. Автобиография. М.: Наука, 1980. – 485 с.
4. Костко О. К. Универсальный справочник по физике школьникам и абитуриентам. – М.: Лист Нью, 2002.
5. Лаптева Н.Н. Методическая разработка Исторический аспект в курсе физики [Электронный ресурс]  URL: http://kk.docdat.com/docs/index-467959.html (дата обращения 03.04.2018)
6. Мазур Л.Н. Историко-биографический метод [Электронный ресурс] // Понятия и категории Вспомогательный проект портала ХРОНОС  URL: http://ponjatija.ru/node/10970 (дата обращения 03.04.2018)
7. Меркин Д. Р. Краткая история классической механики Галилея – Ньютона. – М.: Физматлит, 1994.
8. Оспенникова Е. В., Шестакова Е. С. Принцип историзма в обучении физике: содержание и модели реализации в средней общеобразовательной школе // Педагогическое образование в России. – 2010. – №4. – С. 67-75.
9. Пасмуров А.Я. Как эффективно подготовить и провести конференцию, семинар, выставку. – СПб.: Питер, 2006. – 272 с.
10. Перышкин А.В. Физика. 7 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М.: Дрофа, 2006. –192с.
11. Полин Эпплби. Организация конференций. – М.: Hippo, 2004. –173 с.
12. Пшеничнер Б.Г., Войнов С.С. Внеурочная работа по астрономии. - М.: Просвещение, 1989. - 208 с.
13. Ризванова Л. З. О формировании будущего учителя физики на историко-биографическом материале //Инновационная наука. 2016. №9-2. С. 320-321.
14. Sabirov A.G. Heuristic potentials of biographical method in historical and phlosophical studies // Mediterranean Journal of Social Sciences. 2015. Т. 6. №3 S3. С. 249-254.
15. Сабиров А. Г. Философия науки. Елабуга: Изд-во ЕГПУ. 2006. –63стр.
16. Сабирова Ф.М. Развитие организационных форм физической науки (от античности до середины ХХ века) /Ф. М. Сабирова. – Казань: Изд-во МОиН РТ, 2010. – с.192.
17. Sabirova F.M. Opportunities of biographic method in improvement of physics teacher training// World Applied Sciences Journal. 2013. Т. 27. №13 A. С. 294–298.
18. Сабирова Ф. М. Отражение организационных форм развития физики в курсе истории физики //Материалы XI Международной научно-методической конференции Физическое образование: проблемы и перспективы развития.,посвященной 110-летию со дня рождения А.В.Перышкина. Часть 2. М.: МПГУ, Издатель Карпов Е.В. 2012. 183 с. – С.158–162.
19. Сабирова Ф.М. Физические научные школы в зеркале нобелевских премий // История науки и техники. 2014. №3. С.28-33.
20. Сабирова Ф,М., Латипова Л.Н. Актуальные проблемы истории естественно-математических и технических наук и образования: анализ и обобщение опыта //Теория и практика общественного развития. 2015. №9.  С.204–206. 
21. Сабирова Ф.М., Хайртдинова Г.Ф. Использование задач исторического содержания для повышения интереса учащихся к изучению физики // Наука и образование: сохраняя прошлое, создаем будущее: сборник статей Х Международной научно-практической конференции. В 3 ч. Ч. 2. – Пенза, МЦНС «Наука и Просвещение». 2017. С.38–40.
22. Садыкова М.А. Развитие у учащихся универсальных учебных действий в ходе проектной деятельности по физике на историко-биографическом материале //Педагогическое образование в России. 2015. №8. С.46–51.
23. Смирнов С.А. LMS Moodle [Электронный ресурс] // Про электронное обучение Инструменты, технологии, методика, реализация URL: http://blog.uchu.pro/lms-moodle  (дата обращения 24.02.2018).
24. Теория и методология исторической науки. Терминологический словарь. Отв. ред. А.О. Чубарьян. [М.], 2014, с. 151-152. [11, c. 151-152]
25.  Хокинг С.,  МлодиновЛ.  Кратчайшая история времени. -СПб: Изд-во Амфора, 2014.-184 с.
26. Шамсетдинова Л.З., Сабирова Ф.М. Использование историко-биографических сведений во внеурочной деятельности по физике//Физико-математическое образование: проблемы и перспективы: материалы II Всероссийской научно-практической конференции, посвященной году Н.И.Лобачевского в КФУ. 2017. С.301–304.
27. Шамсетдинова Л.З. Конференция как один из способов организации внеурочной деятельности при изучении механических явлений в основно школе. Закономерности и тенденции инновационного развития общества: сборник статей международной научно-практической конференции. Ч. 6.– Магнитогорск, НИЦ "АЭТЕРНА". 2017.С. 16–20.
28. Шамсетдинова Л.З. Курсовая работа Использование историко-биографических сведений при изучении физики в вузе (на примере раздела «Квантовая физика»)
29. Шамсетдинова Л.З., Галиуллина Г.А., Сахабиев И.А. Организация внеурочной деятельности по астрономии. Использование историко-биографических сведений во внеурочной деятельности по физике//Физико-математическое образование: проблемы и перспективы: материалы II Всероссийской научно-практической конференции, посвященной году Н.И.Лобачевского в КФУ. 2017. С. 88–93.