Обобщенные модели учебной деятельности

ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОГО ЗНАНИЯ

Физика

План изучения научных фактов

(данных наблюдений и экспериментов)

1. Уточнить, кем и когда проводился опыт, в чем состояла его цель.

2. Определить, с помощью каких средств осуществлялась постановка опыта (приборы и материалы), изучить принципиальную схему установки.

3. Уяснить порядок проведения опыта.

4. Выяснить основные результаты опыта.

5. Познакомиться с содержанием объяснения данных опыта с позиций современного научного знания (законов, теорий).

План изучения физического явления (объекта)

1. Признаки объекта, условия его существования. Разновидности объекта. Способы воссоздания в лабораторных условиях.

2. Свойства объекта и величины, их характеризующие.

3. Взаимосвязь свойств объекта, ее математическое выражение.

4. Зависимость свойств объекта от внешних факторов, математическое выражение данной зависимости.

5. Природа объекта (теоретическая модель), объяснение его основных свойств с позиции современного научного знания (законов, теорий).

6. Использование свойств объекта на практике.

7. Способы предупреждения или защиты от нежелательных проявлений свойств объекта.

План изучения физического явления

(процесса - движения, взаимодействия)

1. Признаки явления, условия его протекания (определение явления).

2. Примеры проявления в живой и неживой природе. Разновидности явления. Способы воспроизведения в лабораторных условиях.

3. Количественные характеристики явления.

4. Зависимость характера протекания явления от внешних факторов.

5. Законы, которым подчиняется явление, их математическое выражение.

8. Сущность явления, механизм его протекания (объяснение явления с позиции современного научного знания - законов, теорий).

6. Использование явления на практике.

7. Способы предупреждения или защиты от вредного для человека характера протекания явления.

План изучения физической величины

(количественной характеристики явления)

1. Какое физическое явление характеризует данная величина (а именно: свойство какого материального объекта, характеристику какого движения или взаимодействия она отражает).

2. Определение данной физической величины, ее определительная формула.

3. Какая это величина (векторная, скалярная)?

4. Единицы измерения данной величины: основная, дополнительные. Определение основной единицы измерения физической величины. Соотношение между единицами измерения.

5. Связь данной величины с другими величинами, математические формулы, выражающие эту связь (кроме определительной формулы).

6. Способы определения величины: прямые, косвенные. Суть способов, приборы, необходимые для выполнения измерений.

План изучения физического закона

1. Имя ученого, установившего закон; его краткая биография.

2. Формулировка закона.

3. Математическое выражение закона (связь между какими величинами выражает данный закон, вид связи - прямая пропорциональность, обратная пропорциональность и т. п.).

4. Опыты, подтверждающие справедливость закона (описание экспериментальной установки, порядок проведения опыта, его основные результаты).

5. Границы применимости закона.

6. Объяснение закона с позиции современного научного знания (законов, теорий).

7. Способы практического использования (учета) закона.

План изучения физической теории

1. Базис теории:

· экспериментальное основание: научные факты (данные опытов), послужившие основанием для разработки теории;

· общенаучное основание: ранее существовавшие теории, общенаучные и естественнонаучные принципы, на основе которых строилась теория;

· теоретическое основание: идеализированный объект теории (модель), его характеристика; принципы и постулаты теории.

2. Ядро теории - система уравнений теории, описывающих поведение идеализированного объекта.

3. Следствия теории:

· круг научных фактов, экспериментальных законов, объясняемых данной теорией,

· научные факты, экспериментальные законы, предсказываемые теорией,

· менее общие теории, входящие в данную теорию как ее составные части.

4. Границы применимости теории (круг явлений, которые теория не объясняет, а также явления, которым она дает лишь качественное толкование).

Физическая картина мира (ФКМ)

1. Предмет физики как науки о природе.

2. Понятие о материи и формах ее существования (веществе и поле):

· структурных формах вещественной организации материи, ее многоуровневости: микрочастицах, макро- и метасистемах;

· полевой форме существования материи (поле как «носителе» взаимодействия и основе существования материальных систем, разновидностях полевой формы материи);

· взаимодействии вещества и поля, их взаимных превращениях (корпускулярно-волновом дуализме).

3. Движение как атрибут материи. Формы движения материи. Пространство и время как формы существования материи. Единство материи, движения, пространства и времени.

4. Энергетический ресурс материи в ее вещественной и полевой форме. Энергия как универсальная мера движения материи.

5. Фундаментальные принципы в физической науке как наиболее общие законы существования материального мира.

6. Методы познания и структура научного знания в физической науке. Физическая теория в иерархии научного знания. Структура физической теории.

8. Фундаментальные физические теории, как модели, отображающие с некоторой степенью приближения сущность и объясняющие закономерности поведения различных материальных систем. Принцип соответствия в развитии теоретического знания в области физической науки.

9. Эволюция физической картины мира.

10. Современные проблемы физической науки. Научные гипотезы, как теории, не получившие до времени своего экспериментального подтверждения. Перспективы развития физики.

11. Прикладная направленность физической науки, ее гуманитарная значимость.

Естественнонаучная картина мира (ЕНКМ)

1. Система естественных наук и их предметные области.

2. Материя и формы ее существования. Структурные формы материи. Неживая и живая природа в системе форм структурной организации материи. Вещество и его видовое разнообразие. Формы жизни.

3. Эволюционные процессы в живой и неживой природе, закономерности этих процессов. Единство живой и неживой природы (взаимосвязь, взаимодействие, взаимообусловленность).

4. Принципы естествознания как наиболее общие подходы к исследованию поведения материальных систем в живой и неживой природе.

5. Система фундаментальных естественнонаучных теорий, объясняющих закономерности протекания явлений в живой и неживой природе, позволяющих управлять данными явлениями, прогнозировать тенденции их развития.

6. Взаимодействие естественных наук, синтез научных взглядов различных предметных сфер. Методы естественнонаучного познания (общие, специальные). Взаимодействие специальной методологии познания в пограничных научных дисциплинах.

7. Эволюция ЕНКМ, роль отдельных естественных наук в становлении научных воззрений на природу бытия и сознания. Структура естественнонаучного знания.

8. Современная естественнонаучная парадигма. Гуманитарная составляющая ЕНКМ. Проблемы человека, как физической и биологической системы. Проблемы жизнеобеспечения социумов и сохранения человеческой цивилизации.

9. Успехи и перспективы развития естественных наук, их наиболее значимые практические приложения.

Современная картина мира (СНК)

1. Мир и его составляющие. Единство природы, человека и общества. Миссия человека.

2. Природа, человек, общество как объекты познания. Культура как процесс и результат освоения мира.

3. Сферы освоения мира: наука, искусство, мораль. Составляющие культуры: физическая, духовная, социальная.

4. Современная картина мира как отражение фундаментальной, наиболее значимой части общечеловеческой культуры.

5. Наука как составляющая духовной культуры общества. Иерархия наук и их предметные области.

6. Научная картина мира как синтез фундаментальных составляющих наук о природе, человеке и обществе.

7. Философия - наука о наиболее общих законах бытия и сознания.

8. Эволюция философских воззрений на сущность бытия и сознания, ее взаимосвязь с эволюцией естественнонаучных взглядов и развитием технологической культуры общества.

9. Гуманитарная миссия науки.

10. Искусство и его основные сферы. Этнокультурное наследие в искусстве. Эволюционные процессы в искусстве. Современные грани искусства.

11. Мораль. Нравственная культура общества и ее составляющие. Национальные элементы в нравственной культуре и общечеловеческие ценности. Эволюция нравственной культуры, ее взаимосвязь с развитием науки и технологическим прогрессом. Право как способ защиты нравственной культуры общества, сохранения ее ценных традиций и стимулирования прогрессивных тенденций развития.

12. Религия как составляющая духовной культуры общества. Мировоззрение: научное, религиозное. Наука и религия на различных исторических этапах развития природы и общества. Религии мира и их взаимодействие.

13. Современная политическая культура общества. Исторический план развития политической культуры.

14. Процессы взаимодействия в духовной и социальной сферах: наука и искусство; наука и мораль; искусство и мораль; политика и мораль; наука и политика; искусство и политика.

15. Физическая культура человека и общества. Здоровый образ жизни.

16. Способы хранения и передачи культурного наследия в человеческой цивилизации. Образование. Информационные образовательные системы. Человек в макроинформационном образовательном пространстве. Информационная культура современного общества.

17. Выбор и самоопределение. Культура человека как составляющая общечеловеческой культуры.

План изучения физического прибора

(технической установки)

1. Назначение прибора.

2. Основные части прибора и их назначение.

3. Принцип действия прибора (какие явления, законы их протекания положены в основу работы прибора; взаимодействие основных элементов в его устройстве, последовательность физических процессов, определяющих данное взаимодействие).

4. Правила пользования прибором (и правила измерения для измерительных приборов). Техника безопасности в работе с прибором.

5. Область применения прибора.

6. Разновидности прибора и области их применения.

План изучения технологического процесса

1. Назначение технологического процесса.

2. Принципиальная схема процесса: характеристика инструментальной технологической системы (основные части технологической установки: инструменты, машины, приборы); основные этапы технологического процесса.

3. Явления и законы их протекания, положенные в основу технологической обработки объектов на каждом этапе технологического процесса.

4. Народнохозяйственное значение технологии.

5. Проблемы экологической безопасности технологического процесса. Способы их решения средствами физической науки.

ОБОБЩЕННЫЕ МОДЕЛИ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

План подготовки и проведения физического эксперимента

1. Сформулировать (уяснить) проблему исследования.

2. Выдвинуть и обосновать гипотезу, на основе которой может быть разрешена сформулированная проблема.

3. Определить цель эксперимента.

4. Разработать проект экспериментальной установки, сконструировать ее.

5. Определить порядок проведения эксперимента.

6. Выбрать способ кодирования данных опыта (наблюдений, измерений).

7. Провести эксперимент, выполнить необходимые наблюдения и измерения.

8. Провести обработку результатов измерений, оценить их точность.

9. Проанализировать и интерпретировать полученные результаты, сформулировать вывод.

План действия измерения

1. Определите цену деления прибора.

2. Уточните верхний и нижний пределы измерения.

3. Подготовьте прибор к работе в соответствии с правилами пользования.

4. Проведите измерение (в ходе измерения необходимо исключить ошибку на параллакс).

5. Определите точность измерения. Оцените:

· абсолютную погрешность измерения,

· относительную погрешность измерения.

6. Запишите результат измерения с учетом погрешности.

План деятельности по систематизации научных фактов

(эмпирическая классификация опытных данных)

1. Определить (уяснить) объект классификации (какие явления, исследованные в опыте, подлежат классификации).

2. Выделить признаки явлений, сравнить явления, т.е. установить сходство и различие в их признаках.

3. Сгруппировать явления по общим и существенным признакам.

4. Проверить справедливость построенной классификации.

5. Представить результаты классификации в наглядной форме.

План деятельности по обобщению научных фактов

(выявлению эмпирических закономерностей)

Содержание и структура деятельности, связанной с эмпирическим обобщением научных фактов, раскрывается в процессе операционного анализа индукции через перечисление - главного средства обобщения данных научного опыта. Операционная структура индукции через перечисление включает в свой состав следующие элементы:

1) установить, что объект X обладает признаком А, объект Х - признаком А и объект Х - признаком А;

2) осуществить абстракцию отождествления объектов Х , Х , Х и всех других возможных объектов Х по общим для них признакам (иные признаки не учитываются), то есть выделить класс объектов, обладающих некоторой совокупностью одних и тех же признаков;

3) экстраполировать знание о признаке А, полученное при непосредственном исследовании объектов Х , Х , Х , на все прочие объекты Х данного класса.

План объяснения и предсказания явлений природы

на основе эмпирических закономерностей (решение физических задач)

1. Сформулировать (прочитать) задачу.

2. Выполнить анализ условия задачи.

3. Кратко записать условие задачи.

4. Определить физический закон (законы), с помощью которого можно объяснить или предсказать описанное в задаче явление, значение величин, его характеризующих.

5. Доказать, что данное явление или искомое значение характеризующей его величины выступает следствием указанного физического закона (законов), для этого:

· записать математическое выражение закона (законов);

· выполнить анализ данных математических выражений, то есть установить, все ли физические величины, входящие в уравнения, представлены в условии задачи (при необходимости ввести дополнительные уравнения);

· решить систему уравнений в общем виде, получить математическое выражение для искомой величины;

· провести вычисления в СИ.

6. Проверить решение задачи одним из способов.

План деятельности при проведении

научно-технического исследования (изобретение, рационализация)

1. Сформулировать (уяснить) содержание технической задачи.

2. Определить, какое явление (явления), закономерность его протекания могут быть положены в основу ее решения.

3. Найти принципиальную идею решения технической задачи (то есть определить, каким образом может быть получен искомый практический эффект при использовании данного явления).

4. Разработать проект технической установки (определить ее основные части, их техническую конструкцию, последовательность и способы их взаимодействия).

5. Продумать способы предупреждения возможных нежелательных эффектов, связанных с протеканием явлений, на основе которых строится конструкция и работа технической установки. Спроектировать соответствующие средства защиты.

6. Создать опытный образец модели технической установки.

7. Проверить опытный образец модели в действии, устранить обнаруженные недостатки в ее работе.

8. Изготовить модель технической установки.

9. Написать руководство к ее практическому использованию.

План анализа графика функциональной зависимости

1. Уточнить, связь между какими величинами представлена на графике.

2. Обратить внимание на единицы измерения этих величин и их масштаб по осям координат.

3. По произвольному значению аргумента определить значение функции, и наоборот.

4. По произвольному изменению значения аргумента определить изменение значений функций, и наоборот.

5. Определить вид зависимости (прямая пропорциональность, степенной закон и т. д.). Записать, используя график, уравнение функциональной зависимости.

6. Используя график процесса, определить все возможные его количественные характеристики.

План анализа статистических таблиц

1. Прочтите название таблицы, укажите условия, при которых фиксировались численные данные, внесенные в нее.

2. Прочтите заголовки столбцов таблицы, уясните их смысл, обратите внимание на единицы измерения физических величин.

3. Выясните, какой из объектов (процессов), указанных в таблице, имеет наибольшее (наименьшее) значение заданной в таблице величины.

4. Найдите значение заданной величины для любого из объектов (процессов), уясните ее физический смысл.

План анализа таблицы функций

1. Уясните назначение таблицы, определите условия, при которых фиксировались численные данные, внесенные в нее.

2. Прочтите заголовки столбцов таблицы, уясните смысл, обратите внимание на единицы измерения физических величин.

3. Выясните, какая из величин, представленных в таблице, выступает аргументом (независимая переменная), а какая - функцией (зависимая переменная).

4. Уточните «шаг» изменения значений аргумента.

5. Попытайтесь, сравнивая изменение значений аргумента с изменением значений функции, определить вид функциональной зависимости. Если из анализа таблицы это сделать не удается, постройте по данным таблицы график и выясните вид зависимости с его помощью.

6. Уточните, какие характеристики процесса, заданного с помощью данной таблицы функций, могут быть определены на основе ее численного анализа.

Обобщенный план работы