Поліщук Л.І.

ОСВІТНЄ І ВИХОВНЕ ЗНАЧЕННЯ ЕЛЕМЕНТІВ ІСТОРИЗМУ ПРИ ВИКЛАДАННІ ФІЗИКИ 

Вінницький технічний коледж

 У статті розглядається використання елементів історизму на заняттях з фізики. Автор пропонує на лекційних заняттях ознайомлення студентів з життям і діяльністю великих вчених, розв’язання задач з історичним змістом, написання автобіографічних рефератів, тощо.

This article deals with the usage of elements of historicism on the lessons in physics, namely the author offers to familiarize students with the life and work of great scientists on lectures, to solve problems with historical contents, to write autobiographical essays, ect.

Ключові слова: фізика, задачі з історичним змістом, життя і діяльність вчених, автобіографічний реферат.

Сьогодні викладач має бути озброєний високим рівнем теоретичної і практичної підготовки, передовою системою науково - методичних переконань, широким культурним кругозором та науковим творчим світоглядом. Формуванню цих цінних якостей у студентів значною мірою сприяло б вивчення елементів історизму в курсі фізики, а саме ознайомлення студентів з життям і діяльністю великих вчених, розв’язування задач з історичним змістом, написання автобіографічних рефератів, складання тематичних кросвордів, тощо.

Пізнавальне і виховне значення питань історизму при викладанні фізики відзначали видатні вчені світової науки: Д.Максвелл, М.Лауе, О.Г.Столєтов, А.Ейнштейн, С.І.Вавілов. О.Г.Столєтов писав: «Безсумнівно, в історичному вивченні науки є своя пізнавальна та розвиваюча сторона…Кожний повинен знати, хто був Галілей і чим прославився Френель.»¹ Ознайомлення з життям і діяльністю великих вчених фізичної науки має важливе науково - освітнє та виховне значення, розвиває пізнавальний інтерес у студентів. З приводу цього Д.Максвел писав, що «наука захоплює нас тільки тоді, коли, зацікавившись життям великих дослідників ми починаємо стежити за історією розвитку їх відкриттів»². Видатний англійський фізик Дж. Бернал писав: «У науці більш ніж у будь-якому іншому інституті людства, необхідно вивчити минуле для розуміння сучасного і для панування над природою в майбутньому»³.

Історичний підхід при викладанні фізики дає можливість глибше зрозуміти генезис і сучасний стан основних фізичних ідей, теорій, понять. Тільки при історичному підході можливо дати певне уявлення про поняття маси, енергії, сили, простору, часу, а також теплоємності, сили струму електрорушійної сили, з’ясувати походження назв одиниць вимірювання фізичних величин(ньютон, фарад, генрі, тесла,ом і т.д.).

Розгляд фізичних теорій (електромагнітна теорія світла, вчення про критичний стан речовини, атомістичної теорії, термодинаміки)з точки зору історії дає можливість глибше зрозуміти складність процесу пізнання світу, відчути напруженість наукових пошуків і на цій основі сприяти глибшому засвоєнню фізики в динаміці її розвитку.

Вивчення фізики ставить мету не тільки засвоїти певний об’єм знань і умінь, які дозволять зрозуміти явища природи і пояснити їх. В процесі навчання у студентів формується науковий світогляд, важливою рисою якого є розуміння взаємозв’язку явищ, що протікають в природі, науці і техніці, розуміння причин виникнення різних наукових поглядів і методи наукового дослідження.   

З досвіду відомо, що найбільш важкими уроками поряд з уроками опитування є уроки розв’язування задач. Розв’язування задач не є самометою. Воно сприяє більш глибокому розумінню і більш міцному засвоєнню фізичних понять, створює і закріплює уміння і навики в застосуванні фізичних законів до пояснення явищ природи і до вирішення практичних питань.

Розв’язування задач історичного змісту допомагає підняти інтерес студентів до фізики, що сприяє її кращому засвоєнню, сприяє розвитку фізичного мислення. Так як ці задачі пов’язані з експериментом, то вони допомагають студенту прослідкувати і зрозуміти розвиток фізичної науки і техніки,дозволяють закріпити метод визначення фізичних величин, уявити установку досліду. Такі задачі дозволяють краще зрозуміти прогрес сучасної науки і техніки, досягнення наших днів.

Більшість задач, що вміщено в збірники не мають для студентів конкретного змісту. Операції над абстрактними «тілами», силами, масами відривають фізичні закони від реального їх змісту. Набуваючи важливих і потрібних навичок в математичних операціях з формулами, студенти при цьому мало розвивають фізичне мислення. Вся їх увага направлена на отримання відповіді, тобто на правильність математичних підрахунків. Щоб уникнути формалізму, необхідно, щоб зміст задач був реальним. Це означає, що умова задачі повинна мати сюжет, який відповідає конкретним умовам, в яких протікає явище або проявляється фізичний закон.

Підбір задач з історичним змістом є досить важкою справою, так як у всякій конкретній установці ми маємо справу одразу з цілим рядом фізичних явищ. Можна скласти задачі, які будуть мати реальний зміст, цікавий для студентів , і одночасно дадуть можливість повноцінно закріпити вивчене питання на математичних розрахунках або логічних міркуваннях.

Як приклад розглянемо задачі, в яких ведеться розрахунок різного роду фізичних постійних величин на основі даних історичних дослідів:

1. Французький фізик Біо Жан Батист визначив швидкість звуку в чавуні, спостерігаючи на одному кінці чавунної труби два послідовних звуки, які відповідають одному удару по другому кінці цієї труби довжиною 9516,25м. Він почув ці звуки через 2,5 с. один після другого. Яка швидкість звуку в чавуні?
2. Один із способів вимірювання швидкості звуку в повітрі був проведений членами французької Академії наук в 1822 році на околицях Парижу. Віддаль, яку пройшов звук, була рівна 18622м. Знайдіть швидкість звуку, якщо звук проходив цю віддаль за 56,2 с.

Можна запропонувати цілу серію задач по визначенню швидкості світла, познайомивши студентів з різними методами визначення швидкості світла: способом Ремера, Брадлея, Фізо, Корню.

Студентам можна запропонувати завдання, де мова йде про одиниці вимірювання сили струму і опору:

1. В 1848 році Якобі виготовив еталонний опір із мідної проволоки однорідного перерізу довжиною в 7,62 м. і масою 22,493 г. Скільки Ом в цьому опорі?
2. За одиницю опору Сіменса при 0⁰С приймався опір стовпчика ртуті довжиною 1м і перерізом 1 мм².Скільки Ом в цьому опорі?
3. Уітсон запропонував в якості еталона опору мідну дротину довжиною 30 см і масою 6,5 г. Який опір цього еталону?

В процесі розв’язку таких задач, зустрічаючись з великою кількістю одиниць для вимірювання одних і тих же фізичних величин, студенти усвідомлюють необхідність мати загальні для всіх країн одиниці вимірювання фізичних величин, краще розуміють необхідність міжнародного технічного і наукового співробітництва.

Задачі, що містять інформацію про технічні установки на різних ступенях розвитку техніки, можна віднести до другої групи. Задачі з технічними питаннями дозволяють використовувати їх для політехнічної освіти. Розв’язуючи такі задачі студенти бачать прогрес техніки, краще розуміють, що з розвитком фізики вдосконалюється техніка. Тут прослідковується зв’язок фізики з технікою. Прикладом можуть бути такі задачі:

1. Одна із парових машин Черепанових 1827р. щодоби споживала 19,4м³ дров. І при цьому розвивала потужність 36 к.с. Знайдіть ККД машини.
2. 13 вересня 1838р. перший в світі електрохід «Б.С.Якобі» вийшов в плавання по Неві Потужність електродвигуна 180 Вт. Яку роботу виконав двигун, якщо човен пройшов шлях 7 км за 3 год. Чому дорівнює сила тяги двигуна?
3. Перший електродвигун Б.С.Якобі міг підняти вантаж масою 10 фунтів на 1 фут за 1с. Яка потужність двигуна?

Задачі третьої групи заслуговують на увагу по тій причині, що їх умови складено на основі історичних дослідів або висловлювань про ці досліди. Це дає змогу познайомити студентів з цікавими дослідами, краще зрозуміти зміст фізичного явища:

1. На міській площі в Пізі стоїть знаменита нахилена башта побудована ще у 1174 році. Вона має висоту 57,5 м. Г.Галілей проводив свої досліди по вивченню вільного падіння тіл (1589р.), кидаючи різні ядра з цієї башти. Знайдіть швидкість падіння ядра в кінці падіння і час падіння. Опором повітря знехтувати.
2. Французький філософ Вольтер провів такий дослід: шовковий мішок він наповнив повітрям, зав’язав отвір ниткою і все це зважив на чутливих терезах. Потім він розв’язав мішок, випустив з нього повітря і знову зважив. Звідси Вольтер зробив висновок, що повітря не має ваги. В чому полягала помилка Вольтера?

Задачі історичного змісту мають велику цінність, так як вони переслідують мету більш глибокого і повного усвідомлення фізичних закономірностей і процесів та сприяють розвитку навичок розрахунку різних фізичних величин, які мають велике теоретичне і практичне значення.

Введення елементів історизму при викладанні фізики допомагає ширше розкрити зв’язки фізики з іншими природничими науками, з технікою і виробництвом, показати вплив розвитку фізики на мистецтво (фотографія, кіно, телебачення, музика), що сприяє розширенню культурного розвитку студентів.

Використання елементів історизму має і психолого - дидактичне значення, оскільки це дає можливість уникнути формалізму і догматизму в педагогічному процесі, виробити в студентів стійкий інтерес до науки. Тому вміле використання елементів історії фізики у викладанні є обов’язковим елементом педагогічної майстерності.

Література:

1.  Столетов А.Г. Общедоступные лекции и речи. Биограф. очерк сост. К.Тимирязевым. - М.,1902.

2.  Дж. К. Максвелл. Статьи и речи. — М.: Наука, 1968.

3.  Дж. Д. Бернал ."Наука в истории общества" ("Science in history" 1954, рус. пер. 1956).

4.  Кикоин И.К. Рассказы о физике и физиках.-М.,Наука,1986.

5.  Корольов Ю.А.Задачи по физике с историческим характером. Физика в школе. 1978,№3.

6.  Мощанский В. Н., Савелова Е. В. История физики в средней школе. М.: Просвещение, 1981.

7.  Спасский Б. И. Вопросы методологии и историзма в курсе физики средней школы. М., 1978.

8.  Гаджиев Ф. И. Как мы используем исторический материал // Физика в школе. 1981. - № 6.