Условия формирования умений мыслить научно

При формировании представлений о колебаниях и волнах и в основной, и в средней (полной) школе в классах всех профилей должны широко применяться в сочетании с реальным экспериментом (как демонстрационным, так и самостоятельным ученическим) электронные образовательные ресурсы интегрированного содержания (это видео и аудио-фрагменты, интерактивные модели и пр.). В ходе исследования созданы такие комплекты электронных образовательных ресурсов по темам «Инфразвук в живой и неживой природе», «Ультразвук: проявления в природе, применения в медицине и технике», «Распространение волн на поверхности естественных водоемов» и др.

Так, в основной школе, в начале изучения колебаний и волн в основном используются традиционные задачи и задания, направленные на освоение понятийного аппарата. Постепенно происходит переход в типе задач к контекстным и далее к ситуационным.

Рассмотрим методику изучения темы «Звук» в разделе «Механические колебания и волны», в соответствии с действующей учебной программой МОУ СОШ №14 г. Волгограда.

Изучение акустических явлений, т. е. распространения в упругой среде механических колебаний, способствует расширению понятия волны - от волн, непосредственно воспринимаемых визуально, до невидимых. Это в какой-то мере готовит учащихся к восприятию физической сущности электромагнитных волн. Кроме того, при изучении звуковых явлений можно закрепить те знания учащихся о волнах и их характеристиках, которые к тому времени они имеют.

Звуковые волны изучают в следующей последовательности. Вначале учащихся знакомят с источниками и приемниками звука. Рассматривают примеры источников звука, совершающих колебания с собственными частотами (камертон, струна), и примеры излучателей вынужденных колебаний, преобразующих электрические колебания в звуковые. Можно показать и приемники звука - микрофоны, вспомнить устройство угольного микрофона и ознакомить с устройством электродинамического микрофона. Затем объясняют механизм распространения звуковых волн. Демонстрируют сгущения и разрежения в упругой среде при распространении в ней звуковой волны, продольный характер звуковых волн, необходимость среды с упругими свойствами для их распространения.

Рассматривая скорость распространения звука в различных средах, целесообразно приводятся конкретные примеры звуковых скоростей в этих средах. Например, полезны такие сведения: скорость звука в воздухе составляет около 300 м/с, в воде она в 5 раз больше, а в металлах звук распространяется в 15 раз быстрее, чем в воздухе. Причины такого различия предлагают объяснить самим учащимся, так как, им уже известно, что скорость распространения волны в среде зависит от плотности среды и ее упругости по отношению к тому или иному виду деформации, вызванному волной.

После этого школьникам рассказывают о восприятии звуковых волн человеком. Рассматривают диапазоны звуковых волн: от 16 до 20000 Гц - звук, воспринимаемый человеческим ухом, ниже 16 Гц - инфразвук, выше 20000 Гц - ультразвук, свыше 109 Гц - гиперзвук. Целесообразно рассматривают объективные характеристики звука (частоту, интенсивность, спектральный состав) и восприятие различий в этих характеристиках человеком. Понятие интенсивности часто используют в дальнейшем, поэтому полезно конкретизировать его уже при изучении звуковых волн. Интенсивность звука характеризует энергию, переносимую волной в единицу времени через единицу площади перпендикулярно направлению ее распространения. Различие в интенсивности звуковых волн человек воспринимает как различие в громкости звука. Различие в частоте воспринимают как звуки разной высоты, а субъективное восприятие тембра связано со спектральным составом звука.

При рассмотрении акустического резонанса  подчеркивается, что резонанс акустических волн является доказательством волновой природы звука. Это можно продемонстрировать на опытах, например с двумя камертонами. Обращают внимание школьников на то, что явление резонанса в акустике часто используют и для того, чтобы из периодического негармонического вынужденного колебания выделить гармоническую составляющую.

В заключение рассматривают свойства акустических волн, при этом целесообразно ограничиться изучением отражения волн. Обратив внимание учащихся на то, что в большом пустом помещении звуки сопровождаются гулом, а па открытом месте те же звуки звучат отрывисто, объясняют эти явления тем, что звуковые волны способны отражаться от ряда преград (степ). Всем хорошо знакомо эхо - явление повторения звука вследствие его отражения от удаленных преград - гор, леса. Человеческое ухо способно различать два звука, если промежуток времени между их восприятием не менее 0,1 с.

Отражение звука демонстрируют на опыте: в сосуд опускают наручные часы и располагают ухо на некотором расстоянии. Звук почти не слышен. Ели же над сосудом под углом 45° расположить отражающую поверхность (плотный картону книгу), то звук заметно усилится.

Итак, в ходе исследования установлено, что характеристики и принципы научного стиля мышления не только включены в содержание общего среднего образования, но и представляют это содержание, причем его ядро. Однако научный стиль мышления в содержании естественнонаучного образования четко не выявлен ни для учащихся, ни для учителя.

 Для исправления данной  ситуации учителям МОУ СОШ №14 г. Волгограда необходимо соблюдать условия формирования умений учащихся мыслить научно.  Схема познания на научном уровне должна быть следующей:

- подведение учащихся  к осознанию не только результатов  познавательной или практической  деятельности, но и ее операциональной  стороны;

- опора на положительное  в здравом смысле школьников, демонстрация учащимся его ограниченности  и последующая корректировка;

- возбуждение интереса  школьников к современному научному  стилю мышления и формированию  убеждений в его высокой познавательной  ценности;

- вооружение учащихся  знанием принципов и характеристик  научного стиля мышления в  их взаимосвязи;

- создание внутри познавательного  цикла объективных предпосылок  для сознательного обращения  учащихся к принципам и характеристикам  научного стиля мышления.

Использование приемов формирования научного стиля мышления у учащихся должно способствовать созданию условий, в которых они самостоятельно "конструируют ход мышления" и реконструируют его. Учащиеся  самостоятельно должны составлять перечень явлений, входящих в эмпирическую область, высказывать оценочные суждения относительно процесса и результата эксперимента с точки зрения нарушения требований, предъявляемых к его проведению, перестраивать план изложения учебного материала, четко выделять предмет обучения, учитывать естественнонаучные, технологические, функциональные, морфологические, экологические, экономические характеристики технического объекта при его анализе.

Сознательный контроль учеником собственных познавательных и практических действий, следование принципам и характеристикам научного стиля мышления повышают внутреннюю организацию процесса обучения, его эффективность.

В процессе овладения основами научного стиля мышления учащиеся переходят с одного уровне на другой. В исследовании эмпирическим путем выделено четыре уровня:

1. Спорадическое обращение  к нормам и принципам научного  стиля мышления наряду с использованием  здравого смысла,

2. "Отказ" от использования  здравого смысла при решении  тeoретических задач. Учащиеся осознают, что действия сообразно здравому  смыслу непродуктивны, но что  и как делать - не знают.

3. Сознательное и систематическое  использование в учебно-познавательной  деятельности отдельных принципов, характеристик научного стиля  мышления,

4. Стремление руководствоваться  параметрами научного стиля мышления  как системой.

Учитывая различия между этими уровнями, следует планировать преподавание и организацию процесса формирования научного стиля мышления.

Условия формирования научного стиля мышления учащихся требуют организационно-дидактического обеспечения. Такое обеспечение включает анализ содержания образования, изучение ошибок и затруднений учащихся, учет результатов обучения, включая уровень сформированности научного стиля мышления. Данный анализ проводится в школе на разных уровнях: на уровне деятельности конкретного учителя-предметника, на уровне преподавания данного учебного предмета в, на уровне преподавания цикла учебных предметов. [5, с. 309]

Описанные условия формирования умений учащихся мыслить научно должны  реализоваться каждым  учителем главным образом, на уроке. Урок является основной, но не единственной формой организации приобщения учащихся к научному стилю мышления. Широкие возможности в этом плане открывает использование таких форм, как семинарское занятие, экскурсия, комплексный семинар, комплексная экскурсия.

Еще одним важным условием формирования научного мышления в рамках школьной программы является необходимость зафиксировать в текстах учебных программ научный стиль мышлений как методологическое знание (указать принципы, характеристики, способы описания, объяснения и др.), связанное с конкретным предметным содержанием. В разделе программ "Основные требования к знаниям и умениям учащихся" необходимо предусмотреть, особенно для учащихся старших классов, умения фиксировать и анализировать различные элементы научного стиля мышления и следовать его нормам. В текстах учебников выявить принципы и характеристики научного стиля мышления и показать его познавательную и практическую ценность. Введение в главу должно явным образом фиксировать подход к ее изучению; итоги главы - в обобщенном виде включать использованный в ходе ее изучения стиля мышления, его принципы, характеристика.

Настоятельная необходимость формирования научного мышления у учащихся общепризнанна. Установлено, что основанием, на котором развертывается этот процесс, является система научных знаний и методов овладения ими. Процесс формирования научного мышления рассматривается исследователями  в определенных контекстах, в связи с конкретными темами исследований. При этом нет единства представлений о путях и способах формирования у учащихся научного мышления как целостности. Однако, выполнение приведенных в исследовании условий формирования у учащихся умений мыслить научно повысит эффективность данного процесса на уровне общеобразовательной школы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мышление - это опосредованное и обобщённое отражение действительности, вид умственной деятельности, заключающейся в познании сущности вещей и явлений, закономерных связей и отношений между ними. В зависимости от того, какое место в мыслительном процессе занимают слово, образ и действие, как они соотносятся между собой, выделяют три вида мышления: конкретно-действенное, или практическое, конкретно-образное и абстрактное. Эти виды мышления выделяются ещё и на основании особенностей задач - практических и теоретических.

Научное мышление — совокупность характерных черт мышления ученых, система ориентации на те или иные идеи, методы, образцы исследования, интерпретации и оценки; «готовность к направленному восприятию и соответствующему пониманию того, что воспринято».

Формирования научного мышления начинает складываться в старшем школьном возрасте. Только в отношении старшего школьного возраста можно серьезно говорить о формировании подлинно научного мировоззрения. Для этого необходима определенная степень моральной, интеллектуальной, психической зрелости.

Развитие самостоятельности мышления есть основная задача школьного обучения. Она включает в себя поощрение активности в поиске путей достижения поставленной цели предполагает решение детьми нетиповых, нестандартных задач. Условия, необходимые для организации систематической работы по формированию и развитию самостоятельности мышления очень трудно обеспечить на уроке.

Исследование условий формирования научного мышления учащихся было проведено на примере учеников 11 класса средней общеобразовательной школы №  14 г. Волгограда.

В ходе исследования установлено, что характеристики и принципы научного стиля мышления не только включены в содержание общего среднего образования, но и представляют это содержание, причем его ядро. Однако научный стиль мышления в содержании естественнонаучного образования четко не выявлен ни для учащихся, ни для учителя.

 Для исправления данной  ситуации учителям МОУ СОШ №14 г. Волгограда необходимо соблюдать условия формирования умений учащихся мыслить научно. 

Использование приемов формирования научного стиля мышления у учащихся должно способствовать созданию условий, в которых они самостоятельно "конструируют ход мышления" и реконструируют его. Учащиеся  самостоятельно должны составлять перечень явлений, входящих в эмпирическую область, высказывать оценочные суждения относительно процесса и результата эксперимента с точки зрения нарушения требований, предъявляемых к его проведению, перестраивать план изложения учебного материала, четко выделять предмет обучения, учитывать естественнонаучные, технологические, функциональные, морфологические, экологические, экономические характеристики технического объекта при его анализе. Еще одним важным условием формирования научного мышления в рамках школьной программы является необходимость зафиксировать в текстах учебных программ научный стиль мышлений как методологическое знание (указать принципы, характеристики, способы описания, объяснения и др.), связанное с конкретным предметным содержанием.