Формирование у учащихся системного стиля мышления при изучении физики

Дипломная работа

Формирование у учащихся системного стиля мышления при изучении физики

Среди духовных способностей человека есть такая, которая на протяжении многих столетий была предметом пристального внимания ученых и которая вместе с тем до сих пор является труднейшим и загадочным предметом науки. Это способность мыслить. С ней мы постоянно сталкиваемся в труде, в учении, в быту.

Любая деятельность рабочего и агронома, школьника и ученого неотделима от мыслительной работы. Во всяком настоящем деле необходимо подумать, пораскинуть умом, т. е., говоря языком науки, нужно осуществить мыслительное действие, интеллектуальную работу.

Известно, что задача может быть решена, и не решена, один справится с нею быстро, другой думает долго. Есть задачи посильные и ребенку, а над некоторыми бьются годами целые коллективы ученых. Значит, есть умение мыслить. Одни им владеют лучше, другие хуже.

Что это за умение мыслить? Как оно формируется? Как его приобрести? Об этом пойдет речь в моей дипломной работе, тема которой «Формирование у учащихся системного стиля мышления при изучении физики».

Цель дипломного исследования: разработать методику формирования у учащихся системного стиля мышления при изучении физики.

Перед нами стоит рад определенных задач, которые мы в дальнейшем постараемся раскрыть.

Задачи дипломного исследования:

1. Раскрыть сущность понятия «мышление».

2. Выявить особенности и качества научного мышления.

3. Изучить основные мыслительные операции, раскрыть их суть и основные приемы формирования.

4. Составить задания для формирования системного стиля мышления у учащихся.

Предметы и явления действительности обладают такими свойствами и отношениями, которые можно познать непосредственно, при помощи ощущений и восприятий (цвета, звуки, формы, размещение и перемещение тел в видимом пространстве), и такими свойствами и отношениями, которые можно познать лишь опосредованно и благодаря обобщению, т. е. посредством мышления. Мышление — это опосредованное и обобщённое отражение действительности, вид умственной деятельности, заключающейся в познании сущности вещей и явлений, закономерных связей и отношений между ними.

Первая особенность мышления — его опосредованный характер. То, что человек не может познать прямо, непосредственно, он познаёт косвенно, опосредованно: одни свойства через другие, неизвестное — через известное. Мышление всегда опирается на данные чувственного опыта — ощущения, восприятия, представления — и на ранее приобретённые теоретические знания. Косвенное познание и есть познание опосредованное.

Вторая особенность мышления — его обобщённость. Обобщение как познание общего и существенного в объектах действительности возможно потому, что все свойства этих объектов связаны друг с другом. Общее существует и проявляется лишь в отдельном, в конкретном.

Объект исследования — процесс обучения учащихся физике средней школы.

Предмет исследования — формирование у учащихся системного стиля мышления при изучении физики.

В соответствии с поставленными задачами использовались следующие методы исследования:

— теоретические методы: анализ психолого-педагогической методической литературы по проблеме исследования;

— экспериментально-эмпирические методы: изучение и обобщение прогрессивного опыта работы учителей физики; педагогическое наблюдение.

1. Теоретические основы формирования у учащихся системного стиля мышления при изучении физики

1.1 Сущность понятия «мышление» и его основные виды

Познание окружающей действительности учащимися начинается с ощущений и восприятия и переходит к мышлению. Функция мышления — расширение границ познания путем выхода за пределы чувственного восприятия. Мышление позволяет с помощью умозаключения раскрыть то, что не дано непосредственно в восприятии. Задача мышления — раскрытие отношений между предметами, выявление связей и отделение их от случайных совпадений. Мышление оперирует понятиями и принимает на себя функции обобщения и планирования.

Анализ психолого-педагогической и методической литературы [6; 18 и др.] показал, что однозначного определения понятия «мышления» нет. Остановимся на некоторых из них.

Мышление — наиболее обобщенная и опосредованная форма психического отражения, устанавливающая связи и отношения между познаваемыми объектами.

Мышление — это функция человеческой психики; ступень человеческого познания; обобщенное и опосредованное отражение действительности; способность думать, рассуждать, фантазировать, делать выводы, творить; внутренняя деятельность психики, посредством которой мозг обнаруживает общие объективные отношения и структуры вещей и использует их для целесообразной регуляции действий.

Известно, что человек, выросший в полной изоляции от человеческой культуры, так никогда и не сможет научиться правильному, с нашей точки зрения, мышлению. Именно таким является мальчик Виктор, выросший в джунглях и описанный Ж. Годфруа. Таким образом, навыки и способы мышления развиваются у человека в онтогенезе при воздействии среды — человеческого общества.

Исторически изменялись и формы мышления человека, закрепленные культурой общества. Это изменение связано с общей культурной эволюцией. Например, исчисление у культурно-отсталых народов неразрывно связано с практическими нуждами и не мыслится в отрыве от предмета исчисления. На просьбу сосчитать следует вопрос: «Что считать?» Так, медведей можно считать только до 6, так как «никому не доводилось убить больше на охоте». Так же обстоит дело и с другими абстрактными понятиями. Таким образом, мышление в слаборазвитых обществах носит «прелогический» характер.

С развитием общества мышление эволюционирует и все более переходит к обобщенному, теоретическому уровню, к понятиям. Появляются и развиваются абстракции числа, пространства и времени. Так же как развитие технического потенциала общества приводит к оперированию физическими явлениями, не поддающимися восприятию нашими органами чувств, и мышление переходит к оперированию понятиями, не имеющими не только чувственных, но и вообще каких-либо представлений. Хорошим примером для иллюстрации этого являются многие понятия современной ядерной физики.

Виды мышления Мышление человека включает в себя мыслительные операции различных видов и уровней. Прежде всего, весьма различным может быть их познавательное значение. Так, очевидно, неравноценны в познавательном отношении элементарный мыслительный акт, посредством которого ребенок разрешает встающие перед ним затруднения, и система мыслительных операций, посредством которой ученый разрешает научную проблему о закономерностях протекания каких-либо сложных процессов. Можно, таким образом, различать разные уровни мысли в зависимости от того, насколько высок уровень ее обобщений, насколько глубоко вместе с тем она переходит от явления к сущности, от одного определения сущности ко все более глубокому ее определению. Такими разными уровнями мышления являются наглядное мышление в его элементарных формах и мышление отвлеченное, теоретическое.

Вид мышления, который осуществляется на основе преобразований образов восприятия в образы-представления, дальнейшего изменения, преобразования и обобщения предметного содержания представлений, формирующих отражение реальности в образно-концептуальной форме.

При наглядно-образном мышлении преобразование наглядных условий мыслительных действий состоит прежде всего в переводе их перцептивного содержания на «язык» семантических признаков, на язык значений.

Образное мышление представляет собой форму творческого отражения человеком действительности, порождающую такой результат, которого в самой действительности или субъекта на данный момент времени не существует. Мышление человека (в своих низших формах оно имеется у животных) также можно понимать как творческое преобразование имеющихся в памяти представлений и образов.

Отличие мышления от остальных психологических процессов познания состоит в том, что оно всегда связано с активным изменением условий, в которых человек находится. Мышление всегда направлено на решение какой-либо задачи. В процессе мышления производится целенаправленное и целесообразное преобразование действительности.

Мышление — это особого рода умственная и практическая деятельность, предполагающая систему включенных в нее действий и операций преобразовательного и познавательного (ориентировочно-исследовательского) характера. В психологии выделяют и исследуют теоретическую, практическую и ряд промежуточных видов деятельности, содержащих в себе и те и другие операции. Мышление подразделяется на теоретическое и практическое. В свою очередь теоретическое может быть понятийным и образным, а практическое — наглядно-образным и наглядно-действенным.

Теоретическое понятийное мышление — это такое мышление, пользуясь которым человек в процессе решения задачи непосредственно не обращается к опытному изучению действительности, не получает сам необходимые для мышления эмпирические факты, не предпринимает практических действий, направленных на реальное преобразование действительности. Он обсуждает и ищет решение задачи с самого начала и до самого конца в уме, пользуясь готовыми знаниями, выраженными в понятиях, суждениях, умозаключениях.

Теоретическое образное мышление отличается от понятийного тем, что материалом, который здесь использует человек для решения задачи, являются не понятия, суждения или умозаключения, а представления и образы. Они или непосредственно формируются в ходе восприятия действительности, или извлекаются из памяти. В ходе решения задачи эти образы мысленно преобразуются так, чтобы человек в новой ситуации мог непосредственно увидеть решение интересующей его задачи. Образное мышление представляет собой такой вид умственной деятельности, который чаще всего встречается в работе писателей, художников, артистов.

Оба рассмотренных вида мышления — теоретическое понятийное и образное — в действительности сосуществуют, но выражены в разной степени. Они хорошо дополняют друг друга, так как раскрывают человеку разные, но взаимосвязанные стороны бытия. Теоретическое понятийное мышление дает хотя и абстрактное, но вместе с тем наиболее точное обобщенное отражение действительности; теоретическое образное мышление позволяет получить конкретное субъективное ее восприятие, которое не менее реально, чем объективно-понятийное. Без того или другого вида мышления наше восприятие действительности не было бы столь глубоким и разносторонним, точным и богатым разнообразными оттенками, каким оно является на деле.

Отличительная особенность следующего вида мышления — наглядно-образного — состоит в том, что мыслительный процесс в нем непосредственно связан с восприятием мыслящим человеком окружающей действительности и без него совершаться не может. Мысля наглядно-образно, человек привязан к действительности, а сами необходимые для мышления образы представлены кратковременной и оперативной памяти (в отличие от этого образы для теоретического образного мышления извлекаются из долговременной памяти). Данная форма мышления наиболее полно и развернуто представлена у детей дошкольного и младшего школьного возраста, а у взрослых — среди людей, занятых практической работой. Этот вид мышления широко развит у руководителей разного ранга и уровня, у людей, так называемых «операторных профессий», у всех тех, кому часто приходится принимать решения о предметах своей деятельности, только наблюдая за ними, но непосредственно с ними не взаимодействуя.

Наконец, последний из обозначенных нами видов мышления — это наглядно-действенное. Его особенность заключается в том, что сам процесс подобного мышления представляет собой практическую преобразовательную деятельность, осуществляемую человеком, с реальными предметами. Этот вид мышления широко представлен у людей массовых рабочих профессий, занимающихся реальным производительным трудом, результатом которого является создание какого-либо конкретного материального продукта.

Разница между теоретическим и практическим видами мышления, по мнению Б. М. Теплова, состоит в том, что «они по-разному связаны с практикой. Работа практического мышления в основном направлена на разрешение частных конкретных задач… тогда как работа теоретического мышления направлена в основном на нахождение общих закономерностей».

И теоретическое, и практическое мышление, в конечном счете, связано с практикой, но в случае практического мышления эта связь имеет более прямой непосредственный характер. Практический ум, как правило, на каждом шагу нацелен на решение практической задачи, и его выводы непосредственно, проверяются практикой здесь и теперь. Теоретический же ум выступает как опосредованный: он проверяется на практике лишь в конечных результатах его работы.

Таким образом, наглядно-образное, образное, теоретическое понятийное, теоретическое образное виды мышлений, могут быть представлены в одной и той же деятельности. Однако в зависимости от ее характера и конечных целей доминирует тот или иной вид мышления. По этому основанию они все и различаются. По степени своей сложности, по требованиям, которые они предъявляют к интеллектуальным и другим способностям человека, все названные виды мышления не уступают друг другу.

1.2 Особенности и качества научного мышления учащихся

Рассмотрим основные особенности научного мышления учащихся.

Первая особенность мышления — его опосредованный характер. То, что человек не может познать прямо, непосредственно, он познаёт косвенно, опосредованно: одни свойства через другие, неизвестное — через известное. Мышление всегда опирается на данные чувственного опыта — ощущения, восприятия, представления и на ранее приобретённые теоретические знания. Косвенное познание и есть познание опосредованное.

Вторая особенность мышления — его обобщённость. Обобщение как познание общего и существенного в объектах действительности возможно потому, что все свойства этих объектов связаны друг с другом. Общее существует и проявляется лишь в отдельном, в конкретном. Обобщения люди выражают посредством речи, языка. Словесное обозначение относится не только к отдельному объекту, но также и к целой группе сходных объектов. Обобщённость также присуща и образам (представлениям и даже восприятиям). Но там она всегда ограничена наглядностью. Слово же позволяет обобщать безгранично. Философские понятия материи, движения, закона, сущности, явления, качества, количества и т. д. — широчайшие обобщения, выраженные словом.

Особенности мышления как процесса следующие:

— носит опосредствованный характер;

— всегда протекает с опорой на имеющиеся знания;

— исходит из живого созерцания, но не сводится к нему;

— в нем происходит отражение связей и отношений в словесной форме;

— связано с практической деятельностью человека.

Традиционные в психологической науке определения мышления обычно фиксируют два его существенных признака:

— обобщенность;

— опосредованность.

Мышление есть процесс обобщенного и опосредствованного отражения действительности в ее существенных связях и отношениях. Мышление представляет собой процесс познавательной деятельности, при котором субъект оперирует различными видами обобщений, включая образы, понятия и категории.

Суть мышления — в выполнении некоторых когнитивных операций с образами во внутренней картине мира. Эти операции позволяют строить и достраивать меняющуюся модель мира.

Специфичность мышления заключаются в том, что:

— мышление дает возможность познать глубинную сущность объективного мира, законы его существования;

— лишь в мышлении возможно познание становящегося, изменяющегося, развивающегося мира;

— мышление позволяет предвидеть будущее, оперировать с потенциально возможным, планировать практическую деятельность.

Одной из основных задач современного школьного обучения является развитие мышления учащихся. В отличие от традиционного мышления, современное обучение характеризуется стремлением сделать развитие мышления школьников управляемым процессом, а основные приемы мышления — специальным предметом усвоения.

Мышление характеризуют качества научного мышления:

— гибкость — умение целесообразно варьировать способы решения познавательной проблемы, легкость перехода от одного пути решения проблемы к другому; умение выходить за границы привычного способа действия, находить новые способы решения проблемы при изменении задаваемых условий; умение перестраивать систему усвоенных знаний по мере овладения новыми знаниями и накопления опыта;

— оригинальность — высший уровень развития нешаблонного мышления, необычность способов решения учащимися известных задач. Оригинальность мышления — следствие глубины мышления;

— целесообразность — стремление осуществлять разумный выбор действий при решении какой-либо проблемы, постоянно ориентируясь на поставленную этой проблемой цель, а также в стремлении отыскать наиболее кратчайшие пути ее достижения;

— рациональность — склонность к экономии времени и средств для решения поставленной проблемы, стремление отыскать оптимально простое в данных условиях решение задачи, использовать в ходе решения схемы, символику и условные обозначения;

— широта — способность к формированию обобщенных способов действий, имеющих широкий диапазон переноса и применения к частным, нетипичным случаям; умение охватить проблему в целом; обобщить проблему, расширить область приложения результатов, полученных в процессе ее разрешения; умение классифицировать и систематизировать изучаемые математические факты и использовать аналогию и обобщение как методы решения задач;

— активность — постоянство усилий, направленных на решение некоторой проблемы, желание обязательно решить данную проблему, изучить различные подходы к ее решению и др.;

— критичность — умение оценить правильность выбранных путей решения поставленной проблемы, получаемые при этом результаты с точки зрения их достоверности и значимости; умение найти и исправить собственную ошибку, проследить заново все выкладки или ход рассуждения, чтобы натолкнуться на противоречие, помогающее осознать причину ошибки;

— доказательность - умение терпеливо относиться к собиранию фактов, достаточных для вынесения какого-либо суждения; стремление к обоснованию каждого шага решения задачи; умение отличать достоверные результаты от правдоподобных;

— организованность памяти — способность к запоминанию, долговременному сохранению, быстрому и правильному воспроизведению основной учебной. При обучении учащихся математике следует развивать как оперативную, так и долговременную память, обучать учащихся запоминанию наиболее существенного, общих методов и приемов решения задач, доказательству теорем; формировать умения систематизировать свои знания и опыт. Организованность памяти формируется у школьников особенно эффективно, если запоминание каких-либо фактов основано на их понимании.

Таким образом, к основным качествам мышления относится: гибкость, оригинальность, целесообразность, рациональность, широта, активность, критичность, доказательность, организованность памяти. Не нуждаются в особых комментариях качества научного мышления: ясность, точность, лаконичность устной и письменной речи. Совокупность всех указанных качеств мышления называют научным стилем мышления.

1.3 Основные мыслительные операции

Процесс мышления состоит из ряда мыслительных операций и их разных сочетаний; это анализ, синтез, сравнение, обобщение, классификация, систематизация, абстрагирование, конкретизация.

Анализ — это мысленное расчленение предмета или явления на образующие его части, выделение в нем отдельных частей, признаков и свойств.

Для развития мыслительной операции анализа целесообразно предлагать студентам задания с недостающими или избыточными данными. Студент сталкивается с тупиковой ситуацией (при недостатке сведений) или с проблемой (при избытке информации).

Анализ может быть практическим и умственным. В первом случае мыслительный процесс непосредственно включен в практическую (ручную) деятельность человека. Во втором случае он совершается только как умственная деятельность. Примерами практического анализа могут служить демонтаж (разборка) механизма, фильтрование, сортировка зерна перед посевом, определение химического состава почвы и т. п. Конечно, производя практический анализ чего-либо, человек думает, руководствуется определенным принципом в выделении частей целого. Анализ умственный не включен непосредственно в практическую деятельность, а представляет собой самостоятельный мыслительный процесс. Умственный анализ называют также теоретическим. При теоретическом анализе человек лишь воспринимает объект, или представляет его, или только думает о нем. Воспринимая картину художника, можно выделить в ней идею, своеобразие композиции, основные персонажи, особенности фона, художественные приемы в изображении характеров и общего настроения картины и т. п. При анализе исторического события, человек лишь представляет это событие и думает о нем; в этом случае анализ направлен на выделение основных этапов в ходе события, причин его и следствий.

Видов анализа по назначению существует несколько: с целью А) выявления структуры, т. е. того, из чего состоит предмет, каковы его части;

Б) определения составляющих, образующих совокупность свойств;

В) нахождения функций объекта.

Синтез — это мысленное соединение отдельных элементов, частей и признаков в единое целое. Анализ и синтез неразрывно связаны, находятся в единстве друг с другом в процессе познания: анализируем мы всегда то, что синтетически целое, а синтезируем то, что аналитически расчленено.

Анализ и синтез — важнейшие мыслительные операции, в единстве они дают полное и всестороннее знание действительности. Анализ дает знание отдельных элементов, а синтез, опираясь на результаты анализа, объединяя эти элементы, обеспечивает знание объекта в целом.

Всякий анализ начинается с предварительного общего ознакомления с предметом или явлением и затем переходит в более глубокое и детальное анализирование. Процессы анализа и синтеза часто возникают вначале в практическом действии. Чтобы разобрать или собрать в уме мотор, необходимо научиться разбирать и собирать его на практике.

В процессе познания возникает необходимость не только проанализировать какой-либо предмет или явление, но и выделить для более углубленного изучения какой-либо один признак, одно свойство, одну часть, отвлекаясь (абстрагируясь) на время от всех остальных, не принимая их во внимание. Как правило, выделяются не просто какие-то признаки и свойства, а важные, существенные признаки.

Взаимосвязь анализа и синтеза в процессах мышления нельзя понимать, так, что сначала должен быть произведен анализ, а потом синтез: всякий анализ предполагает синтез и наоборот. Взаимосвязь анализа и синтеза в процессах мышления нельзя понимать, так, что сначала должен быть произведен анализ, а потом синтез: всякий анализ предполагает синтез и наоборот его элементов, которые были познаны в процессе его анализа. Благодаря синтезу мы получаем целостное понятие о данном предмете или явлении, как состоящем из закономерно связанных частей. Как и при анализе, в основе синтеза лежит возможность практически выполнить такое воссоединение предмета из его элементов.

Взаимосвязь анализа и синтеза в процессах мышления нельзя понимать, так, что сначала должен быть произведен анализ, а потом синтез: всякий анализ предполагает синтез и наоборот.

При анализе выделяются не всякие части, а лишь те, которые имеют для данного предмета существенное значение. В таком физическом упражнении, как прыжок, можно отметить много разных элементов: движение рук, движение головы, мимику лица и т. д. Все эти элементы в той или иной степени связаны с данным упражнением, и мы их выделяем. Однако в процессе научного анализа мы опираемся не на эти, а на существенные части целого, без которого это целое не может существовать. Существенными для прыжка являются не мимика лица или движения головы и рук, а разбег и толчок.

Выделение существенных элементов при анализе сложного явления происходит не механически, а в результате понимания значения отдельных частей для целого. Прежде чем мысленно выделить существенные признаки или части, мы должны иметь хотя бы смутное общее синтетическое понятие обо всем объекте в целом, в совокупности всех его частей. Такое понятие возникает в результате предварительного, образующегося еще до детального анализа общего представления о предмете на основе практического знакомства с ним.

Сравнение — это сопоставление предметов и явлений с целью найти сходство и различие между ними. К. Д. Ушинский считал операцию сравнения основой понимания. Он считал, что мы познаем любой предмет, только приравнивая его к чему-то и отличая от чего-то.

Сравнение основано на анализе. Чтобы отразить с помощью мышления какие-либо связи и отношения между предметами или явлениями объективного мира, необходимо, прежде всего, в восприятии или представлении выделить эти явления. Например, чтобы понять причину неудачного выполнения спортсменом данного физического упражнения, необходимо сосредоточить свою мысль на этом упражнении и на тех условиях, при которых оно выполнялось. Это выделение всегда связано с осознанием задачи, оно предполагает предварительную постановку вопроса, который и определяет собой выделение интересующих нас объектов.

В учебной деятельности школьника сравнение играет очень важную роль. Сравнивая, например, прилагательное и глагол, операции умножения и деления, кислород и водород, треугольник и прямоугольник, лес, степь и пустыню, рабовладельческий и феодальный строй, школьник глубже познает особенности данных предметов или явлений.

Успешное сравнение предметов и явлений возможно тогда, когда оно целенаправленно, т. е. происходит с определенной точки зрения, ради ответа на какой-то вопрос. Оно может быть направлено или на установление сходства предметов, или на установление различия, или на то и другое одновременно.

Исследования показали, что младшие школьники более успешно будут находить сходство между предметами, если при сравнении давать дополнительный предмет, отличный от сравниваемых. Ученики сравнивают изображения домашних животных — коровы и овцы и сходных признаков усматривают не так много. Если же продемонстрировать три картинки — корову, овцу и собаку, то учащиеся находят гораздо больше сходных признаков у коровы и овцы.

Понятия образуются у человека в результате процесса обобщения, т. е. мысленного объединения предметов и явлений, имеющих общие свойства. Обобщения будут правильными, когда предметы и явления объединяются по существенному признаку. Так, мыслить понятие «металл» — это значит выделить общие признаки, которыми обладают железо, сталь, чугун, медь и др., и объединить их в одном обобщающем слове — «металл». Но не всегда в основу обобщения берется существенный признак. Иногда объединение происходит по случайным признакам. Такие ошибки часто допускают дети.

К обобщению прибегает писатель, беря некоторые черты у отдельных людей и объединяя в одном лице, создавая таким путём типический образ литературного героя. А. М. Горький говорил о том, что необходимо очень хорошо присмотреться к сотне людей какого-либо класса для того, чтобы приблизительно верно написать портрет одного его представителя.

Обобщение — одна из основных мыслительных операций. Она заключается в выявлении общих признаков, свойств, качеств, тенденций изменения у ряда объектов, явлений, событий.

Существует 2 вида обобщений: эмпирическое и теоретическое.

Эмпирическое обобщение — обобщение, основанное на сравнении предметов при выделении и обозначении через слово их общих свойств. Использование подобных свойств как классификационных предоставляет человеку возможность работать со значительно большим объемом предметов, чем это возможно в прецептивном плане. С помощью классификационных схем каждый новый предмет распознается как относящийся к определенному классу. Способность к эмпирическому обобщению формируется еще в дошкольном возрасте, но наиболее сензитивным возрастом является младший школьный возраст.

Например, в физике существует группа задач, объединенных таким общим признаком: в них нужно найти характеристики движения тел, не вникая в причины, вызывающие движения; эти задачи относятся к кинематике.

Когда мы выполняем лабораторную работу, то после проведения серии однотипных опытов делаем вывод, суть которого — выявление общего свойства в полученных результатах.

Приведенные примеры убеждают, что операция «обобщение» не так уж редка, что она связана с анализом, сравнением, классификацией и абстрагированием.

Теоретические обобщение — обобщение, основанное на выделении существенных связей между явлениями окружающего мира, свидетельствующих об их генетическом родстве. Осуществляется при помощи понятия, в котором фиксируется лишь самое существенное, а частное опускается. Способность к теоретическому обобщению формируется наиболее интенсивно в подростковом — и юношеском возрасте.

Теоретическое обобщение осуществляется путем анализа совокупности и выделения общего в его составе. Обычно это выделение происходит в результате преобразования.

Педагоги и дидакты пришли к выводу, что в среднем возрасте учащимся целесообразно иметь дело только с эмпирическими обобщениями, а в старшем — иногда и с теоретическими.

Классификация — это сложная мыслительная операция, требующая умения анализировать материал, сопоставлять (соотносить) друг с другом отдельные его элементы, находить в них общие признаки, осуществлять на этой основе обобщение, распределять предметы по группам на основании выделенных в них и отраженных в слове — названии группы — общих признаков. Классификация, следовательно, содержит в себе такие операции, как соотнесение, обобщение и обозначение.

В жизни мы часто выполняем эту операцию или наблюдаем ее. В задачниках мы видим подборки задач, относящиеся к одному определенному вопросу, например свободному падению тел, трению.

В общественной жизни тоже имеет место классификация. К примеру, занимающиеся спортом вступают в спортивные секции, любящие рыбалку — в общество «Рыболов-спортсмен», придерживающиеся определенных политических взглядов образуют партию.

Классификация широко используется в ботанике, зоологии. Например, есть класс позвоночных животных — «Пресмыкающиеся»; он делится на подклассы: «Первоящеры», «Чешуйчатые», «Черепахи», «Крокодилы».

Рассматривая ионизацию (т.е. процесс превращения атомов и молекул в ионы) с точки зрения причины, вызывающей этот процесс. Ученые выделили следующие виды ионизации: термоионизацию (происходит в результате нагрева газа), фотоионизацию (причина — поглощение света), ионизацию ударом (причина — механическое столкновение), ионизацию, порождаемую воздействием а) электрического поля, б) радиоактивного распада, в) потока космических лучей.

С помощью сепаратора добытую руду можно разделить на фракции по массе частиц одинакового состава: в одной будут крупинки более тяжелые, в другой — более легкие.

Систематизация — это процедура создания или составления целого из отдельных частей и выявление связей между ними.

Есть и другое определение понятия «систематизация». Систематизировать — значит приводить в систему, т. е. располагать в каком-то порядке отдельные составные части, устанавливая их последовательность на основе выбранного принципа.

Именно с таким (вторым) определением связана всемирно известная работа великого химика Д. И. Менделеева. Взяв за основу, т. е. выбрав за главный признак, определяющий свойства химических элементов, относительный атомный вес, ученый расположил все элементы в порядке возрастания атомных весов и получил Периодическую систему элементов. Далее в связи с развитием науки основной системообразующий признак был изменен: им стал заряд атомного ядра; к счастью, сама система от этого не изменилась.

Как действовать, если мы хотим провести систематизацию в соответствии со вторым определением (например, создать схему связей формул из какого-то раздела физики, хронологическую таблицу научных открытий в какой-то области физики)?

Во второй главе мы приведем алгоритм систематизации.

Абстракция — это мысленное выделение существенных свойств и признаков предметов или явлений при одновременном отвлечении от несущественных признаков и свойств.

Выделенный в процессе абстрагирования признак предмета мыслится независимо от других признаков и становится самостоятельным объектом мышления. Так, наблюдая различные прозрачные объекты: воздух, стекло, воду и др., мы выделяем в них общий признак-прозрачность и можем мыслить о прозрачности вообще; наблюдая движение небесных тел, машин, людей, животных, мы выделяем общий признак — движение и мыслим о движении вообще как о самостоятельном объекте. Точно так же при помощи абстрагирования создаются понятия о длине, высоте, объеме, треугольнике, числе, глаголе и т. д.

Абстракция лежит в основе обобщения — мысленного объединения предметов и явлений в группы по тем общим и существенным признакам, которые выделяются в процессе абстрагирования.

В учебной работе школьников обобщение обычно проявляется в выводах, определениях, правилах, классификации. Школьникам иногда трудно произвести обобщение, так как далеко не всегда им удается самостоятельно выделить не просто общие, но и существенные общие признаки.

Некоторые отечественные психологи (Д.Б. Эльконин, В. В Давыдов) различают два вида обобщения: формально-эмпирическое и содержательное (теоретическое). Формально-эмпирическое обобщение осуществляется путем сравнения ряда объектов и выявления внешне одинаковых и общих признаков. Содержательное (теоретическое) обобщение основано на глубоком анализе объектов и выявлении скрытых общих и существенных признаков, отношений и зависимостей.

Процесс абстрагирования Любой процесс познания направлен на достижение полных, всесторонних знаний об объекте, поэтому «голое», абстрагированное знание должно постепенно «обрастать» конкретикой, что неразрывно с синтезом. Конкретизацию абстракций можно считать еще одной ступенью познания. В жизни, науке всегда происходит восхождение от абстрактного — главного, но упрощенного, одностороннего, как бы «прямолинейного», «голого» знания к знанию конкретному, более полному, «разветвленному».

Абстрагирование используют для изучения новых объектов, явлений, процессов, событий. Широко применяют его и при рассмотрении сложных задач, что упрощает решение. Постепенно к решению с абстрактным объектом прибавляют решение с одним конкретным условием, потом со вторым и т. д.

Виды абстракций Абстрагирование бывает трех видов:

— изомерующее (вычленяющее) — выделяющее исследуемое явление из некоторой целостности,

— обобщающее — дающее обобщенную картину явления,

— идеализирующее — заменяющее реальность, существующий объект или явление идеализированным, схемой.

Конкретизация — это мысленный переход от общего к единичному, которое соответствует этому общему.

В учебной деятельности конкретизировать — значит привести пример, иллюстрацию, конкретный факт, подтверждающий общее теоретическое положение, правило, закон (например, грамматическое, математическое правило, физический, общественно-исторический закон и т. д.). В учебном процессе конкретизация имеет большое значение: она связывает наши теоретические знания с жизнью, с практикой и помогает правильно понять действительность. Отсутствие конкретизации приводит к формализму знаний, которые остаются голыми и бесполезными абстракциями, оторванными от жизни.

Школьники и студенты часто затрудняются привести примеры, иллюстрирующие их ответ. Это происходит при нормальном усвоении знаний, когда усваивается (или зазубривается) формулировка общих положений, а содержание остается неясным. Поэтому преподаватель не должен довольствоваться тем, что учащиеся правильно воспроизводят общие положения, а должен добиваться конкретизации этих положений: приведение примера, иллюстрации, конкретного частного случая. Особенно это важно в школе и прежде всего в начальных классах. Когда учитель приводит пример, он раскрывает, показывает, как в этом частном случае обнаруживается общее, которое иллюстрируется примером. Только при этом условии частное оказывает значительную помощь пониманию общего.

Стадии процесса конкретизации Конкретизация предполагает воссоздание возможно более полной картины знаний о реальном объекте. Благодаря этому знание, содержащееся в абстрактном понятии в сокращенном виде, становится полным. Этот процесс и его этапы отображает приводимый далее рисунок.

Если вдуматься в рисунок, то конкретизацию можно представить как создание ветвей к основному стволу дерева, отождествляемого с абстракцией. И чем больше будет ветвей, тем полнее выполнена конкретизация дерева.

Конкретизация — один из путей познания. Умение ее выполнять — необходимое условие формирования мышления. Конкретизацию осуществляют в двух формах:

— чувственно-наглядной — через модели, таблицы, карты, планы, схемы, опыты;

— словесной — через вербальные пояснения. Как сказано в Российской педагогической энциклопедии, конкретизация отличается от иллюстрирования и примеров, которые лишь поясняют какое-либо свойство или какую-либо закономерность отдельным частным фактом. Мы же склонны считать примеры — наиболее простым видом конкретизации, но при условии, что каждый пример раскрывает од, но из свойств или качеств объекта, одну из связей.

С конкретизацией в ее научном понимании мы имеем дело в случаях, подобных следующему. Для усвоения нового понятия, например «трение» (трение — сила сопротивления движению, возникающая в месте соприкосновения прижатых друг к другу тел, — это абстракция), нужно так организовать работу, чтобы учащиеся увидели: трение появляется при:

а) движении тел друг относительно друга, б) скольжении и качении, в) трение бывает большим и малым, г) оно может увеличиваться и уменьшаться, д) зависит от материала соприкасающихся поверхностей.

Все эти факты и выявляющие их опыты позволяют создать довольно полный образ явления, проявить и главные, типичные черты, и частные.

Становится ясно, почему в эмпирическом мышлении (т.е. основанном на опыте) конкретизация выступает как средство реализации принципа наглядности в обучении.

Практика показала: наглядная конкретизация доступна учащимся младшего и среднего школьного возраста, а словесная — преимущественно старшим.

Еще раз отметим: конкретизировать — значит связать понятие, термин с реальностью, пояснить его, но главное: представить в деталях и с множеством связей.

1.4 Основные формы мышления

Различают три основные формы мышления: понятие, суждение и умозаключение.

Понятие — это форма мышления, в которой отражаются общие и притом существенные свойства предметов и явлений.

Каждый предмет, каждое явление имеют много различных свойств, признаков. Эти свойства, признаки можно разделить на две категории — существенные и несущественные.

В понятии же содержатся лишь свойства, общие и существенные для целого ряда однородных предметов: для понятия «школьник» общее и существенное свойство — обучение в школе (но не возраст, национальность, цвет глаз или цвет волос); для понятия «термометр» — то, что это прибор для измерения температуры окружающей среды (а не его форма, размеры и т. д.).

Понятие существует в виде значения слова, обозначается словом. Каждое слово обобщает. В понятиях наши знания о предметах и явлениях действительности кристаллизуются в обобщенном и отвлеченном виде. В этом отношении понятие существенно отличается от восприятия и представления памяти: восприятие и представление конкретны, образны, наглядны; понятие обладает обобщенным, абстрактным, не наглядным характером.

Понятие — более развитая и всесторонняя форма познания, оно значительно шире и полнее отражает действительность, чем представление. В процессе общественно-исторического развития познания расширяется, углубляется и изменяется содержание понятий. Так, понятие «атом» раньше имело одно содержание, с развитием науки и техники содержание этого понятия изменилось, расширилось, углубилось.

В суждениях отражаются связи и отношения между предметами и явлениями окружающего мира и их свойствами и признаками. Суждение-это форма мышления, содержащая утверждение или отрицание какого-либо положения относительно предметов, явлений или их свойств.

Примерами утвердительного суждения могут быть такие суждения, как «Ученик знает урок» или «Психика есть функция мозга». К отрицательным суждениям относятся такие суждения, в которых отмечается отсутствие у предмета тех или иных признаков. Например: «Это слово не глагол» или «Эта река несудоходна».

Суждения бывают общими, частными и единичными. В общих суждениях утверждается или отрицается что-то относительно всех предметов и явлений, объединяемых понятием, например: «Все металлы проводят электричество». В частном суждении речь идет только о части предметов и явлений, объединяемых понятием, например: «Некоторые школьники умеют играть в шахматы». Единичное суждение — это суждение, в котором речь идет о каком-то индивидуальном понятии, например: «Москва — столица России», «Пушкин — великий русский поэт».

Суждение раскрывает содержание понятий. Истинность суждений проверяется общественной практикой человека.

Умозаключение — такая форма мышления в процессе которой человек, сопоставляя и анализируя различные суждения, выводит из них новое суждение. Типичный пример умозаключения — доказательство геометрических теорем.

Человек пользуется в основном двумя видами умозаключений — индуктивными и дедуктивными.

Индукция — это способ рассуждения от частных суждений к общему суждению, установление общих законов и правил на основании изучения отдельных фактов и явлений.

Дедукция — это способ рассуждения от общего суждения к частному суждению, познание отдельных фактов и явлений на основании знания общих законов и правил.

Индукция начинается с накопления знания о возможно большем числе в чем-либо однородных предметов и явлений, что дает возможность найти сходное и различное в предметах и явлениях и опустить несущественное и второстепенное. Обобщая сходные признаки этих предметов и явлений, делают общий вывод или заключение, устанавливают общее правило или закон.

Дедуктивное умозаключение дает человеку знание о конкретных свойствах и качествах отдельного предмета на основе знания общих законов и правил. Например, зная, что все тела при нагревании расширяются, человек может предвидеть, что железнодорожные рельсы в летний жаркий день тоже будут расширяться, а поэтому при прокладывании железнодорожного пути строители оставляют между рельсами определенный зазор.

2. Методические основы формирование у учащихся системного стиля мышления при изучении физики

физика школа мышление учащийся

2.1 Приёмы формирования основных мыслительных операций

В первой главе нами рассмотрены основные мыслительные операции: анализ, синтез, сравнение, обобщение, классификация, систематизация, абстрагирование, конкретизация. Опишем приемы формирования каждой мыслительной операции.

АНАЛИЗ Анализом называется мысленное разложение какого-либо сложного предмета или явления на составляющие его части. В практической деятельности анализ приобретает форму фактического расчленения предмета на составляющие его части. Возможность практически выполнить такое расчленение лежит в основе мысленного расчленения предмета на его элементы.

Где используется анализ Процедура анализа — составная часть всякого научного мышления, научной работы.

Его используют в логике для выяснения структуры рассуждений.

Он находит широкое применение в медицине.

Перед различными строительными проектированиями вначале тоже выполняют анализ.

Химики делают химический анализ, цель которого установить, из каких веществ состоит исследуемый объект.

Анализ необходим для создания и функционирования автоматов, распознающих речь.

Электрои радиотехники делают анализ для того, чтобы разобраться в схеме и ее работе: они мысленно разделяют схему на узлы и выясняют состав и назначение каждого.

Решение задачи всегда «разбивают» на шаги: знакомство с условием, запись данных, изготовление чертежа, решение в общем виде, вычисление, запись ответа; это тоже анализ.

Подобных примеров можно привести еще очень много.

Заметим, что умение разложить объект исследования на составляющие — необходимое условие, обеспечивающее успех любой деятельности.

Обучение анализу Для того чтобы обучить анализу, вначале знакомимся с тем, что в учебном предмете «физика» может быть подвергнуто анализу, т. е. с анализируемыми объектами.

Объект — нечто, что существует: тело, вещество, явление, событие и др.

В объекте можно выделить:

— детали (если объект является предметом, установкой, машиной, электрической схемой),

— признаки (если объект — явление, процесс, предмет),

— функции (если объект — прибор, машина, установка),

— фрагменты содержания разного смысла (если объект — текст, видеофильм, условие задачи).

Задания для выполнения анализа Для закрепления и развития умения анализировать можно предложить несколько типов заданий.

Ш Анализ при работе с учебником Задание 1. Составить план параграфа или статьи (для этого можно дать название каждому абзацу) Задание 2. Найти в нескольких параграфах учебника сведения для заполнения одной из следующих таблиц.

Таблица 2.1 — Какие явления изучили в пройденной теме

Таблица 2.2 — С какими физическими величинами познакомились

Таблица 2.3 — Какие законы физики изучили

Таблица 2.4 — Какие измерительные приборы описаны в учебнике

Ш Анализ в ходе постановки эксперимента Задание 1. Найти в демонстрационной установке и указать: а) ее главные узлы; б) источники изменений состояний; в) индикаторы изменений, т. е. приборы или приспособления, которые позволяют обнаружить происходящие перемены.

Задание 2. Выделить по ходу демонстрации или проведенного лично опыта: а) причину события и следствие; б) этапы процесса; в) условия его протекания; г) серию результатов, полученных при одних условиях, при других условиях и т. п.

Ш Анализ при работе с задачами Задание 1. Прочитайте условие и назовите содержащийся в нем: а) факт; б) причину; в) следствие; г) скрытую информацию; д) дополнительные сведения.

Задание 2. Разберите условие задачи, выделив в нем: а) тела, участвующие в процессе; б) сами эти процессы или события; в) что произошло с каждым телом.

СИНТЕЗ Синтезом называется обратный анализу процесс мысленного воссоединения сложного предмета или явления из тех его элементов, которые были познаны в процессе его анализа. Благодаря синтезу мы получаем целостное понятие о данном предмете или явлении, как состоящем из закономерно связанных частей. Как и при анализе, в основе синтеза лежит возможность практически выполнить такое воссоединение предмета из его элементов.

Если синтез — очень распространенная операция, ей учащихся нужно учить. Как? Дать алгоритм действий и предлагать разные задания. Перечислим их, идя от простых практических к более сложным — мыслительным.

Алгоритм выполнения синтеза

1. Выяснить, что надо получить в результате операции.

Например: установку для опыта, собранную из разных узлов и деталей

2. Решить: что будет входить в состав.

3. Найти и собрать вместе все необходимые предметы (например: узлы).

4. Решить, что и каким образом их будет объединять в единое целое.

5. Составить краткий рассказ (информацию) о сделанном объекте, указав а) его название, б) назначение, в) состав, г) принцип объединения.

На первых порах можно не предлагать к выполнению шаг 4.

Задания для выполнения синтеза Задание 1. Подобрать книги и статьи по какой-то теме и оформить выставку, дав ей образное название.

Задание 2. Сделать таблицу примеров проявления какого-то явления.

Примеры ученики подбирают сами, названия им придумывают. Например:

Таблица 2.5 — «… (название явления) — всюду» (Например, «Инерция — всюду»)

Задание 3. Написать реферат или доклад по нескольким источникам, которые ученики должны найти самостоятельно.

Задание 4. Подобрать натурные экспонаты и сделать тематическую выставку или стенд.

Составление синтез-таблиц при повторении тем и разделов курса физики.

При повторении учебного материала работа с заполненной таблицей, как отмечают сами ребята, помогает им быстро вспомнить необходимую информацию, что бывает нужно при подготовке к контрольной работе, итоговому тестированию или экзаменам.

Обычно таблица физической величины содержит следующие графы: обозначение и единицы измерения, определение, физический смысл, формулы, графики; но бывает и иначе.

Таблица 2.6 — Напряженность электрического поля

Таблица 2.7 — Явления, обусловленные волновыми свойствами света

Можно составить и другие таблицы. Например, таблицу, описывающую фундаментальные физические эксперименты.

Таблица 2.8 — Эксперименты по теме Квантовые свойства света

Следующая таблица содержит главную информацию об экспериментальных установках.

Таблица 2.9 — Установка для регистрации экспериментальных частиц

При составлении подобных таблиц учащиеся выполняют анализ, а затем синтез, получая целостную картину из многих разрозненных фактов. Еще раз обратиться к умственной операции «синтез» можно, если предложить «озвучить» получившуюся таблицу: рассказать о ее содержании.