Методические аспекты использования аналогий при изучении курса физики в средней школе

Введение 3
1 Теоретические аспекты применения математических аналогий при изучении курса физики в средней школе 5
1.1 Метод аналогий 5
1.2 Электромеханическая аналогия 11
1.3 Метод аналогии в изучении потенциальных гравитационных и электростатических полей 19
2 Рекомендации к практической деятельности учителя 26
2.1 Использование математических аналогий для повышения качества восприятия нового материала 26
2.2 Практические способы применения электромеханической аналогии 30
2.3 Уроки с использованием метода аналогий 42
Заключение 48
Список использованных источников 50

Весь текст будет доступен после покупки

Согласно ФГОС среднего общего образования метапредметные результаты освоения основной образовательной программы должны отражать: умение определять понятия, создавать обобщения, устанавливать аналогии, классифицировать, самостоятельно выбирать основания и критерии для классификации, устанавливать причинно-следственные связи, строить логическое рассуждение, умозаключение (индуктивное, дедуктивное и по аналогии) и делать выводы [17].
Аналогия – рассуждение, результатом которого является выявление соответствия или сходства между предметами, процессами и понятиями, используется человечеством со времен Античности и является неотъемлемой частью научных заключений на протяжении всей истории физики.
Метод аналогии является одним из самых распространенных методов научного исследования. Использование метода аналогии дает возможность более легкого и прочного усвоения школьниками учебного материала, так как обеспечивает мысленный перенос к определенной системе знаний и умений от известного объекта к неизвестному. Также использование аналогий в процессе обучения способствует формированию у учащихся целостного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки и общественной практики. Эта идея выделена в работе Дугласа Хоффштадтера и Эммануэля Сандлера «Аналогия как топливо и огонь мышления» [4].

Весь текст будет доступен после покупки

1 Теоретические аспекты применения математических аналогий при изучении курса физики в средней школе
1.1 Метод аналогий
Аналогия – рассуждение, результатом которого является выявление соответствия или сходства между предметами, процессами и понятиями, используется человечеством со времен Античности и является неотъемлемой частью научных заключений на протяжении всей истории физики. Нам известно немало примеров удачного использования аналогии, зачастую, лежащего в основе открытия новых закономерностей в физических процессах, сыгравшего немаловажную роль в изучении явлений и структуры мира природы. Так, аналогия со сливовым пудингом Томсона или аналогия «солнечной системы» Резерфорда, применявшиеся для описания их представлений атома сыграли важную роль в понимании и изучении атомов. Аналогия между статикой и динамикой материальной точки при условии учёта силы инерции в динамике как обычной силы, рассматриваемая Даламбером, вылившаяся в принцип Даламбера, стала одним из бесспорно неоценимых моментов в истории становления механики. Такие ученые, как Оппенгеймер, Максвелл, Бойль, Гюйгенс и Кекуле внесли свой вклад в развитие науки, используя мышление по аналогии в своих открытиях. Однако обучение по аналогии может рассматриваться не только в научном контексте. Проявление медицинского сюжета как абстрактного используется в экономике для прогнозирования возможных вариантов развития ситуации, аналогичной медицинской. Преподаватели истории прибегают к аналогии для объяснения политических процессов, происходивших в истории малоизученных племен, основываясь на известных данных о других народах [4].
Рассуждение по аналогии является процессом представления информации об объектах в виде систем отношений, которые можно сравнивать, противопоставлять и комбинировать по-новому в зависимости от контекста цели. Аналогическое рассуждение требует своего рода исследования, использующего уже имеющиеся знания и опыт для попытки решить возникшую проблему, критически оценить имеющееся решение, а также объяснить или интерпретировать ситуацию. Это одна из ключевых особенностей процесса обучения, так как каждый процесс обучения включает в себя сравнение уже известного и нового, знакомого и незнакомого, а также поиск сходства между ними. Качественное обучение происходит, когда учащиеся не только способны запоминать знания, но и переносить его в новые ситуации.
Физика сыграла решающую роль в понимании фундаментальных законов природы: её концепции и методы лежат в основе прогресса всех других отраслей науки и технологий, а также в становлении человечества таким, каким оно представляется сейчас. Физика, по сути, наука об абстракциях, которые нелегко понять, если они не связаны с повседневным жизненным опытом. Рассуждение по аналогии – один из величайших источников развития физических теорий, кроме того, это важный инструмент в физическом образовании, как на уровне среднего школьного образования, так и высшего. Учителя физики, так же как и ученые, часто используют аналогии для объяснения понятий учащимся. Эти понятия часто представляют собой сложные, трудно визуализируемые системы с взаимодействующими частями: атомы, электрический ток, электромагнитные волны. При этом преподавателями используются различного рода аналогии – от ненаучных, жизненных сравнений, позволяющих учащимся лучше понять суть процесса, до указания на совпадающие математические выкладки. Рассмотрим виды использующихся аналогий подробнее.
По характеру уподобляемых объектов различают два вида аналогии: аналогию свойств и аналогию отношений.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Варламов С. Д., Зинковский В. И., Семёнов М. В., Старокуров Ю. В., Шведов О. Ю., Якута А. А. Задачи Московских городских олимпиад по физике. 1986 – 2005: Под ред. М. В. Семёнова, А. А. Якуты — 2-е изд., исправл. — М.: МЦНМО, 2006. — 623 с.: ил. — ISBN 5–94057–219–7.
2. Дроздов В. Г. Аналогии при изучении колебательных систем в 10 классе.//Физика в школе// №3, 1991 г.
3. Dupin, J. J., & Johsua, S. (1989). Analogies and “modelling analogies” in teaching. Some examples in basic electricity. Science Education, 73, 207–224.
4. Jonane, Lolita. (2015). Using Analogies in Teaching Physics: A Study on Latvian Teachers' Views and Experience. Journal of Teacher Education for Sustainability. 17. 10.1515/jtes-2015-0011.
5. Каменецкий С. Е., Солодухин Н. А. Модели и аналогии в курсе физики средней школы: пособие для учителей.– М.:Просвещение,1982.–96 с.

Весь текст будет доступен после покупки