Использование метода гипотез в обучении физике. Н.А. Лазарева- учитель физики МОУ лицей города Фрязино Московской области. Метод гипотез способствует развитию познавательной активности и творческих способностей школьников , как один из активных методов усвоения курса физики . Этот метод предполагает формирование основных знаний о научной гипотезе ,так и умений использовать их в своей познавательной деятельности . Гипотеза – рабочий инструмент научного познания. Анализируя полученные экспериментальным путем или в ходе наблюдений факты, исследователь выдвигает предположение, на основании которого объясняет увиденное явление вскрывает его внутренний механизм , связь с другими явлениями. Характерные черты данного метода. Первое: с одной стороны, гипотеза должна пройти логический анализ (ее необходимо сопоставить с теми известными фактами, справедливость которых неоднократно и надежно обоснована), а с другой,— она не должна «приспосабливаться» к фактам, кажущимся само собой разумеющимися и соответствующими здравому смыслу. Второе: гипотеза требует своего экспериментального подтверждения, а поэтому должна быть принципиально проверяема, если она не получит опытного подтверждения, то содержащаяся в ней идея не включается научное знание. Третье: всякая научная гипотеза должна быть плодотворной; это значит, что выдвигая вначале для объяснения одного явления, она в случае своего подтверждения должна надежно служить в дальнейшем при исследовании широкого круга природных процессов. Главным в процессе овладения школьниками методом гипотезы- это целенаправленное и постепенное формирование у них в ходе изучения программного материала умения самостоятельно выдвигать и обосновывать гипотезы, которые базируется на выводах из ранее узнанных фактов, законов, теорий путем их дедуктивной экстраполяции, т. е. распространения на новые явления, факты. Логика изложения может быть представлена такой «цепочкой»: Проблемная ситуация→ Выдвижение гипотезы→ Обоснование её→ Экспериментальное доказательство гипотезы. Например: тема «Основы молекулярно-кинетической теории». К пониманию того, что вещество обладает внутренней энергией, используется дедуктивно- гипотетический подход. Для этого необходимо проанализировать основные положения МКТ и понятия потенциальной и кинетической энергий, это представлено на схеме.
При изучении темы «Магнитное поле» можно ввести понятие о силе Лоренца методом гипотезы, дедуктивного предположительного умозаключения из двух посылок, достоверность которых была обоснована теоретически и экспериментально в процессе ознакомления с предшествующим учебным материалом. Рассматривая тему «Электромагнитная индукция», базовым является следующее высказывание А. Эйнштейна и Л. Инфельда: «Опыты Эрстеда и Фарадея создали основу, на которой построены законы Максвелла». Для того чтобы с помощью гипотезы подвести учащихся к пониманию сущности явления электромагнитной индукции и выводу о том, что переменное электрическое поле порождается переменным магнитным полем, сначала вспоминаем условия возникновения электрического тока. Затем ставим серию экспериментов по электромагнитной индукции, в которых перемещается только катушка. Обращаем внимание учащихся на тот факт, что свободные электроны могут двигаться упорядоченно не только в электрическом, но и в магнитном поле. Так, в опыте с катушкой, замкнутой на гальванометр, и полосовым магнитом катушка перемещается в магнитном поле и вместе с ней в этом движении участвуют свободные электроны, имеющиеся в металлической проволоке катушки; возникновение электрического тока в данном эксперименте можно объяснить действием силы Лоренца. А, теперь ,катушка неподвижна, а перемещают магнит относительно нее: вводят его в отверстие и выводят оттуда. Учащиеся предполагают (гипотеза), что переменное электрическое поле, порождающее ток, есть результат существования переменного магнитного поля. Для проверки гипотезы предлагается придумать еще один опыт, в котором катушка, замкнутая на гальванометр, была бы неподвижна в переменном магнитном поле, и посмотреть, что из этого получится. После обсуждения различных вариантов вырисовывается план следующего опыта: поместить соленоид в катушку, замкнутую на гальванометр; с помощью ключа замыкать и размыкать цепь соленоида, питаемую от источника постоянного тока. Наблюдаем: стрелка гальванометра фиксирует возникновение индукционного тока в моменты замыкания и размыкания цепи соленоида, Внимание учащихся обращаем на то, что катушка находится в переменном магнитном поле соленоида, создаваемом меняющимся по величине электрическим током. Эти демонстрационные опыты порождают проблемную ситуацию (чем объяснить появление индукционного та в неподвижной катушке, ведь сила Лоренца в данном случае на электроны не действует?) и доказывают выдвинутую учащимися гипотезу: перемени магнитное поле порождает переменное электрическое поле. Процесс выдвижения гипотезы указан на схеме:
При изучении строения атомного ядра методом гипотезы можно подвести учащихся к пониманию того, что в атомном ядре между нуклонами действуют силы особого типа, природа которых отлична от гравитационных и электромагнитных сил. Учащимся сообщают, что после открытия нейтрона немецкий физик В. Гейзенберг предложил протоннонейтронную модель атомного ядра. Обращают внимание на то, что между протонами ядра действуют силы электростатического отталкивания. Возникает проблемный вопрос: как объяснить устойчивость атомного ядра? Старшеклассники выдвигают гипотезы для истолкования данного феномена. Ученикам известен закон всемирного тяготения, то вполне естественно такое предположение: протоны и нейтроны удерживаются в ядре гравитационными силами. Для его проверки предлагается задание: рассчитать и сравнить силы электростатического отталкивания Fэ и гравитационного притяжения Fr для двух протонов, находящихся внутри ядра на расстоянии г= 10 − 15 м. Оказывается, что Fэ ¿>¿ Fr. Таким образом, для объяснения устойчивости атомного ядра предложенная гипотеза не годится. Необходимо высказать другую, например: о существовании и действии в атомном ядре между нуклонами сил особой природы. Данные рассуждения укладываются в схему : Метод гипотез можно использовать и при изучении свойств элементарных частиц и природы β -распада. Для включения гипотезы в процесс объяснения нового материала нужно вспомнить следующие вопросы: строение атомного ядра, правило смещения при -распаде
химических элементов, зарядовое и массовое числа, «материнское» и «дочерние» ядра, свойства нейтрино и антинейтрино. Логику рассмотрения нового материала можно представить схемой : Форма организации работы учащихся может быть различной, она зависит от изучаемой темы, уровня развития ребят, степени подготовленности их к самостоятельной деятельности. Если учащимся самим трудно осуществить процесс «построения» гипотезы, то это делает учитель, проводя их сам через все этапы познания; учащихся в этом случае привлекают лишь к разрешению отдельных частных вопросов. В более подготовленном классе или по мере формирования соответствующих умений педагог уже может системой целенаправленных заданий и вопросов подвести самих школьников к формулировке гипотезы, ее обоснованию и доказательству. Преимущество этого метода заключается в том, что он учит всех учащихся мыслить; многие активно участвуют и в выдвижении, и в проверке гипотез, высказанных их одноклассниками. Те, которые предложили неверные идеи, имеют возможность убедиться в своих ошибках, а все — подискутировать, аргументированно отстаивая свою точку зрения. Метод гипотезы, таким образом, способствует развитию гибкости мышления школьника как необходимого компонента для творческой деятельности и современного стиля мышления, поскольку помогает вырабатывать критический подход и умение вести диалог. ЛИТЕРАТУРА Баженов Л. Б. Основные вопросы теории гипотезы.— М.: Высшая школа, 1961. Вилькеев Д. В. Применение гипотезы в познавательной деятельности школьников при проблемном обучении.— Казань: Казанский пед. ин-т, 1974. Зверева IT. М. Активизация мышления учащихся на уроках физики.— М.: Просвещение, 1980. Разумовский В. Г. Развитие творческих способностей учащихся в процессе обучения физике.— М.: Просвещение, 1975.