Реферат на тему физический натуральный эксперимент

Обновлено: 04.07.2024

Законы физики основаны на фактах, установленных опытным путем. Причем нередко истолкование одних и тех же фактов меняется в ходе исторического развития физики. Факты накапливаются в результате наблюдений. Но при этом только ими ограничиваться нельзя. Это только первый шаг к познанию. Дальше идет эксперимент, выработка понятий, допускающих качественные характеристики в форме числа. Чтобы из наблюдений сделать общие выводы, выяснить причины явлений, надо установить количественные зависимости между величинами. Если такая зависимость получается, то найден физический закон. Если найден физический закон, то нет необходимости ставить в каждом отдельном случае опыт, достаточно выполнить соответствующие вычисления.

Изучив экспериментально количественные связи между величинами, можно выявить закономерности. На основе этих закономерностей развивается общая теория явлений.

Следовательно, без эксперимента нет, и не может быть, рационального обучения физике; одно словесное обучение физике неизбежно приводит к формализму и механическому заучиванию. Первые мысли учителя должны быть направлены на то, чтобы учащийся видел опыт и проделывал его сам, видел прибор в руках преподавателя и держал его в своих собственных руках. Однако если учащиеся будут проделывать различные опыты и наблюдать за демонстрацией опытов, выполняемых учителем, но не будут слышать продуманных ярких рассказов преподавателя, не будут решать задач, не будут читать учебника и знакомиться с литературой, то такую работу учителя еще нельзя назвать удовлетворительной. Преподавание предполагает широкое использование эксперимента, обсуждение со школьниками особенностей его постановки и наблюдаемых результатов. Проведение лабораторного эксперимента и решение расчетных задач не предусматриваются. Для проверки усвоения рекомендуются контрольные работы, ответы на качественные вопросы, написание рефератов с последующим анализом их содержания на уроках.

1.Виды и роль эксперимента в обучающем процессе.

Демонстрационный эксперимент является одной из составляющих учебного физического эксперимента и представляет собой воспроизведение физических явлений учителем на демонстрационном столе с помощью специальных приборов. Он относится к иллюстративным эмпирическим методам обучения. Роль демонстрационного эксперимента в обучении определяется той ролью, которую эксперимент играет в физике-науке как источник знаний и критерий их истинности, и его возможностями для организации учебно-познавательной деятельности учащихся.

Значение демонстрационного физического эксперимента заключается в том, что:

-учащиеся знакомятся с экспериментальным методом познания в физике, с ролью эксперимента в физических исследованиях (в итоге у них формируется научное мировоззрение);

-у учащихся формируются некоторые экспериментальные умения: наблюдать явления, выдвигать гипотезы, планировать эксперимент, анализировать результаты, устанавливать зависимости между величинами, делать выводы и т.п.

Демонстрационный эксперимент, являясь средством наглядности, способствует организации восприятия учащимися учебного материала, его пониманию и запоминанию; позволяет осуществить политехническое обучение учащихся; способствует повышению интереса к изучению физике и созданию мотивации учения. Но при проведении учителем демонстрационного эксперимента учащиеся только пассивно наблюдают за опытом, проводимым учителем, сами при этом ничего не делают собственными руками. Следовательно, необходимо наличие самостоятельного эксперимента учащихся по физике.

Обучение физике нельзя представить только в виде теоретических занятий, даже если учащимся на занятиях показываются демонстрационные физические опыты. Ко всем видам чувственного восприятия надо обязательно добавить на занятиях “работу руками”. Это достигается при выполнении учащимися лабораторного физического эксперимента, когда они сами собирают установки, проводят измерения физических величин, выполняют опыты. Лабораторные занятия вызывают у учащихся очень большой интерес, что вполне естественно, так как при этом происходит познание учеником окружающего мира на основе собственного опыта и собственных ощущений.

Значение лабораторных занятий по физике заключается в том, что у учащихся формируются представления о роли и месте эксперимента в познании. При выполнении опытов у учащихся формируются экспериментальные умения, которые включают в себя как интеллектуальные умения, так и практические. К первой группе относятся умения: определять цель эксперимента, выдвигать гипотезы, подбирать приборы, планировать эксперимент, вычислять погрешности, анализировать результаты, оформлять отчет о проделанной работе. Ко второй группе относятся умения: собирать экспериментальную установку, наблюдать, измерять, экспериментировать.

Кроме того, значение лабораторного эксперимента заключается в том, что при его выполнении у учащихся вырабатываются такие важные личностные качества, как аккуратность в работе приборами; соблюдение чистоты и порядка на рабочем месте, в записях, которые делаются во время эксперимента, организованность, настойчивость в получении результата. У них формируется определенная культура умственного и физического труда.

Фронтальные лабораторные работы - это такой вид практических работ, когда все учащиеся класса одновременно выполняют однотипный эксперимент, используя одинаковое оборудование. Фронтальные лабораторные работы выполняются чаще всего группой учащихся, состоящей из двух человек, иногда имеется возможность организовать индивидуальную работу. Соответственно в кабинете должно быть 15-20 комплектов приборов для фронтальных лабораторных работ. Общее количество таких приборов будет составлять около тысячи штук. Названия фронтальных лабораторных работ приводятся в учебных программах. Их достаточно много, они предусмотрены практически по каждой теме курса физики. Перед проведением работы учитель выявляет подготовленность учащихся к сознательному выполнению работы, определяет вместе с ними ее цель, обсуждает ход выполнения работы, правила работы с приборами, методы вычисления погрешностей измерений. Фронтальные лабораторные работы не очень сложны по содержанию, тесно связаны хронологически с изучаемым материалом и рассчитаны, как правило, на один урок. Описания лабораторных работ можно найти в школьных учебниках по физике.

Физический практикум проводится с целью повторения, углубления, расширения и обобщения полученных знаний из разных тем курса физики; развития и совершенствования у учащихся экспериментальных умений путем использования более сложного оборудования, более сложного эксперимента; формирования у них самостоятельности при решении задач, связанных с экспериментом. Физический практикум не связан по времени с изучаемым материалом, он проводится, как правило, в конце учебного года, иногда - в конце первого и второго полугодий и включает серию опытов по той или иной теме. Работы физического практикума учащиеся выполняют в группе из 2-4 человек на различном оборудовании; на следующих занятиях происходит смена работ, что делается по специально составленному графику. Составляя график, учитывают число учащихся в классе, число работ практикума, наличие оборудования. На каждую работу физического практикума отводятся два учебных часа, что требует введения в расписание сдвоенных уроков по физике. Это представляет затруднения. По этой причине и из-за недостатка необходимого оборудования практикуют одночасовые работы физического практикума. Следует отметить, что предпочтительными являются двухчасовые работы, поскольку работы практикума сложнее, чем фронтальные лабораторные работы, выполняются они на более сложном оборудовании, причем доля самостоятельного участия учеников значительно больше, чем в случае фронтальных лабораторных работ. К каждой работе учитель должен составить инструкцию, которая должна содержать: название, цель, список приборов и оборудования, краткую теорию, описание неизвестных учащимся приборов, план выполнения работы. После проведения работы учащиеся должны сдать отчет, который должен содержать: название работы, цель работы, список приборов, схему или рисунок установки, план выполнения работы, таблицу результатов, формулы, по которым вычислялись значения величин, вычисления погрешностей измерений, выводы. При оценке работы учащихся в практикуме следует учитывать их подготовку к работе, отчет о работе, уровень сформированности умений, понимание теоретического материала, используемых методов экспериментального исследования.

2. Занимательные опыты по физике

Но опыты в физике могут не только иллюстрировать различные физические процессы но и стимулировать познавательную активность и желание учиться.

Интереснейшим подтверждением существования инерции служит обыкновенный волчок. Каждая частица волчка движется по окружности в плоскости, перпендикулярной оси вращения. По закону инерции частица в каждый момент времени стремится сойти с окружности на прямую линию, касательную к окружности. Но всякая касательная расположена в той же плоскости, что и сама окружность; поэтому каждая частица стремится двигаться так, чтобы все время оставаться в плоскости, перпендикулярной к оси вращения. Отсюда следует, что все плоскости в волчке, перпендикулярны к оси вращения, стремятся сохранить свое положение в пространстве, а поэтому и общий перпендикуляр к ним, т.е. сама ось вращения, также стремится сохранить свое равновесие, волчок как бы сопротивляется попытке его опрокинуть. Чем массивнее волчок и чем быстрее он вращается, тем упорнее противодействует он опрокидыванию.

Так же в лабораторных условиях можно проделать следующий эксперимент.

· Возьмем центробежную машину и укрепим на ней диск(сирену дисковую). На край диска поставьте свечу которую накройте коническим сосудом для демонстрации гидростатического парадокса. Сосуд закрепите на диске проволокой. Почему при вращении диска пламя свечи отклоняется от оси вращения?

Ответ: холодный, болие плотный воздух удаляется от оси вращения, а теплый, менее плотный, приближается, чем и объясняется отклонение пламени.

Силу тяжести с которой тела притягиваются к Земле, нужно отличать от веса тела. Понятие веса широко используется в повседневной жизни.

Весом тела называют силу, с которой тело вследствие его притяжения к Земле действует на опору или подвес. При этом предполагается, что тело неподвижно относительно опоры или подвеса. Пусть тело лежит на неподвижном относительно Земли горизонтальном столе. Систему отсчета, связанную с Землей, будем считать инерциальной.

Сила, с которой Земля или другая планета действует на все тела, находящиеся у ее поверхности, называется силой тяжести. Сила тяжести прямо пропорциональна массе тела. Теперь вам ясно, почему тело, обладающее большей массой тяжелее, ведь его Земля притягивает с большей силой. Сила тяжести действует на тело вертикально вниз. Изображается так же, как и другие силы

Для проверки теории можно использовать следующие опыты:

· Возьмем диск из метала(фанеры или пластмассы ) диаметром 10 см. по его размерам вырежем кусок бумаги. В одну руку возьмите бумажный диск, а в другую металлический (фанерный или пластмассовый) и предоставьте им возможность свободно падать с одной и той же высоты. Почему металлический диск упадет быстрее бумажного? Положите бумажный диск на металлический и дайте им возможность свободно падать. Почему в этом случае они падают одновременно?

Ответ: На каждый диск действует две силы: сила тяжести и сила сопротивления воздуха. В начале движения равнодействующая этих сил направлена в низ, больше для металлического диска, поэтому он будет двигаться с большим ускорением. Но с увеличением скорости сила сопротивления воздуха увеличится и станет равной силе тяжести. В итоге оба диска будут двигаться равномерно, но металлический диск – с большей скоростью. (Похожая ситуация возникает когда парашютист находится в состоянии свободного полета: выпрыгивая из самолета он имеет сравнительно небольшую скорость потом разгоняясь примерно до 50 м/с эти две силы уравновешиваются и он подает с постоянной скоростью).

Во втором случае сопротивление воздуха преодолеет только металлический диск, а сила тяжести сообщает телам равные ускорения в независимости от их масс.

· Возьмите два одинаковых по размерам и массе листа бумаги. Один лист скомкайте. Одновременно отпустите листы с одной и той же высоты. Почему скомканный лист падает быстрее?

Ответ: скомканный лист бумаги падает быстрее, так как на него действует меньшая сила сопротивления со стороны воздуха.

Трение – один из видов взаимодействия тел. Оно возникает при соприкосновении двух тел. Трение, как и все другие виды взаимодействия, подчиняется третьему закону Ньютона: если на одно из тел действует сила трения, то такая же по модулю, но направленная в противоположную сторону сила действует и на второе тело. Силы трения, как и упругие силы, имеют электромагнитную природу. Они возникают вследствие взаимодействия между атомами и молекулами соприкасающихся тел.

Силами сухого трения называют силы, возникающие при соприкосновении двух твердых тел при отсутствии между ними жидкой или газообразной прослойки. Они всегда направлены по касательной к соприкасающимся поверхностям.

Сухое трение, возникающее при относительном покое тел, называют трением покоя. Сила трения покоя всегда равна по величине внешней силе и направлена в противоположную сторону

Вот опыт, показывающий, что происходит если действие силы трения мало.

· Возьмем шелковую нить. Привяжем ее конец узлами к какому-либо грузу и дерним за второй конец нити. Узлы развяжутся.

Или еще опыт более сложный для объяснения.

· Возьмем линейку и положим горизонтально на указательные пальцы рук. Не торопясь перемещаем пальцы к центру линейки. Почему линейка двигается то по одному, то по другому пальцу?

Ответ: Сила давления со стороны линейки на пальцы изменяется при движении. Стало быть изменяется и сила трения между пальцами и линейкой. Если один палец расположен ближе к центру то на него сила давления действует больше. Между ним и линейкой действует большая сило давления следовательно перемещается второй палец и т.д.

Согласно ему полное давление в установившемся потоке жидкости(газа) остается постоянным вдоль этого потока. Полное давление состоит из весового, статического и динамического давления. Из закона Бернулли следует, что при уменьшении сечения потока, из-за возрастания скорости, т.е. динамического давления, статическое давление падает. Закон Бернулли справедлив и для ламинарных потоков газа. Явление понижения давления при увеличении скорости потока лежит в основе работы различного рода расходомеров, водо и пароструйных насосов.

Данный опыт прямое следствие вышеизложенного закона.

· Возьмите стеклянную воронку вместимостью 80-100 см3, вставьте ее в отверстие резиновой пробки, находящийся на патрубке пылесоса. Включите пылесос и на ладони поднесите к воронке шарик от настольного тенниса (возможно, шарик внутри воронки надо будет приподнять). Хотя поток воздуха идет через воронку наружу, шарик поднимется к верхенй части раструба и прочно удержится там. Почему?

Ответ: Явление объясняется законом Бернулли. При продувании воздуха скорость его движения между стенками воронки и шарика больше чем у основания конуса. А где скорость меньше, там давление больше. Следовательно, давление воздуха на основании конуса больше. Это давление удерживает его в раструбе воронки.

Это некоторые опыты, которые можно демонстрировать на уроке. Но изучение физики не ограничивается рамками урока, возможно проведение различных викторин, физических вечеров и конкурсов.

Разработать и провести подобное мероприятие дело весьма трудоемкое, что бы вечер удался, следует помнить о некоторых правилах.

Вечер нужно начинать с показа такого интересного опыта, чтобы сразу привлечь внимание учеников. Если в плане вечера есть вопросы их необходимо чередовать с опытами. Заканчивать вечер надо наиболее интересным экспериментом.

Опыты следует тщательно готовить, так как самый занимательный опыт, не удавшийся сразу, перестает интересовать детей и внимание их ослабевает. Опыт не вызывает интереса и в том случае, неудачно сформулирован вопрос, когда плохо пояснена демонстрация.

Уже в определении физики как науки заложено сочетание в ней как теоретической, так и практической частей. Считается важным, чтобы в процессе обучения учащихся физике учитель смог как можно полнее продемонстрировать своим ученикам взаимосвязь этих частей. Ведь когда учащиеся почувствуют эту взаимосвязь, то они смогут многим процессам, происходящим вокруг них в быту, в природе, дать верное теоретическое объяснение. Это может являться показателем достаточно полного владения материалом.

Какие формы обучения практического характера можно предложить в дополнение к рассказу преподавателя? В первую очередь, конечно, это наблюдение учениками за демонстрацией опытов, проводимых учителем в классе при объяснении нового материала или при повторении пройденного, так же можно предложить опыты, проводимые самими учащимися в классе во время уроков в процессе фронтальной лабораторной работы под непосредственным наблюдением учителя. Еще можно предложить: 1)опыты, проводимые самими учащимися в классе во время физического практикума; 2)опыты-демонстрации, проводимые учащимися при ответах; 3)опыты, проводимые учащимися вне школы по домашним заданиям учителя; 4)наблюдения кратковременных и длительных явлений природы, техники и быта, проводимые учащимися на дому по особым заданиям учителя.

Опыт же не только учит, он увлекает ученика, заставляет лучше понимать то явление, которое он демонстрирует. Ведь известно, что человек заинтересованный в конечном результате добивается успеха. Так и в данном случае заинтересовав ученика, пробудем тягу к знаниям. Использование всякого рода викторин основано тоже на том, что бы заинтересовать, но здесь и проявляется монет игры-соревнования, то есть спортивный интерес. От умения учителя применять такого рода опыты напрямую зависит успеваемость его учеников.

1. . Занимательные опыты по физике в 6-7 классах средней школы. Л.А.Горев. М.: “Просвещение”, 1985.

2. Занимательная физика. Я.И. Перельман. М.: “Наука”, 1991.

3. Сборник по методике и технике физического эксперимента. Под ред. Н.В. Алексеева. М.: “Учпедгиз”, 1960.

4. Теория и методика обучения физике в школе. Общие вопросы. Под ред. С.Е.Каменецкого, Н.С.Пурышевой. М.: “Академия”, 2000.

Цель курсовой работы: раскрыть сущность основных методических аспектов
формирования экспериментальных умений при изучении физики в средней
школе.
Основными задачами моей курсовой работы являются:
Изучить педагогическую и методическую литературу по проблеме формирования экспериментальных умений в процессе обучения физике.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1: Физический эксперимент как метод научного познания.
1.1: Учебный физический эксперимент как метод учебного познания.
1.2: Методика формирования экспериментальных умений. 1.3: Основные этапы формирования экспериментальных умений. ГЛАВА 2: Методические основы физического эксперимента.
2.1: Содержание основных понятий теории учебного эксперимента. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ЛИТЕРАТУРА. ПРИЛОЖЕНИЕ.

Работа содержит 1 файл

КУрсовая по теме Физический эксперимент.doc

ГЛАВА 1: Физический эксперимент как метод научного познания.

1.1: Учебный физический эксперимент как метод учебного познания.

1.2: Методика формирования экспериментальных умений. 1.3: Основные этапы формирования экспериментальных умений. ГЛАВА 2: Методические основы физического эксперимента.

2.1: Содержание основных понятий теории учебного эксперимента. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ЛИТЕРАТУРА. ПРИЛОЖЕНИЕ.

В науке понятие эксперимент является весьма широким по объему, охватывающим многие области человеческой деятельности. Эксперимент (от латинского - проба, опыт) - метод познания, при помощи которого в контролируемых и управляемых условиях исследуются явления действительности. Эксперимент предполагает активное вмешательство экспериментатора в ход процессов и явлений действительности и их преобразование. Это является существенным отличием эксперимента от других методов эмпирического исследования, например, наблюдения.

Физический эксперимент является неотъемлемой частью курса физики. Ясное и глубокое усвоение основных законов физики и ее методов невозможно без работы в физической лаборатории, без самостоятельных практических занятий. В физической лаборатории учащиеся не только проверяют эксперименты известных законов физики, но и обучаются работе с физическими приборами, учатся грамотной обработке результатов измерений и критическому отношению к ним.

Цель курсовой работы: раскрыть сущность основных методических аспектов

формирования экспериментальных умений при изучении физики в средней

Основными задачами моей курсовой работы являются:

Изучить педагогическую и методическую литературу по проблеме формирования экспериментальных умений в процессе обучения физике.

Разработать проект урока по формирования экспериментальных умений.ГЛАВА 1: ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ КАК МЕТОД НАУЧНОГО

С помощью эксперимента наука в состоянии не только объяснить явления материального мира, но и непосредственно овладевать ими. Поэтому эксперимент является одним из главных средств связи науки с производством. Эксперимент является одним из источников развития теории и выступает с теорией в диалектическом единстве.

Характеризуя роль эксперимента, выдающийся физик Альберт Эйнштейн писал: "Все познание реального мира исходит из опыта и завершается им". В физике обычно выделяют два типа эксперимента: исследовательский и критериальный. Исследовательский эксперимент исходит от научной проблемы и определяются поставленной поисковой задачей. Он не предполагает получение определенного ожидаемого результата. Критериальный эксперимент предполагает обязательным наличие гипотезы (логическое основание эксперимента, предположение), которая нацеливает экспериментатора на ожидаемый результат.

К объектам физического исследования относятся, как правило, объекты неживой природы (предметы, процессы, явления). В этих объектах отсутствуют процессы обмена, свойственные живым организмам. Это позволяет в процессе эксперимента максимально изолировать объекты исследования от фактов, не имеющих экспериментального значения, и изучать их в относительно "чистом" виде.

Цель научного физического эксперимента как метода познания является одним из важнейших его элементов. Она относится к субъективной стороне эксперимента, то есть связана с познающим субъектом (экспериментатором). Цель выступает в качестве субъективного образа будущего результата эксперимента, то есть носит идеальный характер. Цель всякого эксперимента и её достижение и её достижение определяется состоянием науки в данной области. Научному физическому эксперименту присущи следующие наиболее характерные для него познавательные цели: установить наличие или отсутствие предполагаемого теорией явления, выявить количественную определенность

какого - либо свойства объекта, подтвердить принципы теории, воспроизвести черты исследуемой природной ситуации или технических устройств. Экспериментальные цели и их правильный выбор неотделимы от средств эксперимента. Экспериментальные средства относятся к объективной стороны эксперимента.

Способы деятельности экспериментатора (экспериментальная процедура) включают следующую систему операций:

В соответствии с гипотетической моделью познавательного изменения предмета познания ставится задача на конструирование эксперимента.

Гипотетические изменения предмета познания соотносятся с имеющимися знаниями о природных или других объектах и выбираются средства познания, способные вызвать планируемые познавательные измерения предмета познания.

Разрабатывается конструкция средства познания с таким расчетом, чтобы на долю ученого оставались лишь операции "пуск" и "остановка".

Производятся средства познания.

Формулируются гипотеза эксперимента. Гипотетическая модель изменения предмета познания соотносится с имеющимися знанием об объекте познания и выбирается тело или система тел, которые имеют в своем составе предмет познания.

В выбранном теле (системе тел, процессе) выбирается объект и предмет познания. Производится совокупность заданных изменений объекта познания.

С помощью преобразующих средств познания конструктивно выделяются познавательные изменения предмета познания.

Если осуществляются заданные изменения предмета познания и для этого необходимы специальные средства, то они конструируются.

Конструктивно обеспечивается связь между заданным функционированием средств познания и изменением предмета познания.

Конструктивно обеспечивается связь между заданными изменениями объекта познания и изменениями предмета познания.

В тех случаях, когда можно задать различные контролируемые последовательности строения системы (средства познания - предмет познания), разрабатывается оптимальные их вариант.

Разрабатывается подсистема фиксации результатов эксперимента.

Разрабатывается подсистема счета и измерения.

Устанавливается необходимая, конструктивно оформленная связь между взаимодействующими подсистемами(средства познания - предмет познания; фиксация результатов; счет и измерения).

Отлаживается взаимодействие средств познания и изменений предмета познания.

Осуществляются элементарный акт процесса познания, состоящий из следующих элементов: пуск, взаимодействие (средства познания - предмет познания), контроль взаимодействия и выключение.

Фиксируются и обрабатываются результаты эксперимента, формулироваться выводы. [3].

1.1: УЧЕБНЫЙ ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ КАК МЕТОД

При выполнении лабораторных работ по физике и другим предметам широко используется эксперимент. Однако в данном случае он выполняется не как метод научного познания, а как метод учебного познания. Научное познание отличается от учебного познания. Первое отличие заключается в том, что учебное познание не предполагает самостоятельного выделения субъектом предмета познания из объекта. В научном познании выделение объекта и предмета исследования является необходимым условием и осуществляется ученым. При обучении объект и предмет познания задаются проектом обучения (программой, учебником). Второе отличие заключается в том, что при обучении для познания нового может быть использована только часть известного студенту, ученику, в научном познании - принципиально все известно в данной области. Это отличие основано на различном отношении процессов научного познания (как исследования) и учебного познания ко всему наличному знанию.

Объектом учебного физического эксперимента также, как и при проведении научного физического эксперимента, могут выступать тела, процессы, явления. В процессе проведения учебного физического эксперимента могут быть поставлены следующие познавательные экспериментальные цели:

Наблюдать за физическими явлениями и особенностями их протекания в определенных условиях

S Измерять физические величины

S Устанавливать количественные и функциональные зависимости между физическими величинами

S Изучать свойства вещества в различных состояниях

S Проверять теоретические предсказываемую зависимость.

К средствам учебного физического эксперимента также, как и научного физического эксперимента, относятся приспособления, механизмы, приборы.

Экспериментальные средства научного физического эксперимента являются основой и источником дальнейшего развития средств учебного эксперимента. Их ценность будет тем выше, чем больше выбранный метод изучения явления приближается к методам научного исследования, а учебная установка - к соответствующим научным установкам.

Средства учебного физического эксперимента значительно проще чем средства научного физического эксперимента. Они не всегда отвечают требованиям, предъявляемым к точности измерений. При конструировании этих средств учитываются педагогические и дидактические требования, специфика их применения. Особое внимание обращается на безопасность экспериментальных средств, так как с ними работают учащиеся.

В основе конструирования учебных приборов положены следующие пять принципов:

•S Соответствие программе и научная обоснованность

■S Видимость и наглядность

•S Удобство в управлении и обслуживании

■S Согласованность приборов

•S Экономическая целесообразность.

Способы деятельности учителя (ученика) при проведении физического эксперимента включая следующую систему операций:

Осознать (уяснить) объект эксперимента.

Осознать (уяснить) цель эксперимента.

Продумать, обосновать и сформулировать гипотезу, которая является логическим основанием эксперимента.

На основе анализа знаний о гипотетических изменениях предмета познания определить не обходимые средства познания, выделить объекты наблюдения, оценить ожидаемый результат измерений.

На основе оценочного расчета выбрать оптимальный вариант средств познания, отобрать приборы и материалы.

Если возникает необходимость, то создаются средства познания с учетом педагогических требований, предъявляемых к экспериментальным средствам, и конструируются специальные средства для подготовки объекта познания.

Собрать установку (схему), обеспечить взаимодействие и связь средств познания и предмета познания, отладить их взаимодействие.

Определить рациональную последовательность выполнения измерений.

Выбрать способ записи результатов измерений, начертить таблицу.

Осуществить пуск установки и контроль, за процессом эксперимента.

Произвести измерения и зафиксировать результаты наблюдений и измерений.

Обработать и проанализировать полученные данные. Сформулировать вывод. [3].

1.2: МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

Обучение методике эксперимента должно предшествовать раскрытие особенностей его содержания и структуры. Разумеется, полнота этого раскрытия на разных этапах обучения будет различной.

Формирование у учащихся обобщенного умения самостоятельно ставить опыты так же, как и умения наблюдать, может быть обеспечено при условия согласованной, целенаправленной деятельности учителей различных предметов. Необходимо формировать у учеников умения выполнять отдельные действия и операции, из которых слагается эксперимент, и раскрывать структуру эксперимента как метода научного познания, роль каждой операции в этой деятельности.

Исходя из анализа структуры научного эксперимента, учащимся может быть предложен план деятельности по выполнения учебного эксперимента в процессе обучения.

План деятельности по выполнению эксперимента

Уяснение цели эксперимента.

Формулировка и обоснование гипотезы, которую можно положить в основу эксперимента.

Выяснение условий, необходимых для достижения поставленной цели эксперимента.

Планирование эксперимента, включающего ответ на вопросы:

а) какие наблюдения провести;

б) какие величины измерить;

в) приборы и материалы, необходимые для проведения опыта;

г) ход опытов и последовательность их выполнения;

д) выбор формы записи результатов эксперимента;

Отбор необходимых приборов и материалов.

Сбор установки, электрической цепи.

Проведение опыта, сопровождаемое наблюдениями, измерениями и записью их результатов.

Математическая обработка результатов измерений.

9. Анализ результатов эксперимента, формулировка выводов (в словесной, знаковой или графической форме).

Чем подробнее анализируя эта структура деятельности отрабатывается каждая из операций на начальном этапе формирования обобщенных экспериментальных умений по выполнению опытов, тем быстрее умение становится обобщенным, многие операции выполняются в свернутом виде и учащиеся быстрее овладевают умением самостоятельно (без подробных инструкций учителя) выполнять опыты. При этом значительно повышается роль эксперимента в усвоении учащимися понятий и законов.

Знания структуры эксперимента и методики формирования обобщенных экспериментальных умений позволят учителям, преподающим естественнонаучные дисциплины, перейти от методики ознакомления учащихся со структурой отдельной лабораторной работы и составление плана для неё к методике, которая предусматривает раскрытие общности структуры всех экспериментальных работ.

Методы исследования явления в управляемых условиях. Математическое уравнение относительной частоты реализаций эксперимента. Физическое моделирование, компьютерный, мысленный и психологический эксперимент. Критерии ошибочности физической теории.

Рубрика	Биология и естествознание
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	28.03.2013
Размер файла	17,9 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Эксперимент. Виды эксперимента

Эксперимемнт (от лат. experimentum -- проба, опыт), также опыт, в научном методе -- метод исследования некоторого явления в управляемых условиях. Отличается от наблюдения активным взаимодействием с изучаемым объектом. Обычно эксперимент проводится в рамках научного исследования и служит для проверки гипотезы, установления причинных связей между феноменами. Эксперимент является краеугольным камнем эмпирического подхода к знанию. Критерий Поппера выдвигает возможность постановки эксперимента в качестве главного отличия научной теории от псевдонаучной. Эксперимент -- это метод исследования, который воспроизводится в описанных условиях неограниченное количество раз, и даёт идентичный результат.

· исследователь сам вызывает изучаемое явление, а не ждет когда оно произойдет.

· может изменять условия протекания изучаемого процесса.

· в эксперименте можно попеременно исключать отдельные условия с целью устранить закономерные связи.

· эксперимент позволяет варьирование/варьировать количественное соотношение условий и осуществлять математическую обработку данных.

Существует несколько моделей эксперимента:

Случайный эксперимент (случайное испытание, случайный опыт) -- математическая модель соответствующего реального эксперимента, результат которого невозможно точно предсказать. Математическая модель должна удовлетворять требованиям: она должна быть адекватна и адекватно описывать эксперимент; должна быть определена совокупность множества наблюдаемых результатов в рамках рассматриваемой математической модели при строго определенных фиксированных начальных данных, описываемых в рамках математической модели; должна существовать принципиальная возможность осуществления эксперимента со случайным исходом сколь угодное количество раз при неизменных входных данных; должно быть доказано требование или априори принята гипотеза о стохастической устойчивости относительной частоты для любого наблюдаемого результата, определённого в рамках математической модели.

Эксперимент не всегда реализуется так, как задумывалось, поэтому было придумано математическое уравнение относительной частоты реализаций эксперимента:

Пусть имеется некоторый реальный эксперимент и пусть через A обозначен наблюдаемый в рамках этого эксперимента результат. Пусть произведено n экспериментов, в которых результат A может реализоваться или нет. И пусть k -- это число реализаций наблюдаемого результата A в n произведенных испытаниях, считая что произведенные испытания являются независимыми.

Основная статья: Физическое моделирование

Физический эксперимент -- способ познания природы, заключающийся в изучении природных явлений в специально созданных условиях. В отличие от теоретической физики, которая исследует математические модели природы, физический эксперимент призван исследовать саму природу.

Именно несогласие с результатом физического эксперимента является критерием ошибочности физической теории, или более точно, неприменимости теории к окружающему нас миру. Обратное утверждение не верно: согласие с экспериментом не может быть доказательством правильности (применимости) теории. То есть главным критерием жизнеспособности физической теории является проверка экспериментом.

В идеале, Экспериментальная физика должна давать только описание результатов эксперимента, без какой-либо их интерпретации. Однако на практике это недостижимо. Интерпретация результатов более-менее сложного физического эксперимента неизбежно опирается на то, что у нас есть понимание, как ведут себя все элементы экспериментальной установки. Такое понимание, в свою очередь, не может не опираться на какие-либо теории.

исследование моделирование эксперимент реализация

Компьютерный (численный) эксперимент -- это эксперимент над математической моделью объекта исследования на ЭВМ, который состоит в том что, по одним параметрам модели вычисляются другие ее параметры и на этой основе делаются выводы о свойствах объекта, описываемого математической моделью. Данный вид эксперимента можно лишь условно отнести к эксперименту, потому как он не отражает природные явления, а лишь является численной реализацией созданной человеком математической модели. Действительно, при некорректности в мат. модели -- ее численное решение может быть строго расходящимся с физическим экспериментом[1].

Основная статья: Эксперимент (психология)

Психологический эксперимент -- проводимый в специальных условиях опыт для получения новых научных знаний посредством целенаправленного вмешательства исследователя в жизнедеятельность испытуемого.

Основная статья: Мысленный эксперимент

Мысленный эксперимент в философии, физике и некоторых других областях знания -- вид познавательной деятельности, в которой структура реального эксперимента воспроизводится в воображении. Как правило, мысленный эксперимент проводится в рамках некоторой модели (теории) для проверки её непротиворечивости. При проведении мысленного эксперимента могут обнаружиться противоречия внутренних постулатов модели либо их несовместимость с внешними (по отношению к данной модели) принципами, которые считаются безусловно истинными (например, с законом сохранения энергии, принципом причинности и т. д.).

Основная статья: Критический эксперимент

Критический эксперимент -- эксперимент, исход которого однозначно определяет, является ли конкретная теория или гипотеза верной. Этот эксперимент должен дать предсказанный результат, который не может быть выведен из других, общепринятых гипотез и теорий.

Основная статья: Вспомогательные методы

· анализ продуктов деятельности

Подобные документы

Принятие решения о научном исследовании. Формулирование гипотезы, выбор методологии. Составление программы и плана исследования. Обработка результатов эксперимента. Подтверждение или опровержение гипотезы. Составление модели явления, ее верификация.

реферат [225,5 K], добавлен 10.01.2014

Определение терминов "опыт" и "эксперимент", их основные различия. Особенности проведения эксперимента в разделе "Растения". Планирование работы по подготовке опытов к урокам биологии. Опыты по изучению прорастания семян. Опыты по изучению дыхания семян.

дипломная работа [478,7 K], добавлен 23.01.2018

Сущность процесса естественнонаучного познания. Особые формы (стороны) научного познания: эмпирическая, теоретическая и производственно–техническая. Роль научного эксперимента и математического аппарата исследования в системе современного естествознания.

доклад [21,7 K], добавлен 11.02.2011

Структура научного метода. Сбор фактических данных. Создание гипотез или моделей. Составные части гипотезы, процесс элиминации. Проверка гипотезы путем спланированного лабораторного эксперимента. Роль сравнительного метода в эволюционных исследованиях.

реферат [61,8 K], добавлен 19.09.2009

Классификация методов научного познания. Наблюдение как чувственное отражение предметов и явлений внешнего мира. Эксперимент — метод эмпирического познания по сравнению с наблюдением. Измерение, явление с помощью специальных технических устройств.

реферат [25,6 K], добавлен 26.07.2010

Содержание теорем Геделя как обоснования невозможности полного познания замкнутой системы. Мысленный эксперимент Эйнштейна по одновременному измерению координаты и импульса частиц - идея опровержения квантовой механики. Сущность квантовой телепортации.

реферат [35,5 K], добавлен 23.11.2010

Математическое моделирование межвидовых взаимодействий в экосистемах. Минимальный и максимальный предельные значения начальных параметров экосистемы типа "хищник-жертва". Условия природопользования с целью получения максимальной прибыли в экосистемах.

лабораторная работа [546,5 K], добавлен 19.05.2008

Цель: Изучить эксперимент как метод исследования.
Задачи: Дать определение понятия эксперимент, охарактеризовать виды эксперимента, рассмотреть плюсы и минусы в процессе эксперимента.
Объект: Эксперимент.

Прикрепленные файлы: 1 файл

ОНИИИ.docx

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального обучения

По дисциплине: Основы научных исследований

ЭКСПЕРИМЕНТ КАК МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Экспериме́нт (от лат. experimentum — проба, опыт) — метод исследования некоторого явления в управляемых условиях. Отличается от наблюдения активным взаимодействием с изучаемым объектом. Обычно эксперимент проводится в рамках научного исследования и служит для проверки гипотезы, установления причинных связей между феноменами.

Актуальность данной темы обусловлена тем, что люди постоянно экспериментируют, это помогает в исследовании и в возможности появления чего-то нового.

Мне понравился учебник « Экспериментально - исследовательская деятельность различные аспекты, автор которого Новиков. А. М. Он представил виды эксперимента, их классификации. В процессе написания работы мною были использованы также труды таких авторов как Демидова, А. В., Загвязинский, В. И., Кожухар,В. М., Степин В. С.

Цель: Изучить эксперимент как метод исследования.

Задачи: Дать определение понятия эксперимент, охарактеризовать виды эксперимента, рассмотреть плюсы и минусы в процессе эксперимента.

Субъект: Метод исследования.

Структура реферата включает: введение, 3 главы, заключение, список использованных источников.

ВИДЫ ЭКСПЕРИМЕНТА

Физический эксперимент, хотя и связан с наблюдением, не менее существенно отличен от него. Это следующий, качественно новый этап чувственного восприятия изучаемого явления. Эксперимент включает в себя наблюдение как необходимую составную часть.

В ходе эксперимента не только воспроизводится явление, но и исследуется его зависимость от сопутствующих условий и от параметров, производятся измерения.

Психологический эксперимент — проводимый в специальных условиях опыт для получения новых научных знаний посредством целенаправленного вмешательства исследователя в жизнедеятельность испытуемого.

Структура психологического эксперимента

От любой другой сферы человеческой деятельности наука отличается своими целями, средствами, мотивами и условиями, в которых научная работа протекает. Цель науки - постижение истины, а способ постижения истины - научное исследование.

Исследование, в отличие от стихийных форм познания окружающего мира, основано на норме деятельности - научном методе. Его осуществление предполагает осознание и фиксацию цели исследования, средств исследования (методологию, подходы, методы, методики), ориентацию исследования на воспроизводимость результата.

Исследования по их характеру можно разделить на фундаментальные и прикладные, монодисциплинарные и междисциплинарные, аналитические и комплексные и т.д.

Фундаментальное исследование направлено на познание реальности без учета практического эффекта от применения знании.

Прикладное исследование проводится в целях получения знания, которое должно быть использовано для решения конкретной практической задачи.

Монодисциплинарные исследования проводятся в рамках отдельной науки (в данном случае - психологии). Как и междисциплинарные, эти исследования требуют участия специалистов различных областей и проводятся на стыке нескольких научных дисциплин. К этой группе можно отнести генетические исследования, исследования в области инженерной психофизиологии, а также исследования на стыке этнопсихологии и социологии.

Комплексные исследования проводятся с помощью системы методов и методик, посредством которых ученые стремятся охватить максимально (или оптимально) возможное число значимых параметров изучаемой реальности.

Мысленный эксперимент в философии, физике и некоторых других областях знания — вид познавательной деятельности, в которой структура реального эксперимента воспроизводится в воображении. Как правило, мысленный эксперимент проводится в рамках некоторой модели (теории) для проверки её непротиворечивости. При проведении мысленного эксперимента могут обнаружиться противоречия внутренних постулатов модели либо их несовместимость с внешними (по отношению к данной модели) принципами, которые считаются безусловно истинными (например, с законом сохранения энергии, принципом причинности и т. д.).

Преимущества мыслительного эксперимента

• Цели более высокого уровня. Мыслительные эксперименты позволяют участникам достигать целей внутриличностного порядка через развитие самоосознанности. Это могут быть даже цели духовного порядка.

• Любое количество игроков. В ситуации коучинга вы можете проводить мыслительный эксперимент и с одним участником. Бывает и другая крайность: вы можете вести этот вид деятельности и с большой группой участников, и тогда они будут работать параллельно, не взаимодействуя друг с другом (как в вышеописанном примере).

• Любое время и место. Большинство мыслительных экспериментов не требуют специальных материалов или оборудования. Требуется лишь мышление в заданной структуре ситуации.

• Проверенные техники. Этот вид деятельности получил эмпирическую поддержку различных психологических школ. Например, бихевиоральные терапевты доказали эффективность мысленной ролевой игры. Психологи, исследовавшие креативность, многократно продемонстрировали позитивный эффект визуализации.

Критический эксперимент — эксперимент, исход которого однозначно определяет, является ли конкретная теория или гипотеза верной. Этот эксперимент должен дать предсказанный результат, который не может быть выведен из других, общепринятых гипотез и теорий.

КЛАССИФИКАЦИИ ЭКСПЕРИМЕНТА

· Лабораторный эксперимент. Выделяют в зависимости от условий проведения - условия специально организуются экспериментатором. Основная задача обеспечить высокую внутреннюю валидность. Характерно выделение единичной независимой переменной. Основной способ контроля внешних переменных — элиминация (устранение). Внешняя валидность ниже чем в полевом эксперименте.

· Полевой, или естественный эксперимент. Эксперимент проводится в условиях, которые экспериментатор не контролирует. Основная задача обеспечить высокую внешнюю валидность. Характерно выделение комплексной независимой переменной. Основные способы контроля внешних переменных — рандомизация (уровни внешних переменных в исследовании точно соответствуют уровням этих переменных в жизни то есть за пределами исследования) и константность (сделать уровень переменной одинаковым для всех участников). Внутренняя валидность как правило ниже, чем в лабораторных экспериментах.

· Формирующий эксперимент. Экспериментатор изменяет участника необратимо, формирует у него такие свойства, которых раньше не было или развивает те, которые уже существовали.

ПЛАНИРОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА

Методы планирования эксперимента позволяют минимизировать число необходимых испытаний, установить рациональный порядок и условия проведения исследований в зависимости от их вида и требуемой точности результатов. Если же по каким-либо причинам число испытаний уже ограничено, то методы дают оценку точности, с которой в этом случае будут получены результаты. Методы учитывают случайный характер рассеяния свойств испытываемых объектов и характеристик используемого оборудования. Они базируются на методах теории вероятности и математической статистики.

Этапы планирования эксперимента

1. Установление цели эксперимента (определение характеристик, свойств и т. п.) и его вида (определительные, контрольные, сравнительные, исследовательские).

2. Уточнение условий проведения эксперимента (имеющееся или доступное оборудование, сроки работ, финансовые ресурсы, численность и кадровый состав работников и т. п.). Выбор вида испытаний (нормальные, ускоренные, сокращенные в условиях лаборатории, на стенде, полигонные, натурные или эксплуатационные).

4. Установление потребной точности результатов измерений . Выбирается вид образцов или исследуемых объектов, учитывая степень их соответствия реальному изделию по состоянию, устройству, форме, размерам и другим характеристикам.
На назначение степени точности влияют условия изготовления и эксплуатации объекта, при создании которого будут использоваться эти экспериментальные данные. Точность экспериментальных данных также существенно зависит от объёма (числа) испытаний — чем испытаний больше, тем (при тех же условиях) выше достоверность результатов.
Для ряда случаев (при небольшом числе факторов и известном законе их распределения) можно заранее рассчитать минимально необходимое число испытаний, проведение которых позволит получить результаты с требуемой точностью.

5. Составление плана и проведение эксперимента — количество и порядок испытаний, способ сбора, хранения и документирования данных.
Порядок проведения испытаний важен, если входные параметры (факторы) при исследовании одного и того же объекта в течение одного опыта принимают разные значения. Например, при испытании на усталость при ступенчатом изменении уровня нагрузки предел выносливости зависит от последовательности нагружения, так как по-разному идет накопление повреждений, и, следовательно, будет разная величина предела выносливости.
Порядок испытаний также важен в процессе поисковых исследований: в зависимости от выбранной последовательности действий при экспериментальном поиске оптимального соотношения параметров объекта или какого-то процесса может потребоваться больше или меньше опытов. Эти экспериментальные задачи подобны математическим задачам численного поиска оптимальных решений.

Читайте также: