Глава 1. Структура и содержание учебного материала
§ 3 Интегрированная дидактическая модель логической структуры учебного материала по элементарному курсу физики
3.3 Подход к изучению физических явлений с качественной стороны
Изучение явлений с качественной позиции предполагает, прежде всего, их наблюдение - "целенаправленное и организованное восприятие внешнего мира, доставляющее первичный материал для научного исследования" [67, с.231].
Задача наблюдения состоит в том, чтобы непосредственно или опосредованно через органы чувств зафиксировать отдельные стороны явлений и отразить их в сознании путем констатации некоторой совокупности научных фактов. В дальнейшем эти факты послужат основой для теоретических построений.
Каждый факт носит единичный характер, но так как он связан многочисленными отношениями с другими фактами, при наблюдении явления путем сопоставления фактов необходимо выявить существующие отношения и связи между ними, которые носят характер закономерностей. Из набора фактов и закономерностей составляется научное описание явлений.
Так как на этапе описания явлений проводятся первые обобщения, уже здесь появляется возможность включить установленные факты в определенную теоретическую систему.
Фиксация фактов и проведение их обобщения происходит посредством некоторого языка. Факты и закономерности, зафиксированные в форме предложений, представляют из себя суждения. Высказывание суждений при описании явлений может требовать применения специальных терминов. Описание может производиться и посредством специальных обозначений - символов, графики, матриц и т.д.
Поскольку мы уже вышли на этап разработки собственной дидактической модели логической структуры учебного материала, несколько отличающейся от аналогичных моделей, описанных в литературе, будем проводимые рассуждения сопровождать конкретными примерами. Эти примеры преимущественно будем брать из наших учебника [74] и учебных пособий [73, 77], поскольку они были написаны в соответствии с излагаемыми идеями и использовались в экспериментальном обучении.
Примером к сказанному выше может служить начало описания явления поверхностного натяжения жидкостей.
В ходе наблюдения демонстрационных опытов могут быть высказаны следующие суждения:
"Если на поверхность воды, налитой в сосуд, насыпать тертую корковую пробку и в центр сосуда бросить кусочек мыла, пробковый порошок стремительно разбегается к стенкам сосуда.
Если на воду, находящуюся в небольшом сосуде, капнуть немного машинного масла, капля очень быстро растекается по всей поверхности воды.
Вторая и последующие капли ведут себя иначе. Они сильно расплющиваются и приобретают вид ограниченных по площади масляных пятен.
Если внутрь одного из таких пятен капнуть спирт, то он будет медленно расплываться до тех пор, пока не дойдет до границы раздела масляного пятна с водой. Как только спирт соприкоснется с водой, площадь спиртового пятна резко увеличится. Явление протекает настолько интенсивно, что внешне напоминает взрыв.
Если мыльную пленку, затягивающую проволочное кольцо с нитью, прорвать с одной стороны этой нити, пленка резко сокращается и натягивает нить."
Эти суждения относятся к результатам конкретных опытов и носят единичный характер. Вместе с тем, в них содержатся и первые обобщения, поскольку предполагается, что результаты не изменятся, если опыты будут повторены.
Приведенные суждения представляют из себя форму констатации соответствующих фактов. Но факты можно было бы зафиксировать и другими способами, например с помощью рисунков или фотографий.
Следует отметить, что в данном случае для описания наблюдаемых процессов специальных терминов не потребовалось, оно велось преимущественно посредством обыденного языка.
Любой изучаемый объект может выполнять множество функций, любое явление может отражаться в сознании с разных сторон. Соответственно, наблюдая явление, мы можем зафиксировать бесчисленное множество самых разных научных фактов. Чтобы както ограничить их набор, мы должны более или менее четко представлять задачу проводимого наблюдения.
Например, не имея такой задачи, возьмем, скажем, карандаш, уроним его на стол и попытаемся рассказать о результатах нашего наблюдения. Вероятно, мы можем зафиксировать следующие факты.
1. Карандаш падал вертикально вниз.
2. Удар карандаша о стол сопровождался звуком.
3. После удара о стол карандаш отлетел в сторону.
4. Движение карандаша протекало в течение такогото времени (если мы это время измерили).
5. Карандаш совершил такоето перемещение (опять же, если были проведены измерения).
6. Карандаш имеет круглое сечение.
7. Карандаш остро отточен.
8. Карандаш синий.
9. В процессе движения цвет карандаша не менялся.
10. Когда мы держали карандаш в руке, на ощупь его температура не отличалась от температуры других окружающих нас предметов.
Понятно, что в таком же плане можно продолжать и дальше. Однако, если мы не ставим перед собой задачу изучать оптические, тепловые, электрические свойства карандаша, акустические, магнитные явления, а интересует нас только явление механического движения, мы фиксировать значительную часть сторон наблюдаемого явления не будем. Более того, в большинстве случаев, о чем свидетельствует наш опыт, человеку, наблюдающему описанное или аналогичное явление, даже не приходит в голову мысль о наличии этих сторон явления, несмотря на всю их очевидность. В данном случае отчетливо проявляется описанный в литературе психологический барьер сильной стороны вещи [84].
Таким образом, уже на начальной стадии изучения явлений мы проводим абстрагирование, то есть отвлечение от некоторых их свойств и отношений.
Первый этап изучения явления с качественной стороны связан с его анализом, предполагающим вычленение элементов знания о нем.
Второй этап изучения явления с качественной стороны состоит в том, чтобы провести сопоставление фактов, выявить в них единичное, особенное и общее, а также установить условия, при которых явление протекает. Этот этап предполагает синтез полученного знания. Отображаться он может в формулировке закономерностей, отражающих "устойчивую тенденцию или направленность в изменениях системы" [67, с.115].
В примере с изучением явления поверхностного натяжения жидкостей мы, проведя обобщение опытных фактов, можем отразить установленные закономерности в форме такого суждения: "Все эти, на первый взгляд различные опыты, объединяет, по крайней мере, два обстоятельства:
1) явления протекают на поверхности жидкости;
2) на тела, находящиеся на этой поверхности, действуют силы со стороны жидкости. Эти силы называются силами поверхностного натяжения."
Высказывая суждения о существенных общих и отличительных признаках исследуемого объекта, мы формируем новые понятия.
В приведенном примере таким понятием является понятие "сила поверхностного натяжения".
Основным способом определения понятия является способ определения через ближайший род и видовое отличие [24, с.410-412]. Чтобы воспользоваться этим способом определения, изучаемые объекты необходимо классифицировать.
Так, результат классификации видов механического движения может быть представлен в виде следующего графа:
Рис. 22. Классификация видов механического движения.
После такого наглядного представления видов механического движения становится проще дать и определение каждому из них.
Например, равномерное механическое движение - это вид механического движения, при котором тело за любые равные промежутки времени совершает равные перемещения.
Равнопеременное движение - это вид неравномерного движения, при котором скорость тела за любые равные промежутки времени изменяется на одинаковую величину.
Но на первом этапе изучения явлений их существенные признаки еще могут быть не установлены. Возможно, что мы сталкиваемся с исходными для данного раздела понятиями. Для них в данном разделе не существует родовых понятий. В этих случаях, можно воспользоваться такими приемами, дополняющими определение, как указание, объяснение, описание, характеристика, сравнение, различение [24, с.409].
Примером описания служат следующие рассуждения:
"Поднесем эбонитовую палочку к легкой металлической гильзе, подвешенной на нити. Гильза никак не реагирует на подносимую к ней палочку. Потрем палочку о шерстяную тряпочку. Вновь поднесем палочку к гильзе. Гильза притягивается к палочке, а после соприкосновения с ней, начинает от палочки отталкиваться.
Палочка приобрела свойство воздействовать на некоторые предметы с определенной силой. Явление, в результате которого тела приобретают такое свойство, будем называть электризацией."
Примером указания может являться введение понятия "сила поверхностного натяжения".
Содержание 
