§ 1. Психолого-педагогические основы демонстрационного эксперимента

Разрабатывая вопросы дидактики, прогрессивные педагоги с неизбежностью приходили к материалистическому пониманию процесса обучения. Я. А. Коменский, И. Г. Песталоцци, М. В. Ломоносов, К. Д. Ушинский и др. считали, что начальная фаза обучения должна основываться на чувственном познании, а потому одним из ведущих принципов классической дидактики, ее "золотым правилом" является принцип наглядности.

Идеи такого хода обучения, который совпадает в своих основных чертах с процессом научного познания, пронизывают педагогические сочинения К. Д. Ушинского: "... ход учения, от конкретного к отвлеченному, от представлений к мысли, так естествен и основывается на таких ясных психических законах, что отвергать его необходимость может только тот, кто вообще отвергает необходимость сообразовываться в обучении с требованиями человеческой природы и детской в особенности" [14; 266]^*. Эта связь чувственного и рационального в процессе наглядного обучения столь велика и значима, что нередко принцип наглядности формулируется как принцип единства конкретного и абстрактного.

^* (Здесь и далее в квадратных скобках даны порядковый номер и страница книги из списка литературы, прилагаемого в конце пособия.)

Советская педагогика впитала в себя все основные черты классической педагогики. И отношение к роли наглядности в обучении однозначно: наглядность в обучении способствует тому, что у школьников благодаря восприятию предметов и процессов окружающего мира формируются представления, правильно отображающие объективную действительность, и вместе с тем воспринимаемые явления анализируются и обобщаются в связи с учебными задачами. Использование наглядных средств направлено не только на создание у учащихся образных представлений, но и для формирования понятий, развития отвлеченного мышления.

В методике преподавания физики со времен М. В. Ломоносова наглядность в процессе обучения обеспечивается, в первую очередь, демонстрацией физических опытов.

Демонстрация физических опытов вызывает у учащихся такие психические процессы, как ощущение, восприятие, представление, обобщение, воображение. Учет психических закономерностей развития детей обеспечивает надежность процесса обучения.

В науке, чтобы понять сущность явлений, которые по разным причинам нельзя наблюдать непосредственно, ученые строят воображаемую модель этого явления. Так, при изучении свойств газов была построена воображаемая модель идеального газа; при изучении атома - модель атома и т. д.

При обучении физике развитое воображение учащихся позволяет им, используя впечатления от ранее наблюдаемых демонстрационных опытов, представить себе такое явление или такой предмет, который учитель не может показать на демонстрационном столе.

Современная психология рассматривает образное мышление как один из уровней мысленной переработки и преобразования информации в любом возрасте. Экспериментальные психологические исследования убедительно свидетельствуют о влиянии образов на продуктивность мышления не только у детей и не только в художественном творчестве, но и в других видах деятельности, и особенно в научном и техническом творчестве. А потому развитие образной стороны мышления - важная составная часть формирования интеллекта учащихся. Роль развитого образного мышления в решении физических задач можно показать на примере.

Рис. 1

На одной из физических олимпиад учащимся VI-X классов была предложена задача: "Над центром квадратной площадки со стороной а на высоте, равной ^а/₂, находится источник излучения мощностью q. Считая источник излучения точечным, вычислить энергию, получаемую площадкой ежесекундно" (рис. 1).

Учащиеся X класса, знакомые с законами освещенности, пытались решить эту задачу аналитически. Рассматривая источник излучения как точечный источник света и используя формулу освещенности, начали вычислять освещенность в одной, другой, третьей точках площадки... и быстро поняли, что решить задачу таким способом они не могут, так как потребуется вычисление освещенностей в бесконечном числе точек. А математическая подготовка не позволяла им воспользоваться приемами интегрирования.

Рис. 2

Ни один ученик X класса не справился с этой задачей. Но ее успешно решили несколько шестиклассников. Эти ученики представили себе источник излучения находящимся в центре куба, который они построили на заданной площадке (рис. 2). На каждую грань куба падает равная доля энергии излучения, а следовательно, на данную площадку ежесекундно приходится энергия, равная ^q/₆.

Психология, изучая энергетические затраты мозга, отметила, что они существенно зависят от характера мыслительной деятельности. Если задача решается чисто аналитическим способом, то энергетические затраты мозга сравнительно невелики. Но они существенно возрастают, если решение задачи требует оперирования образами предметов и явлений. Очевидно, мозг в процессе мышления стремится к поиску решения наиболее простыми средствами, с наименьшими энергетическими затратами, путем преобразования компонентов мышления по заложенным в памяти алгоритмам решений схожих задач. И лишь в случае затруднений в процесс решения включаются образы разной степени обобщенности, требующие для своего преобразования больших затрат энергии, но зато позволяющие найти решение эвристически, интуитивно.

Но возможным это становится только в том случае, если мозг ученика насыщен достаточным количеством представлений, образованных непосредственным восприятием большого числа предметов и явлений природы. Такое насыщение мозга учащихся образами предметов и явлений окружающего мира в процессе преподавания физики осуществляется показом демонстрационных опытов.