Дәріс.Физикаға оқытудағы индукция мен дедукция, аналогия мен модельдеу.

Физиканы оқыту әдістері оқушылардың танымдық процесінің логикалық ойлау формаларын қолдану арқылы жүзеге асады. Олар -индукция мен дедукция, абстракция мен қорытындылау, анализ бен синтез, аналогия мен модельдеу.

1. Индукция мен дедукция оқыту әдістерінің барлық түрлерінде пайдаланылады деуге болады. Жоғарыда айтқанымыздай, индукция – жалқы жеке жағдайлардан жалпы қорытынды шығаратын ойлау формасы, ал дедукция – ойлаудың жалпыдан жалқыға, бүтіннен бөлшекке көшіп нәтиже шығаратын ойлау формасы.

Оқытудың сөздік әдістері - әңгіме, дәріс, түсіндіру, әңгімелесу, телеәңгіме, теледәріс индуктивті де, дедуктивті де құрылуы мүмкін, яғни алдымен физикалық құбылыстың немесе заңның жалпы тұжырымдамасын, ал одан кейін оны дәлелдейтін деректерді келтіруге болады, немесе керісінше, алдымен деректерді хабарлап, одан кейін қорытынды шығарып, жалпы жағдайды тұжырымдауға болады.

Физиканы оқыту процесінде индукция мұғалімнің жаңа материалды түсіндіру тәсілі ретінде пайдаланылады. Индукциялық тәсілмен түсіндіру ойлаудың формаларымен және басқа операцияларымен байланысты жүзеге асады. Мәселен, белгілі бір заттың немесе құбылыстың жеке элементтерін білу негізінде жалпы қорытындыға келу индуктивтік ой тұжырымдауға жатады. Бұл ойлаудың формасы. Ал жеке элементтерді білу оларды талдаудан, яғни анализден басталады. Физикада көбінесе бақылау мен эксперимент нәтижелерін салыстырып, талдау арқылы қорытындыға келеді.

Оқу материалын индуктивтік тәсілмен баяндау физикаға оқытудың бірінші сатысында тиімді және жиі пайдаланылады, ал екінші сатыда – дедуктивтік тәсіл көбірек қолданылады. Осы екі тәсілді дұрыс түсіну үшін графтар құру әдісін пайдаланып мынандай мысал келтірейік.

Мәселен, куб немесе параллелопипед формалы заттың массасын графтар құру арқылы индуктивтік тәсілмен төмендегідей логикалық тізбекпен анықталуы қажет (3-сурет).

 

                           а               S        V        m

                      

                                         в     h         

3 – сурет

Мұндағы а және в – заттың табан ауданының қабырғалары, S – табан ауданы, h – оның биіктігі, V – көлемі,  - тығыздығы.

  Ал дедуктивтік тәсілмен анықтайтын болсақ стрелкалар кері бағытта қойылады (4-сурет) және тізбектің математикалық өрнегі төмендегідей болар еді:

                          m= в.

                                                h   в

                 m           V           S             a      

4-сурет

  Осы сияқты заттың электрондық теориясы негізінде өткізгіш бойымен өтетін ток шамасын индуктивтік тәсілмен анықтау үшін логикалық тізбекті төмендегідей құру қажет (5-сурет).

    Мұндағы  - электронның жылдамдығы, t – екі рет соқтығысудың уақыт аралығы, l – еркін жолдың ұзындығы, S – аудан, V – көлем, n – электрондардың шоғыры, N – олардың жалпы саны, e- электронның заряды, q – жалпы заряд.

    Мұнда да дедуктивтік тәсілмен құру жағдайында стрелкаларды кері бағытта қойып, тізбектің математикалық тұрғыдан өрнектелуін төмендегідей жазамыз:

 

    

               t       l     V  N      q       I              

    

                      S       n       e        t

5 – сурет

       

  Қарапайым осы екі мысалдан графтар құру тәсілімен оқу материалының логикалық құрылымы мен тізбектеліп баяндалуын анықтауға, сондай – ақ оқу процесінде оқушылардың логикалық ойлау қабілеттерін дамытуға болатындығын көруге болады.

    Оқу материалын мұғалімнің түсіндіруі, оның оқулықтағы баяндалу тәсілімен сәйкес болуы қажет. Егер материал оқулықта индуктиытік тәсілмен жазылып, ал мұғалім оны дедуктивтік тәсілмен баяндаса, одан ешбір нәтиже шықпайды. Бұл тек оқушыны адасуға алып келуі мүмкін.

  2. Аналогия мен модельдеу. Аналогия – заттар мен құбылыстардың жеке қасиеттері мен белгілерінің ұқсастықтары бойынша олардың басқа да маңызды жақтарын ашуға мүмкіндік беретін танымдық әдіске жатады. Логикада бір белгісі бойынша денелердің ұқсастығынан осы денелердің басқа белгілері бойынша ұқсастығы жөнінде қорытынды шығаратын ой тұжырымын аналогия деп түсінеді. Ғылыми зерттеулерде ол нақты материалды логикалық өңдеу және жоруды тұжырымдау тәсілдерінің бірі болып саналады. Мәселен, абсолютті серпінді шариктердің қозғалысы мен газ молекулаларының қозғалысы арасындағы аналогия газ қысымын есептеуге және түсіндіруге мүмкіндік берді.

    Мектептің физика курсында да аналогияны сәтті пайдалану нәтижесінде кейбір оқу материалын едәуір дұрыс түсінуге болады. Мәселен, кернеу көзіне жалғанған тізбек бойымен жүретін токтың табиғатын су сорғышпен жалғанған гидротораптың жұмысы арқылы түсіндіруге болады, бүкіл әлемдік тартылыс заңының формуласының Кулон заңының формуласына ұқсастығынан табиғаты әртүрлі әсерлесулердің арасында да ұқсастық бар екендігін білуге болады. 

    Аналогия модельдеу тәсілімен алынған қорытындының логикалық негізі де болып саналады.

  Модельдеу – материалды немесе ойша зерттелінетін объектілердің белгілі бір қасиеттерін сипаттайтын жасанды жүйе құру. Модель дегеніміз таным процессі кезінде объектіні ауыстыра алатын, зерттеу нәтижесінде ол жайлы мағлұмат бере алатын жүйе. Модельдеу әдісінің мәні белгілі бір объектіні зерттеу үшін, оны ауыстыра алатын басқа объектіні пайдалануда жатыр.

Физикада модельдеу арқылы көп нәрсені түсіндіруге болатындығы бұрыннан белгілі болған. Идеаль газдың моделі және заттың атомды-молекулалық құрылысының моделі заттың молекулалы-кинетикалық теориясының дамуына және газ заңдарын түсіндіруге себепкер болды. Ал Бордың атомдық моделі классикалық физикадан кванттық физикаға көшудің өзіндік бір жолы болды. Осылар сияқты мектептің физика курсын оқытуда да модельдеу кеңінен қолданылады.

    Құру тәсіліне қарай мектепте пайдаланылатын модельдерді шамамен идеалдық (ойша) және материалдық деп бөлуге болады.

Қазіргі кезде физикада пайдаланылып жүрген идеалдық модельдерге материалық нүкте, идеаль газ, идеаль сұйық, абсолют қатты дене, кристалдық тор, электрондық газ, атомның планетарлық моделі т.с.с. жатады. Техникада модельдеу арқылы эксперименттік зерттеулер жүргізіледі (ұшақтардың, кемелердің т.б. модельдері).

    Мектептің физика кабинеті үшін көптеген техникалық машиналар мен қондырғылардың әсерге келетін модельдері шығарылды: су сорғышы, жел қозғалтқышы, бу және су турбиналары, жылу қозғалтқыштары, электр энергиясының генераторлары, электр қозғалтқыштары т.б. Бұлардан басқа бірқатар нәрселердің макеттері де бар: автомобильдер, кемелер, ұшақтың қанаты, іштен жану двигателі, кристалдың кеңістіктік торы, Броундық қозғалыс моделі, толқындық машина т.б. Міне бұл келтірілгендер материалдық модельдерге жатады.