Проект на тема: „Ролята на експеримента в обучението по физика. Експеримент в научното познание. Определяне на изминатото разстояние от дома до училището

Дагестански институт за развитие на образованието

Отдел за научно образование

Проект на:

„Ролята на експеримента в обучението

Подготвен от:

учител по физика в гимназия № 3 в Хасавюрт

Габибулаева Хафия Абдулаевна

Проектен план:

1. Релевантност на проблема

2. Цел на проекта

3.Обект и предмет на изследване

4. Изследователска хипотеза

1.Собствен опит

2. Заключение

3. Използвана литература

О, колко прекрасни открития имаме

Подготвя просветен дух.

И опитът, син на трудни грешки,

И гений, парадокси приятел,

И случайността, бог е изобретателят.

Отправна точка в проектната дейност бяха думите на Розенбергер „Гръцкият ум се отличава с особена сила на творчество в областта на хипотезите. Може да се каже, че той почти е изчерпал всички ментални теории за обяснение на Вселената, така че нашите съвременни хипотези могат да бъдат признати за пряко продължение на неуспешните опити на древните.

Релевантност на проблема

Разнообразието от ситуации на несигурност, пред които е изправено по-младото поколение, поставя пред системата общо образованиеширок спектър от задачи, свързани с натрупването от учениците на положителен опит в намирането на отговори на въпроси, свързани с реални явления от света наоколо

Съвременните изисквания към обучението по физика променят фундаменталния подход към дейността и съдържанието на учебния предмет.

предвид горното проблем с проектаформулиран по следния начин: как да се изгради система от физически експеримент при преподаване на физика в основното училище, така че при запазване на системния, научен характер на предметната подготовка на учениците да се осигури формирането на знания и умения.

На нивото на общото образование експерименталните физически проблеми най-ясно отразяват сложния теоретичен и експериментален характер на изучаването на реални системи в пряк контакт с учениците. спешност на проблемапоради противоречията между целите на обучението по физика, свързани с необходимостта от формиране на знания и умения на учениците от методическо естество и същността на обучението по физика в гимназиален етап, поради съществуващото програмно-методическо осигуряване и при постигане на положителни резултати от финалния контрол; между необходимостта студентите да придобият опит от преподавателска и изследователска дейност, която изисква много време, и тенденцията за намаляване на броя на учебните часове, отделени за природните науки; между възможностите на оборудването на един съвременен кабинет по физика и недостатъчната разработеност на методиката за неговото използване.

Целта на моя проектоще веднъж подчертават важността на тази посока и помагат на учителя при прилагането на експериментални задачи

Обект на изследванее процесът на обучение по физика в основното училище.

Предмет на изследване -системата от физически експеримент като средство за предметно обучение и развитие на учениците от началното училище.

Изследователска хипотеза.Ако системата за физически експерименти в основното училище включва демонстрации на учители, свързани домашни и класни експерименти на ученици, както и експериментални задачиза студенти по избираеми дисциплини, и организират познавателната дейност на учениците по време на тяхното изпълнение и обсъждане въз основа на проблеми, тогава учениците ще имат възможност да придобият, наред със знанията за основните физични понятия и закони, информационни, експериментални, проблемни, умения за дейност, които ще доведат до до повишаване на интереса към физиката като предмет.

Експерименталните физически проблеми принадлежат към категорията на отворените когнитивни проблеми, който може да бъде решен различни начини. От основно значение е натрупването от учениците на положителен опит при решаване на експериментални задачи.

Съвременните изисквания към обучението по физика променят фундаменталния подход към дейността и съдържанието на учебния предмет. На ниво общообразователна подготовка експерименталните физически задачи най-ясно отразяват сложния теоретичен и експериментален характер на изучаването на реални системи в пряк контакт с учениците.

Систематичното обучение за решаване на експериментални задачи може да доведе училищното физическо възпитание до нивото на търсене, свързано с организация. познавателна дейностученици, в които те не само учат, но и активно използват домашно, стандартно и ново оборудване за решаване на образователни проблеми, поставени въз основа на използването на възможностите на съвременната образователна среда. В същото време дейността на студентите е насочена едновременно не само към усвояване и прилагане на конкретни програмни знания, но и към разбиране и прилагане на основите на методологията на научното познание. Научното познание във физиката се характеризира с висока степен на баланс между качественото и количественото описание на изследваните обекти.

Експерименталните проблеми традиционно присъстват в теорията и практиката на обучението по физика. Подобрени методи за използването им в учебен процес. През последните години вниманието на местни и чуждестранни физици-методисти е насочено към развитието интегрирана употребатрадиционно и ново оборудване за кабинети по физика. Всъщност говорим за създаване на нова образователна среда за обучение по физика в различните степени на обучение. Въпреки това, прекомерен ентусиазъм за несистематични демонстрации физични явления, подкрепени и възпроизведени от възможности компютърна технологияобразование, е изпълнено с опасност от непоследователно натрупване от учениците Голям бройинтересни емпирични факти, които не отразяват адекватно системата от научни знания на теоретично ниво в обучението по физика.

В съвременното училище се е развила ситуация, при която се отделят по-малко учебни часове на природните науки, като се запазва информационният компонент на програмата. В същото време всички нормативни документи, включително Федералният компонент на Държавния образователен стандарт и Националната образователна инициатива „Нашето ново училище“ подчертават, че най-важните условия за формирането на съвременна личност са такива качества като инициатива, способност да мислят креативно и да намират нестандартни решения. Особено се отбелязва необходимостта от включване на ученици в изследователски проекти, творчески дейности, по време на които учениците се учат да проектират, измислят и използват придобитите знания на практика.

Едно от основните направления учебен процесе развитието на способността на учениците да изследват, дейности по проекта. Следователно формирането на изследователски умения на учениците е едно от критични задачи модерно училище.

Работата на учените В. И. Андреев, Л. И. Анциферов, В. В. Майер, В. А. Орлов, И. Г. Пустильник, В. Г. В. Усова и редица други известни изследователи на проблемите на общото образование, в които се подчертава стойността на решаването на експериментални проблеми като най-естествен процес, свързан с изучаването на реални природни явления и допринасящ за разностранното развитие на учениците. Въпреки това, анализът на променените условия на училищното обучение по физика, свързани, наред с други неща, с възможностите на съвременната образователна среда, както и изискванията към резултатите от обучението и организацията на учебната и изследователската дейност, налага преразглеждането на въпросът за формирането на изследователски умения в процеса на обучение по физика, като се акцентира върху изследователската насоченост на експерименталните проблеми.

Първо, трябва да констатираме намаляване на интереса на много категории ученици към изучаването на физика като цяло и по-специално към решаването на физически проблеми, особено експериментални като много трудоемки. По правило това се отнася за студенти, които не планират да полагат различни видове финален контрол и приемни изпитивъв физиката, например ИЗПОЛЗВАЙТЕ формата, при завършено основно или пълно средно образование.

Второ, в ИЗПОЛЗВАЙТЕ заданияи различни видове финални тестове за няколко последните годиниПредставени са нагледни задачи, предполагащи, че учениците имат определени умения за извършване на измервания, определяне стойността на делението на уреда и други експериментални умения като образователни и познавателни компетенции по физика.Тези задачи, с помощта на снимки, диаграми и чертежи, всъщност имитират експериментални физически задачи.

Трето, кабинетите по физика на много училища получават ново оборудване, което отваря определени възможности за използване на това оборудване в развитието на учениците, когато ги учат да решават експериментални задачи.

Съвременните изисквания към обучението по физика променят фундаменталния подход към дейността и съдържанието на учебния предмет. За мен е това:

първо, в промяна на дейностите на учителя и учениците в класната стая и извън нея (осигуряване на по-голяма свобода на действие, въображение, представяне в ума, разсъждение, проверка на предположенията на практика, доказване и отново опровергаване на заключенията, т.е. така че показват живота на науката и практиката);

второ, при промяна на съдържанието на предмета (необходимостта да се покаже въвеждането на определени понятия в науката за физиката; изграждане на физически модели, проверката им с помощта на съвременни инструменти, по-специално компютъризация).

Обобщен метод за решаване на всеки типичен проблем се състои от следната система от действия: 1) подчертайте в формулировката на целта крайния продукт, който трябва да се получи, и неговите свойства;

2) избира предмета на дейност, от който може да се получи необходимия краен продукт;

3) подчертават свойствата на предмета на дейност, които могат да бъдат от значение за създаването на необходимия краен продукт с необходимите свойства;

4) подчертават явленията, процесите, въздействията, които правят възможно превръщането на предмета на дейност с неговите свойства в даден краен продукт с необходимите свойства (или го оставят непроменен);

5) идентифицира условията, необходими за прилагането (минимизирането) на явления, процеси, влияния, които позволяват превръщането (или оставянето непроменен) на предмета на дейност с неговите свойства в даден краен продукт с необходимите свойства;

6) да се разработи принципна схема на техническо средство (експериментална инсталация), с което можете а) да възпроизвеждате явления, процеси, въздействия и б) да създавате необходимите условия за тяхното изпълнение;

7) проверява разработената схема на техническото устройство (експериментална инсталация) за съответствие с изискванията за безопасност на човека и заобикаляща среда;

9) изготвя списък на оборудването, от което е възможно да се монтира техническо устройство (експериментална инсталация);

10) изготвя програма за превръщане на предмета на дейност в необходимия краен продукт с помощта на разработеното техническо средство (експериментална инсталация).

Анализ методическа литературапоказа, че проектите, свързани с оценката или намирането на стойностите на параметрите на свойствата на обекти в определено състояние, и как учениците ги изпълняват, са описани от N.I. Одинцова, Т.В. Илина, Л.А. Радкевич. Работата на G.P. Устюгина, А.А. Князева, Е.М. Савелиева. Не е разработено съдържанието на проектните дейности за създаване на нов практически значим продукт и технология за неговото производство.

Работата на учените В. И. Андреев, Л. И. Анциферов, В. В. Майер, В. А. Орлов, И. Г. Пустильник, В. Г. В. Усова и редица други известни изследователи на проблемите на общото образование, в които се подчертава стойността на решаването на експериментални проблеми като най-естествен процес, свързан с изучаването на реални природни явления и допринасящ за разностранното развитие на учениците. Въпреки това, анализът на променените условия на училищното обучение по физика, свързани, наред с други неща, с възможностите на съвременната образователна среда, както и изискванията към резултатите от обучението и организацията на учебната и изследователската дейност, налага преразглеждането на въпросът за формирането на изследователски умения в процеса на обучение по физика, като се подчертава изследователската насоченост на експерименталните проблеми

Въпреки факта, че методът на проекта се използва доста широко, има много проблеми, свързани със съдържанието на този метод и методологията за неговото прилагане.

Развитието на знанието - включва непрекъснато взаимодействие на експеримента и теоретичното мислене

Методът на научното познание се състои от:

1. Теоретична прогноза

2. Експериментална проверка на хипотезата.

3. Сравнение на теоретични и експериментални данни, формулиране на данни.

Съществена част - ; тя действа като критерий за истината.

В учебниците има експериментални задачи, които са дадени в края на разгледаните теми.

Мисля, както се убедих в работата си, че е по-добре тези задачи да се дават на децата, преди да преминете през темата. В продължение на много години използвах този метод за обяснение на нови теми след наблюдение на експерименти.

В края на урока, заедно с останалата домашна работа, учениците получават задача за изпълнение вкъщи и подготовка на експериментална задача за демонстрация. В следващия урок един от учениците демонстрира експеримент, а след това учителят, включвайки учениците в разговора, води учениците до разкриване на въпроси, базирани на експеримента. нова тема. В допълнение към задачите, дадени в учебника, на учениците се предлагат и други опити по тази тема. Този подход е много привлекателен за учениците. Студентите също се насърчават да измислят свои собствени нов експериментсвързани с обхванатите теми. Това спомага за привличане на вниманието на учениците в уроците за повторение, както и за затвърждаване и задълбочаване на знанията на учениците.

С този подход учениците се чувстват откриватели и с интерес работят в урока. Много ученици след урок у дома се опитват да намерят връзка между някакво явление от ежедневието и разглежданата тема. Например: След като премина темата „Налягане“, студент забеляза, че когато изми чашата с гореща вода и я обърна, самата чаша започна да се движи на масата. В урок за повторение на тема: натиск тя показа това преживяване, което нарече „Живата чаша“.

Тъй като предлагам на учениците експериментални задачи не само от учебника, но и от други източници, в началото децата записваха условията на експериментите в тетрадка, но постепенно учениците започнаха да получават задачи под формата на файлове на компютъра, които веднага прехвърлят на флашка и някой снима файл на телефона.

1. Свойства на течността

1. Изрежете квадрат 10х10 см от различни парчета плат.
2. Покрийте чашата с тези парчета.
3. Фиксирайте ги върху стъклото с гумена лента.
4. Върху всяко парче внимателно се залива с лъжица вода.
5. Отстранете клапите, обърнете внимание на количеството вода в чашата.
6. Направете изводи.

2 . Растеж на кристали.

Оборудване:стъкло, вода, тигани, молив, конец, захар, стъкло.

Напредък:

1. Вземете две части вода и една част захар. Разбъркайте.
2. Помолете родителите си да ви помогнат да загреете разтвора.
3. Изсипете разтвора в чаша.
4. Завържете конец за молива, така че да потъне в разтвора.
5. Поставете молива върху чашата.
6. Оставете чашата за няколко дни.
7. Вижте какво се е образувало по конеца.

3. Наблюдение на дифузията.

1. Изсипете чаена лъжичка гранулирана захар в чаша.

2. Налейте топла вода в чаша. Опитайте се да наливате вода внимателно, не го правете

смесвайки го със захарта. След известно време на дъното на чашата вие

ще видите слой мътна течност. Това е захарен сироп.

3. След 15-20 минути опитайте водата.

4. Какво наблюдение направихте и как можете да го обясните?

4 . Какво определя скоростта на дифузия.

Поставете една чаша вода в хладилника, поставете друга чаша от същия вид в шкаф или на някое топло място (но не близо до батерията, за да не се получи конвекция в чашата).

Внимателно, без да местите чашите, спуснете кристал калиев перманганат на дъното им.

Два пъти на ден отбелязвайте колко милиметра е оцветена водата. Водете дневник на наблюденията.

Какъв извод следва от направените наблюдения?

5. Определяне на изминатото разстояние от дома до училището.

Оборудване:ролетка.

Напредък:

Изберете маршрут.
2. Приблизително изчислете дължината на една стъпка с рулетка или сантиметрова лента. ( С')
3. Изчислете броя на стъпките, докато се движите по избрания маршрут ( н).
4. Изчислете дължината на пътя: С = С' . н, в метри, километри, попълнете таблицата.
5. Начертайте маршрута в мащаб.

6. Направете заключение.

6. Взаимодействие на телата.

Оборудване:стъкло, картон

Напредък:

1. Поставете чашата върху картона.
2. Бавно издърпайте картона.
3. Бързо издърпайте картона.
4. Опишете движението на стъклото и в двата случая.
5. Направете заключение.

7. Тежък ли е въздухът?

Оборудване:два еднакви балона, телена закачалка, две щипки, карфица, конец.

Напредък:

1. Надуйте два балона до един размер и ги завържете с конец.
2. Закачете закачалката на релсата. (Можете да поставите пръчка или парцал върху облегалките на два стола и да прикрепите закачалка към нея.)
3. Прикрепете балон към всеки край на закачалката с щипка.
4. Надупчете едното топче с карфица.
5. Опишете наблюдаваните явления.
6. Направете заключение.

8. Усетете триенето.

Оборудване:течност за миене на съдове.

Напредък:

1. Измийте ръцете си и ги подсушете.
2. Разтрийте бързо дланите си една в друга за 1-2 минути.
3. Нанесете малко течност за миене на съдове върху дланите си. Отново разтрийте дланите си за 1-2 минути.
4. Опишете наблюдаваните явления.
5. Направете заключение

9. Изчисляване на налягането твърдо тяловърху опора.

Оборудване:бар, кантар с тежести, линийка.

Изчислете налягането на лентата върху масата.

Използвайте динамометър, за да определите силата на гравитацията
бар:

Силата на натиск в този експеримент е числено равна на силата на гравитацията на тялото:

С помощта на линийка определете дължината, ширината на лентата и изчислете площта на нейната основа.

Закръглете стойността на площта до първите две значещи цифри:

О. Изчислете налягането на лентата върху масата:

6. Закръглете стойността на налягането до първите два знака след десетичната запетая.

10. Определяне на зависимостта на налягането на газа от температурата.

Оборудване:балон, конец.

Напредък:

1. Надуйте балона, завържете го с конец.
2. Закачете топката на балкона.
3. След известно време обърнете внимание на формата на топката.
4. Обяснете защо:

а) Насочвайки въздушна струя при надуване на балона в една посока, ние го караме да се надува във всички посоки едновременно.
б) Защо не всички топки придобиват сферична форма.
в) Защо топката променя формата си при понижаване на температурата?

5. Направете заключение.

11. Производство на съобщителни съдове.

Производство на комуникиращи съдове от спринцовки за еднократна употреба, свързани с прозрачна тръба от използван капкомер, за да се изследват законите на комуникиращите съдове за течности с различна плътност.

12. Промяна на вътрешната енергия на тялото по различни начини.

Оборудване: алуминиева тел, кибрит, съд с вода.

Указания за изпълнение.

Вземете парче тел и го нагрейте, докато пръстите ви регистрират промяна в температурата му. След това вземете друго парче тел и го счупете. Отговори на въпросите:

а) Какво се случва с жицата във втория случай?

б) Същите ли са причините за увеличаването на вътрешната енергия на жицата?

в) Възможно ли е с помощта на работа да се постигне същото повишаване на температурата на жицата, както при нагряване на открит огън?

13. Наблюдение на сублимация на йод.

Оборудване: епруветка с йодни кристали,

Алкохолна лампа.

загрейте епруветка с йодни кристали върху пламъка на свещ.

Какво явление наблюдавате? Как да го обясня?

14. Измерване на влажността на въздуха.

Инвентар: термометър, спирт, вода, парче марля или памук.

Ред на поведение:

отбележете първоначалното отчитане на термометъра.

Навлажнете марлята, която е увита около резервоара на термометъра, с алкохол.

отбележете най-ниската температура, която ще покаже термометърът.

увийте термометъра със суха памучна вата и повторете опита с вода.

отговори на въпросите:

1) Как се променя температурата на течността, когато се изпарява? обяснете причината

2) Еднакво ли се променя температурата на водата и алкохола при тяхното изпаряване? Как може да се обясни наблюдаваната разлика?

3) как се променя вътрешна енергиятечност, докато се изпарява?

Направете заключение и го запишете в тетрадката си.

15. Изработка на електроскоп.

Оборудване: пластмасова дръжка, стъклен буркан с капак, пирон, метално фолио, конец, парче вълнен плат.

Указания за изпълнение.

Направете дупка в капака на буркана и поставете пирон в нея. Завържете две ленти фолио към острия край на нокътя. Затворете буркана с капак. Разтрийте писалката върху тъканта и я донесете до главата на нокътя. Опишете принципа на действие на електроскопа.

16. Изработка на прахосмукачка.

Използвайки стара пластмасова чиния за сапун, направете прахосмукачка и покажете как работи.

Вариант на изпълнение:В дъното на една от половините на пластмасова сапунерка се правят няколко разреза с ширина около 5 мм. Облечете другата си половина. "Прахосмукачка" е готова.

17. Изработване на лимонова батерия.

Оборудване:лимон, нож, медна и цинкова тел, тънка тел.

1. Разрежете лимона напречно с остър нож, като се стараете по възможност да не отстранявате или разкъсвате тънките прегради, които разделят лимона на гнезда.

2. След това последователно залепете парче (2 см) медно-цинкова жица във всяко гнездо.

3. Свържете тези краища последователно с тънък проводник.

4. Дайте обяснение.

18. Изследване на нагревателни устройства.

Оборудване:лампа с нажежаема жичка, електрическа печка, ютия, поялник.

Най-добре е да вземете повредени устройства, които могат да бъдат разглобени по всяко време.

Указания за изпълнение.

Помислете за устройството на всяко от устройствата. С помощта на чертежите в учебника назовете основните части на електрическата печка и ютията.

19. Изработване на плаващ компас.

Оборудване: тапа, чинийка, карфица, магнит.

Указания за изпълнение.

1. Изрежете дупка в тапата с дебелина 1 см и я поставете във вода.

2. Магнетизирайте щифта и след това внимателно го поставете върху тапата.

3. Как ще бъде насочен щифтът.

20. Праволинейно разпространение на светлината.

Оборудване: стъклена чаша с вода, акварели, лазерна показалка.

Указания за изпълнение.

Разтворете малко количество акварел във вода, така че водата да е леко мътна. Насочете лазерната показалка към водата. Опишете какво виждате.

21. Наблюдение на отражението на светлината.

Оборудване:стъклена чаша с вода, акварелни бои, лазерна показалка, малко огледало (огледалото трябва да пасва на дъното на стъкления съд).

Указания за изпълнение.

Разтворете малко количество акварел във вода, така че водата да е леко мътна. Насочете лазерната показалка в горната част на стъклото към огледалото. Чрез промяна на ъгъла на падане оценете правилността на закона за отражение. .

22. Наблюдение на образи в система от огледала.

Оборудване: две плоски огледала, молив.

Указания за изпълнение.

поставете две огледала близо едно до друго под прав ъгъл.

поставете молив между тях. Колко изображения и къде трябва да видите в тази система от огледала?

тествайте вашите предложения чрез опит и дайте обяснение за това, което виждате.

поставете две огледала на масата успоредно.

поставете молив между огледалата. Колко изображения и къде трябва да видите в тази система от огледала?

Проверете предположенията си чрез опит и дайте обяснение за това, което виждате.

23. Наблюдение на явлението пълно отражение.

Оборудване: : чаша вода, епруветка.

Указания за изпълнение

пуснете малък предмет в епруветката.

сложете го в чаша вода.

обяснете наблюдаваното явление.

24. Наблюдение на пречупването на светлината.

Оборудване: чаша вода, парче дебела алуминиева тел с дължина около 20 см.

Указания за изпълнение.

Изправете жицата и я спуснете в чаша с вода. Променете ъгъла на жицата спрямо повърхността на водата.

Отговори на въпросите:

а) Как се променя взаимното разположение на потопените и непотопените части на жицата?

б) Коя среда (вода или въздух) се счита за оптически по-плътна?

25. Накарайте цветовете да изчезнат.

Оборудване:бял картон, ножици, молив, пергел, бои.

Напредък:

1. Начертайте кръг върху картона, изрежете го и го разделете на 6 равни части.

2. Оцветете секторите: червено, оранжево, жълто, зелено, синьо, лилаво в този ред.

3. Продупчете центъра на кръга с подострен молив, за да направите горна част. Развийте го.

4. Какъв цвят е кръгът? Обяснете какво виждате.

26 . Реактивно задвижване.

а) Надуйте гумения бебешки балон, без да завързвате дупките, вие
махни го от ръцете си. Какво ще стане с това? Защо?

b) Напълнете колбата 1/3 пълна с вода V. колба за
покрийте със запушалка, в която поставете две стъклени тръби, предварително огънати над пламъка на горелката. Закачете колбата на статив,
оставяйки го да се върти свободно, използвайте горелка, за да загреете водата до кипене. Парата избухва със сила от стъклени тръби, колба
влиза в ротация. Обяснете причината за въртенето на колбата.

27. Определете височината на човек с помощта на часовник

Оборудване: часовник със секундна стрелка (или хронометър), метална топка с малък диаметър с проходен отвор в центъра, дълга нишка (около 2 м), статив със съединител и пръстен.

Идеята за опит. Вземете нишка, отделете върху нея сегмент, равен на височината на човек, и след това изчислете дължината на нишката въз основа на формулата за периода на колебание на математическото махало.

1. Как едно махало може да се превърне в измервател на дължина? (Колебанията на топка върху дълга нишка при малки ъгли на отклонение от равновесното положение могат да се разглеждат като вибрации на ма-

тематично махало. Неговият период зависи от дължината на нишката и ускорението на свободното падане и се определя по формулата:

2. Какво знаем във формулата за дължина?

3. Какво е неизвестно?

4. Как мога да определя периода?

5. Каква е крайната форма, като се има предвид това, придобива формулата
за изчисляване на дължината?

Напредък.

Завържете топка на връв

Помолете съсед да измери дължината на конеца, така че да е равна на вашия ръст. За да направите това, на свободния край на конеца, направете

правилното място етикет (например възел).

Поставете стол на масата и статив с пръстен на стола. Спуснете конеца към пръстена, така че точката на окачване да съвпада с маркировката (тогава дължината на конеца събужда рампата до моя ръст), - необходимата дължина на математическата стотинка е направена

Отклонете махалото от равновесното положение с 5-10 см и го пуснете.

Измерете времето на 20 пълни трептения.

Повторете измерването на времето поне 5 пъти, без да променяте условията на експеримента, и намерете средната стойност на времето T .

Тази стойност на дължината е вашата височина.

Експерименталните задачи, въпреки тяхната специфика и условна тематична принадлежност, са образователни задачи, които изискват по правило практическо приложение на знания от различни клонове на физиката и допринасят за развитието на широк спектър от технически умения и лични качестваприсъщи на познавателната дейност с изследователски характер - от подробно описание на явлението по време на първоначалното запознаване до обяснение на резултатите и разработване на модел на реално явление с помощта на теоретични знания.

Ясно е, че постигането на социално значима цел - привеждане на общото физическо възпитание на ниво на търсене, което действа като източник на интелектуално развитие на младите хора, които ще трябва да решават не само лични, но и социално значими проблеми, вероятно в различни Един от най-интензивните начини е системното използване на експериментални задачи в обучението по физика на различни категории ученици.

Сегашно състояние училищно образованиехарактеризиращ се с наличието на традиционна, съществуваща от много години и доста ефективна система на обучение, насочена към формиране и натрупване на знания. В същото време интензивно се разработват подходи за осигуряване на обучението и възпитанието на ученик, който не само знае много, но и който лесно може да приложи различни знания и умения във всяка ситуация. В съдържанието на физическото възпитание се въвежда компонент на дейността, изискващ разработването и прилагането на нови методи, които прилагат на практика идеите на модернизационната концепция Руско образование.

Задачата за разработване на такава методика, която да допринесе за разширяване и задълбочаване на знанията и придобиване на информация, експериментални, проблемни и умения за дейност от учениците, става неотложна.

Списък на използваната литература:

1. Бубликов С.В. Методически основи на вариативното изграждане на съдържанието на обучението по физика в гимназията: дис. .д.п.н. СПб., 2000. - 407 с.

2. Бубликов С.В., Кондратиев А.С. Методи на обучение за решаване на задачи от физическа олимпиада: Ръководство за учителя. Санкт Петербург: Издателство на градския дворец на младежкото творчество в Санкт Петербург, 1997. - 102 с.

3. Бубликов С.В., Кондратиев А.С. Методически основи за решаване на задачи по физика в средното училище: Учеб. - Санкт Петербург: Образование, 1996.-80 с.

4. Бубликов С.В., Регел А.А., Чернишов Р.Б. Учене за решаване на експериментални проблеми във физиката като средство за интелектуално развитие на учениците: Урок/ Ед. В.А. Бордовски. SPb .: Издателство на Руския държавен педагогически университет им. ИИ Херцен; 2007. - 84 с.

5Голин Г.М. Въпроси на методологията на физиката в курса на физиката гимназия: Книга. за учителя. М.: Просвещение, 1987. - 127с.

6. Давидов В.В. Проблеми на обучението за развитие: Опитът на теоретичните и експериментални психологически изследвания.-М: Педагогика, 1986.

7. Давидов В.В. Теорията на развиващото обучение. М.: INTOR, 1996. -544s

8. Махмутов M.I. Проблемно базирано обучение: основни въпроси на теорията - М .: Образование, 1975 г.

9. Махмутов M.I. Организация проблемно обучениеВ училище. Книгата за учителя. М.: Просвещение, 1977. -240s.

10. Методи на преподаване на физика в 7-8 клас на средното училище: Ръководство за учителя / А. В. Усова, В. П. Орехов, С. Е. Каменецки и др.; Изд. А. В. Усовой. М .: Просвещение, 1990. -319 с.

11. Методи за извънкласни дейности по физика: Ръководство за учители / Изд. О.Ф.Кабардина. М: Просвещение, 1980. -191s.

12. Демонстрационен опит по физика в гимназията. / Ед. А.А.Покровски. Изд.З-е, преработено. 4.1, М.: Просвещение 1978 -351s.

13. Демонстрационен опит по физика в гимназията. / Под единици А.А.Покровски. Изд.З-е, преработено. 4.2, М.: Просвещение 1979 -288s.

14Махмутов М.И. Организация на проблемното обучение в училище. Книгата за учителя. М.: Просвещение, 1977. -240s.

15. Разумовски В.Г. Методи на научно познание и качество на образованието. // Учебна физика, 2000, № 1. От 71 76.

16. Разумовски В.Г. Образование и научно познание// Педагогика. 1997. № 1 С. 7-13

17.Интернет ресурси.

История на научния метод вградени в самата наука. Изхождайки от тази позиция, компилаторът реши последователно да се запознае с въведенията към произведенията, които станаха крайъгълни камъни в развитието на естествената наука. Въпреки това, след като отделихме въведението и предговора от целия набор от данни, ние правим селекция, филтриране на материала. Ето защо естествено възниква въпросът за представителността и пълнотата на тази картина, с други думи, за мярката на нейната обективност.

Всяко преживяване на представяне на миналото е проекция на миналото. Миналото е многоизмерно и проекцията дава само един разрез от многообразието от събития, лица, идеи, които някога са съществували. Затова е важно както за читателя, така и за компилатора да разберат действието на механизма за подбор, да разберат как работи нашият подход към миналото.

В това есе ще посочим историческите граници на разглеждания период. Ще проследим факторите, които обуславят избраните произведения, и ще се спрем на тези пропуски, неизбежни пропуски, които се появяват в цялостната картина, като в същото време ще се опитаме да оценим нейната пълнота и представителност. Ще отбележим онези характеристики на съдържанието и формата, които са отразени в предговорите като явления на литературата. Накрая ще посочим областта на приложимост на разработената техника и ще дефинираме някои изводи, до които ни води анализът на създадения по този начин автопортрет на науката.

Времето, обхванато от сборника, започва с Ренесанса, с други думи, изцяло се обръщаме към развитието на знанието за Новото време. Съществуват редица причини за подобно ограничаване на разглеждания времеви интервал, но най-съществената е, че последните пет века ни показват единна и последователна верига от събития в европейската и световна култура, които в своята съвкупност оказват решаващо влияние на настоящето.

- това е името на едно невероятно време в нашата история. Времето, когато се появяват свежи социални сили с изключителна мощ, разчупвайки идеологическите окови на феодализма, обвързвал Европа в продължение на хилядолетие. Развитието на градовете и формирането на буржоазията води до разцвет на занаятите и търговията. Възникващият капитализъм даде нови форми на обществено-икономически отношения. Страхотен географски откритияразшири нашето разбиране за Земята почти до сегашните граници. Основите на католическата църква са разклатени от Реформацията. Хуманизмът и просвещението преобразиха морала и етичните норми на обществото: самото отношение към личността на човека се промени. Духовната еманципация доведе до изключителен разцвет на културата - живописта и литературата от онова време все още пленяват нашето въображение.

Краят на тази епоха се бележи от началото на съвременния етап в развитието на науката. Тогава започва изучаването на природата, материалния свят, самия човек въз основа на наблюдение и експеримент, а не чрез схоластика, съзерцание и апелиране към догмата. Доказателството за истината започва да се търси не в съответствие с авторитета, а в данните от опита. В работите, които разглеждаме, виждаме решителните скокове, белязали появата на този нов, научен мироглед. Може би единственото полезно нещо, което беше наследено от онова минало, когато по думите на Тертулиан - "... няма нужда от никакви изследвания след Евангелието" - беше определена дисциплина и култура на мислене, възпитавани през вековете . Цялото образование ще бъде в ръцете на църквата за много години напред, но въпреки това често нейните ученици вече ще служат на ново знание и нова култура.

Разглежданото време е ограничено до днес. Но фактът, че завършваме това проучване с настоящето, е нещо повече от границата между миналото и бъдещето.

Ние живеем в ерата на социализма, в ерата на научно-техническата революция. След революционната промяна на икономическите отношения в обществото коренно се промени не само състоянието на науката, но и самата й социална функция. Науката се превърна в производителна сила.

На мнозина изглежда, че колективността на науката е станала съществена, но науката като част от общественото съзнание, даваща на всяко поколение сума от знания и определяща основните представи за света, винаги е била колективна и международна по дух, въпреки факта, че че повратните моменти в нейното развитие са ясно свързани с личности - техните имена са широко представени в тази книга.

Ако по-рано науката е била повече, макар и не изключително свързана само с търсенето на научни истини, чиято важност често е била мотивирана не толкова от практическите, колкото от духовните нужди на обществото, то в ерата на научно-техническата революция, когато използването на научни резултати стана по-малко косвено, когато научните методи започнаха да навлизат директно в технологиите и индустрията, както природата на науката, така и нейното обществено лице неизбежно се промениха.

Не е наша задача да анализираме как ще се промени развитието на науката в бъдеще, въпреки че точно този въпрос до голяма степен определя повишения интерес към историята на науката, който сега е толкова широко разпространен. Интересът към миналото се изостря в преходни моменти от историята, когато желанието да се погледне в бъдещето през миналото възниква особено остро. И наистина, ако преди историята на науката е привличала предимно философи и педагози, сега нейните въпроси интересуват все по-широки кръгове от учени и инженери. Историята на науката е интересна за всеки, който иска да разбере как е възникнала тази грандиозна и могъща сила, която сега има такова влияние не само върху цялата ни култура, но и върху самия ни живот. Затова всеки опит да се даде проекция на миналото, да се обхване изминатият от науката път изглежда не само интересен, но и практически поучителен. За нас е от съществено значение да си представим богатството на миналото, защото днес несъмнено преживяваме крайъгълен камък в развитието на науката. Би било по-лесно за нас да определим този исторически крайъгълен камък, ако имахме по-голяма времева перспектива. Това обаче не ни е дадено.

Въпросът за историческата перспектива стои и пред съставителя в по-тесен смисъл. Ретроспекцията е необходима и за преценка на една или друга творба, включена в сборника. Колкото по-назад е разположено едно произведение, толкова по-лесно е да се прецени, тъй като е възможно да се разчита на вековни оценки на много поколения. Колкото по-близо до нас е творбата, толкова повече тази преценка става все по-оцветена от субективизма на личните възгледи и пристрастността на мимолетната интелектуална мода. Ето защо компилаторът в това издание все пак е изключил трудовете на живи учени, въпреки че има доста очевидни пропуски в това.

При съставянето на колекцията компилаторът се съсредоточи върху уводите, преди всичко предговорите, понякога посвещенията и уводите към големи монографични произведения, произведения, които се превърнаха в повратна точка в развитието на науката. Такъв подход е възможен по същество едва от 16 век, от времето, когато заедно с формирането на съвременната наука се оформя научна монография. Важен технически фактор беше изобретяването на печата: в крайна сметка работата „На небесни сфери» Коперник е публикуван само 83 години след като Гутенберг отпечатва първата си 46-редова Библия (1460 г.).

През 17 век значителна роля изиграва появата на научни списания, издавани от създадените тогава научни дружества и академии на науките. Преди това обменът на информация между учените се осъществяваше главно чрез кореспонденция. Това не само силно ограничаваше кръга от кореспонденти, но и самото качество на научните доклади беше изключително. Появата на научна периодика, когато формирането на научни идеи стана публично достояние, издигна изискванията към докладите на ново ниво и след това започнаха да се разработват методи за писане на научна статия, които все още са общоприети. По правило научният мемоар се предшества от уводи и в редица случаи съставителят намира в тях полезен и интересен материал.

Съставителят вече отбеляза неизбежната непълнота на горната картина на развитието на науката. В допълнение към грешките на самия съставител и чисто случайни обстоятелства, които вече влияят върху самото качество на предговорите и уводите, има един момент, който изглежда важен. Основата на естествената наука е научен факт, откриването на ново явление, опит. Въпреки това, самият дизайн на откритията рядко се случва чрез написването на големи мемоари или книга. Във физиката, например, най-удивителните и следователно неочаквани открития често се оповестяваха публично под формата на кратък доклад и едва с течение на времето възникваше все по-дълбоко разбиране за важността на случилото се. Така беше и с откритието на Ерстед за връзката между електричеството и магнетизма, с откриването на рентгеновите лъчи и радиоактивността. Ако се обърнем към тези произведения, в тях няма да открием интересни въведения. Освен това интуитивното мислене на експериментатора, често по-освободено от всякакви формализирани идеи и теории, не насърчава такъв учен да търси повод да изрази методите и мотивите на своята работа. Така или иначе такива учени го направиха по-резервирано от авторите на следващия ешелон, което по никакъв начин не омаловажава нито техните заслуги, нито величието на техния подвиг, защото без факти и наблюдения, колкото и дребни да са те понякога, никога няма да има. са всички следващи работи на теоретиците.

Всъщност ученият се обръща към жанра на научната монография на следващия етап, когато преминава от факти към тяхното обобщение и от конкретни хипотези отива към създаването на по-пълна теория. Може би затова при първото запознаване с този сборник у читателя може да се създаде впечатление, напълно погрешно впечатление, за известен примат на теорията над експеримента. Нищо не може да бъде по-фалшиво обаче и трябва да се надяваме, че задълбоченият прочит на тази антология е доказателство за това.

Научният метод за познание на света, основан на диалектическото взаимодействие на опита и теорията, с цялото многообразие на индивидуалните черти на учените, се отразява в единството и приемствеността на цялото съдържание на сборника.

Основните понятия, чието възникване проследихме, по същество трябва да бъдат известни на всеки образован човекот учебниците на средното училище или първите години на висшето образование: ето защо сега можем да се отклоним от основното съдържание на разглежданите книги и да развием подхода, който е в основата на съставянето на тази книга. Това съображение е и в основата на отказа на съставителя да прави подробни коментари върху материалите на сборника. От друга страна, трябва да се припомни и пряката цел на предговорите. Може би за някои читатели ще има нужда да се запознаят с есето, което очакват.

Тези, които не намират имена сред авторите, които, изглежда, имат право да бъдат представени, трябва ясно да разберат, че компилаторът е поставил на първо място конкретни произведения, а не фамилни имена. Тази колекция трябва да се разглежда като последователен опит за създаване на образ на научния метод, а не като цитат, илюстриращ определена идея: от този материал може вече да следва модел на науката.

Както вече беше отбелязано, сборникът е посветен на развитието на естествените науки. Основата на съвременната наука за природата се осигурява от физиката и затова на физиката се отрежда такова видно място. В самата физика компилаторът е привлечен най-много от развитието на механиката, която е в основата на нашите представи за пространство, време и материя. Очевидно е, че механиката трябва да се разбира по-широко - тя вече задължително включва електродинамика, квантова механика, теория на относителността, решаване на същите проблеми, които в дните на класиката са били част от самата механика. Развитието на молекулярната физика, физиката на твърдото тяло и течностите беше засегнато от нас само в началните им етапи и всичко, свързано с приложната механика, динамиката на твърдото тяло и хидродинамиката, трябваше да бъде напълно изключено.

В съседните науки, по-специално в химията, съставителят се спря и на онези трудове, които са решаващи за развитието на основните му понятия, понятия, които стоят на границата с физиката. Следователно, чисто химичните въпроси, като органичната химия, структурната теория, не са получили достатъчно внимание. За съжаление, поради съображенията на историческата перспектива, отбелязани по-горе, квантовата химия е оставена извън нашето внимание, да не говорим за някои от основните трудове по квантовата механика.

В биологията съставителят се фокусира върху проблема за еволюцията и нейния механизъм, разкрит от генетиката. Физиологията и патологията се изтъкват не само като научни основи на медицината. Физиологията ни предоставя метод за решаване на елементарните проблеми на биологията, като ни показва пътя към разкриването на механизма на биологичните явления. Трябва да се отбележи, че основните събития, свързани със създаването на идеи за молекулярна биология, също бяха извън вниманието. Читателят обаче може да проследи пътищата, които в толкова близкото минало са довели до появата на съвременни идеиза механизма на наследствеността и работата на клетката, когато обединените усилия на генетици и физиолози, биохимици и физици решават някои от основните проблеми на науката за живота. От друга страна виждаме, че проблемите на съзнанието, поведението и паметта все още не са намерили своето решение и ние все още само опипваме отделни подходи към тези въпроси.

По същия метод бяха разгледани науките за Земята и Космоса, като основното внимание се съсредоточи върху трудовете, насочени към търсене на физическите процеси на развитието на света. Представената картина на развитието на науките за Земята не отразява трудовете на двама изключителни геолози от 19 век, Лайел и Зюс, които не са дали достатъчно кратки въведения нито в Основите на геологията, нито в Лицето на Земята, трудове, които в същото време имаше голямо влияние върху развитието на геологията. От съображения за обем се наложи геофизиката, метеорологията и сеизмологията и описателната география да бъдат оставени извън обхвата на сборника.

Няколко думи за математиката. В тази колекция не намираме произведенията на Паскал и Лайбниц, Вайерщрас и Риман, Галоа, Чебишев, Кантор, Лебег — имена, без които е трудно да си представим пълна картина на тази наука. Очевидно предлаганият подход чрез ключови монографии е по-малко ефективен тук, отколкото в други науки, където несъмнено по този начин се осъществява ясен подбор на основните събития. Може би традициите на математиците, традициите на тяхната наука са такива, че често не е необходимо да прибягват до посредничеството на въведенията, когато се обръщат към своите колеги и четящата публика.

Така сборникът представя предимно мислители и учени, които в своите трудове дават широки обобщения и формулират нови насоки в науката. Нищо чудно, че много от книгите, представени в колекцията, с право се считат за основни за цели отрасли на знанието. Съвкупността от такива произведения определя преди всичко възлите на скелета на нашите основни представи за природата, които в крайна сметка дават на човек синтетична картина на света. Имайте предвид, че може да се проследи ясен паралел между появата на нова парадигма в смисъла на Т. Кун и редица произведения, избрани по-горе.

Всяко поколение познава автори, които са написали рецензии, курсове за обучениекойто оказва голямо влияние върху своите съвременници. Такъв е Мерсен през седемнадесети век, през осемнадесети век помним имената на Мушенбрук, Юргава и Бюфон; Биот и Юнг - през 19 век. Човек може да си помисли, че дори учените, известни с енциклопедичния характер на знанията си, биха могли да предшестват своите изчерпателни писания със смислени въведения. Опитът обаче показва, че това не се случва. Очевидно тази независимост на мисълта, общата и най-силна черта на всички, представени в тази книга, принадлежи в по-малка степен на онези учени, които са подчинили таланта си на ерудицията и чиято независимост на мисълта често е натежавана от прекомерно бреме на знанието . Именно когато се обърнем към трудовете на учени, известни преди всичко със собствените си оригинални творчески постижения, откриваме интересни предговори към техните курсове и лекции.

Особено интересни са книгите, написани в резултат на прочитане на лекционния курс. Такива книги започват да се появяват от 19 век и тяхната поява несъмнено е свързана с развитието на светското висше образование. Така беше и след Великия Френската революциякогато са основани Политехническото и Нормалното училище, така е било и когато техническото и медицинското учебни заведения, които се появяват предимно в континентална Европа след така наречената индустриална революция. В същото време старите университети, където учебният процес се основаваше повече на догматичен подход към класиката на отминалите дни, трябваше да преструктурират дейността си и да отговорят на новите изисквания на социалното развитие.

Представеният в сборника материал позволява да се проследи тясната връзка между развитието на науката и висше образование. Виждаме сътрудничество между изследователски институти и университети, клип-пик и медицински академии. Тази връзка е необходима за нормалното развитие на науката. Необходимостта от обучение на ученици и последователи дава на учените сериозна причина да пишат есета, чиято поява в същото време служи като важен канал за комуникация между науката и обществото. Всъщност, на нивото на интелектуалните стандарти на разглежданите произведения, това, което обикновено се нарича прилагане на резултатите научно изследване, често най-ефективно се случва чрез студенти, обучени от учени, чрез научна школа, създадени от учителя, чрез представените по-горе произведения. Така се осигурява приемствеността на знанията и културата, примери за които лесно се намират в сборника.

Както вече беше отбелязано, тази колекция не включва произведения, свързани с практически изследвания и приложни науки. Наистина, запознаването с подобни книги показва, че в тях рядко се срещат предговори, които по своето ниво да съжителстват с избраните по-горе. Затова колекцията включва фрагменти от произведения, посветени на това, което понякога се нарича "чиста наука". Но нищо не определя така практическите възможности на науката, както нейните постижения в областта на абстрактното познание. Всеки от тези примери може незабавно да се посочи към конкретните практически последици от тези изследвания. Представените творби са свързани с най-висшите прояви на творческия гений на човека. Мотивите, които движат учените, са по-сложни и по-дълбоки от простите и непосредствени ползи, които могат да бъдат извлечени от знанието. Задоволяването на основните духовни интереси на човека - създаването на картина на света и постоянното търсене на законите на неговото развитие - това е, което води и води хората по пътя, който проследихме през последните пет века. Решението дори на малък въпрос в грандиозната област на науката, когато често единствената и най-висока награда е духовното удовлетворение от процеса на познание - това е, което човек търси и което се стреми да предаде на другите във вечната щафета на знанието.

Подреждането на материала по раздели на знанието е традиционно и следва исторически установената диференциация на знанията. Във всеки раздел съставителят следва хронологията. Въпреки това, когато се преценява естеството на знанието на дадена епоха, е полезно да се проектира съдържанието по такъв начин, че да се обединят произведенията, появили се по едно и също време, принадлежащи към различни отдели, тъй като по този начин човек може лесно да улови нагласите, доминиращи в дадена епоха. Така през 18 век може ясно да се види желанието за точно научно описание на природата. Ненапразно съвременната химия, съответно биология и физиология започват с трудовете на Лавоазие, Линей и Халер. Доминиращият мотив на 19 век е проблемът за еволюцията (Кант, Хътън, Ламарк, Кювие, Дарвин).

Въпреки това през ХХ век. синтетичният подход, толкова силен в миналото, особено през 17 век, отново стана съществен. Но съвременният синтез се проявява не толкова в създаването на някаква нова метанаука, а в разработването на проблеми в пресечната точка на науките, което е характерно за нашето време. По-конкретно, това се проявява във факта, че вече е трудно да се вместят събитията от съвременната наука в традиционната класификация: в кой раздел трябва да се постави например книгата на физика Шрьодингер „Какво е животът ...“, което еднакво принадлежи към физиологията, генетиката и физиката? Виждаме обаче, че именно при контактите на старите дисциплини възникват най-интересните точки на растеж на науката в настоящето. Така се раждат биофизиката и биохимията, геофизиката, биогеохимията. Дори по-широки граници са блокирани от опитите за изграждане на нови синтетични дисциплини, от които кибернетиката е може би най-известната. Така цялата сграда на науката е циментирана, докато центробежни силиспециализациите са склонни да разделят клоновете на знанието за природата на тесни, малко свързани отдели, които изглежда нямат нищо общо, освен като техен основен обект.

Запознаването с предговорите поставя въпроса за тяхната форма и стил. Учудващо е колко малко са се променили техният стил и форма през разглеждания период в сравнение с начина, по който е представено основното съдържание на произведенията. Геометричният метод, наследен от античната класика, е заменен от аналитичния метод. Визуалните графични изображения сега играят все по-важна роля в представянето на информация. През изминалите векове нашият научен език се обогати изключително много. Тези промени обаче засегнаха най-малко интротата; по същество съвременните предговори са написани по същите канони и почти същите думи, както преди 400 години, когато и сега авторът е изправен пред същите задачи като тогава: винаги на няколко страници той трябва да даде своето кредо за широк кръг читатели. Тези обстоятелства поставят всички автори в еднакво положение пред читателя и придават онази удивителна еднородност на целия материал на сборника, която не може да бъде пренебрегната.

Заслужава внимание поетиката на предговорите, разглеждани като литературни произведения. Затворени по форма, те имат свое изложение и завършек. Ето защо тези фрагменти могат да съществуват сами и, откъснати от основния текст, губят малко. Предговорите често се пишат отделно, когато самият автор гледа есето си малко отстрани, преди да го пусне на обществеността. Това е отразено в пагинацията на издателя на предговорите, чиито страници обикновено са маркирани с римски цифри, и в традицията на автора за датиране. Най-важното обаче е, че авторът отделя изключително внимание на тези няколко страници и затова те трябва да се приемат като най-важните документи в историята на науката. Това се отразява във факта, че предговорите несъмнено се цитират по-често от основната работа. От друга страна, много от тези научни миниатюри могат да се считат за най-добрите и най-високи образци на научна проза, писана някога. Последното обстоятелство ни принуждава да посветим много усилия и внимание на преводите им. Преводите, заимствани от други публикации, са направени или редактирани предимно от изтъкнати местни учени, сред които академиците Н. И. и С. И. Вавилови, А. Н. Крилов, Д. Н. Прянишников, К. А. Тимирязев, А. Ф. Йофе и много други. Трябва да се отбележи, че собствените произведения на тези изключителни учени съдържат интересни предговори. Но в тях, както и в редица други много значими произведения, предговорите не отговарят напълно на плана на книгата.

Пълнотата на предговорите по същество не позволява тяхното съкращаване. В същите редки и винаги споменати по-горе случаи, когато само от съображения за дължина съставителят е бил принуден да съкрати текста, това винаги е било направено по такъв начин, че да не се засягат нито мислите на автора, нито интересите на читателя. В случаите, когато съставителят се обърна към уводите, естествено е самият процес на цитиране да нарушава повече тъканта на авторовото изложение.

При работата с материала съставителят не може да не обърне внимание на факта, че основен интерес представляват предговорите към първите издания. Написан, когато авторът все още не е засегнат от последствията на своя труд, в предговора към първото издание той разкрива намеренията си най-пълно, без да се опитва да урежда и коригира нещо, както винаги се случва при препечатките. Освен това има редица случаи, когато предговорът представлява най-голям интерес дори не към общопризнатата основна работа, а към тази, която го предхожда, но в която основните мисли на автора вече са намерили своя израз. Несъмнено предговорите могат да послужат като ценен източник за разбиране на психологията на работата на учения и да дадат материал за преценка на вида и обхвата на неговото мислене. Имайте предвид, че предговорите, които са силно лично послание на автора, в по-голямата част от случаите са написани от първо лице.

Предговорите често стават сцена на жестоки идеологически битки. Нека посочим предговора на издателя към работата на Коперник, където благочестивият лутерански монах Осиандър се стреми да представи теорията на Коперник само като удобен начин за описание на слънчева системаа не като истинска картина на света. Нека си припомним гневния предговор на Котс към третото издание на Principia, където млад ученик на Нютон се противопоставя на картезианството и Лайбниц.

Накрая ще обърнем внимание на факта, че съвкупността от материала на книгата води до убеждението за дълбока връзка между човешките чувства и мисли. Точно когато се доближаваме до най-висшите прояви, виждаме в поезията на науката и драмата на идеята, че разстоянието между типа мислене на учения в точните науки и образното мислене на твореца, което обикновено се нарича две култури, изобщо не е толкова голямо, колкото понякога е налице. Иска ми се да се надявам, че тази колекция ще помогне да се преодолеят тези бариери, възникнали може би поради бързото разрастване на самата култура, когато в нейното разделяне започна да се търси извинение за недостатъчна пълнота.

В този сборник съставителят се ограничава до природните науки. Нищо обаче не ни пречи да приложим разработения подход и в други области. Освен това дори в художествената литература писателите често се обръщат към предговорите и изразяват в тях своите гледни точки по някои общи въпроси. Пример за това е предговорът на Виктор Юго към неговата историческа драма „Кромуел“: този страстен манифест на френската романтична литература надживява самата пиеса, която е написана според същите естетически насоки. Поучително е да се сравнят предговорите с историческите книги, където автори от времето на Тукидид традиционно са формулирали своя мироглед и метод. И така, всеки, който се интересува от подхода към Руска история, ще прочете с полза предговорите на Н. М. Карамзин или С. М. Соловьов към техните известни книги по история на Русия.

Голям интерес представляват предговорите към трудове в областта на икономиката. Читателят може да бъде посъветван да се консултира с двете страници, с които Адам Смит предшества своето Изследване на причините и природата на богатството на народите. Класически е предговорът на Карл Маркс към критиката на политическата икономия, който предоставя резюме на пет страници на същността на историческия материализъм, ненадминато по яснота и съвършено по форма.

Методологическата последователност на събрания по-горе материал е очевидна. Освен това тази страна в произведенията на класиците на науката е от особен интерес за нас днес. Съдържанието на избраните трудове отдавна е станало достояние не само на науката, то е влязло в плътта и кръвта на нашата материална и духовна култура. Въпреки това, документалните доказателства за мотивите и методите на работа на учените от отминали времена са от непреходно значение и ако съставителят е успял достатъчно убедително да илюстрира величествения път, който науката е извървяла през последните петстотин години, тогава той ще счита за своя задачата е изпълнена.

Произведенията, представени в сборника, никак не са рядкост. Освен това по-голямата част от произведенията са публикувани под формата на отделни издания на руски език и като правило са снабдени с обширни коментари, както и биографии на авторите, написани от видни учени. Особено внимание заслужават книгите от поредицата "Класици на науката", издадена от Академията на науките на СССР, които излизат от 1947 г., и поредицата "Класици на естествознанието", започнала още преди Първата световна война. Голяма част от авторите са посветени и на отделни студии и биографии. Без да посочва всички използвани материали, съставителят би искал да отбележи голямата роля, която Голямата съветска енциклопедия изигра за него (второто издание също беше взето като стандартно при транскрипцията на имената). И накрая, съставителят получи неоценима помощ както от фондовете, така и от справочния апарат на Библиотеката на Академията на науките в Ленинград и Библиотеката на името на A.I. В. И. Ленин в Москва. Без помощта на това най-голямо книгохранилище в света, а от друга страна, и неговата скромна сестра - библиотеката на Института по физически проблеми на Академията на науките на СССР, работата на компилатора едва ли би била възможна.

При подбора на материал по биологични проблеми голяма помощ оказаха съветите на академиците В. А. Енгелгард и П. К. Анохин. Съставителят е благодарен и на акад. Б. М. Кедров за подкрепата и вниманието към работата и за подробното обсъждане на ръкописа в Института по история на естествените науки и техниката на Академията на науките на СССР.

Повечето от текстовете са сверени с оригиналните издания, като в много случаи са направени необходимите поправки и допълнения. Четвъртата част от всички уводи е преведена специално за това издание. Компилаторът би искал да благодари за помощта на Л. А. Вайнщайн, който също се зае със задачата да преведе най-интересното въведение към Astronomia Nova на Кеплер от немски, и Ф. А. Петровски, който свери този превод с латинския оригинал; Съставителят е благодарен на М. Е. Сергиенко за превода на въведението към работата на Халер от латински, И. Н. Веселовски за превода на Герика, В. Ф. Шухаева за помощта при превода от френски език, Е. В. Смоляницкоп за преводи от немски език и помощ при организирането на работата по книгата , на Н. Г. Елконина, Ю. И. Матвеев, Ю.

При избора на портрети компилаторът се опита да използва рисунки и гравюри, изобразяващи авторите на възрастта, когато описаното произведение е написано от нас. При избора на портрети компилаторът използва известната колекция от гравюри на Държавния Ермитаж в Ленинград, гравюри на музея изящни изкуствана името на А. С. Пушкин и колекцията от портрети на учени в Института по история на естествените науки и технологиите в Москва, Института по история на науката в Щутгарт, Германския музей в Мюнхен, лабораторията Кавендшп в Кеймбридж и накрая, колекцията от портрети на учени, която е притежание на академик П. Л. Капица.

Предвид сложността на представеното издание като първи опит за подобен подход към миналото на науката, съставителят ще бъде много задължен за коментарите и предложенията на читателите, които трябва да бъдат изпратени на адрес: Москва V-334, Воробьовское шосе , 2, Институт по физически проблеми на Академията на науките на СССР.

Експериментът, както и наблюдението, принадлежи към групата на универсалните методи - като тези, използвани в рамките на различни наукии видове научни знания.

• да илюстрират законите и закономерностите, установени в науката, в достъпна за учениците форма и да направят съдържанието им разбираемо за учениците;
• повишаване на видимостта на преподаването;
• запознаване на студентите с експерименталния метод на изследване;
• показват приложението на придобитите знания в техниката, технологиите и ежедневието;
• повишаване на интереса на учениците към ученето;
• да формират експериментални и експериментални умения у учениците.

Днес образователният експеримент, особено училищният, е много развит. За да се дадат солидни знания на учениците, да се формират у тях важни практически умения, е необходима координация при прилагането на различни видове образователен експеримент.

В хода на научно-техническия прогрес и прехода към ново съдържание на образованието ролята на експеримента в обучението в училище нараства.

Процесът на обучение се състои в последователно формиране на нови концепции и теории за учениците въз основа на няколко основни положения, базирани на опита.

В хода на този процес се отразява индуктивният характер на установяването на основните закони въз основа на експеримента и дедуктивният характер на извода на следствия от така установените закони. По този начин експериментът в образователния процес играе важна роля.

За измерване на влажността на въздуха се използват различни инструменти. В нашия случай използвахме психрометричен хигрометър - психрометър. Известно е, че скоростта на изпарение зависи от относителната влажност на въздуха. Колкото по-ниска е влажността на въздуха, толкова по-лесно е влагата да се изпари.

Психрометърът има два термометъра. Едната е обикновена, нарича се суха. Той измерва температурата на околния въздух, колбата на друг термометър се увива в платнен фитил и се спуска в съд с вода. Вторият термометър не показва температурата на въздуха, а температурата на мокрия фитил, откъдето идва и името мокър термометър.

Колкото по-ниска е влажността на въздуха, толкова по-интензивно се изпарява влагата от фитила, толкова повече топлина за единица време се отстранява от мокрия термометър, толкова по-ниски са неговите показания, следователно, толкова по-голяма е разликата между показанията на сухите и мокрите термометри.

Психрометърът беше инсталиран за 30 минути в учебните стаи и след изтичане на времето бяха взети показания. Изчислява се разликата в показанията между мокри и сухи крушки. Познавайки разликата между показанията на сухи и мокри термометри и температурата на околната среда, използвайки психрометрични таблици, измерваме относителната влажност на въздуха.

Опит в измерване на относителна влажност на въздуха в стая

Измерванията се извършват през седмицата, ежедневно, след което данните се осредняват. За измерване на относителната влажност са използвани психрометър и подръчни материали. Резултатите от измерването са показани в таблицата

Определяне на относителната влажност на въздуха с подръчни инструменти и материали

1 начин

Оборудване: две пластмасови чаши до 200 мл (едната прозрачна), съд с ледена вода (по една за всички) и черпак, съд с гореща вода (по една за всички) и черпак, термометър, таблица на зависимостта на налягането на наситените водни пари върху температурата, (колекция от задачи по физика, под редакцията на A. P. Rymkevich).

Решение: Налейте ледена вода в прозрачна чаша и спуснете термометъра в нея. След известно време външните стени на чашата ще се замъглят и чрез измерване на температурата, а това ще бъде точката на оросяване, определяме парциалното налягане от таблицата.

След това бавно добавете гореща вода от втората чаша, докато росата по стените изчезне. Забелязваме температурата, при която росата е изчезнала и чрез измерване стайна температура, определяме максималното налягане на водните пари p0 в класа.

По формулата φ=(p/p0)100% намираме относителната влажност в класната стая и стигаме до извода дали резултатът е нормален или не.

2 начина

Оборудване: Психрометър август, влагомер за кондензация, влагомер за коса.

А) Измерване на влажността на въздуха с помощта на августовския психрометър.

Показанията на сухия термометър tc = 22oC, а показанията на мокрия термометър tb = 16oC, разлика в показанията ∆t=6oC. Според психрометричната таблица при 22o C и ∆t=6o C относителна влажност φ = 54%.

Психрометрична таблица

Определяне на влажността на въздуха в различни помещения на училището през отоплителния сезон

Експериментът е метод на познание, с помощта на който се изучават явления от действителността при контролирани и контролирани условия. За разлика от наблюдението чрез активна работа на изследвания обект, Е. се извършва въз основа на теория, която определя формулирането на проблемите и тълкуването на резултатите от него. Често основната задача на Е. е проверката на хипотези и прогнози на теорията, които са от фундаментално значение (т.нар. Решаващ Е.). В тази връзка Е. като една от формите на практиката изпълнява функцията на критерий за истинността на научното познание като цяло.

Експеримент, изследователски метод възниква в естествените науки на новото време (W. Gilbert , Г. Галилей). За първи път той получава философско разбиране в произведенията на Ф. Бейкън , разработи първата класификация на Е. Развитието на експерименталната дейност в науката беше придружено в теорията на познанието от борбата на рационализма и емпиризъм , различно разбиране на съотношението на емпирично и теоретично познание. Преодоляването на едностранчивостта на тези направления, започнато от немската класическа философия, беше завършено в диалектическия материализъм, в който тезата за единството на теоретичната и експерименталната дейност е конкретен израз на общото положение за единството на чувственото и рационалното. , емпирични и теоретични нива в процеса на познанието.

съвременна наукаизползва различни видове Е. В областта на фундаменталните изследвания най-прост типЕ. - качествен Е., с цел да се установи наличието или отсъствието на явлението, предложено от теорията. По-сложно е измерването на Е., което разкрива количествената определеност на някакво свойство на обекта. Друг тип Е., който се използва широко във фундаменталните изследвания, е така нареченият умствен Е. Относно областта на теоретичното познание, това е система от умствени, практически неизпълними процедури, извършвани върху идеални обекти. Като теоретични модели на реални експерименти и ситуации, умствените Е. се извършват, за да се изясни последователността на основните принципи на теорията. В областта на приложните изследвания се използват всички посочени видове Е. Тяхната задача е да тестват конкретни теоретични модели. За приложните науки моделът Е. е специфичен, който се поставя върху материални модели, които възпроизвеждат същества, особености на изучаваната природна ситуация или техническо устройство. Тя е тясно свързана с продукциите. Д. Използват се методи за обработка на резултатите от Е. математическа статистика, специален клон на който изследва принципите на анализ и дизайн на експеримент

От 20-те години. 20-ти век социалната икономика се развиват Те допринасят за въвеждането в живота на нови форми на социална организация и оптимизиране на управлението. Следователно социалният Е., изпълняващ когнитивна функция, принадлежи към сферата на социалното управление. Обектът на социалния Е., в ролята на който действа определена група хора, е един от участниците в Е., чиито интереси трябва да бъдат взети предвид, а самият изследовател е включен в ситуацията, която изучава. Съдържанието и процедурите на социалните д. също се определят от правните и моралните норми на обществото.

Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

Хоствано на http://www.allbest.ru/

Московски университет. С.Ю. Witte

По дисциплината "Концепцията за съвременното естествознание"

Тема: "Ролята на експеримента в научните изследвания"

Завършено:

Миронов Михаил Павлович

Студент 1-ва година

Редовно обучение

Специалност "Управление на персонала"

Група UD 29.1 / B-13

Москва 2013 г

Въведение

4. Експериментални измервания

Заключение

Въведение

От самия момент на възникване на философията човек мисли за възможностите и границите на знанието. Философските размишления се провеждат главно или в съответствие с емпиризма, който пренебрегва ролята на творческото мислене и развитието на концептуалния апарат, или в съответствие с рационализма, който не взема предвид практиката като критерий за истина, като основа, започвайки точка и цел на знанието. В резултат на успеха природни наукимного емпирици започнаха да мислят, че изследванияв тази област се нуждае само от прагматична обосновка, а не от философска обосновка. Ф. Енгелс обаче показа,

Че „най-плоският емпиризъм, който презира всяка теория и се отнася с недоверие към всяко мислене“, е най-сигурният път от естествената наука към мистицизма.

Диалектиката на познанието се нуждае от философско осмисляне. В същото време говорим както за материалистично обяснение на процесите на мислене, така и за сложни взаимоотношения, които възникват в процеса на теоретично и практическо усвояване на реалността от хората. Опитът на Кант да преодолее емпиризма и рационализма е неуспешен.

Развитие на теория на познанието, която отговаря съвременно развитиенауката не може да бъде задача само на философията. Тъй като тя трябва да даде за индивида научни дисциплинимироглед, епистемологични и методологически основи, тъй като прави това чрез анализиране на резултатите от тези науки, историята на науката и философските и епистемологичните възгледи на учените. Философският аспект на изучаването на процеса на познание се състои в обосноваването на теорията за отражението, като се вземе предвид историческият характер на познанието и диалектиката на развитието на познанието.

Философската постановка на въпроса обаче надхвърля проблемите на историята на теоремите на познанието. Включва идеологически проблеми, свързани с връзката на познанието с хуманизма и разглеждане на ефективността на резултатите от познанието. Отговорността на учените е двойна. От една страна, трябва да се вземе предвид съотношението между приложените разходи и получените ползи, за да се осигури максимално ефективно изследване. Това е особено трудно да се направи по отношение на фундаменталните изследвания, тъй като практическите резултати тук често се проявяват в повече или по-малко далечно бъдеще. От друга страна, експериментите, тъй като засягат пряко или косвено хората, не могат да бъдат свързани само с критерии за икономическа ефективност. Експериментите с и върху хора изискват придържане към хуманистичните принципи. Обществената потребност от научно познание може да бъде удовлетворена само ако има подходящо изоставане и пълното освобождаване на творческия потенциал, за което са необходими определени условия.

1. Практическа насоченост на експеримента

експериментално изследване на естествените науки

Развитието на обществото до голяма степен се определя от нивото на наукоемките технологии, много области от които се основават на постиженията на съответните клонове на естествените науки. Съвременната естествена наука разполага с голямо разнообразие от изследователски методи, сред които експериментът е най-ефективното и ефикасно средство за познание.

Днешният експеримент се характеризира с три основни характеристики: нарастващата роля на теоретичната основа на експеримента. В много случаи експериментът е предшестван от теоретична работа, концентрираща огромната работа на голям брой теоретици и експериментатори;

Сложността на техническото оборудване на експеримента. Експерименталната техника обикновено е наситена с многофункционално електронно оборудване, прецизни механични устройства, високочувствителни инструменти, високопрецизни преобразуватели и др. междинни експериментални резултати и извършване на тяхната последователна обработка;

Мащабът на експеримента. Някои експериментални настройки наподобяват сложни мащабни обекти. Изграждането и експлоатацията на такива съоръжения са скъпи. В допълнение, експерименталните обекти могат да имат активно въздействие върху околната среда.

Експериментът се основава на практическото въздействие на субекта върху изследвания обект и често включва операции по наблюдение, които водят не само до качествени, описателни, но и до количествени резултати, които изискват допълнителна математическа обработка. От тази гледна точка експериментът е вид практическо действие, предприето с цел получаване на знания. В процеса на експериментално природонаучно изследване при контролирани и контролирани условия се изучават различни свойства и явления на природата.

За разлика от простото наблюдение чрез активно въздействие върху обекта, в повечето случаи експериментът се провежда въз основа на една или друга теория, която определя формулирането на експерименталния проблем и интерпретацията на резултатите. Често основната задача на експеримента е да провери хипотези и прогнози на теория, които са от фундаментално, приложно и фундаментално значение. Като критерий за естествена научна истина, експериментът е основата на научното познание на реалността.

Много експериментални изследвания са насочени не само към обосноваване на естествената научна истина, но и към технологии за обработка за производство на нови видове различни висококачествени продукти. Именно в това най-силно се проявява практическата насоченост на експеримента като пряк път за усъвършенстване на всеки технологичен цикъл.

Експерименталните инструменти по своята същност не са хомогенни: те могат да бъдат разделени на три основни системи, които се различават по своята функционална цел:

Осигуряване на въздействие върху обекта на изследване;

Комплексна инструментална измервателна система;

В зависимост от експерименталния проблем, тези системи играят различни роли. Например, когато се определят магнитните свойства на дадено вещество, резултатите от експеримента до голяма степен зависят от чувствителността на инструментите. В същото време, когато се провеждат експерименти с вещество, което не се среща в природата при нормални условия и дори при ниски температури, всички системи от експериментални инструменти играят важна роля.

Колкото по-сложна е експерименталната задача, толкова по-остър е въпросът за чистотата на експеримента и достоверността на получените резултати. Има четири начина за решаване на този проблем:

Многократно повторение на измерванията;

Усъвършенстване на технически системи и устройства; повишаване на тяхната точност, чувствителност, разделителна способност;

По-стриктно отчитане на основните и неосновните фактори, влияещи върху изследвания обект;

Предварително планиране на експеримента, което позволява да се отчетат в най-голяма степен спецификата на изследвания обект и възможностите на апаратурата.

Колкото по-чисто е поставен експериментът, толкова по-внимателно се анализират предварително всички характеристики на изследвания обект и колкото по-чувствителни са уредите, толкова по-точни са експерименталните резултати и толкова по-близко те отговарят на естествено-научната истина.

Във всеки естествено - научен експеримент могат да се разграничат три основни етапа:

Подготвителен;

Получаване на експериментални данни;

Обработка на резултатите от експеримента и техния анализ;

Подготвителният етап обикновено включва теоретично проучване на експеримента, неговото планиране, подготовка на обекта, който се изследва, проектиране и създаване на техническа база, включително оборудване. На добре подготвена експериментална база получените данни по правило се поддават по-лесно на сложна математическа обработка. Анализът на резултатите от експеримента ни позволява да оценим един или друг параметър на изследвания обект и да го сравним със съответната теоретична стойност или с експерименталната стойност, получена с други технически средства, което е много важно за определяне на правилността и степента на надеждност на получените резултати.

Теоретична основа на експеримента

Взаимната обусловеност на емпиричното и теоретичното познание едва ли подлежи на съмнение. Съвременните експерименти и теория са толкова силно преплетени, че е почти невъзможно да се отговори недвусмислено на въпроса кое от тези знания може да се счита за абсолютно начало на естествено-научното познание, въпреки че могат да се дадат множество примери за научни изследвания, когато емпиричните принципи предшестват теорията, и обратното.

На всички етапи експериментални изследваниямного важна е мисловната дейност на експериментатора, която най-често има философски характер. Решаване например на въпроси: какво е електрон, дали е елемент от реалния свят или чиста абстракция, дали може да се наблюдава, до каква степен знанията за електрона са верни и други подобни - учен, един по един или друг начин се отнася до философските проблеми на естествената наука. По-дълбоката връзка между естествените науки и философията свидетелства за повече високо нивонеговото развитие. Естествено, с течение на времето теоретичното мислене с философска насоченост се променя и придобива различни форми и съдържание. Най-добри резултати ще постигне естественик, който владее тясно професионалните си проблеми и който доста лесно се ориентира в общофилософските въпроси, свързани предимно с диалектиката и теорията на естественонаучното познание.

Стремежът на учените да създадат научна картина на света доближава естествената наука до философията. Научната картина на света има по-голяма обобщеност от теоретичните схеми на конкретни естественонаучни твърдения. Тя се формира чрез специални връзки на отделни елементи на познанието и е много общ идеален модел на реални процеси, явления и свойства на материята, изучавани в тесни клонове на естествената наука. В широк смисъл научната картина на света изразява общи знания за природата, характерни за даден етап от развитието на обществото. Описанието на картината на света в общи линии създава понятия, които са повече или по-малко близки до понятията на ежедневния, ежедневен език.

В онези периоди на развитие на естествената наука, когато старата картина на света се заменя с нова, при поставянето на експеримент ролята на философските идеи под формата на теоретични постулати, въз основа на които се осъществява експериментът , се увеличава.

В епохата на формирането на физиката като наука, когато нямаше специални естествени научни теории, учените като правило се ръководеха от общи философски идеи за единството и връзката на материалните обекти и природните явления. Например Г. Галилей, полагайки основите на класическата механика, разчита на общия модел за единството на света. Тази идея помогна да се погледне небето със „земни очи“ и да се опише движението на небесните тела по аналогия с движението на телата на Земята, което от своя страна подтикна учените да изучават по-внимателно различните форми. механично движение, в резултат на което са открити класическите закони на механиката.

Философската идея за материалното единство на света подхранва много експериментални изследвания и допринася за натрупването на нови природни научни факти. Така например известният датски физик Х. Ерстед, разсъждавайки върху връзката между явления от различно физическо естество - топлина, светлина, електричество и магнетизъм - в резултат на експериментални изследвания откри магнитния ефект на електрическия ток.

Ролята на теоретичните предпоставки на експеримента е особено важна, когато съществуващите теоретични знания служат като основа за нови естествени научни проблемии хипотези, изискващи предварителна емпирична обосновка.

IN съвременни условияролята на теоретичната работа се увеличава в подготвителния етап на експеримента; във всяка операция по различни начини се включват определени теоретични и практически изследователски процедури. Има четири основни операции на подготвителния етап на експеримента:

* поставяне на задачата на експеримента и предлагане на хипотетични варианти за нейното решение;

* разработване на програма за експериментални изследвания;

* подготовка на изследвания обект и създаване на експериментална постановка;

* качествен анализхода на експеримента и корекция на изследователската програма и апаратура.

С привидна случайност емпиричните открития се вписват в добре дефинирана логическа схема, чийто изходен елемент е противоречието между известните теоретични знания и новите емпирични данни. Подобно противоречие е логическата основа на нововъзникналия проблем - своеобразна граница между знание и незнание - първата стъпка към разбирането на непознатото. Следващата стъпка е да се изложи хипотеза като възможно решение на проблема.

Изложената хипотеза, заедно с произтичащите от нея последствия, служи като основа, която определя целите, задачите и практическите средства на експеримента. В някои случаи, с настоящата теоретична схема, хипотезата може да има висока степен на надеждност. Такава хипотеза твърдо задава програмата на експеримента и я насочва към търсене на теоретично прогнозирания резултат. В други случаи, когато една теоретична схема току-що се появява, степента на надеждност на хипотезата може да не е висока. В същото време теорията само очертава схемата на експеримента, а броят на опитите и грешките се увеличава.

В подготвителния етап на експеримента изобретателската и дизайнерска работа като научен творчески процес играе огромна, неоценима роля. Успехът на всяка експериментална работа зависи от таланта на учения, който се определя от неговата проницателност, дълбочина на абстрактното мислене, оригиналност при решаването на технически проблеми, способност за изобретателска дейност, която е последователен, целенасочен преход от теоретични знания към практическо търсене.

По този начин, въпреки че експериментът се основава на практически дейности, но като естествен научен метод за опознаване на реалността, той включва логически и теоретични средства, хармонична комбинация, която ни позволява успешно да решим проблема.

Подготовката на изследвания обект и създаването на експерименталната установка са важни стъпки в изпълнението на изследователската програма, след което започва основният период на същинската експериментална работа. Такъв период, изглежда, се характеризира с чисто емпирични признаци: промяна в контролираните условия, включване и изключване на устройства и различни механизми, фиксиране на определени свойства, ефекти и т.н. В хода на експеримента ролята на теорията изглежда да намалява. Но всъщност, напротив - без теоретични познания е невъзможно да се зададе междинни задачии тяхното решение. Експерименталната постановка е материализирано, материализирано знание. Ролята на теорията в хода на експеримента включва изясняване на механизма на формиране на обекта на познание и взаимодействието на субекта, инструментите и обекта, измерване, наблюдение и регистриране на експериментални данни.

Теоретичните предпоставки могат да допринесат за получаване на положителна информация за света, научно откритиеили пречат, водят в другата посока от правилния път - всичко зависи от това дали тези предпоставки са верни или неверни. Понякога учените, поради обективни или субективни обстоятелства, се ръководят от фалшиви предпоставки, което, разбира се, не допринася за обективното отразяване на реалността. Например погрешното тълкуване на научните проблеми на кибернетиката и генетиката доведе до значително изоставане в тези клонове на знанието.

В историята на естествознанието се наблюдава тенденция за развитие на процеса на познание от качествено изследване на обект или явление до установяване на техните количествени параметри и идентифициране общи моделиизразени в строга математическа форма. Строгостта и точността на експерименталната информация в този случай зависи от съвършенството на методите за измерване и чувствителността на разделителната способност и точността на измервателната техника.

Съвременният експеримент се характеризира с висока точност на измерване. Има няколко начина за подобряване на точността:

1) въвеждане на нови стандарти;

2) използването на чувствителни инструменти;

3) отчитане на всички условия, засягащи обекта;

4) комбинация от различни видове измервания;

5) автоматизация на процеса на измерване.

Оптималното съчетаване на тези пътища се определя от субективните свойства на естествения учен и до голяма степен зависи от степента на съвършенство на експерименталната техника. Организацията на постоянното взаимодействие на наблюдение, измерване и количествено описание в процеса на експеримента се опосредства от теоретични знания, включително философско разбиране на картината на света, хипотези и др.

2. Съвременни средстваприродни научни изследвания

Специфика на съвременните, експериментални и теоретични изследвания

През всички етапи на експеримента естественият учен се ръководи под една или друга форма от теоретични знания. През миналия век, поради редица обективни причини, осн професионална дейностнякои учени станаха изключително теоретична работа. Един от първите учени, които не са провеждали никакви експерименти, е немският физик Макс Планк.

Така е имало разделение на естествените учени на професионални теоретици и експериментатори. В много клонове на естествените науки възникнаха експериментални и теоретични направления и в съответствие с тях се появиха специализирани лаборатории и дори институти, например Институтът по теоретична физика. Този процес протича най-активно през втората половина на 20 век. В миналото не само Нютон и Хюйгенс, но и такива изтъкнати теоретици като Максуел са тествали своите теоретични заключения и твърдения експериментално. През последните десетилетия обаче само в изключителни случаи теоретикът извършва експериментална работа, за да потвърди изводите от своите теоретични изследвания.

Една от съществените обективни причини за професионалната изолация на експериментаторите и теоретиците е значителното усложняване на техническите средства за експериментиране. Експерименталната работа изисква концентрация на големи усилия, не е по силите на един човек и се извършва в повечето случаи от цял ​​екип от учени. Например, за да се проведе експеримент с помощта на ускорител, реактор и т.н., е необходим относително голям екип от изследователи. Следователно, дори и при силно желание, теоретикът не е в състояние да провери на практика своите теоретични заключения и предложения.

Още през 60-те години на този век, когато почти всички клонове на естествените науки са във възход, акад. П.Л. Капица говори с тревога за пропастта между теория и експеримент, между теория и живот, между теория и практика, отбелязвайки отделянето на теоретичната наука от живота, недостатъчно високото качество на експерименталната работа, което нарушава хармоничното развитие на науката.

Хармоничното развитие на естествената наука е възможно, когато теорията се основава на доста голяма експериментална база. А това означава, че експериментаторът се нуждае от добра материална база: стая с всякакъв вид специално оборудване, голям набор от високочувствителни инструменти, специални материали, работилници и т.н. Темпът на развитие на естествените науки до голяма степен се определя от съвършенството на такава материална база.

Отделянето на теорията от експеримента, опита, практиката нанася огромни щети, преди всичко на самата теория и следователно на науката като цяло. Отделянето от опита и живота е характерно не само за естествените учени, но и за философите, занимаващи се с философските проблеми на естествената наука. Ярък пример е отношението на някои философи към кибернетиката в края на 40-те и началото на 50-те години на миналия век, когато в руските философски речници кибернетиката беше наречена реакционна псевдонаука. Ако учените се ръководят от такова определение на кибернетиката, тогава очевидно изследването на космоса и създаването на съвременни наукоемки технологии няма да станат реалност, тъй като сложните многофункционални процеси, независимо от областта на тяхното приложение, се контролират от кибернетични системи.

Несъмнено през близка връзкатеория и експеримент. Следователно, за да може естествената наука да се развие на здрава основа, всяко теоретично обобщение трябва непременно да бъде проверено чрез експеримент. Само хармоничното развитие на експеримента и теорията е в състояние да издигне всички клонове на естествознанието на качествено ново ниво.

Достигнаха експериментални методи и технически средства на съвременните природонаучни изследвания висока степенсъвършенство. Много технически устройства на експеримента се основават на физически принципи. Но тяхното практическо приложение далеч надхвърля обхвата на физиката - един от клоновете на естествените науки. Те се използват широко в химията, биологията и други сродни природни науки. С навлизането на лазерната технология, компютрите, спектрометрите и други напреднали технологии, неизвестните преди това природни явления и свойства на материални обекти станаха достъпни за експериментално изследване и стана възможен анализ на бързи физични и химични процеси.

3. Най-важните постижения на съвременното естествознание

Въпреки факта, че експерименталните изследвания изостават от теоретичните изследвания, през втората половина на 20-ти век е постигнат значителен напредък в естествените науки поради развитието на експерименталната база. Невъзможно е да се изброят всички постижения във всички клонове на природните науки, но недвусмислено може да се каже, че повечето от тях са въплътени в съвременните наукоемки технологии. Високотемпературната свръхпроводимост, молекулярните лъчи, химическите лазери, напредъкът в ядрената химия, химическият синтез на ДНК, клонирането и т.н. важни постижениясъвременна естествена наука.

Високотемпературна свръхпроводимост. Историята на свръхпроводимостта започва през 1911 г., когато датският учен X. Kamer-ling-Onnes, изучавайки електрическото съпротивление на охладени метали, установи, че когато живакът се охлади до температура на течен хелий от около 4,2 K, електрическото съпротивление на този метал рязко намалява до нула. А това означава, че металът при дадена температура преминава в свръхпроводящо състояние. Тъй като бяха синтезирани нови свръхпроводящи материали, температурата на техния преход към свръхпроводящо състояние непрекъснато се повишаваше. През 1941 г. за бинарната сплав NaN беше установена температура на свръхпроводящ преход от около 15 К, а през 1973 г. около 23 К за друга бинарна сплав, NvGe.

От 1986 г. започва нов етап в изследването на свръхпроводимостта, който бележи началото на високотемпературната свръхпроводимост: на базата на медни оксиди е синтезиран четирикомпонентен материал, чиято температура на преход е приблизително 37 К. След това, след кратък време температурата на прехода се повишава до 40, 52, 70, 92 и т.н. над 100 K. В резултат на многобройни експерименти беше установено, че четирикомпонентните медни оксиди, които имат сложна кристална структура, преминават в свръхпроводяща състояние при около 94 K.

През 1992 г. е синтезиран материал, който преминава в свръхпроводящо състояние още при 170 K. Такова свръхпроводящо състояние може да се реализира чрез охлаждане не с течен азот, а с по-евтин охладител - течен ксенон. Този свръхпроводящ материал се състои от меден оксид, калциев стронций; структурата му е относително проста.

Широкото използване на свръхпроводници значително ще намали разсейването на различни видове енергия. електрически вериги, и особено при електропреноса, чиито загуби са около 20% при използване на конвенционални проводници.

Химически лазери

Експериментално изследване на смесването на две газообразни съединения, проведено преди повече от 10 литра, позволи да се установи разпределението на енергията между молекулите. Например реакцията на атомарен водород с молекулярен хлор в газообразна форма произвежда хлороводород и атомарен хлор, които излъчват инфрачервена светлина. Анализът на емисионния спектър показва, че значителна част от енергията (около 40%) е енергията на вибрационното движение на молекулата НС1. За откриването на този вид явления беше награден Джон Полани (Университета на Торонто). Нобелова наградапо химия. Тези изследвания доведоха до създаването на първия химически лазер - лазер, който получава енергия от експлозията на смес от водород и хлор. Химическите лазери се различават от конвенционалните по това, че преобразуват в кохерентно лъчение не енергията на електрически източник, а енергията химическа реакция. Открити са десетки химически лазери, включително достатъчно мощни за иницииране термоядрен синтез(йоден лазер) и за военни цели (флуороводороден лазер).

Ново ядрено съоръжение

Един от основните проблеми на ядрената енергетика е свързан с намирането на такива условия за протичане на ядрените процеси, при които е възможно да се намали количеството на ядрените отпадъци и да се удължи срокът на експлоатация на ядрените реактори. учени различни страниРаботя върху множество начини да помогна за решаването на този много важен проблем. Сред различните направления в нейното решаване в метала вече се въплъщава ново направление в ядрената енергетика - т. нар. електроядрено, на което учените възлагат големи надежди. В Института по теоретична и експериментална физика Руска академиянауки и институти на други страни се изгражда прототип на ядрени инсталации, които все още не са известни на практиката, които ще станат безотпадни, екологични, по-безопасни източници на енергия от много от съществуващите. Сегашният модел на нова АЕЦ се състои от два блока – ускорител елементарни частиции одеяло - специален тип ядрен реактор. За техническата реализация на тази нова идея се предполага използването на старата ядрени реакторикоито са изчерпали ресурсите си.

Химичен синтез на ДНК

В полимерните ДНК молекули природата кодира информацията, необходима за създаването на жив организъм. Верига от повтарящи се естерни фосфатни връзки между захарите образува твърд ДНК скелет, върху който информацията е написана с помощта на специална азбука от четири амина аденин, тимин, цитозин и гуанин (A, T, C, G). Последователността на такива циклични амини кодира информация. Всеки от амините съдържа няколко азотни атома, ковалентно свързани със захарните части. двойна спиралаДНК включва водородни връзки между амини. Информацията, записана в ДНК молекулата, може да бъде прочетена чрез разкъсване и повторно създаване на относително слаби водородни връзки, без изобщо да засяга по-силните захарно-фосфатни връзки в матричната верига.

Първият химичен синтез на ген, извършен преди повече от 20 години, изисква много години упорита работа. В индустриални лаборатории вече са синтезирани гени за инсулин и интерферон. Синтезиран е ген за ензима рибонуклеоза, който отваря възможността за промяна на физическите и Химични свойствакатерица. Най-модерните методи обаче произвеждат фрагменти от гени с дължина стотици базови двойки, а по-нататъшните изследвания изискват фрагменти 100 или повече пъти по-дълги.

Напредъкът в генното инженерство

Във висшите организми, включително човешкото тяло, делът на нуклеотидите във веригата на ДНК, които всъщност кодират последователността от аминокиселини в протеините, е само около 5%. Установено е, че информацията за формата на ДНК молекулите е кодирана в останалите нуклеотидни последователности на ДНК. Например, огъването на фуранозния пръстен (пет-членен цикличен монозахарид), който съществува както в ДНК, така и в РНК, води до подвижността на техния скелет.

Модерен молекулярна биологияви позволява да въведете всеки сегмент от ДНК в микроорганизъм, за да го принудите да синтезира протеина, който кодира тази ДНК. А сламената органична химия дава възможност да се синтезират нуклеотидни последователности - генни фрагменти. Такива генни фрагменти могат да бъдат използвани за промяна на оригиналната базова последователност в гена, кодиращ желания протеин. По този начин е възможно да се получи модифициран протеин с променена аминокиселинна последователност, т.е. протеин със структура и функция, които преди това не са съществували в природата.

Този метод за извършване на специфични мутации в нормалните протеини се нарича мутагенеза. Позволява ви да получите протеини с всяка желана структура. Освен това, веднъж синтезирана молекула на ген, кодиращ протеин, със силата на микроорганизмите, може да възпроизведе протеина в приятни количества.

Клониране

Успехите, постигнати в различни клонове на природните науки, откриха нови възможности за разбиране на структурата на геномите на хората и други сложни организми. Учените са се научили как да комбинират ДНК от различни организми, да идентифицират и изолират ДНК сегменти, кодиращи желания протеин, и да определят желаните последователности в големи ДНК фрагменти.

Намирането на единствения необходим сегмент от ДНК, съдържащ само един ген, сред огромното количество генетичен материал на човешка клетка е толкова трудно, колкото намирането на игла в купа сено. Решението на този проблем е използването на рекомбинантна ДНК. Фрагменти от ДНК на клетката са вградени в милион бързо делящи се бактерии. Всяка от бактериите, които се отглеждат отделно, дава цяла колония от своите потомци. Използвайки диагностични методи, които са чувствителни към специфична генна функция, се открива бактериална колония, която съдържа нов ген. Всяка от бързо растящите колонии от бактерии произвежда милиарди идентични копия на всеки ген. Следователно такъв ген може да бъде изолиран от бактерии в химически чист вид. С помощта на такъв процес – клониране – са пречистени ДНК сегменти на повече от 100 различни човешки гени. Още повече гени са изолирани от най-простите организми, като дрождите.

През 1997 г. се съобщава за клонирана овца. Шотландският учен Иън Уилмут и колегите му получиха от клетката на възрастна овца нейното генетично идентично копие - станалото световно известно агне Доли. Овцата Доли, казано на общ език, няма баща - тя е родена от клетка, съдържаща двоен набор от майчини гени. Както знаете, всяка клетка на възрастен организъм, така наречената соматична клетка, носи пълен набор от наследствени вещества. Половите клетки имат само половигени. При зачеването такива половини - бащина и майчина - се обединяват и образуват нов организъм. Изкуствено отглеждане на ново животно от соматична клетка- това е създаването на генетично идентично същество, процес, който се нарича клониране. Работата по растително клониране на най-простите живи организми започва през 60-те години на миналия век. Обхватът и сложността на тази работа нарастваха. Едва през 1997 г. за първи път е възможно клониране на бозайници от соматична клетка.Подобни експерименти отдавна са мечта на няколко поколения генетици. Някои учени са уверени в реалната възможност този експеримент да бъде повторен за хората. Въпреки това въпросът за моралните, социалните, биологичните и други последици от подобни експерименти остава предмет на дискусия.

3. Експериментални измервания

Всеки материален обект има съвсем определени свойства, повечето от които се характеризират с числени стойности. Например за парче медна жица могат да се определят следните величини: диаметър, дължина, маса, електрическа проводимост, коефициент на топлинно разширение, електрическо съпротивление и др. Някои свойства на обекти от природни явления са по-трудни за количествено определяне. Те включват например цвят, гланц, способност да издържат на множество завои. Но дори и в такива случаи е необходимо да се определят количествените характеристики, съответстващи на тези свойства, без да се знае, че е невъзможно да се опише обектът за достатъчно точното му възпроизвеждане.

Независимо от метода на измерване, определянето на определено физическо количество е придружено от грешка, показваща колко желаната стойност се различава от истинската стойност.

Грешки при измерване

Нито едно измерване не може да бъде направено абсолютно точно. С други думи, когато измервате каквато и да е стойност по какъвто и да е начин, нейната абсолютна стойност е недостижима, което означава, че резултатът от измерването съдържа някаква грешка - грешка в измерването. Такъв извод следва от един от критериите на теорията за естественонаучното познание на реалността - всяко научно познание е относително. Ограничени възможностисредства за измерване, несъвършенство на сетивните органи, разнородност на измервателните обекти, външни и вътрешни фактори, въздействащи върху обектите и др. - това са основните причини за недостижимостта на абсолютната стойност на измерваната величина.

Точността на измерване се увеличава с увеличаване на чувствителността на измервателния уред. Въпреки това, когато измервате с произволно чувствително устройство, е невъзможно грешката на измерване да бъде по-малка от грешката на измервателното устройство, дори при многократни повторения на измерванията. Например, ако линийка ви позволява да измервате дължината с относителна грешка от 0,1%, което съответства на 1 mm на линийка за метър, тогава, като я използвате за измерване на дължината на всякакви обекти, не можете да определите дължината с грешка по-малко от 0,1%. Абсолютната стойност е идеална, непостижима на практика. Колкото по-точно е поставен експериментът, колкото по-съвършена е техниката на измерване и т.н., толкова измерената стойност е по-близо до абсолютната стойност. Една от важните цели на експериментатора е да доближи получените експериментални данни до техните абсолютни стойности.

По отношение на истинската стойност има абсолютни и относителни грешки на измерването. Като се вземат предвид причините, които генерират грешки, обикновено се разграничават системни, случайни и инструментални грешки. Тази класификация не взема предвид груби грешки, причинени от невнимание при вземане на показанията на инструмента, неправилно записване на измерените данни, грешки в изчисленията и т.н. Такива грешки не се подчиняват на никакви закони и се елиминират по време на междинна оценка на резултатите от измерването.

Систематичните грешки се дължат на фактори, които действат по един и същи начин, когато измерванията се повтарят много пъти. Те възникват най-често при неизправност на измервателните уреди, неточен метод на измерване и използване на неточни данни за изчисления.

Заключение

Експерименталните дейности и наблюдения предоставят богатство от данни. С помощта на електронно-изчислителната техника те се натрупват. Техният анализ предполага, че говорим за съществени данни, тоест данни, които определят естеството на обектите или процесите, които се изследват. За да се идентифицират съществени, необходими теоретични концепции, които обясняват на ниво хипотези възможните резултати от експерименти и наблюдения.

Теоретичният анализ на данните, тяхното обяснение с помощта на теорията е важна стъпка в развитието на науката, която може да доведе до последващи целеви експерименти. Целенасоченото събиране на основни данни включва теоретични разсъждения и недостатъците в теорията могат много скоро да се превърнат в методологични граници за анализ на данни.

Интересното е, че чрез изучаване на процеса на образуване на структури в необратими процеси, физиката създава типични физически теории биологична еволюция, в който старият проблем за връзките между образуването на структури и запазването на ентропията се разглежда в нови аспекти. По този начин единството на експерименталната и теоретичната дейност корелира с историческия процес, по време на който възникват и изчезват обекти и процеси, механизмите на еволюцията се променят, а структурите, които съществуват в момента, запазват следи от миналото.

К. Фукс излага следната теза: „Теорията на даден клон на науката е сбор от знания за закономерните връзки в дадена област. Това е общ резултат от експериментална и теоретична дейност.

Хоствано на Allbest.ru

Подобни документи

История на развитието на научното познание. Обща класификация на методите за научно изследване. Структура и съдържание на изследователския процес. Прилагане на логически закони и правила за разсъждение. Регистрация на резултатите от изследователската работа.

курс на лекции, добавен на 16.02.2011 г


Понятието научен факт. Мнението на учените за същността и особеностите на научните факти. Вътрешна структура и свойства на емпиричен факт. Методи за установяване на научни факти: наблюдение, сравнение, измерване. Учението за ролята на научните факти в развитието на знанието.

резюме, добавено на 25.01.2010 г


Специфика и методология на социалната философия и нейното развитие в историята на човечеството. Три аспекта на социалното познание (онтологичен, епистемологичен и ценностен). Ролята на социалната философия в търсенето на изграждане и обосноваване на теоретичен модел на обществото.

резюме, добавено на 21.05.2015 г


Преобладаването на рационалния момент - теории, закони и други "умствени операции" в теоретичното ниво на научното познание. Ориентация към себе си (интранаучна рефлексия) като Характеристика. Формите на мислене като начини за отразяване на действителността.

резюме, добавено на 16.04.2009 г


Диалектиката като теория и метод за познание на реалността, наука за законите на развитието на природата, обществото и мисленето. Исторически форми и алтернативи на диалектиката, нейните основни принципи. Методи за познание на диалектиката, анализ на специални случаи на научни методи.

тест, добавен на 08/08/2011


Понятие, структура и форми на съзнанието. Когнитивни способности на човек. Характеристиканаучно познание, нива на изследване и ролята на философията в него. Класическата дефиниция на истината е преценка или отрицание, което съответства на реалността.

тест, добавен на 15.02.2009 г


„Живо съзерцание” или сетивно познание, неговите особености, форми и роля в процеса на познание. Ролята на сетивното отражение на реалността в предоставянето на всички човешки знания. Абстрактно-ментално разбиране на света, неговите форми и роля в познанието.

тест, добавен на 12/08/2010


Интегративни тенденции на съвременния етап от функционирането и развитието на научното познание. Анализ на закономерностите на динамиката на процеса на познание и идентифициране на механизмите на интердисциплинарен и трансдисциплинарен синтез. Проблемът за истината в научното познание.

резюме, добавено на 27.12.2016 г


основни характеристикиевристични методи на научно познание, изучаване на исторически примери за тяхното приложение и анализ на значението на тези методи в теоретичната дейност. Оценка на ролята на аналогията, редукцията, индукцията в теорията и практиката на научното познание.

курсова работа, добавена на 13.09.2011 г


Раздвоено единство, диалектика и метапринципи на битието в научното познание модерно общество. Характеристики на проблемите на рационалността. Принципи на триединството на битието и организационната относителност на битието. Характеристики на разбирането за единството на Вселената.