Physikdidaktik 1

 

 

1.1 Что такое физика?

>>> Не существует абсолютно четкого определения того, что такое физика или какие области относятся к физике, а какие нет (v. Oy 1977, 5.5).

Очевидный ответ на этот вопрос: физика — это то, чем занимаются физики. Поскольку ваша подготовка на учителя физики в основном проходит в физическом институте (на кафедре), вы можете получить реальный опыт обучения на месте. Благодаря своей специализации в области физики они могут иметь совершенно разный опыт. Могут также возникнуть следующие вопросы: разрешено ли физикам работать так, как они хотят? Какова цель этих мероприятий? Существует ли повторяющаяся закономерность для этих действий, точно определенный метод физики? Почему деятельность осуществляется именно так? Могут ли они быть разными? Можно ли отличить физику от «нефизики»? Насколько надежны физические знания?

Поверхностная классификация, с которой вы постоянно сталкиваетесь во всех физических институтах, также может оказаться достаточной для первого ответа на поставленный выше вопрос, а именно, о различии между теоретической и экспериментальной физикой.

 

1. Теоретическая физика занимается описанием, объяснением и прогнозированием пространственно-временных изменений физических объектов. Это означает проектирование, построение, расширение и уточнение, модификации, упрощения и объяснения, а также проверку согласованности физических теорий. Вместо «физической теории» также используется термин «концептуальная система физики описывает», объясняет, предсказывает и систематизирует пространственно-временные изменения физических объектов».

 Для этой цели используются термины и концептуальные контексты, например, теории, законы, правила, аксиомы, константы. Одной из проблем изучения физики является то, что такие термины, как «работа» или «сила», которые изначально пришли из разговорного языка, часто имеют другое, и прежде всего, более точное значение в физике.

Важным инструментом, особенно в теоретической физике, является математика. Конечно, компьютеры теперь используются для часто очень сложных и трудоемких расчетов для прогнозируемого поведения физических объектов. Чтобы немного упростить ситуацию, можно сказать: теоретическая физика проектирует, проверяет и разрабатывает концептуальную систему физики. Их самый важный инструмент — математика.

2. Физики-теоретики тесно сотрудничают с физиками-экспериментаторами. В экспериментальной физике разрабатываются эксперименты (иногда в сотрудничестве с теоретиками), создаются сложные экспериментальные установки, подготавливаются к работе (например, эвакуируются измерительные помещения), контролируются измерительные приборы, проводятся наблюдения и обрабатываются данные измерений.

распечатываются, представляются и интерпретируются различными способами, критически рассматриваются, отбрасываются, ищутся ошибки, разрабатываются альтернативы для экспериментальной установки, эксперимент повторяется для интерпретации данных. Для того чтобы проводить еще более точные измерения и исследовать еще более мелкие и сложные объекты, самого современного технического оборудования вполне достаточно для экспериментов в рамках текущих исследований; Но даже этого не всегда достаточно; Зачастую приходится разрабатывать более точные и мощные устройства. Подводя итог: физики-экспериментаторы и физики-теоретики разрабатывают методологическую структуру физики, проектируют и закрепляют концептуальную структуру физики, а также создают основы для технических приложений физики.

3. Эти объяснения оставили большую часть вопросов физики открытыми: что такое физический объект, что такое физическая теория, что такое эксперимент? Чем физическое определение (например, электрическое сопротивление: R= U/I) отличается от физического закона (например, закона Ома: I=U/R для R=const.)? Как устроена физика? Какое значение имеет физика для общества, для отдельного человека? Разрешено ли ученым исследовать и разрабатывать все, что они хотят? Насколько независимы научные исследования?

Известный преподаватель физики Мартин Вагеншайн также задавался вопросом: «Что меняется благодаря физике? Как мы меняем образ природы, создавая его, и как мы меняемся сами в этом процессе? Что физика делает с природой и что она делает с нами?» (Вагеншайн 19764, стр. 12). Я хотел бы пока отложить эти вопросы, которые и сегодня весьма актуальны, но обещаю вам, что я также постараюсь ответить на них (см. ► Разделы 2.3 и 2.4).

 

1.2 Что такое дидактика?

Термин «дидактика» берет свое начало в области образования. «Дидактика в более широком смысле имеет дело со значением преподавания и обучения. Она также описывает и размышляет над историческими школьными моделями и концепцией новых проектов школьного обучения, основанных на социальных изменениях, вызванных изменениями в основе жизни или политическими или технологическими достижениями. Если вы уже начали изучать педагогическую науку, эти и следующие замечания представляют собой лишь упрощенные резюме.

 

1. Рисунок 1.1 не о значении этих многочисленных выражений в области педагогики, а в первую очередь о вопросе: как связаны между собой эти педагогические выражения?

Вслед за этим понятием «педагогика» на следующем, более низком уровне включается «дидактика в более широком смысле». Далее следует дальнейшее разделение на два важных подтермина: «дидактика в узком смысле» и «методология». На 4-м уровне это подразумевает предметную дидактику и предметную методологию, в нашем случае — дидактику физики и методологию физики.

Это означает, что данная «дидактика физики» актуальна для учителей начальной школы, особенно для учителей средней школы I уровня (Hauptschule, Realschule, Gymnasium) и средней школы II уровня. Кроме того, эта «дидактика физики» может быть использована для «преподавания естественных наук» и подготовки учителей естественных наук.

 

2. В этом контексте специализированные науки, такие как физика, включены в предметную дидактику как «справочные науки». Согласно этой классификации «дидактика физики» относится к педагогике или образовательным наукам. Это относится «только» к физике. Это означает, что каждый учитель физики должен иметь прочные знания по физике как основу для дидактической деятельности по физике (рассуждения, решения, действия).

 

2. Чтобы провести различие между дидактикой (в узком смысле) и методикой, я хотел бы дать вам ту же самую очень упрощенную формулировку, которая оказалась успешной для меня в моей педагогической подготовке: дидактика (в узком смысле) имеет дело с «что», т. е. с целями и содержанием, методика — с «как», т. е. возможные «способы обучения, методы и средства». В традиционном представлении цели и содержание определяют методы и средства. В настоящее время считается, что между дидактикой и методологией существует тесная связь; для этого также используется термин «импликационное соединение». Как в Главе 5 и► Главе. Как более подробно объясняется в Главе 6, существуют также «методы» (например, групповое обучение) и «средства» (например, компьютеры), которые включают в себя определенные важные цели. В таких случаях методы и средства определяют физическое содержание, т. е. традиционная педагогическая концепция переворачивается с ног на голову.

 

 

1.3 Дидактика физики: исследования и преподавание в области физического образования

1. Уроки физики затрагивают не только физику; Разумеется, на уроках физики рассматриваются и технические темы. Иногда страдают такие дисциплины, как биология, химия, метеорология, астрономия (см. рис. 1.3); Это особенно актуально, когда вы выполняете проекты в классе. Они, как правило, являются междисциплинарными, т.е. располагаются между различными дисциплинами и, таким образом, выходят за рамки предмета.

Но даже без проектов и без комплексного преподавания естественных наук, то есть на «обычных» уроках физики, одной физики недостаточно. Иногда включается история физики. Чтобы что-то сказать о физике, учителю физики необходимы знания эпистемологии и теории науки. Существуют также связи с педагогикой, психологией и социологией (как вы знаете из своего педагогического образования). Из-за этих связей с множеством других предметов физическое образование называют междисциплинарной наукой.

Влияния этих смежных наук могут быть совершенно разными. В целом можно предположить, что особое значение для физического образования имеют физика, технология, педагогика, философия, социология и психология.

Как уже указывалось, учебные проекты могут включать любые тематические области из других дисциплин, например: Б. из медицины или закон, играют равную, в принципе даже доминирующую роль в течение определенного периода времени (практический школьный пример: проект «Использование ядерной энергии?»).

Это означает:

Современное преподавание физики также является междисциплинарным,

- общедидактические и методико-психологические

Соображения определяют преподавание в той же степени, что и предмет физики.

2. Преподаватели физики не всегда придерживались этой точки зрения. Например, Гримсель (1911, стр. 2) в своей «Дидактике и методологии физики» писал, что метод научного исследования должен быть моделью для метода обучения на каждом уровне обучения физике. Поэтому преподавание физики должно быть упрощенным отражением физики как по содержанию, так и по методике. Доминирование физики как предмета распространяется, например, на гимназию (начальную школу) и частично также на реальную школу (среднюю школу) и продолжается до сегодняшнего преподавания физики. Учебные программы реальных школ и гимназий, как правило, основаны на более современных концепциях преподавания физики.

Однако сегодня этот взгляд через профессиональную «линзу» уже недостаточен. С технической точки зрения преподавание физики важно лишь для передачи физики как своего рода культурного достояния, подобного музыке, живописи или классической поэзии. Государство и общество имеют законный интерес в дальнейшем существовании нашей технологически ориентированной цивилизации, а также в сохранении нетронутой окружающей среды для нынешнего поколения и, прежде всего, для будущих поколений.

Сквозь социальную «линзу» появляются новые дидактические акценты и новые цели преподавания физики. Это также меняет методы, поскольку новые цели затрагивают более сложные вопросы и не предназначены только для передачи физических знаний или решения физических проблем. Социальные проблемы нашего времени следует обсуждать, опираясь на научные знания; Это также направлено, например, на изменение поведения, связанного с защитой окружающей среды.

Как будущему учителю, вам следует использовать третью точку зрения при преподавании физики; это образовательный. Мартин Вагеншайн (19764), уже упомянутый в начале, обратил на это особое внимание в своей книге: «Педагогическое измерение физики». Немного изменив название, я буду говорить о «Педагогическом измерении преподавания физики» (Кирхер, 1995).

Что это значит?

Если учитель имеет в своем распоряжении только профессиональный объектив, он забывает об учениках, детях, молодежи. Для них учитель физики должен быть чем-то большим, чем говорящий учебник физики и экспериментальный робот. Он должен знать физику и физические принципы.

уметь объяснять тексты всем учащимся, несмотря на различные учебные требования и интересы учащихся в классе. Он должен уметь стимулировать и модерировать физические беседы и дискуссии между учениками. Вагеншайн ввел для этого термин «генетическое обучение». Однако это еще не все, что характеризует педагогическое измерение преподавания физики: учителя должны не только справедливо оценивать успеваемость учащихся, но и их повседневное поведение по отношению к одноклассникам и классному коллективу, т. е. выступать посредником в спорах и в определенном смысле служить ролевыми моделями для учащихся.

3. Хотя вы как учитель иногда можете надевать и снимать свои профессиональные или социальные «очки», вы должны стараться сохранять педагогические очки на протяжении всего времени преподавания. В процессе обучения и стажировки педагогическая позиция должна стать базовой позицией каждого учителя. Их следует поддерживать в классе даже в ситуациях, когда это очень сложно.

Я подчеркиваю это здесь, поскольку будущие учителя естественных наук, в частности, рискуют упустить из виду педагогический аспект преподавания физики из-за интенсивного изучения предмета. Можно говорить о предметно-ориентированной дидактике физики, в которой основное внимание уделяется обучающимся детям и молодежи, а не физике.

4. Помощь в подготовке к уроку (см. Главу 8) можно найти в Интернете (среди прочего):

www.schulportal.de

http://www.bildungsserver.de/Landesbildungsserver-450.html

центральная страница государственного образовательного сервера

www.leifiphysik.de

5. Замечания по дидактическому исследованию физики: Начиная с 5-го и 6-го семестров, вы будете интенсивно рассматривать вопрос: по какому предмету мне следует выполнить «научную курсовую работу»/бакалаврскую/магистерскую работу в качестве предварительного условия для первого государственного экзамена?

В преподавании физики доступен целый ряд интересных тем, например: Например.:

-Профессиональные/социально ориентированные проекты в Фу (например, «Альтернативная энергия», «Шум и защита от шума», «Цвета»…),

- Элементаризация новых физических. Теории/новые технологии Устройства, например Б. Теория хаоса», «Современная астрофизика», «Компьютеры на (например) уроках механики», «Современная камера», «Лазеры»…),

Предпосылки обучения, установки и интересы учащихся (эмпирические исследования повседневных идей...).

Концепция учебных единиц и анализ в классе (проекты, учебные кружки, игры, элементаризация нового предметного содержания (например, современная физика)...),

Влияние средств массовой информации на Фу (эмпирические исследования компьютеров, учебников, Интернета, конкретные школьные эксперименты, аналогии).

Результаты исследований в области физического образования публикуются в журналах и научных сериях книг, редактируемых коллегами (см. также примеры в Части IV настоящего «Физического образования»).

Журналы в немецкоязычных странах:

«Естественные науки в преподавании физики» (NiU Physics): тематические брошюры, в основном для средней школы,

«Практика естественнонаучной физики – физика в школе» (PdN-Phis):

Тематические буклеты для средних школ I, II уровня, начального уровня,

«Математическое и естественнонаучное образование» (MNU): Гимназия, Реальное училище (средняя ступень I),

Журнал по научному образованию (ZfDN): Исследования в области научного образования (www.ipn.uni-kiel.de/zfdn),

Уроки физики (прекращены в 1984 году),

Physica didactica (прекращено в 1991 г.),

Физика и дидактика (прекращено в 1994 году),

PhyDid: Интернет-журнал DPG (►► http://www.phydid.de).

Профессионализм учителя подразумевает знание современных научных достижений и дискуссий в области преподавания физики. Подробно с ними можно ознакомиться в опубликованных диссертациях и хабилитациях (например, в серии «Исследования по изучению физики и химии» под редакцией Х. Ниддерера, Х. Фишлера и Э. Сумфлета).

Конечно, было бы желательно, чтобы вы во время учебы следили за международным состоянием исследований в области физического образования. К сожалению, следующие англоязычные журналы доступны не во всех университетах:

физическое образование,

Учитель физики,

Международный журнал научного образования,

научное образование,

Журнал исследований в области естественнонаучного образования,

Наука и образование.

 

 

1.4 Цели обучения - навыки преподавания физики

1. В ходе реформы обучения в университетах стран Европейского Союза (т.н. «Болонский процесс») к 2011 году были изменены и учебные программы по подготовке учителей («единые общегосударственные требования к содержанию специальных наук»).

и предметная дидактика в подготовке учителей» (KMK 2008 i.F 2010). Такая переориентация учебной программы оправдана тем, что в будущем перед студентами педагогических специальностей откроется больше возможностей для карьерного роста.

Курсы теперь структурированы как последовательные «модули», каждому из которых присваивается определенное количество кредитных баллов в зависимости от продолжительности. Еще одной новой особенностью является то, что каждый модуль завершается экзаменом; Успеваемость студента влияет на итоговую оценку на университетском экзамене. Успешное завершение программы ведет к получению академической степени BA (бакалавра гуманитарных наук) после шести семестров; Еще через четыре семестра можно получить степень магистра искусств (MA). «Подготовительная служба», следующая за программой, представляет собой независимую, практическую, заключительную фазу подготовки учителей (KMK 2012) (см. также главу 23).

2. По предложениям Общества предметной дидактики (GFD 2005) и Немецкого физического общества (DPG 2006) Постоянная конференция министров образования и культуры земель (KMK 2008) приняла «Общие государственные требования к содержанию предметных наук и предметной дидактики в подготовке учителей». Для курса подготовки учителей по физике это означает следующий «профиль компетентности выпускников»:

Они обладают базовыми навыками для целенаправленного преподавания, обучения и воспитательных процессов в области физики, основанных на научных открытиях. Она

- иметь соответствующие знания по физике, которые позволяют им разрабатывать концепции обучения и средства массовой информации на профессиональном уровне, оценивать их содержание, следить за последними физическими исследованиями в обзорах и вводить новые темы в класс,

знакомы с рабочими и познавательными методами физики и обладают знаниями и навыками проведения экспериментов и обращения с (типичным школьным) оборудованием,

знать историю идей отдельных физических теорий и концепций, а также процесс получения физических знаний (знаний о физике) и может обосновать социальную значимость физики,

- иметь соответствующие предметно-ориентированные дидактические знания, в частности прочные знания предметно-ориентированных дидактических концепций, результатов исследований в области преподавания и изучения физики, типичных трудностей в обучении и восприятиях учащихся в предметных областях уроков физики, а также способов мотивации учащихся к изучению физики,

иметь начальный отраженный опыт в планировании и разработке структурированных курсов (учебных единиц), а также в проведении уроков» (КМК 2008, стр. 30).

С точки зрения содержания изучения дидактики физики, как правило, не существует различий между изучением преподавания на уровне средней школы I и на уровне средней школы II (KMK 2008, стр. 31).

3. Этот учебник поддерживает следующие компетенции:

- Умение аргументированно объяснять образовательные цели преподавания физики (см. главы 2,3, 6, 8),

Знание и оценка образцовых предметно-дидактических подхо