Методические особенности формирования квантово-полевой картины мира

3.4 Методические особенности формирования квантово-полевой картины мира

В механике и электродинамике рассматриваются макроскопические тела на макроскопических расстояниях друг от друга. Перейдем теперь к рассмотрению строения тел из микроскопических частиц (т е. «заглянем внутрь» тела). Твердые, жидкие, газообразные тела состоят из огромного количества атомов и молекул. Расположение и движение микрочастиц обусловлено здесь электромагнитным взаимодействием, так как на этих расстояниях при малых массах и больших зарядах гравитационное взаимодействие мало по сравнению с электромагнитным, а сильное еще не проявляется (для него расстояния велики). В свое время огромным достижением физической науки было объяснение тепловых явлений и теплоты механическим движением микрочастиц в теле. Однако очень важно учитывать, что к одной механике теплота не сводится. Механическую картину оказались необходимым также дополнить, теперь представлениями о хаотичности теплового движения микром частиц. Координаты и скорости отдельных частиц оказываются случайными величинами, они изменяются случайным образом по вероятностным законам. Для макроскопического тела в целом законы термодинамики имеют статистический смысл, они связывают средние значения физических величин для огромного множества микрочастиц. Так, в молекулярно кинетической теории давление определяется суммой средних импульсов, передаваемых молекулами газа стенке при соударении, внутренняя энергия — суммой средних энергий микрочастиц, температура — средней кинетической энергией движения микрочастиц и т. д. Далее, при уменьшении размеров пространственной области, следуют внутренние области молекул и атомов. В микромире, в диапазоне расстояний от 10^-10 до 10^{-16 м, основную роль играет электромагнитное взаимодействие, объединяющее ядро и электроны в устойчивые системы — атомы и молекулы. Типичные физические явления состоят в переходе атома из одного стационарного состояния в другое с излучением или поглощением кванта энергии. Переход в эту область микромира заставляет существенно пересмотреть механическую картину движения. Микрочастицы не движутся здесь по определенным траекториям, а проявляют двойственные корпускулярно-волновые свойства. По-новому решается вопрос и об изменении состояния систем: появляются квантовые скачки, сразу переводящие систему из одного дискретного состояния в другое, минуя все промежуточные. Эту область микромира изучает квантовая механика, элементы которой мы изучили в физике атома, в квантовой природе света. Перешагнем последний достаточно изученный в физике рубеж — 10-15 м — и обратимся к системе, состоящей из протонов и нейтронов, то есть к ядру. Нуклоны связаны самым интенсивным взаимодействием — сильным, которое осуществляется путем обмена π-мезонами между парой нуклонов на расстояниях, не превышающих 10-15 м и обеспечивающих притяжение. Электромагнитное взаимодействие в этой области тоже имеет место и играет важную роль, хотя и уступает сильному. Так, пока ядра состоят из немногих нуклонов, сильное взаимодействие — притяжение — превышает электромагнитное отталкивание положительных протонов и ядро прочно. Но для тяжелых ядер, состоящих из сотен нуклонов, притяжение и отталкивание выравниваются, так как отталкивание осуществляется между каждым и всеми остальными протонами, а притяжение — только между соседними. После известного предела (уран, трансурановые элементы) ядра неустойчивы.}

Далее, вплоть до достигнутого в настоящее время предела на шкале расстояний порядка 10^-17 — 10^{-18 м материя представлена только элементарными частицами, причем, кроме названных выше частиц, имеется много неустойчивых, возникающих и исчезающих в реакциях, взаимных превращениях элементарных частиц. Эти процессы обусловлены как сильными, так и электрослабыми взаимодействиями.}

3.5 Методические особенности формирования целостной физической картины мира

Физическая картина мира, как часть общенаучной его картины, представляет собой очень широкое теоретическое обобщение знаний, полученных школьниками при изучении разных разделов курса физики. Это обобщение имеет большое практическое значение для ориентации человека в материальном физическом мире, осознания своего места в нем, выработки общего отношения к миру, для формирования активной жизненной позиции. Это также необходимо для любой целеполагающей, целенаправленной деятельности. Физическая картина мира входит в диалектико-материалистическое мировоззрение в качестве элемента, обеспечивающего фундамент научного миропонимания.

Примерный конспект урока, позволяющего сформировать у учащихся целостную ФКМ

Класс 10

Тема: «Физическая картина мира»

Тип урока: урок-зачёт в форме конференции

Примерное время 2ч.

Цели и задачи урока, реализуемые учителем:

Раскрыть сложное понятие физической картины мира (ФКМ), вооружить учащихся конкретным знанием, обобщающим весь школьный курс физики, показать материальное единство мира, с одной стороны, и качественное своеобразие форм движения материи и описание их в различных теориях — с другой.

В целях формирования научного мировоззрения познакомить учащихся с условным делением области пространства на мега-, макро-, микромир, со структурными единицами деления материи в каждой из этих областей, с размерами и составом объектов; подвести учащихся к выводу о материальном единстве мира, проявляющемся в единстве природы физических объектов и явлений.

Структура урока:

Этап и содержание	Формы, методы и приёмы	Средства
Подготовка к конференции. 1. Приветствие. 2. Обсуждение материала: - вселенная и её масштабы; - взаимодействия и законы сохранения; - проявления взаимодействий в природе и основные физические теории; - рамки современной ФКМ, неисчерпаемость знаний о мире. 3. Проверка знаний учащихся. 4. Закрепление: - беседа с учащимися по материалу докладов; - формулировка основных выводов. 5. Домашнее задание.	Несколько учащихся получили темы докладов и список литературы, остальные – задание подготовиться к проверочной работе по теме урока; доклады учеников: (1 ученик) (1 ученик) (4 ученика) (1 ученик); Кодированный диктант; Беседа; запись в тетрадях; Повторить соответствующие параграфы учебника, составить свой план конференции по теме «Физическая картина мира»	Слово, наглядные пособия (рис., таблицы); Текст диктанта; Слово, тетради; Учебник

Ход урока:

Оборудование. Демонстрационные таблицы: шкала размеров физических объектов «Масштабы во Вселенной», «Структура основных материальных объектов», «Фундаментальные взаимодействия».

Учитель. Мы заканчиваем изучение школьного курса физики. Он содержит основные законы и понятия из самых важных областей физики: классической механики, электродинамики, молекулярно кинетической теории, атомной физики, физики ядра и элементарных частиц. Цель физики — отыскание общих законов природы, объяснение с их помощью различных процессов и явлений для овладения и управления ими. По мере развития физической науки перед человечеством все больше раскрывается величественная и сложная картина единства природы.

Сегодня мы обобщим изученный курс, стремясь показать, что мир и отражающие его физические законы представляют собой не просто сумму разрозненных и независимых объектов, явлений и отражающих их научных положений, а части единого целого, разнообразные и многочисленные проявления единых сущностей.

План конференции записан на доске. Он поможет вам выделить основные вопросы.

Вселенная и ее масштабы. (1 ученик)

В физике изучается строение материи на первых структурных уровнях и исходные простейшие формы ее движения во всей Вселенной, начиная от элементарных частиц (размеры порядка 10^-15 — 10^{-18 м) и кончая огромными звездными островами — галактиками (размерами порядка 1022 м).}

Наглядное представление о доступной наблюдению и изучению в настоящее время области Вселенной дает шкала размеров объектов (рис. 1). Смещение по этой шкале на одно деление вправо соответствует увеличению размеров (данных в метрах) в 10 раз.

Структура основных физических объектов показана в таблице 2. Обратите внимание, что таблица 2 и рисунок 1 взаимосвязаны. Область пространства, указанная на рисунке 1 условно разделена в таблице 2 на три области: мега-мир, макромир, микромир. Для каждой области можно указать свои объекты, то есть структурные единицы деления материи. Мега-мир включает галактики и звезды, макромир — планетные системы звезд, планеты, окружающие нас тела, микромир — молекулы, атомы, ядра атомов, элементарные частицы. Электромагнитное и гравитационное поля входят в состав мега- и макромира. Если сравнить состав объектов всех трех областей (мега-мир, макромир, микромир), то можно сделать важный вывод: все состоит из элементарных частиц, причем в состав вещества в стабильном состоянии входит всего три вида основных частиц. Это протоны, нейтроны и электроны, а электромагнитное поле состоит из фотонов.

Строение и движение всех этих объектов и изучает физика.

Взаимодействия и законы сохранения. (2 ученик)

Любой материальный объект, начиная от элементарной частицы и кончая макроскопическим телом и системой тел, обладает энергией и импульсом — это универсальные физические характеристики физических объектов. Самое общее и основное свойство всех объектов состоит в их способности взаимодействовать между собой. Так, тела притягиваются к Земле, а Земля — к Солнцу, электрон отталкивается от другого электрона и притягивается к ядру, вступают во взаимодействие атомы и молекулы, образуя кристаллы, взаимодействуя, отскакивают при ударе друг от друга стальные шарики и т. д.

Всеобщая причина изменения и движения в материальном мире — взаимодействие. Несмотря на разнообразие взаимодействий, все они приводят к двум основным результатам:

1. В результате взаимодействия меняются энергия, импульс и другие характеристики объекта. Например, шарики при столкновении меняют направление скорости, а значит, изменяется импульс; одни элементарные частицы превращаются в другие и т. д.

2. В результате взаимодействия частицы или тела объединяются в новую устойчивую систему. Так, например, образуется ядро из нуклонов, взаимодействующих между собой, атом — из ядра и электронов, Солнечная система — из Солнца и планет и т. д.

В настоящее время все взаимодействия удалось понять как проявление четырех исходных, или, как говорят, фундаментальных взаимодействий: гравитационного, электромагнитного, слабого и сильного (в настоящее время слабое и сильное взаимодействия понимают как проявления единого электрослабого поля). Основные характеристики трех, изучаемых в школе, взаимодействий видны из таблицы 3. Гравитационное взаимодействие универсально, то есть имеет место между любыми материальными объектами. Оно убывает пропорционально 1/r², то есть простирается на большие расстояния, образуя макроскопическое гравитационное иоле. По сравнению с двумя другими взаимодействиями гравитационное взаимодействие мало. Электромагнитное взаимодействие проявляется только для электрически заряженных тел и частиц, оно на много порядков больше гравитационного и также образует макроскопические поля. Сильное взаимодействие, превышая по интенсивности гравитационное и электромагнитное, осуществляется только на очень малых расстояниях порядка размера элементарных частиц. Поэтому макроскопического поля оно не образует, а проявляется только между элементарными частицами. Сильному взаимодействию подвержены мезоны и барионы. Лептоны же и фотоны не участвуют в сильном взаимодействии.

Хотя различные взаимодействия проявляют себя в различных физических явлениях и в разных пространственных областях (например, сильное — в микромире, гравитационное — в макромире) и описываются различными физическими законами (например, в частных случаях гравитационное — законом всемирного тяготения, электромагнитное — законом Кулона), есть общие для всех взаимодействий законы — это законы сохранения. Так, при любом взаимодействии для замкнутой системы (т. е. если учтены все взаимодействующие тела и частицы) сохраняется энергия, импульс, электрический заряд системы и некоторые другие величины. Поэтому законы сохранения применяются при изучении всех физических явлений.

Так, в механике закон сохранения импульса приводит к третьему закону Ньютона, в теплоте с помощью закона сохранения энергии рассчитывают количество теплоты, выделяющееся при совершении работы (первое начало термодинамики), в физике элементарных частиц закон сохранения заряда «разрешает» образование заряженных частиц только разноименно заряженными в паре и т. д.

Таблица 2. Структура основных материальных объектов.

Область пр-ва	Протяжённость обл-ти пр-ва	Объекты – структурные единицы материи	Размеры объекта, м	Состав объекта	движение внутри объекта составляющих его частей
мегамир макромир микромир	1025-1020 1020-10-8	галактики планетные системы звёзд, планеты,  окружающие нас на Земле тела; электромагнитное поле, гравитационное поле молекулы и атомы, ядра атомов, элементарные частицы	1020 1013 106-10-2	звёзды планеты, атомы и молекулы, фотоны ядра и электроны, нуклоны,	звёзд планет, атомов и молекул электронов и ядер, нуклонов, взаимное превращение частиц

Таблица 3. Фундаментальные взаимодействия.

тип взаимодействия	относительная интенсивность	радиус взаимодействия
сильное электромагнитное гравитационное	1 10-4 10-10	10-15 (уменьшается, как 1/r²) (уменьшается, как 1/r²)

Проявление взаимодействий в природе и основные физические теории (3 ученик)

Механическая картина мира. Все огромное многообразие окружающего нас мира обязано своим происхождением различным проявлениям фундаментальных взаимодействий в зависимости от структуры, размеров физических объектов и расстояний между ними. Так, в макромире расстояния между телами значительно превышают радиус сильного взаимодействия, поэтому оно здесь не проявляется. Макроскопические тела состоят из множества положительных ядер и близко расположенных к ним отрицательных электронов, образующих в целом электрически нейтральные системы (или несущие небольшие заряды по сравнению с общими входящими в состав вещества зарядами). Поэтому электромагнитные взаимодействия здесь для удаленных друг от друга тел отсутствуют или невелики, а решающее значение имеет гравитационное взаимодействие: все тела притягиваются друг к другу силами всемирного тяготения. Гравитационная сила — одна из основных сил механики; она вызывает ускорение тел по второму закону Ньютона.

К механическим относятся и силы, возникающие при соприкосновениях тел друг с другом. Это силы упругости, трения, сопротивления среды движению тела. Все они имеют электромагнитную природу, так как возникают за счет электромагнитного взаимодействия зарядов, входящих в состав тел. К механическим можно отнести и силу Кулона, действующую между двумя макроскопическими телами, несущими макроскопические заряды, а также силу, действующую на проводник с током в магнитном поле.

Движение под действием указанных сил изучается в классической механике. Ей соответствует механическая картина данной части природы. Согласно Ньютону, мир состоит из «твердых, весомых, непроницаемых, подвижных частиц». Частицы действуют друг на друга на расстоянии с силами, вызывающими ускорения, в результате чего они движутся по определенным траекториям, могут образовать устойчивые системы. Типичным примером механической системы является наша Солнечная планетная система.

Со времен Ньютона и до середины прошлого века считалось, что механическая картина мира всеобъемлюща, т. е. все физические объекты и явления имеют описанную выше механическую природу. Однако оказалось, что все механикой не объясняется, и механическую картину мира пришлось дополнять.

(4 ученик) Полевые представления

В механической картине отсутствует материальный агент, передающий взаимодействия между телами. Между тем он существует в природе: это гравитационное и электромагнитное поле, передающее действие одного тела на другое со скоростью света. Окончательно понятие поля как самостоятельного материального объекта — вида материи, существующего наряду с веществом, утвердилось после создания специальной теории относительности. В случае электромагнитного взаимодействия передатчиком взаимодействия служит электромагнитное поле. Оно дополняет механическую картину: на тело действует сила не непосредственно со стороны другого тела, а со стороны поля, созданного заряженным телом и непрерывно заполняющим пространство. Электромагнитное поле изучается электродинамикой; с помощью ее законов по расположению и движению электрических зарядов можно рассчитать напряженность поля в каждой точке пространства. Важно, что поле может «отрываться» от зарядов и существовать в свободном состоянии в виде электромагнитных волн. При изучении строения материи на микро-уровне оказывается, что поле, как и вещество, состоит из элементарных частиц — фотонов.

Сила тяготения также передается посредством поля — гравитационного, существующего вокруг любых материальных частиц и тел (вне зависимости от их электрического заряда). Предполагается существование элементарных частиц гравитационного поля — гравитонов, которые экспериментально пока не обнаружены.

(5 ученик) Статистические представления

В механике и электродинамике рассматриваются макроскопические тела на макроскопических расстояниях друг от друга. Перейдем теперь к рассмотрению строения тел из микроскопических частиц (т е. «заглянем внутрь» тела). Твердые, жидкие, газообразные тела состоят из огромного количества атомов и молекул. Расположение и движение микрочастиц обусловлено здесь электромагнитным взаимодействием, так как на этих расстояниях при малых массах и больших зарядах гравитационное взаимодействие мало по сравнению с электромагнитным, а сильное еще не проявляется (для него расстояния велики).

В свое время огромным достижением физической науки было объяснение тепловых явлений и теплоты механическим движением микрочастиц в теле. Однако очень важно учитывать, что к одной механике теплота не сводится. Механическую картину оказались необходимым также дополнить, теперь представлениями о хаотичности теплового движения микром частиц. Координаты и скорости отдельных частиц оказываются случайными величинами, они изменяются случайным образом по вероятностным законам. Для макроскопического тела в целом законы термодинамики имеют статистический смысл, они связывают средние значения физических величин для огромного множества микрочастиц. Так, в молекулярно кинетической теории давление определяется суммой средних импульсов, передаваемых молекулами газа стенке при соударении, внутренняя энергия — суммой средних энергий микрочастиц, температура — средней кинетической энергией движения микрочастиц и т. д..

(6 ученик) Квантовые представления

При уменьшении размеров пространственной области, следуют внутренние области молекул и атомов. В микромире, в диапазоне расстояний от 10^-10 до 10^{-16 м, основную роль играет электромагнитное взаимодействие, объединяющее ядро и электроны в устойчивые системы — атомы и молекулы. Типичные физические явления состоят в переходе атома из одного стационарного состояния в другое с излучением или поглощением кванта энергии.}

Переход в эту область микромира заставляет существенно пересмотреть механическую картину движения. Микрочастицы не движутся здесь по определенным траекториям, а проявляют двойственные корпускулярно-волновые свойства. По-новому решается вопрос и об изменении состояния систем: появляются квантовые скачки, сразу переводящие систему из одного дискретного состояния в другое, минуя все промежуточные. Эту область микромира изучает квантовая механика, элементы которой мы изучили в физике атома, в квантовой природе света.

Перешагнем последний достаточно изученный в физике рубеж — 10^{-15 м — и обратимся к системе, состоящей из протонов и нейтронов, то есть к ядру. Нуклоны связаны самым интенсивным взаимодействием — сильным, которое осуществляется путем обмена π-мезонами между парой нуклонов на расстояниях, не превышающих 10-15 м и обеспечивающих притяжение. Электромагнитное взаимодействие в этой области тоже имеет место и играет важную роль, хотя и уступает сильному. Так, пока ядра состоят из немногих нуклонов, сильное взаимодействие — притяжение — превышает электромагнитное отталкивание положительных протонов и ядро прочно. Но для тяжелых ядер, состоящих из сотен нуклонов, притяжение и отталкивание выравниваются, так как отталкивание осуществляется между каждым и всеми остальными протонами, а притяжение — только между соседними. После известного предела (уран, трансурановые элементы) ядра неустойчивы.}

Далее, вплоть до достигнутого в настоящее время предела на шкале расстояний порядка 10^-17 — 10^{-18 м материя представлена только элементарными частицами, причем, кроме названных выше частиц, имеется много неустойчивых, возникающих и исчезающих в реакциях, взаимных превращениях элементарных частиц. Эти процессы обусловлены как сильными, так и электрослабыми взаимодействиями.}

Рамки современной физической картины мира. Неисчерпаемость знаний о мире (7 ученик)

Хотя физическая наука охватывает огромную область различных физических явлений, содержит множество законов и выводов, она не является полностью завершенной. Последняя точка в ней никогда не будет поставлена, так как материальный мир многообразен, а знания о нем неисчерпаемы.

Современная ФКМ ограничена «снизу», со стороны малых расстояний, но даже в этой области наши знания о природе и строении элементарных частиц пока что далеко не полны. Сейчас с помощью самых мощных ускорителей доступны изучению структурные элементы и их взаимодействия внутри элементарных частиц на расстояниях порядка 10^-17 — 10^{-18 м}. В последнее время здесь достигнуты замечательные успехи: открыто сложное строение мезонов и барионов. Оказалось, что они состоят из более «простых» частиц — кварков. Кварки и лептоны сейчас следует рассматривать как элементарные.

Ограничена современная ФКМ и «сверху», со стороны больших расстояний, пределами «видимости» в оптические и радиотелескопы. С их помощью получают сведения о строении и движении материи в мега-мире до расстояний порядка 10²⁵ — 10²⁰ м. В последнее время, несмотря на скудность информации о таких отдаленных областях Вселенной, и здесь сделаны удивительные открытия. Открыты новые, ранее неведомые человеку объекты: пульсары — нейтронные звезды чрезвычайно высокой плотности, квазары и ядра галактик — объекты с непостижимо большим излучением энергии, природа которых не ясна, и другие.

Наконец, Вселенная развивается. Наши знания об эволюции Вселенной, об ее образовании и дальнейшей судьбе, об изменении важнейших физических законов и констант с течением времени также нельзя назвать сейчас окончательными.

Кодированный диктант:

1) Физика оформилась как самостоятельная наука более трёхсот лет назад. (да)

2) Физическая картина мира представляет собой систему фундаментальных идей, понятий, законов и закономерностей физики; к не относятся: представления о свойствах пространства и времени, понятия об объектах изучения физической науки и исходных составных частях материи, универсальные физические законы, представления об иерархии закономерностей по масштабам явлений, исходные идеи и уравнения физических теорий и соотношение между последними. (да)

3) В ФКМ входят механическая, электрическая и квантово-полевая картины мира. (нет)

4) В рамках механической картины мира материя рассматривается как совокупность дискретных неделимых элементов – атомов, двигающихся и взаимодействующих по законам классической электродинамики. (нет)

5) Исследования в области электрических и магнитных явлений в XIX в. привели к возникновению электромагнитной картины мира, основы которой были заложены М.Фарадеем и Д.Максвеллом. (да)

6)Существует четыре вида фундаментальных взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. (да)

7) Основное положение квантово-полевой картины мира заключается в том, что материя существует не только в виде вещества, но и в виде поля. (нет)

8) Возникновение квантово-полевых представлений связывают с появлением в 1900 г. квантовой гипотезы М.Планка. (да)

9) Пространство и время не являются формами существования материи, никак не связаны между собой, относительны и зависят от движения материи. (нет)

10)Физическая картина мира является неотъемлемой частью естественнонаучной картины мира, которая входит в общую научную картину мира. (да)

Таблица ответов:

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
+	+	-	-	+	+	-	+	-	+

«+» - да, верно;

« - » - нет,

неверно

Учитель. Итак, сегодня на уроке мы выяснили, что человечество обладает большим объемом физических знаний, знает о материальном мире уже много, но не все.

Теперь подведем итоги. Как можно определить понятие физической картины мира?

Ученик. Физическая картина мира — это общее описание природы в физике, общий обзор строения и движения материи. И физическую картину входят основные представления механики, молекулярно-кинетической теории, электродинамики и квантовой физики, а также общие для всех теорий законы сохранения.

Учитель. Верно. Запишем краткое определение в тетради:

«ФКМ — это система самых общих представлений о строении, взаимодействии и движении материи от уровня элементарных частиц до галактик, описываемых как универсальными, так и специфическими для разных областей основными законами физики. Единая картина складывается из взаимосвязанных механических, полевых, статистических и квантовых представлений». Назовем основные понятия, входящие в общее сложное понятие ФКМ и раскрывающие ее содержание. Что здесь главное?

Ученик. Главное в ФКМ — понятие о взаимодействии.

Учитель. Верно. Но как же разнообразие взаимодействий связано с единством природы?

Ученик. Исходных, фундаментальных взаимодействий всего три, а проявлений, притом, очень различных, много.

Учитель. Это так, фундаментальные взаимодействия приводят в разных пространственных областях к качественно своеобразным формам движения материи. В чем еще можно видеть физическую основу материального единства мира?

Ученик. Весь материальный мир состоит из небольшого числа основных элементарных частиц.

Учитель. Верно. Сделаем вывод.

Материальное единство мира проявляется в том, что физические объекты и явления на Земле и во всей Вселенной имеют единую природу: состоят из небольшого числа (стабильных) элементарных частиц и вызываются тремя фундаментальными взаимодействиями.

Как отражается единство природы в физических законах?

Ученик. В физике есть величины и законы, применимые к любым физическим объектам и явлениям. Это энергия, импульс, электрический заряд, законы сохранения.

Учитель. Совершенно верно.

Универсальность физических величин и законов выражается в том, что элементарные частицы, атомы, молекулы, физические тела и поля характеризуются несколькими общими величинами. Главные из них следующие: энергия, импульс, масса, электрический заряд. Ряд физических законов применим к любым физическим явлениям в любой области пространства. Важнейшие из них: законы сохранения энергии, импульса, электрического заряда.

Но все ли физические величины и законы универсальны? Например, применим ли второй закон Ньютона к движению электрона в атоме, к фотонам?

Ученик. Нет, ни второй закон Ньютона, ни понятие движения по траектории не применимы в микромире. Здесь частицы движутся по другим законам, обладают корпускулярно-волновыми свойствами.

Учитель. Да, имеются качественно различные формы движения материи, например механическая, тепловая. Законы механики не применимы к полю, где справедливы законы электродинамики и т. д. Запишем это в краткой формулировке.

Качественное своеобразие физических явлений обнаруживается в том, что в зависимости от размеров, строения, расстояния между физическими системами имеют место различные взаимодействия и качественно различные формы движения материи. Законы основных физических теорий соответственно применимы в своих областях.

В заключение попробуем разобраться в роли и назначении изученного понятия о ФКМ как обобщения физических знаний. Почему важно овладеть этим понятием?

Ученик. ФКМ дает возможность обозреть и представить весь мир, а это важно хотя бы для правильного выбора профессии.

Второй ученик. И не только поэтому. Говорить о всесторонне развитой личности можно только при условии, что человек осознал свое место в мире.

Третий ученик. Важно, что ФКМ не оставляет места для религиозных верований, для суеверия. Мы получаем конкретные сведения обо всем мире, где нет места ни богу, ни черту.

Четвертый ученик. ФКМ показывает, что мир познаваем, что, хотя природа и очень сложна, она подчиняется строгим законам, ее можно понять и использовать в своих целях.

Пятый ученик. Мы видим, что знания о мире неисчерпаемы, что есть где приложить свои силы следующим поколениям людей.

Шестой ученик. Я заметил, что изученные на уроках обществоведения абстрактные законы диалектики наполняются в ФКМ конкретным содержанием.

Учитель. Вы правы. ФКМ — мировоззренческое обобщение курса, это часть нашего материалистического мировоззрения, помогающего правильно ориентироваться в мире, целенаправленно в нем действовать, жить и работать.

Откройте дневники и запишите задание на дом:

Выводы по уроку. Оригинальное построение уроков определилось тем, что учитель в начале анализирует объекты, которые изучались в физике. Такой прием дает возможность, во-первых, рассмотреть области пространства, относящиеся к мега-, макро- и микромиру; во-вторых, выделить для всех объектов универсальные физические величины и законы, что подводит школьников к выводу о материальном единстве мира.

Последующий анализ фундаментальных теорий физики, их объектов, включая размеры и состав, позволяет учителю повторить границы применимости теорий и одновременно подчеркнуть качественное их своеобразие при описании физических явлений, сосредоточивая основное внимание школьников на взаимодействиях и их типах.

Краткое повторение вопросов, относящихся к механической картине мира — полевым, статистическим и квантовым представлениям, — послужило основой для введения понятия о физической картине мира.

Ответы учащихся в конце урока свидетельствуют о его педагогической эффективности. Материал урока помог систематизировать знания школьников на основе ФКМ, а также осознать значение физики для всестороннего развития личности.

Рис. 1. Масштабы во Вселенной

Заключение

В настоящее время проблема формирования у школьников целостного миропонимания является очень актуальной. Работа учителя по решению этой проблемы сопряжена с некоторыми психолого-педагогическими трудностями, выявить которые и было целью данной работы, а также найти возможные пути их решения.

Современный человек должен обладать широкой культурой, чтобы ориентироваться в потоке информации; иметь возможность сменить при необходимости профессию; иметь возможность работать в полипредметной области (например, педагогом)… Поэтому формирование целостного миропонимания как фундамента мировоззрения человека является важнейшей целью образования, в частности физического. Постоянное увеличение объёма информации и повышение темпа его роста обуславливают необходимость формирования у учащихся целостного миропонимания, обще учебных знаний, умений и навыков, стремления и способности к самообучению.

В данной работе сделана попытка проанализировать возможности учебного предмета «физики» в формировании целостного миропонимания, в частности посредством уроков обобщения и систематизации знаний учащихся в форме зачёта, применить результаты исследования к проектированию урока по формированию у учащихся физической картины мира, как фундамента целостного миропонимания.

Результаты работы показали, что целенаправленная работа учителя физики по проектированию уроков, в частности уроков обобщения и систематизации знаний учащихся в форме зачёта, позволит решить задачу формирования у учащихся целостного миропонимания.

Список литературы

1. Алексеева М.Н. Физика – юным: Теплота. Электричество: книга для внеклассного чтения. 7кл. – М.: Просвещение, 1980.

2. Бардин К.В. Как научить детей учиться. – М.: Просвещение,1987.

3. Билимович Б.Ф. Физические викторины: пос. для учителей. – М.: Просвещение, 1967.

4. Зотов Ю.Б. Организация современного урока./ Под ред. П.И. Пидкасистого. – М., 1984.

5. Иванов В.Г. Физика и мировоззрение. – Ленинград: Наука, 1975.

6. Кириллова Г.Д. Теория и практика урока в условиях развивающего обучения. – М., 1980.

7. Коджаспирова Г.М., Коджаспиров А.Ю. Словарь по педагогике. – М.: ИКЦ «МарТ»; Ростов-на-Дону: Изд. центр «МарТ», 2005.

8. Конаржевский Ю.А. Анализ урока. – М.: Центр «Педагогический поиск», 2000.

9. Кудрявцев П.С. Курс истории физики: Уч. пос. для студентов пед. ин-тов по физ.спец. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Просвещение, 1982.

10. Ланина И.Я. Формирование познавательных интересов учащихся на уроках физики: кн. для учителя. – М.: Просвещение, 1985.

11. Ловягин С.А. Физика для всех // Педагогическое самообразование. №50. 2000.

12. Лукашик В.И. Сборник вопросов и задач по физике: Уч. пос. для учащихся 6-7кл. средн. школы. – 5-е изд., перераб. – М.: Просвещение, 1998.

13. Нестандартные уроки физики 7-11кл./ Сост. Демченко Е.А.

14. Общая психология./Пол ред. Петровского А.В. – М.,1991.

15. Онищук В.А. Урок в современной школе. – М., 1985.

16. Памятка педагогу // Воспитание школьников. №3. 2004, с.42.

17. Педагогика. Уч. пос. для студентов пед. вузов и пед. колледжей / Под ред. П.И. Пидкасистого. – М.:Педагогическое общество Росси, 2002.

18. Перельман Я.И. Занимательная физика: В 2 кн. – М.: Наука, 1976.

19. Плешакова Н.Л. Изучение элементов ядерной физики в основной общеобразовательной школе: Учебно-методич. пособие. – Тула: ИПК и ППРО ТО, 2002.

20. Поташник М.М., Левит М.В. Как подготовить и провести открытый урок (современная технология): методич. пособие. – М.: педагогическое общество России, 2003.

21. Разумовский В.Г., Хижнякова Л.С., Архипова А.И. и др. Современный урок физики в средней школе / Под ред. Разумовского В.Г., Хижняковой Л.С. – М.: Просвещение, 1983.

22. Физика: Учеб. для 10 кл. шк. и кл. с углубл.изуч.физики / О.Ф. Кабардин, В.А. Орлов, Э.Е. Эвенчик и др.; под ред. А.А. Пинского. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 1997.

23. Физика: Учеб. для 11 кл. шк. и кл. с углубл.изуч.физики / О.Ф. Кабардин, В.А. Орлов, Э.Е. Эвенчик и др.; под ред. А.А. Пинского. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 1997.

24. Шапоринский С.А. Обучение и научное познание. – М.,1981.

25. Щукина Г.И. Активизация познавательной деятельности учащихся. – М., 1979.

26. Яковлев Н.М., Сохор А.М. Методика и техника урока в школе. – М., 1985.

27. Теория и методика обучения физике в школе: Общие вопросы: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е. Каменецкий, Н.С. Пурышева, Н.Е. Важеевская и др.; Под ред. С.Е. Каменецкого, Н.С. Пурышевой, - М.: Изд.центр «Академия», 2000.

28. Теория и методика обучения физике в школе: Частные вопросы: Учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е. Каменецкий, Н.С. Пурышева, Т.И. Носова и др.; Под ред. С.Е. Каменецкого - М.: Изд.центр «Академия», 2000.