Uloga eksperimenta u naučnom traganju. Teorijska pozadina eksperimenta. Iskusno mjerenje relativne vlažnosti u zatvorenom prostoru

Posmatranje, eksperiment i mjerenje su sve metode empirijskog istraživanja.

Opservacija- jedna od najvažnijih metoda empirijskog znanja. Promatranje je namjerna, usmjerena percepcija usmjerena na otkrivanje bitnih svojstava i odnosa predmeta znanja. Najvažnija karakteristika posmatranja je njegova svrsishodan har-r. Ova svrhovitost je zbog prisustva preliminarnih ideja, hipoteza, postavljenih zadataka za posmatranje. Naučno posmatranje, za razliku od običnog sagledavanja, uvek je oplođeno jednom ili drugom naučnom idejom, posredovanom već postojećim znanjem, koje pokazuje šta i kako posmatrati.

Posmatranje kao metoda empirijskog istraživanja uvijek je povezano sa opis, rez fiksira i prenosi rezultate posmatranja uz pomoć određenih simboličkih sredstava. Uz pomoć opisa senzorne informacije se prevode na jezik pojmova, znakova, dijagrama, crteža, grafikona i brojeva za dalju racionalnu obradu.

Istraživanje često zahtijeva eksperiment. Za razliku od običnog posmatranja, tokom eksperimenta, istraživač aktivno interveniše u toku procesa koji se proučava kako bi stekao određena saznanja o njemu. Uz pomoć eksperimenta, predmet se ili umjetno reprodukuje, ili stavlja u unaprijed određene i kontrolirane uvjete koji ispunjavaju ciljeve studije. U procesu naučnog saznanja primenjuje se i misaoni eksperiment, kada naučnik u svom umu operiše određenim slikama, mentalno stavlja objekat u određene uslove. Vrste eksperimenata: istraživanje ili pretraga, verifikacija ili kontrola, reprodukcija, izolacija, kvalitativna ili kvantitativna, potvrđujuća, opovrgnuta ili odlučujuća.

Spoznajna uloga eksperimenta je velika ne samo u smislu da daje odgovore na ranije postavljena pitanja, već i u tome što se u toku njega javljaju novi problemi za čije rješavanje su potrebni novi eksperimenti i stvaranje novih stručnjaka. instalacije.

To. stručna djelatnost ima složenu strukturu: teor. osnove eksperimenta - naučne teorije, hipoteze; mater. osnova - uređaji; direktna implementacija stručnjaka; posmatranje eksperimenta; kvantitet i kvalitet analize rezultata eksperimenta, njihova teorija. generalizacija. Eksperiment istovremeno pripada i kognitivnim i praktičnim aktivnostima ljudi, koristi teorijska znanja, dio je empirizma.

Eksperimentiraj postoji direktan materijalni uticaj na stvarni objekat ili uslove koji ga okružuju, koji se vrši da bi se ovaj objekat spoznao.

U eksperimentu se razlikuju sljedeći elementi: 1) svrha eksperimenta; 2) predmet eksperimentisanja; 3) uslove u kojima se objekat nalazi ili u kojima se nalazi; 4) sredstva eksperimenta; 5) materijalni uticaj na objekat ili uslove njegovog postojanja. Svaki od ovih elemenata može se koristiti kao osnova za klasifikaciju eksperimenata. Na primjer, eksperimenti se mogu klasificirati na fizičke, kemijske, biološke i slično. ovisno o razlici između objekata eksperimentiranja. Jedna od jednostavnijih klasifikacija zasniva se na razlikama u eksperimentalne svrhe.

Svrha eksperimenta može biti uspostavljanje nekih obrazaca ili otkrivanje činjenica. Eksperimenti u tu svrhu se nazivaju traži... Rezultat eksperimenta pretraživanja su nove informacije o proučavanom području. Češće se, međutim, provodi eksperiment kako bi se testirala neka hipoteza ili teorija. Ovaj eksperiment se zove verifikacija... Jasno je da se ne može povući oštra granica između ove dvije vrste eksperimenata. Jedan te isti eksperiment se može postaviti da testira hipotezu i istovremeno daje neočekivane informacije o objektima koji se proučavaju. Na isti način, rezultat eksperimenta pretraživanja može nas natjerati da napustimo prihvaćenu hipotezu ili, naprotiv, pruži empirijsku osnovu za naše teorijsko razmišljanje. U modernoj nauci, isti eksperiment sve više služi različitim svrhama.

Treba naglasiti da su posmatranje, mjerenje i eksperiment, iako usko povezani sa teorijskim pretpostavkama, varijeteti prakse. Sprovođenjem razmatranih empirijskih postupaka idemo dalje od čisto logičkog zaključivanja i okrećemo se materijalnoj interakciji sa stvarnim stvarima. Na kraju krajeva, samo kroz takvu interakciju naše ideje o stvarnosti bivaju potvrđene ili opovrgnute. U empirijskim kognitivnim postupcima, nauka dolazi u direktan kontakt sa stvarnošću koju opisuje – upravo to je ogromna važnost posmatranja, merenja i eksperimenta za naučnu spoznaju.

Uloga posmatranja i eksperimenta u naučnoj spoznaji

Opservacija- Ovo je namjerna, usmjerena percepcija, usmjerena na identifikaciju suštine, svojstava i odnosa predmeta znanja. To mogu biti direktni i indirektni uređaji. Posmatranje dobija naučni značaj kada, u skladu sa programom istraživanja, omogućava da se objekti prikažu sa najvećom tačnošću i mogu se više puta ponavljati pod različitim uslovima. Ali čovjek se ne može ograničiti na ulogu samo promatrača: promatranje samo fiksira ono što sam život daje, a istraživanje zahtijeva eksperiment.

Eksperimentiraj- metoda empirijske spoznaje, uz pomoć koje se u kontrolisanim i kontrolisanim uslovima (često posebno dizajniranim) stiču saznanja o vezama (najčešće uzročno-posledičnih) između pojava i predmeta, ili otkrivaju nova svojstva predmeta ili pojava.

Eksperimenti mogu biti prirodno i mentalno.

Prirodno eksperiment se izvodi sa objektima iu situacijama same proučavane stvarnosti i po pravilu pretpostavlja intervenciju eksperimentatora u prirodni tok događaja.

Mentalno eksperiment (Galileo) uključuje postavljanje uvjetne situacije koja pokazuje svojstva od interesa za istraživača i rad idealizovan objekti (ovi drugi su često posebno dizajnirani za ove svrhe).

U misaonom eksperimentu, naučnik u umu operiše određenim slikama, mentalno stavlja idealizovani objekat u određene uslove.

Nose se srednjeg statusa model eksperimenti provode se umjetno stvorenim modelima (koji mogu, ali i ne moraju odgovarati bilo kojim stvarnim objektima i situacijama), ali koji podrazumijevaju stvarnu promjenu ovih modela

Struktura eksperimenta:

Teorijske osnove eksperimenta - naučne teorije, hipoteze;

Matematička osnova - aparati;

Direktno eksperiment;

Eksperimentalno posmatranje;

Kvantitativno i kvalitativno analiza eksperimentalni rezultati,

· njihov teorijska generalizacija.

Eksperimenti su:

1. istraživanja- kada pokušavaju da otkriju ranije nepoznata svojstva predmeta za proizvodnju znanja koje ne proizilazi iz raspoloživog

2. verifikacija- kada je potrebno provjeriti ispravnost hipoteza ili bilo koje teorijske konstrukcije

3. demonstracija- kada u obrazovne svrhe "prikažu" bilo koju pojavu.

Eksperiment vam omogućava da:

1) proučavati pojavu u njenom "čistom" obliku, kada se sporedni (pozadinski) faktori veštački eliminišu;

2) istražuje svojstva predmeta u veštački stvorenim ekstremnim uslovima ili izazivaju pojave koje se slabo ili uopšte ne manifestuju u prirodnim modusima;

3) sistematski menjati i varirati različite uslove za postizanje željenog rezultata;

4) više puta reproducirati tok procesa u strogo fiksnim i repetitivnim uslovima.

Po svojoj logičkoj strukturi eksperimenti se dijele na: paralelno(kada se eksperimentalni postupak zasniva na poređenju dvije grupe predmeta ili pojava, od kojih je jedna doživjela utjecaj eksperimentalnog faktora - eksperimentalna grupa, a druga nije - kontrolna grupa); uzastopno(u kojoj nema kontrolne grupe, a mjerenja se vrše na istoj grupi prije i nakon uvođenja eksperimentalnog faktora).

Eksperiment se izvodi radi rješavanja određenih kognitivnih zadataka koje diktira stanje teorije, ali sam generira nove probleme koji zahtijevaju njihovo rješavanje u kasnijim eksperimentima, tj. je i moćan generator novih znanja.

Potiče iz istraživanja Galilea i Firentinske akademije iskustva osnovane nakon njegove smrti. Teoretski, E. je prvi put potkrijepljen u djelima F. Bacona, čiji je kasniji razvoj ideja povezan s imenom Mill. Monopolski položaj E. doveden je u pitanje tek u 20. veku. prvenstveno u socio-humanitarno znanje, kao i u vezi sa fenomenološkim, a potom i hermeneutičkim zaokretom u filozofiji i nauci, s jedne strane, i težnjom ka krajnjoj formalizaciji (matematizaciji) prirodnih nauka, s druge (nastanak i rast udjela matematičkih model eksperimenti).

Preduslov naučno istraživanje je utvrđivanje činjenica.

Činjenica- ovo je fenomen materijalnog ili duhovnog svijeta, koji je postao ovjereno svojstvo naše svijesti, fiksacija predmeta, pojave, svojstva ili odnosa. Najkarakterističniji za naučna činjenica- njegovu pouzdanost. Činjenica mora biti shvaćena, opravdana. Svaka teorija se može konstruisati iz odgovarajuće selekcije činjenica.

Empirijsko znanje: podaci posmatranja, empirijske činjenice, empirijski zakoni. Metode naučnog i empirijskog istraživanja.

U strukturi naučnog znanja, prije svega, razlikuju se dva nivoa znanja - empirijski i teorijski. Oni odgovaraju dvije međusobno povezane, ali istovremeno specifične vrste kognitivne aktivnosti: empirijskom i teorijskom istraživanju. Empirijsko znanje ima složenu strukturu i može se podijeliti na najmanje dva podnivoa: zapažanja i empirijske činjenice.

Podaci posmatranja sadrže primarne informacije koje dobijamo direktno u procesu posmatranja objekta. Ove informacije se daju u posebnom obliku - u obliku direktnih senzornih podataka subjekta posmatranja, koji se evidentiraju u obliku protokola posmatranja. Izveštaji o posmatranju izražavaju informacije koje je posmatrač primio u lingvističkom obliku. Protokoli pokazuju ko prati, sa kojim uređajima, daju se karakteristike uređaja.

To nije slučajno, jer u podacima posmatranja, uz objektivne informacije o pojavama, postoji i određeni sloj subjektivnih informacija koji zavise od uslova posmatranja, instrumenata itd. Uređaji mogu dati greške, stoga podaci posmatranja još nisu pouzdano znanje i teorija se može temeljiti na njima. Teorija se zasniva na empirijskim činjenicama. Za razliku od podataka posmatranja, ovo je uvek pouzdana, objektivna informacija; ovo je opis pojava i veza između njih, gdje se uklanjaju subjektivni slojevi. Stoga je prelazak sa posmatranja na činjenice težak proces. Ovaj proces uključuje sljedeće kognitivne operacije. (1) racionalna obrada podataka posmatranja i traženje stabilnog, nepromenljivog sadržaja u njima. Za formiranje činjenice potrebno je uporediti zapažanja, istaći ona koja se ponavljaju, eliminisati slučajna i sa greškom. (2) da bi se utvrdila činjenica, potrebno je protumačiti invarijantni sadržaj otkriven u zapažanjima.

U procesu takve interpretacije široko se koristi prethodno stečeno teorijsko znanje. Znanje je uključeno u formiranje činjenice, koja se provjerava neovisno o teoriji, a činjenice daju poticaj za formiranje novih teorijskih znanja, koja pak, ako su pouzdana, mogu ponovo sudjelovati u formiranju najnovije činjenice itd. Izbr Byblos asp MGU.

Prilikom obrade rezultata koji opisuju masovne pojave, često se koristi statistički metoda. Proučavajući na ovaj način raspored zvijezda u galaksiji, otkrili smo da su mnoge od njih dvostruke, trostruke i više "višestruke". Razmatranja teorije vjerovatnoće sugeriraju da jednostavno gravitacijsko hvatanje može samo djelomično opisati ovu sliku. Stoga, najvjerovatnije, postoji genetska veza između više zvijezda. dakle, empirijski podaci koji su pokazivali određeni trend pružili su bogatu hranu za razmišljanje i stvaranje dubljeg teorija zvezdana evolucija.

Izraz istaknutog matematičara i fizičara Henrija Poincaréa.

Kapitsa Petar Leonidovič (1894-1984), ruski fizičar i inženjer, član Londonskog kraljevskog društva (1929), akademik Akademije nauka SSSR-a (1939), heroj socijalističkog rada (1945, 1974). Transakcije o fizici magnetnih pojava, fizici i tehnologiji niskih temperatura, kvantnoj fizici kondenzovane materije, elektronici i fizici plazme. 1922-1924 razvio je pulsnu metodu za stvaranje superjakih magnetnih polja. Godine 1937. otkrio je superfluidnost tečnog helijuma. Nobelova nagrada (1978). Državna nagrada SSSR-a (1941, 1943). Zlatna medalja za njih. Lomonosovljeva akademija nauka SSSR-a (1959). Medalje Faraday (Engleska, 1943), Franklin (SAD, 1944), Niels Bohr (Danska, 1965), Rutherford (Engleska, 1966), Kamerling-Onnes (Holandija, 1968).

Eksperiment je prvi put teorijski potkrijepljen u djelima F. Bacona, čiji je kasniji razvoj ideja povezan s imenom Mill.

Monopolski položaj eksperimenta doveden je u pitanje tek u 20. veku, prvenstveno u socio-humanitarnom znanju, kao i u vezi sa fenomenološkim, a potom i hermeneutičkim zaokretom u filozofiji i nauci, s jedne strane, i težnjom ka krajnjoj formalizaciji. (matematizacija) prirodnih nauka – s druge strane (pojava i rast udjela eksperimenata matematičkog modela).

Eksperiment pretpostavlja stvaranje umjetnih sistema (ili "vještačnost" prirodnih), dopuštajući da se na njih utiče preuređivanjem njihovih elemenata, eliminacijom ili zamjenom drugih. Prateći istovremeno promene u sistemu (koje se kvalifikuju kao posledica preduzetih radnji), moguće je otkriti određene stvarne odnose između elemenata i na taj način identifikovati nova svojstva i obrasce proučavanih pojava.

U prirodnoj nauci, promene uslova i kontrola nad njima se sprovode korišćenjem uređaja različitih nivoa složenosti (od zvona u Pavlovljevim eksperimentima na uslovnim refleksima do sinhrofazotrona i drugih uređaja).

3. Uloga eksperimenta

Eksperiment se provodi radi rješavanja određenih kognitivnih zadataka koje diktira stanje teorije, ali sam generira nove probleme koji zahtijevaju njihovo rješavanje u narednim eksperimentima, tj. je i moćan generator novih znanja.

Eksperiment vam omogućava da:

1) proučavati pojavu u njenom "čistom" obliku, kada se sporedni (pozadinski) faktori veštački eliminišu;

2) istražuje svojstva predmeta u veštački stvorenim ekstremnim uslovima ili izazivaju pojave koje se slabo ili uopšte ne manifestuju u prirodnim modusima;

3) sistematski menjati i varirati različite uslove za postizanje željenog rezultata;

4) više puta reproducirati tok procesa u strogo fiksnim i repetitivnim uslovima.

Eksperiment se obično naziva:

1) kada pokušavaju da otkriju ranije nepoznata svojstva predmeta za proizvodnju znanja koje ne proizilazi iz dostupnih (istraživački eksperimenti);

2) kada je potrebno provjeriti ispravnost hipoteza ili bilo koje teorijske konstrukcije (verifikacioni eksperimenti);

3) kada u obrazovne svrhe "prikažu" bilo koju pojavu (demonstracioni eksperimenti).

Društveni eksperimenti (posebno eksperimenti u sociologiji) predstavljaju posebnu vrstu eksperimenata. U osnovi, svaka ljudska akcija poduzeta da bi se postigao određeni rezultat može se posmatrati kao svojevrsni eksperiment.

4 Logička struktura eksperimenta

Po svojoj logičkoj strukturi eksperimenti se dijele na paralelne (kada se eksperimentalni postupak zasniva na upoređivanju dvije grupe predmeta ili pojava, od kojih je jedna doživjela utjecaj eksperimentalnog faktora - eksperimentalna grupa, a druga nije - kontrolna grupa). grupa) i sekvencijalna (u kojoj nema kontrolne grupe, već se mjerenja vrše na istoj grupi prije i nakon uvođenja eksperimentalnog faktora).

Empirijski oblik naučnog znanja uključuje i podatke iz sistematskih i slučajnih posmatranja. Razlika između podataka opservacije i empirijskih činjenica kao posebnih tipova empirijskog znanja zabilježena je u pozitivističkoj filozofiji nauke 1930-ih godina. U to vrijeme vodila se prilično napeta rasprava o tome šta može poslužiti kao empirijska osnova nauke. U početku se pretpostavljalo da su oni direktni rezultati eksperimenta - podaci posmatranja. Jezikom nauke one se izražavaju u vidu posebnih iskaza – zapisa u protokolima posmatranja, koji su nazvani protokolarnim rečenicama.

Protokol posmatranja pokazuje ko je posmatrao, vreme posmatranja, uređaji su opisani da li su korišćeni u posmatranju, a rečenice protokola su formulisane kao izjave kao što su: "NN je primetio da nakon uključivanja struje strelica na uređaju pokazuje broj 5", "NN posmatrano kroz teleskop na dijelu neba (sa koordinatama x, y) svijetla svjetlosna tačka", itd.

Ako je, na primjer, provedeno sociološko istraživanje, onda upitnik s odgovorom ispitanika djeluje kao protokol za posmatranje. Ako su u toku posmatranja izvršena mjerenja, onda je svako fiksiranje rezultata mjerenja ekvivalentno prijedlogu protokola.

Analiza značenja protokolarnih rečenica pokazala je da one sadrže ne samo podatke o pojavama koje se proučavaju, već po pravilu uključuju greške posmatrača, slojevitost vanjskih ometajućih utjecaja, sistematske i slučajne greške uređaja itd. Ali tada je postalo očigledno da ova zapažanja, zbog činjenice da su opterećena subjektivnim slojevima, ne mogu poslužiti kao osnova za teorijske konstrukcije.

Kao rezultat toga, nastao je problem identifikovanja takvih oblika empirijskog znanja koji bi imali intersubjektivni status, koji bi sadržavali objektivne i pouzdane informacije o fenomenima koji se proučavaju.

Tokom diskusija, ustanovljeno je da empirijske činjenice djeluju kao takvo znanje. Oni čine empirijsku osnovu na kojoj se zasnivaju naučne teorije.

Činjenice su fiksirane jezikom nauke u izjavama kao što su: "jačina struje u kolu zavisi od otpora provodnika"; "supernova je bljesnula u sazviježđu Djevice"; „više od polovine ispitanika u gradu nezadovoljno je ekologijom urbane sredine“ itd.

Sama priroda izjava o fiksiranju činjenica naglašava njihov poseban objektivni status, u poređenju sa protokolarnim rečenicama. Ali tada se javlja novi problem: kako se vrši prijelaz sa opservacijskih podataka na empirijske činjenice i šta garantuje objektivan status naučne činjenice?

Konstatacija ovog problema bila je važan korak ka rasvjetljavanju strukture empirijske spoznaje. Ovaj problem se aktivno razvijao u metodologiji nauke XX veka. U konkurenciji različitih pristupa i koncepata, otkrila je mnoge bitne karakteristike naučnog empirizma, iako je problem danas daleko od konačnog rješenja.

Određeni doprinos njegovom razvoju dao je i pozitivizam, iako je vrijedno naglasiti da je njegova želja da se ograniči samo na proučavanje unutrašnjih veza naučnog znanja i da se apstrahuje od odnosa nauke i prakse naglo suzila mogućnosti adekvatan opis istraživačkih postupaka i metoda formiranja empirijske osnove nauke.

Aktivnosti prirode empirijskog istraživanja na nivou posmatranja najjasnije se manifestuju u situacijama kada se posmatranje vrši u toku stvarnog eksperimenta. Tradicionalno, eksperiment je u suprotnosti sa posmatranjem izvan eksperimenta. Ne poričući specifičnost ova dva tipa kognitivne aktivnosti, ipak bismo skrenuli pažnju na njihove zajedničke generičke karakteristike.

Predmetna struktura eksperimentalne prakse može se posmatrati u dva aspekta: prvo, kao interakcija objekata koja se odvija po prirodnim zakonima, i, drugo, kao vještačko, organizirano ljudsko djelovanje. U prvom aspektu, interakciju objekata možemo posmatrati kao određeni skup veza i odnosa stvarnosti, pri čemu se nijedna od ovih veza zapravo ne izdvaja kao istražena. U principu, bilo koji od njih može poslužiti kao predmet spoznaje. Tek uzimanje u obzir drugog aspekta omogućava izdvajanje jedne ili druge veze u odnosu na ciljeve spoznaje i time je fiksiranje kao predmet istraživanja. Ali tada je, eksplicitno ili implicitno, ukupnost objekata koji interaguju u iskustvu, takoreći, organizovana u sistem određenog lanca odnosa: čitav niz njihovih stvarnih veza ispada beznačajnim, a samo određena grupa funkcionalno se izdvajaju odnosi koji karakteriziraju proučavani "srez" stvarnosti.

Ilustrirajmo ovo jednostavnim primjerom. Pretpostavimo da se, u okviru klasične mehanike, proučava kretanje u odnosu na površinu zemlje masivnog tijela malih dimenzija, obješenog dugačkom niti koja se ne rasteže. Ako takvo kretanje posmatramo samo kao interakciju prirodnih objekata, onda se ono pojavljuje kao zbir manifestacije raznih zakona. Ovdje su, takoreći, takve veze prirode kao što su zakoni oscilacije, slobodnog pada, trenja, aerodinamike (protok plina oko tijela koje se kreće), zakoni kretanja u neinercijskom referentnom okviru (prisustvo Coriolisovih sila zbog Zemljina rotacija) itd. su "superponirani" jedno na drugo. Ali čim se opisana interakcija prirodnih objekata počne smatrati eksperimentom za proučavanje, na primjer, zakona oscilatornog kretanja, tada je određena skupina svojstava i odnosa tih objekata na taj način izolirana od prirode.

Prije svega, objekti u interakciji - Zemlja, pokretno masivno tijelo i viseća nit - smatraju se nosiocima samo određenih svojstava, koja se funkcionalno, samim načinom "uključivanja" u "eksperimentalnu interakciju", izdvajaju od svih. druga svojstva. Nit i tijelo okačeno sa nje izgledaju kao jedan predmet - klatno. Zemlja je u ovoj eksperimentalnoj situaciji fiksirana 1) kao referentno tijelo (za to je dodijeljen smjer gravitacije, koji postavlja ravnotežnu liniju klatna) i 2) kao izvor sile koja pokreće klatno. Potonje, pak, sugerira da Zemljinu gravitaciju treba razmatrati samo u određenom aspektu. Naime, pošto je prema cilju eksperimenta kretanje klatna predstavljeno kao poseban slučaj harmonijske oscilacije, tada se u obzir uzima samo jedna komponenta sile gravitacije koja klatno vraća u ravnotežni položaj. Druga komponenta se ne uzima u obzir, jer se kompenzira silom zatezanja niti.

Opisana svojstva objekata u interakciji, koja dolaze do izražaja u činu eksperimentalne aktivnosti, na taj način uvode strogo definiranu grupu odnosa, koja je funkcionalno izolirana od svih ostalih odnosa i veza prirodne interakcije. U suštini, opisano kretanje masivnog tijela okačenog na niti u Zemljinom gravitacijskom polju pojavljuje se kao proces periodičnog kretanja centra mase ovog tijela pod djelovanjem kvazielastične sile, koja je jedna od komponenti. Zemljine gravitacione sile. Ova "mreža odnosa", koja dolazi do izražaja u razmatranoj interakciji prirode, je objektna struktura prakse, u okviru koje se proučavaju zakoni oscilatornog kretanja.

Pretpostavimo, međutim, da isto kretanje u Zemljinom gravitacionom polju tijela obješenog na niti djeluje kao eksperiment s Foucaultovim klatnom. U ovom slučaju, predmet proučavanja je još jedna veza prirode - zakoni kretanja u inercijskom sistemu. Ali tada je potrebno istaknuti potpuno drugačija svojstva međudjelujućih fragmenata prirode.

Tijelo stvarno fiksirano na niti sada funkcionira samo kao pokretna masa sa smjerom kretanja fiksiranim u odnosu na Zemlju. Strogo govoreći, u ovom slučaju sistem "telo plus nit u gravitacionom polju" više se ne smatra klatnom (pošto se ovde glavna karakteristika klatna, period njegovog oscilovanja, pokazuje da je beznačajna sa stanovišta veze koja se proučava). Nadalje, Zemlja, u odnosu na koju se razmatra kretanje tijela, sada je fiksirana prema drugim kriterijima. Od sve raznolikosti njegovih svojstava, u okviru ovog eksperimenta značajni su smjer Zemljine ose rotacije i vrijednost ugaone brzine rotacije, čije postavljanje omogućava određivanje Coriolisovih sila. Sile gravitacije, u principu, više ne igraju bitnu ulogu za svrhe eksperimentalnog proučavanja Coriolisovih sila. Kao rezultat, identificira se nova "mreža odnosa" koja karakterizira dio stvarnosti koji se proučava u okviru ovog eksperimenta. Sada dolazi do izražaja kretanje tijela datom brzinom duž polumjera ravnomjerno rotirajućeg diska, čiju ulogu ima ravan okomita na os rotacije Zemlje i koja prolazi kroz tačku u kojoj je tijelo u pitanje je u trenutku posmatranja. Ovo je struktura eksperimenta sa Foucaultovim klatnom, koja omogućava proučavanje zakona kretanja u neinercijskom (jednoliko rotirajućem) referentnom okviru.

Slično, u okviru analizirane interakcije prirode bilo bi moguće izdvojiti objektne strukture drugačijeg tipa, ako se ova interakcija predstavi kao svojevrsna eksperimentalna praksa za proučavanje, na primjer, zakona slobodnog pada ili, recimo, zakoni aerodinamike (naravno, apstrahujući od činjenice da se u stvarnim eksperimentalnim aktivnostima ove vrste ne koriste u tu svrhu). Analiza ovakvih apstraktnih situacija dobro ilustruje činjenicu da se stvarna interakcija prirode može predstaviti kao svojevrsna "superpozicija" različitih tipova "praktičnih struktura", čiji broj, u principu, može biti neograničen.

U sistemu naučnog eksperimenta, svaka od ovih struktura se izdvaja zbog fiksiranja međusobno povezanih objekata prema strogo određenim svojstvima. Ova fiksacija, naravno, ne znači da sva druga svojstva objekata prirode nestaju, osim onih od interesa za istraživača. U stvarnoj praksi, neophodna svojstva objekata razlikuju se po samoj prirodi rada s njima. Za to se predmeti koji se dovode u interakciju tokom eksperimenta moraju prethodno praktičnom upotrebom verificirati za postojanje njihovih svojstava, koja se stabilno reproduciraju u uvjetima buduće eksperimentalne situacije. Dakle, lako je vidjeti da je eksperiment sa zamahom klatna mogao biti izveden samo utoliko što je prethodni razvoj prakse striktno otkrio da je, na primjer, gravitacija Zemlje na datom mjestu konstantna, da je bilo koji tijelo koje ima tačku ovjesa osciliraće u odnosu na ravnotežni položaj itd. Važno je naglasiti da je izolacija ovih svojstava postala moguća samo zahvaljujući odgovarajućem praktičnom funkcionisanju objekata koji se razmatraju. Posebno, svojstvo Zemlje da bude izvor stalne gravitacione sile više puta je korišteno u ljudskoj praksi, na primjer, pri pomicanju raznih objekata, zabijanju gomila uz pomoć padajućeg utega itd. Takve operacije omogućile su funkcionalno razlikovanje karakterističnog svojstva Zemlje „da bude izvor stalne gravitacije“.

U tom smislu, u eksperimentima proučavanja zakona oscilacije klatna, Zemlja se ponaša ne samo kao prirodno tijelo, već kao neka vrsta "vještački napravljenog" predmeta ljudske prakse, jer za prirodni objekat "Zemlju" ovo svojstvo nema "posebne privilegije" u poređenju sa drugim nekretninama... Ono zaista postoji, ali dolazi do izražaja kao posebno, istaknuto svojstvo tek u sistemu određene ljudske prakse. Eksperimentalna aktivnost je specifičan oblik prirodne interakcije, a najvažnija karakteristika koja određuje ovu specifičnost je upravo činjenica da se fragmenti prirode koji djeluju u eksperimentu uvijek pojavljuju kao objekti s funkcionalno prepoznatljivim svojstvima.

U naprednim oblicima eksperimenta, takvi se predmeti izrađuju umjetno. To uključuje, prije svega, instrumentalne instalacije, uz pomoć kojih se provodi eksperimentalna studija. Na primjer, u modernoj nuklearnoj fizici to mogu biti instalacije koje pripremaju snopove čestica, stabilizirane prema određenim parametrima (energija, puls, polarizacija); ciljevi bombardovani ovim zracima; uređaji koji bilježe rezultate interakcije zraka sa metom. Za naše potrebe važno je shvatiti da su sama izrada, poravnavanje i upotreba ovakvih instalacija analogni operacijama funkcionalnog razdvajanja svojstava u prirodnim objektima, kojima istraživač operiše u gore opisanim eksperimentima s klatnom. U oba slučaja, od cjelokupnog skupa svojstava koje posjeduju materijalni objekti, izdvajaju se samo neka svojstva, a ti objekti u eksperimentu funkcionišu samo kao njihovi nosioci.

Sa ove tačke gledišta, sasvim je legitimno smatrati prirodne objekte uključene u eksperimentalnu situaciju kao "kvaziinstrumentalne" uređaje, bez obzira na to jesu li dobiveni umjetno ili prirodno nastali u prirodi, bez obzira na ljudske aktivnosti. Dakle, u eksperimentalnoj situaciji za proučavanje zakona oscilacije, Zemlja "funkcioniše" kao poseban instrumentalni podsistem, koji, takoreći, "priprema" stalnu gravitacionu silu (slično kao akcelerator koji je napravio čovjek u kruto fiksiranom način rada će generirati impulse nabijenih čestica sa određenim parametrima). Sam klatno ovdje igra ulogu radnog uređaja, čije funkcioniranje omogućava fiksiranje karakteristika oscilacije. U cjelini, sistem "Zemlja plus klatno" može se smatrati nekom vrstom kvazi-eksperimentalne postavke, čiji "rad" omogućava proučavanje zakona jednostavnog oscilatornog kretanja.

U svjetlu navedenog, specifičnosti eksperimenta, koje ga razlikuju od interakcija u prirodi "po sebi", mogu se okarakterizirati na način da u eksperimentu djelomični dijelovi prirode uvijek djeluju kao instrumentalni podsistemi. Djelatnost "obdarivanja" objekata prirode funkcijama uređaja od sada će se nazivati ​​stvaranjem instrumentalne situacije. Štaviše, sama instrumentalna situacija će se shvatiti kao funkcionisanje kvaziinstrumentalnih uređaja, u čijem sistemu se testira određeni fragment prirode. A budući da priroda odnosa između testiranog fragmenta i kvaziinstrumentalnih uređaja funkcionalno razlikuje u njemu određeni skup karakterističnih svojstava, čije prisustvo, zauzvrat, određuje specifičnosti interakcija u radnom dijelu kvaziinstrumentalne postavke , ispitani fragment je uključen kao element u instrumentalnu situaciju.

U navedenim eksperimentima sa oscilacijom klatna bavili smo se značajno različitim instrumentalnim situacijama, u zavisnosti od toga da li je svrha istraživanja bila proučavanje zakona oscilovanja ili zakona kretanja u jednoliko rotirajućem sistemu. U prvom slučaju, klatno je uključeno u instrumentalnu situaciju kao probni fragment, u drugom obavlja potpuno različite funkcije. Ovdje se pojavljuje u tri aspekta:

1) Samo kretanje masivnog tela (probnog fragmenta) je uključeno u funkcionisanje radnog podsistema kao njegovog suštinskog elementa (zajedno sa rotacijom Zemlje);

2) Periodičnost kretanja klatna, koja je u prethodnom eksperimentu igrala ulogu proučavanog svojstva, sada se koristi samo za osiguranje stabilnih uslova posmatranja. U tom smislu, oscilirajuće klatno funkcioniše kao pripremni instrumentalni podsistem;

3) Svojstvo klatna da održava ravan oscilovanja omogućava da se koristi kao deo uređaja za snimanje. Sama ravan oscilacije ovdje djeluje kao neka vrsta strelice, čija rotacija u odnosu na ravan Zemljine rotacije fiksira prisustvo Coriolisove sile.

Ovakvo funkcionisanje prirodnih fragmenata koji u iskustvu interaguju u ulozi instrumentalnih podsistema ili njihovih elemenata zapravo ističe, takoreći, „gura“ u prvi plan pojedinačna svojstva ovih fragmenata. Sve to dovodi do funkcionalne izolacije od skupa potencijalno mogućih objektnih struktura prakse koja predstavlja proučavanu povezanost prirode.

Ova vrsta povezanosti djeluje kao predmet istraživanja, koji se proučava i na empirijskom i na teorijskom nivou kognitivne aktivnosti. Odabir predmeta istraživanja iz ukupnosti svih mogućih veza prirode determinisan je ciljevima spoznaje i na različitim nivoima potonjeg dolazi do izražaja u formulisanju različitih kognitivnih zadataka. Na nivou eksperimentalnog istraživanja, takvi zadaci djeluju kao zahtjev da se fiksira (izmjeri) prisustvo nekog karakterističnog svojstva u ispitivanom fragmentu prirode. Međutim, važno je odmah shvatiti da predmet istraživanja uvijek ne predstavlja poseban element (stvar) unutar instrumentalne situacije, već njegova cjelokupna struktura.

Na gore navedenim primjerima, u suštini, pokazano je da se odgovarajući predmet istraživanja – bilo da se radi o procesu harmonijske oscilacije ili kretanja u neinercijskom referentnom okviru – može identificirati samo kroz strukturu odnosa prirodnih fragmenata koji učestvuju u eksperimentu.

Slična je situacija i u složenijim slučajevima vezanim, na primjer, za eksperimente u atomskoj fizici. Tako je u poznatim eksperimentima detekcije Comptonovog efekta predmet istraživanja - "korpuskularne osobine rendgenskog zračenja raspršenog slobodnim elektronima" - određen interakcijom rendgenskog fluksa i grafita. cilj koji je raspršuje, pod uslovom da je zračenje snimljeno posebnim uređajem. I samo struktura relacija svih ovih objekata (uključujući i uređaj za registraciju) predstavlja istraženi komad realnosti. Fragmenti ove vrste stvarnih eksperimentalnih situacija, čijom se upotrebom precizira predmet istraživanja, u nastavku ćemo nazivati ​​objektima rada. Ovo razlikovanje će omogućiti izbjegavanje dvosmislenosti kada se koristi termin "objekat" u procesu opisivanja kognitivnih operacija nauke. Ova razlika fiksira bitnu činjenicu da se predmet istraživanja ne poklapa ni sa jednim od pojedinačnih objekata djelovanja bilo koje eksperimentalne situacije. Također ističemo da objekti djelovanja, po definiciji, nisu identični „prirodnim“ fragmentima prirode, budući da u eksperimentalnom sistemu djeluju kao svojevrsni „nosioci“ nekih funkcionalno prepoznatljivih svojstava. Kao što je gore prikazano, objekti rada obično su obdareni instrumentalnim funkcijama, iu tom smislu, budući da su stvarni fragmenti prirode, istovremeno djeluju kao proizvodi "vještačke" (praktične) ljudske aktivnosti.

Eksperiment se oslanja na široku lepezu logičkih alata. Da bismo ih analizirali, definirat ćemo kriterij za odabir najkarakterističnijeg sredstva. Kao takav kriterijum može se zauzeti pozicija na praktičnoj osnovi logičkih operacija direktno vezanih za stvarne objekte, procese njihove modifikacije i senzorne refleksije. Ove metode uključuju operacije analize i sinteze, dedukcije i indukcije, generalizacije i apstrakcije, analogije i modeliranja. Osim toga, treba imati na umu da je eksperiment usko vezan za problem, koji ima svoje teorijske i empirijske osnove, i za hipotezu radi čije provjere se poduzima.

Uloga eksperimenta u fizičkom vaspitanju.

Autor: Sorokina Irina Aleksandrovna, nastavnica fizike u MBOU Srednjoj školi br. 7 gradskog okruga, grad Manturovo, Kostromska oblast.
Ovaj materijal će biti od interesa za nastavnike fizike koji se široko koriste različite vrste eksperimentalni rad.
Jedna od bitnih konceptualnih odredbi savremene metodologije je eksperiment – ​​ne samo kao sredstvo nastave, već i kao predmet proučavanja, način ovladavanja eksperimentalnim metodom spoznavanja prirode. Radeći na formiranju osnovnih zakona, fizičkih pojmova, suočio sam se sa problemom: kako naučiti djecu da misle svojom glavom, a ne samo da pamte informacije koje su čuli, kako razviti interesovanje učenika za predmet. Predmet istraživanja je proučavanje uloge eksperimenta u obrazovnom procesu. Predmet istraživanja je učenik škole, njegove sposobnosti i mogućnosti.
Target istraživanje je povećanje efikasnosti obrazovnog procesa kroz razvoj i korišćenje eksperimentalnih radova učenika u nastavi.
Hipoteza istraživanje se sastoji u pretpostavci da će se efikasnost procesa proučavanja predmeta povećati ako:
-odabrao sadržajnu komponentu eksperimentalnog rada učenika;
-utvrđene su funkcije, oblici organizacije, metodološke metode, sredstva eksperimentalne istraživačke aktivnosti studenata.
Za postizanje ovog cilja, au skladu sa hipotezom, utvrđeno je sljedeće zadataka:
1. odabrati literaturu o ovoj problematici;
2. proučiti metodologiju fazne organizacije eksperimentalnog rada;
3. razviti tipove lekcija ili njihove elemente koristeći ovu tehniku;
4. Analizirajte efikasnost tehnike.
Za postizanje ovog cilja korišteno je sljedeće metode: lekcije su se predavale paralelno različite vrste: u jednom času se gradilo tradicionalne metode, u drugom, eksperimenti su izvedeni od strane učenika ili su elementi istraživanja bili prisutni u lekciji. Zatim je analizirano znanje učenika stečeno na ovim časovima. Upoređena je efikasnost nastave, provedena je refleksija među učenicima. Ako nastavnik posjeduje metodologiju izvođenja nastave, u kojoj eksperiment ima glavnu ulogu i može je primijeniti u praksi prilikom podučavanja djece, onda će takvi učenici nesumnjivo formirati vještu i promišljenu ličnost. Fizički eksperiment je posmatranje i analiza istraživanih pojava pod određenim uslovima, koji omogućavaju da se prati tok pojave i da je svaki put ponovo kreira pod određenim uslovima.
Prvi korak. Formiranje početnih praktičnih vještina - demonstracijski eksperiment. Demonstracija ilustruje teorijske odredbe koje nastavnik iznosi na času i priprema za samostalno izvođenje frontalnog laboratorijskog rada. Demonstracijski eksperiment ne iscrpljuje sve mogućnosti učeničkog aktivnog sagledavanja proučavanih pojava, jer učenici samo posmatraju. Praktične vještine i sposobnosti razvijaju se u toku studentskog eksperimenta.
Druga faza. Frontalni laboratorijski rad je vrsta praktičnog rada koji se izvodi u procesu izučavanja gradiva, kada učenici u razredu istovremeno izvode istu vrstu eksperimenta koristeći istu opremu.
Front-end laboratorije se dijele na:
1. Na vrijeme (kratkoročno, dugoročno)
2.U smislu svrhe i sadržaja (posmatranje fizičkih pojava, upoznavanje sa uređajima, izvođenje indirektnih mjerenja, uspostavljanje odnosa između fizičkih veličina, montaža i proučavanje principa rada instalacija, mjerenje fizičkih veličina, proučavanje zakona , mjerenje fizičkih konstanti)
3.Na didaktičkom zadatku (istraživački, ilustrativni)
U frontalnom laboratorijskom radu prevazilazi se jaz između teorije i prakse, prati očigledna veza nauke i tehnologije, razvijaju se i produbljuju početne ideje, formiraju se koncepti kao glavni element naučnog znanja, razvija se interesovanje, doprinoseći samostalnoj aktivnosti. Ali s druge strane, frontalni laboratorijski rad formira samo najjednostavnije vještine i sposobnosti, a ne generalizirane praktične vještine koje su toliko potrebne u modernim istraživanjima. Ovi zadaci se mogu riješiti organiziranjem fizičke radionice.
Treća faza. Fizička radionica - praktični rad koji studenti izvode na kraju izučavanja dijela predmeta ili na kraju godine, izvodi se sa većim stepenom samostalnosti, na složenijoj opremi. Prilikom izvođenja radionice dolazi do ponavljanja, produbljivanja, proširivanja, uopštavanja i sistematizacije znanja o različitim temama, razvijanja i usavršavanja eksperimentalnih vještina i sposobnosti.
Radionica fizike je podijeljena na:
1. Eksperimentirajte pomoću računara.
2. Kućni eksperiment (koriste se kućni aparati ili predmeti za domaćinstvo).
3. Eksperimentalni zadaci (zadaci čije se rješavanje provjerava iskustvom, zadaci za koje se početni podaci dobijaju iz iskustva).
Prilikom rješavanja eksperimentalnih zadataka nestaje formalni pristup učenju, razvija se pažnja, kreativno mišljenje, otklanjaju se praznine u znanju, poboljšavaju vještine rukovanja uređajima Kućni eksperiment uči učenike da proširuju znanja stečena na lekciji i usvajaju nova, formiraju eksperimentalne vještine. korištenjem predmeta za domaćinstvo i kućnih uređaja, razvijajte interesovanje. Mogućnosti računara vam omogućavaju da varirate uslove eksperimenta, samostalno dizajnirate modele instalacija i posmatrate njihov rad, formirate sposobnost automatskog izračunavanja. način rada. Ova vrsta eksperimenta potiče razvoj prostorne mašte i kreativnog mišljenja.

Eksperimentalne aktivnosti na nastavi fizike (iz radnog iskustva).

Eksperimenti i zapažanja daju osobi činjenice o prirodnim pojavama, pružajući „živu kontemplaciju“, koja je polazna tačka procesa spoznaje. Zatim dolazi do analize i razumijevanja ovih činjenica kroz razmišljanje, koje omogućava proniknuti u suštinu pojave, procesa, uspostaviti veze, uzroke, posljedice, objasniti obrasce, stvoriti teoriju fenomena. Nakon toga, hipoteze se provjeravaju eksperimentom. Navest ću nekoliko primjera upotrebe raznih vrsta eksperiment iz radnog iskustva.
1. Demonstracija. Demonstracije su obično popraćene objašnjenjem materijala u lekciji. Učenici sa zanimanjem posmatraju izvođenje ovog ili onog eksperimenta, ali najčešće su pasivni slušaoci. Za aktivan rad potrebno je stvoriti takvu situaciju ili postaviti pitanje na način da se učenici odmah uključe u razmišljanje. Treba ih staviti u ulogu pionira. Lakše je započeti lekciju ne teorijom, već provođenjem eksperimenata. Štaviše, eksperimente treba prikazati u takvom redoslijedu da svaki očekivani zaključak učenika, na neki način bude u suprotnosti s prethodnim. A zatim pružite priliku da odaberete između nekoliko zaključaka od jednog - najopćenitijeg. Navest ću primjer takve lekcije u 11. razredu na temu "Uvjeti za pojavu indukcijske struje" (Dodatak 1).
2. Samostalno izvođenje eksperimenata od strane učenika. Ideja nastavnika na ovakvim časovima nije samo da se učenicima postavi problem, već da svaki učenik poželi da ga riješi. Na primjer, staviti studente u isti nivo sa poznatim naučnicima. Ovu tehniku ​​koristim u 9. razredu kada izučavam temu "suvo trenje". Nakon nekoliko uvodnih fraza, pozivam studente da riješe naučni spor koji traje više od 100 godina. Dozvolite mi da vam dam epizodu ove lekcije. (Dodatak 2).
3. Frontalni laboratorijski rad. Isti rad po pravilu radimo na kraju teme prema opisu datom u udžbeniku. Ponekad je efikasnije raditi na početku teme ili u procesu njenog proučavanja, ne oslanjajući se na opis udžbenika. Možete zakomplicirati rad promjenom parametara ili jednog tijela, zamjenjujući ga drugim. Ovo vam omogućava da provjerite tačnost rezultata. Tako izvodim laboratorijski rad u 9. razredu na temu „proučavanje zavisnosti sile elastičnosti od deformacije tijela“ u lekciji „Sila elastičnosti. Hookeov zakon". Objasnivši učenicima prirodu elastične sile, predlažem da samostalno istražimo ovisnost sile o deformaciji. Za povećanje efikasnosti koristimo različite uzorke: opruge, gumene niti, gumene trake. Ponekad posao radim frontalno, ponekad kako bih uštedio vrijeme u grupama. Svaka grupa ispituje svoj uzorak, zatim upoređujemo rezultate i donosimo zaključke. Takvi radovi doprinose formiranju eksperimentalnih vještina i sposobnosti kod školaraca, razvijaju interes za predmet. Učenici sami postavljaju cilj eksperimenta, planiraju faze njegove provedbe, formuliraju zaključke i samostalno asimiliraju materijal. Dat je plan - sinopsis rada (Prilog 3).
4. Kućni eksperiment. Teško da je potrebno dokazivati ​​važnost kućnog eksperimenta koji osvaja djecu i razvija samostalnu tehničku kreativnost. Kućni eksperiment se može izvesti na najjednostavnijim „spravama“ dostupnim u svakom domu ili na onima koje učenik može sam napraviti od improviziranog materijala. Sposobnost stvaranja i korištenja korisnih uređaja i instalacija jedan je pokazatelj studentskih inženjerskih sposobnosti koje treba poticati i razvijati. Mnogi naučnici i prosvetni radnici su uvereni da se ozbiljno obrazovanje zasniva samo na samoobrazovanju. Nije ni čudo što je veliki ruski fizičar N.A. Umov tvrdio da „svo znanje ostaje mrtvo ako učenik ne razvije inicijativu i samostalnost“. Razmotriću jedan od domaćih eksperimentalnih radova, koji dajem učenicima 8. razreda na temu "paralelno povezivanje provodnika" (Prilog 4).
5. Rješavanje eksperimentalnih problema. Posebnost ovakvih časova je da se svo vrijeme daje učenicima za samostalan rad sa uređajima. Ove aktivnosti su efikasne za pregled i konsolidaciju prethodno naučenog materijala. Čas je izgrađen uzimajući u obzir individualne mogućnosti učenika. Rad se može organizovati frontalno, grupno ili individualno. Prije neposrednog izvođenja rada, studenti moraju izraditi strukturno – logički dijagram. Svaku šemu treba podijeliti na dva dijela: 1. pronalaženje izraza (formule) za rješavanje problema općenito;
2. Pruža smjernice o tome kako odrediti svaku količinu.
Ova tehnika daje radu razumnu, razumljivu svrsishodnost, opravdava redoslijed radnji koje izvodi logika, povezuje teoriju i praksu (Prilog 5).
6.Fizička radionica. Na kraju provedem 9-11 razred školske godine, u cilju ponavljanja i generalizacije proučenog gradiva. Odjeljenje dijelim u grupe, vodeći računa o tome da u grupi ima jakih i slabih učenika. Ova tehnika omogućava da se svaki učenik uključi u rad. Jači učenici u procesu rada daju savjete onima koji nisu u potpunosti savladali gradivo. Prije radionice provodim konsultacije, na kojima moram dati listu pitanja, bez odgovora na koja je teško završiti posao. Učenici moraju sami završiti radionicu (pomoć nastavnika je minimizirana), analizirati svoj rad i pripremiti se za odbranu. Za svaki rad izdvajam 2 časa. Za svaki čas nastojim da odaberem takve radove tako da pokrivaju sav materijal ovog predmeta. Daću spisak radova od 9. do 11. razreda (Prilog 6).
7. Eksperimentirajte pomoću računara. Ovakav eksperiment mi je postao moguć nakon nabavke L - mikro laboratorije. L - mikro serija opreme uključuje setove za demonstracione eksperimente "mehanika", "rotaciono kretanje", "toplinske pojave", "gasni zakoni", "optika", "struja", setovi za laboratorijske radove "struja", "mehanika" , "Optika", "kristalizacija". U priručniku za eksperimente detaljno je opisano kako pokrenuti eksperiment. Navest ću primjer proučavanja izotermnog procesa (Dodatak 7).

Zaključak.

Dakle, eksperiment, kao pedagoška metoda, ima široke didaktičke mogućnosti. Interesovanje za njega kao nastavnu metodu je posebno zbog toga što dati pogled zadaci studentima pružaju prilično rijetku priliku da samostalno identifikuju korijenski uzrok fizičkog fenomena kroz iskustvo u procesu njegovog direktnog razmatranja. Zasnovan na najjednostavnijoj opremi, pa čak i kućnim potrepštinama, eksperiment nam približava fiziku, pretvarajući je u svijesti učenika iz apstraktnog sistema znanja u nauku koja proučava „svijet oko nas“. Time se naglašava praktična važnost fizičkog znanja, njegov značaj u svakodnevnom životu. U obrazovnom procesu, gdje je eksperiment u širokoj primjeni, nema protoka informacija od nastavnika, nema dosade, lijenosti ili pasivnosti učenika. Nastavnik vodi učenika putem subjektivnog otkrivanja. Takvom organizacijom obrazovnog procesa kod učenika se mogu promijeniti sve mentalne funkcije: percepcija, pažnja, pamćenje, mišljenje, kao i individualni kvaliteti ličnosti – odgovornost, samostalnost i drugi, tj. razvija se ličnost djeteta u cjelini.
Da bi organizovali nastavu koristeći bilo koju vrstu eksperimenta, nastavnici fizike treba da se rukovode stepenom razvijenosti učenika, da posjeduju metodu izvođenja eksperimenta, da mogu naučiti učenike da izvode eksperimente.
Prilikom planiranja nastave, nastavnicima fizike, mogu preporučiti korištenje sljedećih pristupa:
1) istraživački pristup, tj. učenje kroz otkrivanje. Ova opcija radi pri proučavanju materijala.
2) zamijeniti tradicionalne laboratorije zanimljivijima, dodajući npr. dodatni zadatak ili promijeniti redoslijed rada. Poželjno je da studenti sami sastave algoritam rada.
3) češće koristite kućni eksperiment.
4) ni na koji način ne odustaje od laboratorijske prakse.
Kako biste učenicima olakšali izvršavanje određenog zadatka, možete ih upoznati sa sljedećim algoritmom radnji prilikom postavljanja eksperimenta:
1. Svrha (šta želim da znam?)
2. Dizajn eksperimenta
1) Koja je ideja iskustva?
2) Šta i kako ćemo promijeniti? Šta bi trebalo reagovati na ovo?
3) Koji parametri ostaju konstantni? Kako to postižete? Kako to pratiš?
3. Oprema (koji uređaji, materijali su potrebni, kakva bi trebala biti postavka za eksperiment: dijagram, crtež)
4. Napredak rada (akcioni plan)
5. Rezultati (šta je dobijeno - brojke, činjenice... Njihovi vizuelni prikazi - tabela, dijagram, grafikon)
6. Zaključci (koliko su tačni rezultati, izračunavanje grešaka)
7. Razmišljanje o rezultatima i gledanje u budućnost (kako promijeniti iskustvo da rezultati budu bolji? Može li se istraživanje nastaviti? Za šta? Kako?)

Tako sam, proučavajući metodologiju izvođenja eksperimenta i njegovu primjenu u nastavi fizike, došao do zaključka da je eksperiment najvažniji dio svakog časa. Svi gore navedeni oblici eksperimenta opravdavaju sami sebe. Tako, na primjer, opisana metodologija rješavanja eksperimentalnih zadataka pomoću logičkih shema daje sljedeće rezultate: u jednoj lekciji učenik obično rješava od 3 do 7 zadataka. Otprilike 40 do 60% učenika u odeljenju dobija dobre i odlične ocene, a nastavnik samo rukovodi nastavnim i obrazovno-vaspitnim radom, njegovu diferencijaciju na osnovu osobina dece.
Po pravilu, ne vole svi učenici da rade domaće zadatke. Ako se kućni eksperiment može izvesti uz pomoć improviziranih sredstava, tada postotak završetka takvog posla doseže u prosjeku 95%. Osim toga, djeca nakon završenog kućnog eksperimenta imaju mnogo pitanja, što znači da se njihovo interesovanje za predmet povećava. Završetkom laboratorijske vježbe na kraju školske godine, oko 15% učenika popravlja ocjene. Radionica vam omogućava da još jednom ponovite proučeno gradivo, da obratite pažnju na probleme koji izazivaju poteškoće i da ih razumete. Prilikom korišćenja L laboratorije - mikro student u laboratorijskom radu ne dobija set instrumenata, već tematski set, što mu omogućava da sam izabere eksperiment na najavljenu temu. To učeniku daje slobodu kreativnosti, dok nastavnik, zauzvrat, dobija priliku da implementira bilo koje metode i tehnike, bilo koji nivo diferenciranog pristupa učenicima. Kao rezultat svega toga, materijal se bolje usvaja, povećava se akademski uspjeh, a kvalitet raste.
Dodatak #1. Tema lekcije: "Uvjeti za nastanak indukcijske struje."
Svrha časa: dovesti učenike do zaključka da pri svakoj promjeni magnetskog fluksa u zatvorenom provodnom kolu nastaje indukcijska struja.
Ideja nastavnika: staviti učenike u poziciju otkrivača EMP fenomena, tj. iznesu problem koji treba da reše i daju im priliku da deluju.
Napredak lekcije: 1. Na tabli crtam izvor struje, kalem, galvanometar sa simbolima i postavljam pitanje: šta treba učiniti da dobijem struju? Odgovor učenika: povežite sve elemente.
Uklonimo izvor, hoće li biti struje? Učenici odgovaraju: naravno da ne. Iskustvo 1: Neprimetno pomeram magnet u odnosu na zavojnicu, pojavila se struja (slika u udžbeniku. Kontradikcija: nema izvora, ali struja postoji. Ovaj problem rešavamo sledećim eksperimentom. Iskustvo 2: elektromagnet se kreće u odnosu na zavojnicu (slika u udzbeniku).Ucenici 1 i 2 iskustvom donose otprilike sledeci zakljucak - sve se radi o relativnom kretanju izvora magnetnog polja i zavojnice. Iskustvo 3: kada se elektromagnetsko kolo otvara i zatvara , kada se elektromagnet ne pomera nastaje i struja (slika u udžbeniku) .Doživljaj 4: pri pomeranju klizača reostata nastaje struja ( (Vidi sliku u udžbeniku) Kako to objasniti Zaključak učenika -pojavu struje uzrokuje naizmjenično magnetsko polje.Problematično pitanje je -može li se indukcijska struja dobiti u stalnom magnetskom polju?Odgovor učenika obično zvuči nemoguće.Iskustvo 5:u konstantnom magnetskom polju okrećemo zavojnicu , nastaje struja Kako to objasniti?Kroz diskusiju dovodim učenike do zaključka: broj linija magnetne indukcije koje prelaze konturu se mijenja, tj. truli tok.
Dobijena su tri zaključka, sumirajući sve što su vidjeli i čuli, učenici donose opšti zaključak: indukcijska struja u kolu nastaje kada se mijenja magnetni tok koji ga prožima.Na taj način se postiže cilj časa.
Dodatak #2. Kontroverza koja traje više od 100 godina.
Leonardo da Vinči, poznati italijanski vajar, umetnik, naučnik, ponudivši svoje usluge 1482. godine kao inženjer vojvodi od Milana, počeo je da proučava trenje. Izvodio je eksperimente, iznenađujući svoje učenike vukući uvrnuto uže po podu, a zatim cijelom dužinom. Zanimalo ga je pitanje od kojih faktora, od dole navedenih, zavisi sila trenja (od površine, vrste materijala, opterećenja, stepena hrapavosti). I dobio sam sljedeće odgovore: ne, ne, da, da. Godine 1699. francuski fizičar Amonton poslao je pismo Pariskoj akademiji nauka, u kojem je dao svoje odgovore na Leonardova pitanja: ne, ne, da, ne. Tokom 18. veka postojalo je do 30 studija na ovu temu. Njihovi autori su se međusobno složili samo u 3 pitanja, u ostalom su se mišljenja razišla. Godine 1748., član Ruske akademije nauka, poznati matematičar, mehaničar i fizičar Leonard Euler složio se sa Leonardom da Vincijem o svim pitanjima. Francuski naučnik i vojni inženjer Charles Coulomb, koji je radio kao inženjer u vojnim brodogradilištima luke Rochefort na zapadnoj obali Francuske, proučavao je situaciju. U kojoj sila trenja igra veoma važnu ulogu. Svoje rezultate predstavio je u svojim memoarima, djelo je objavljeno 1781. godine. Na sva gornja pitanja, Coulomb je odgovorio potvrdno.
Zadatak: iako je spor odavno riješen, pozvani ste da postanete arbitri u ovom sporu, izvršite odgovarajuće eksperimente na predloženoj opremi, izrazite svoje mišljenje o svim pitanjima i popunite zadnji red predložene tabele.
Oprema: dinamometar, šipke od različitih materijala, drvena i plastična ravnala.
Dodatak br. 3. Laboratorijski rad na temu "proučavanje zavisnosti elastične sile od deformacije tijela"
Oprema: ogledni uzorci (opruga, gumeni konac, gumena traka), tronožac, set utega, ravnalo.
tokom nastave.
1. organizacioni momenat: nastavnik pozdravlja učenike, provjerava spremnost za čas;
Učenici pozdravljaju nastavnika, provjeravaju dostupnost opreme.
2. aktuelizacija znanja: nastavnik objašnjava prirodu elastične sile, podseća na pojam deformacije, formuliše temu časa; učenici zapisuju temu časa, potrebne formulacije.
3. postavljanje ciljeva: nastavnik poziva učenike da formulišu cilj rada, koji glatko teče iz teme časa; Učenici formulišu cilj: istražiti zavisnost elastične sile od deformacije tijela.
4. priprema za rad: nastavnik vodi frontalni razgovor sa učenicima o temama, predlaže izradu plana rada i tabele rezultata na tabli i u svesci.
1.Šta trebam učiniti da rastegnem uzorak? 2. Koje sile su jedna drugoj protivteža?
3.Kako izračunati gravitaciju? 4.Kako izmjeriti elongaciju uzorka. Učenici odgovaraju na pitanja, sami sastavljaju tok rada i tabelu rezultata.
Operativni postupak:
1. Učvrstite uzorak u nogu stativa, okačite uteg od 100 g, izmjerite izduženje uzorka.
2. izračunati silu gravitacije. Jednaka je sili elastičnosti. 3. Ponovite eksperiment sa 2., sa 3. utezima.
4. popuniti tabelu rezultata mjerenja. 5. da se nacrta zavisnost elastične sile od elongacije uzorka. 6. Nakon analize grafikona, izvucite zaključak. 7. izvođenje rada: nastavnik posmatra rad učenika; učenici izvode eksperiment, popunjavaju tabelu, grade grafikon, donose zaključak.
6. Analiza urađenog zadatka: nastavnik poziva učenike da analiziraju rad. Formuliše Hookeov zakon. Daje dodatni zadatak za određivanje koeficijenta krutosti materijala koji se proučava. Učenici analiziraju rezultirajući grafikon, formuliraju opći zaključak. Jedna proizvoljna tačka na grafikonu izračunava koeficijent krutosti vašeg uzorka. Zaključuje se da koeficijent krutosti ovisi o vrsti materijala.
7. Sumiranje rezultata časa: nastavnik analizira rad učenika na času, postavlja pitanje: šta ste novo naučili? još jednom naglašava glavne tačke, pita zadaća; učenici sistematizuju stečeno znanje odgovarajući na pitanje nastavnika.
Dodatak br. 4. Parallel Conductors Home Lab
Svrha rada: provjeriti zakonitosti paralelnog povezivanja
1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 I = I1 + I2
Aparati: brojilo za struju, 2 sijalice (može se koristiti stolne lampe), sat.
Operativni postupak:
1. isključiti sve električne aparate u stanu, brojilo ne bi trebalo da radi.
2. zabilježiti početno očitanje brojača n1.
3. upaliti 1 sijalicu na 20-30 minuta, a zatim, isključivši je, ponovo očitati brojač n2. Izračunajte obavljeni rad A1 = n2 - n1.
4. koristeći formulu za struju A = IUt, izračunaj struju I1 koja teče kroz 1 sijalicu, koristeći Ohmov zakon, izračunaj njen otpor R1 = U / I1.
5. Ponovite eksperiment sa drugom sijalicom (sijalice moraju biti različite), izračunajte I2 i R2.
6. Upalite obje sijalice u isto vrijeme u isto vrijeme, izračunajte ukupnu amperažu I i ukupan otpor R obje sijalice.
7.Provjerite usklađenost sa sljedećim zakonima:
1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 I = I1 + I2
8. Nacrtaj šemu paralelnog spoja dvije sijalice, izvedi zaključak.
Pažnja!!! Prilikom izvođenja eksperimenta, sve mjerne jedinice veličina moraju biti u SI sistemu jedinica. Vrijeme svakog eksperimenta treba biti isto.
Dodatak br. 5. Na lekciju rješavanje eksperimentalnih zadataka na temu "Toplotni fenomeni" 10. razred.
Zadatak: odrediti toplinski učinak jedne zapaljene šibice.
Oprema (za prvi eksperiment): šibice, vaga, sat, tabela "specifične toplote sagorevanja goriva". Učenici grade logički lanac: 1. N = A / t; 2.A = U 3.;U = qm; 4. A = qm; 5. N = qm / t (masa se mjeri na vagi, vrijeme - u satima, specifična toplina sagorijevanja je tabelarna vrijednost).
Oprema (za drugi eksperiment): šibice, sat, ravnalo, tabele "gustina", "specifična toplota sagorevanja goriva" Logički lanac: 1.N = A/t; 2. A = U; 3. U = qm; 4.m = Vp; 5. V = lbh;
6.m = lbhp; 7. U = qlbhp; 8.N = qlbhr; / t (r - gustina)
Dodatak br. 6. Primjeri tema za laboratorijsku radionicu.
9 Class.
1. Mjerenje tjelesne težine hidrostatičkim vaganjem.
2. proučavanje zakona održanja impulsa.
3. proučavanje zakona održanja energije.
4.određivanje koeficijenta korisna akcija pri podizanju tijela duž nagnute ravni.
5. Određivanje frekvencije i perioda oscilovanja opružnog klatna.
6. proučavanje svojstava magnetnog polja i fenomena elektromagnetne indukcije.
7. proučavanje promjena brzine kretanja elektrona u mjehurastoj komori.
8. proučavanje tragova nabijenih čestica.
10. razred.
1. Određivanje veličine molekula biljnog ulja.
2. Provjera jednačine stanja plina.
3. Mjerenje površinskog napona vode metodom otkidanja kapi i podizanja tečnosti u kapilari.
4. Određivanje temperature i specifične toplote fuzije - kristalizacija voska.
5. određivanje specifičnog toplotnog kapaciteta čvrste supstance.
6. proučavanje paralelnog i serijskog povezivanja kondenzatora.
7.određivanje naboja i kapaciteta kondenzatora.
8. Proučavanje zavisnosti otpora poluprovodnika od temperature.
11. razred.
1. proučavanje svojstava magnetnog polja i uslova za dobijanje indukcione struje.
2. proučavanje fenomena samoindukcije.
3. proučavanje oscilacija opružnog klatna.
4. proučavanje rezonancije u električnom oscilatornom kolu.
5. određivanje induktivnosti zavojnice.
6. određivanje kapacitivnosti kondenzatora.
7. Određivanje žižne daljine difuznog sočiva.
8. Određivanje intenziteta svjetlosti električne lampe.
Dodatak br. 7. "proučavanje izotermnog procesa".
1. priprema eksperimenta.
1) Učvrstite instalacijske elemente u tronožac.
2) Postavite klip u srednji položaj.
3) Povežite transduktor pritiska na posudu promenljive zapremine.
4) Povežite senzor pritiska na konektor 1, senzor zapremine na konektor 2.
5) Pomerite klip u položaj od 30 ml.
2. izvođenje eksperimenta.
1) Pokrenite program.
2) Odaberite odjeljak "Molekularna fizika".
3) Odaberite stavku menija "Izotermički proces".
4) Kliknite na dugme "podešavanje hardvera".
5) Pritisnite dugme "eksperiment".
6) Kliknite na dugme za početak.
7) Pomerite klip sa minimuma na maksimum.
8) Pritisnite dugme za zaustavljanje da završite snimanje podataka
9) Odaberite tačke na grafikonu, označivši ih crvenom bojom, pritisnite dugme "obrada".
3. obrada podataka.
1) na prvom ekranu, zavisnost pritiska od zapremine P = f (V), da biste prešli na sledeći ekran, dugme "sledeće".
2) Na ovom ekranu se isti podaci rekonstruišu u koordinate (1 / V, P)
3) Pritisnite dugme "ravno" da prikažete ravnu liniju, a zatim dugme "sljedeće".
4) U koordinatama (V, P) prikazana je zavisnost P = f (V).
5) Pritisnite dugme "funkcija" za prikaz hiperboličke zavisnosti i njene jednačine.
6) Pritisnite dugme "enter" da izađete iz režima.
Slični algoritmi su predstavljeni u priručniku za svaki eksperiment.

rabljene knjige:

1.Vaktomin N.K. Praksa - Razmišljanje - Znanje. Na problem kreativnog mišljenja. - M.: Nauka, 1978 - str.112.
2.Pavlova M.S. Fizički eksperiment - način razvijanja kreativnog mišljenja // Fizika u školi, 2006, №1 - od 14 do 20.
3. Braverman E.M. Samostalno izvođenje eksperimenata učenika // Fizika u školi, 2000, br. 3 - str. 43 - 46.
4. Braverman E.M. Čas fizike u modernoj školi - M .: Prosvjeta, 1993 - str. 114.
5. Smirnov A.P. Fizička radionica ruskog Njutna - M.: Krugozor, 1995 - 223 str.
6.Daviden A.A. Laboratorijski rad u procesu nastave fizike // Fizika u školi, 2000, br.5 - str.46.
7.Gurevich Yu.L. Metode podučavanja mentalne aktivnosti na nastavi fizike // Fizika u školi, 1999, br.4 - str.43.
8.Khomenko S.V. Gasni zakoni i svojstva zasićenih para. Vodič za eksperimente. - M.: MGIU, 2007.-- 30 str.
9.Dick Yu.I. Radionica fizike za odeljenja sa naprednim izučavanjem fizike. - M.: Obrazovanje, 1993 - 206s.
10.Khoroshavin S.A. Eksperiment iz fizike u srednjoj školi. - M.: Obrazovanje, 1988 - 170 str.
11. Shakhmaev N.M. Eksperiment iz fizike u srednjoj školi. - M.: Obrazovanje, 1991. - 225 str.

empirijska energija atom elektron

Kako dokazati valjanost svoje ideje? Kako da provjerim formulu? Bez čega teorija neće biti usvojena? Odgovor je očigledan. Nema dobrog starog eksperimenta. Eksperiment nas tjera da vjerujemo u izjavu.

Eksperiment uništava dugogodišnje mitove i otvara oči za nove aspekte nauke. Eksperiment ima uzbudljivu strast, daje nadu u otkriće nepoznatog, daje duh pionira, stimuliše oslobađanje endorfina u mozgu i stvara nervozu u ispitivaču.

Pasteur, koji je testirao vakcine na sebi, Galileo, koji je došao u sukob sa Katoličkom crkvom, Arhimed, koji je umro od ruke Rimljana, nisu oklevali ni sekunde u svojim studijama i eksperimentima.

Neki eksperimenti u svjetskoj nauci ostali su u nizu "ludih". Na primjer, francuski ljekar Nicolaus Minovitsi, da bi istražio gušenje (davljenje), doslovno se objesio! Maksimalno vrijeme petlje je 26 sekundi. Ovo je ono što je eksperimentator opisao nakon eksperimenta: „Čim su mi se noge odvojile od oslonca, kapci su mi se grčevito skupili. Dišni putevi su bili tako čvrsto blokirani da nisam mogao ni udahnuti ni izdahnuti. Čuo sam zvižduk u ušima, nisam više čuo glas asistenta, koji je povukao konopac i štopericom bilježio vrijeme. Na kraju su me bol i nedostatak zraka natjerali da prekinem iskustvo. Kada se eksperiment završio, a ja sam sišla dole, suze su mi potekle iz očiju."

Legendarni okeanograf Jacques Yves Cousteau također se našao na ovoj listi roneći u vodu u improviziranoj opremi napravljenoj od kamere za motocikl i gas maske.

Maria Sklodowska-Curie eksperimentirala je s radioaktivnim elementima, ne znajući koliko je to opasno za život, i umrla je od njihovog djelovanja.

Lista se može nastaviti još dugo. Ali nije nužno da je eksperiment bio opasan, više eksperimenata je bezbedno za ljudsko zdravlje i život. Možete postati poznati bez izvođenja opasnih eksperimenata ili pridržavanja svih sigurnosnih mjera.

Postoje mnoge definicije eksperimenta i podjela na vrste. Pokušat ću dati vlastitu interpretaciju naučnog eksperimenta.

Eksperiment je metoda spoznaje, uz učešće osobe, kao posmatrača ili komponente ovog procesa, radi dobijanja informacija u istraživačke svrhe. Eksperiment daje konačnu tačku. On može potvrditi ili opovrgnuti teoriju. Eksperiment također može generirati nove ideje i teorije. Ovo je uloga eksperimenta u nauci. Ova uloga se ne može prenaglasiti. Zato grade superskupe hadronske sudarače sa budžetom od milijardi dolara i rokom izgradnje od nekoliko godina, grade ogromne istraživačke laboratorije koje zahtijevaju kolosalne troškove.

Eksperiment i posmatranje. Postoji li značajna razlika između ove dvije faze studije? Slijedeći Claudea Bernarda, reći ćemo ne, precizirajući, međutim, u isto vrijeme šta ih zapravo razlikuje.

Još u 13. veku, Roger Bacon je razlikovao pasivno, konvencionalno posmatranje od aktivnog, naučnog posmatranja. U svakom zapažanju, kao iu svakom eksperimentu, istraživač navodi neku činjenicu. Potonje je uvijek u određenoj mjeri odgovor na pitanje. Nalazimo samo ono što tražimo. Ovu uobičajenu istinu, međutim, mnogi zaboravljaju. U konsultacijama i laboratorijama pucaju slučajevi protokola posmatranja, koji ni za šta ne odgovaraju ni u sadašnjosti ni u budućnosti samo zato što su prikupljeni bez jasno postavljenih pitanja. Na osnovu toga, jasno je da razlika između posmatranja i eksperimenta zavisi od prirode problema. U posmatranju, pitanje ostaje, da tako kažem, otvoreno. Istraživač ne zna odgovor ili ima vrlo nejasnu ideju o tome. Naprotiv, u eksperimentu pitanje postaje hipoteza, odnosno pretpostavlja postojanje neke vrste odnosa između činjenica, a eksperiment ima za cilj da ga ispita.

Ali postoje i takozvani "inteligentni eksperimenti", kada eksperimentator nema odgovor na svoje pitanje i postavlja sebi cilj da posmatra akcije subjekta kao odgovor na situacije koje je stvorio eksperimentator. U ovom slučaju, razlike koje se mogu ustanoviti između posmatranja i eksperimenta su samo razlika u stepenu između ova dva postupka. U posmatranju, situacije su manje rigorozno definisane nego u eksperimentu, ali, kao što ćemo uskoro videti, sa ove tačke gledišta, postoje različite prelazne faze između prirodnog posmatranja i izazvanog posmatranja.

Treća razlika, takođe u stepenu, između posmatranja i eksperimenta ne zavisi od kontrole situacija, već od tačnosti sa kojom se radnje subjekta mogu zabeležiti. Nadzor je često primoran da se zadovolji manje strogim postupkom. nego eksperiment, a naša metodološka razmatranja o posmatranju će se uglavnom fokusirati na to kako osigurati tačnost posmatranja bez pribjegavanja standardiziranim eksperimentalnim situacijama u kojima je broj predvidljivih odgovora ograničen.

Međutim, sasvim je očigledno da se sve što kažemo o posmatranju odnosi na eksperiment, posebno ako ga karakteriše određeni stepen složenosti.