Теоретичні та методичні основи становлення та розвитку фундаментальних ідей дискретності та неперервності в курсі фізики загальноосвітньої школи

В дисертацiйному дослiдженнi дано теоретико-методичне обгрунтування формування в учнiв узагальненого теоретичного мислення.
За допомогою iсторико-генетичного, системного та логiко-методологiчного аналiзу обгрунтована проблема побудови методичної системи, котра забезпечить вивчення фiзики на узагальнених фiзичних теорiях та фундаментальних поняттях. Доведено, що формування сучасного фiзичного мислення в учнiв залежить вiд логiки побудови пiзнавального процесу структури i змiсту навчальних посiбникiв, соцiального замовлення, державного стандарту фiзичної освiти, подолання iсторичної замкнутостi шкiльного курсу фiзики на рiвнi класичних уявлень фiзичної картини свiту, врахування психологiчних, педагогiчних, методологiчних та фiлософських дослiджень.

В диссертационном исследовании дано теоретическое, методическое и психолого-педагогическое обоснование формирования в учащихся обобщенного теоретического мышления на основании изучения соотношения классического и квантового при изучении физики в средней школе, формирования фундаментальных понятий современной физики на протяжении изучения всего курса. С помощью историко-генетического, системного и логико-методологического анализа обоснована проблема построения методической системы, которая обеспечивает изучение физики на обобщенных физических теориях и фундаментальных понятиях. К таким теориям относятся аксиоматическая классическая механика, феноменологическая молекулярно-кинетическая и электромагнитная теории, квантовая теория, опирающаяся на гипотезы и постулаты. Эти теории позволяют сформировать в учащихся: общенаучные понятия симметрии, моделирования, соответствия, обусловленности, относительности, дискретности, дуализма, вероятности, причинности; понятия “сквозного” изучения сохранения, физической картины мира, фундаментальных констант, дискретности, единства, дуализма, “вибратора” излучения; свойства и закономерности объектов макро- и микромира, понятия динамического, статистического и вероятностного характера.
Рассмотрены методологические проблемы революционных и эволюционных изменений в естественнонаучных исследованиях, их влияние на формирование квантовой физики и методики ее изучения. Проанализировано влияние первой и второй естественнонаучной революции на развитие как физики науки, так и школьного курса физики через исследование концепции парадигм, исследовательских программ, обобщенных базисных теорий, культурологической эпистемологии, социально-культурного контекста. Революционные изменения в системе знаний должны сопровождаться параллельными изменениями в других компонентах познавательной деятельности и наоборот. Сделан вывод, что началом нынешней естественнонаучной революции являются противоречия и парадоксы, которые сложились в физике, и в частности в квантовой физике, возникновение принципиально новых средств и методов изучения этих явлений.
Доказано, что формирование современного физического мышления в учащихся в значительной степени зависит от логики построения познавательного процесса: структуры и содержания учебных пособий, социального заказа уровня знаний выпускников средних школ, государственного стандарта физического образования, преодоления исторической замкнутости школьного курса физики на уровне классических представлений физической картины мира, учета психологических, педагогических, методологических и философских исследований. В работе развивается новое направление исследований в методике изучения физики, в основу которого положен подход, основывающийся на теории графов, матричный, системный и сетевой анализ учебного материала и знаний учащихся. Предложены конструктивные системные и численные методы отбора критериев государственного стандарта знаний. Разработана и внедрена методика формирования в учащихся системы сквозных понятий квантовой физики, соотношения классических и квантовых представлений о макро- и микромире. Разработана методика изучения в курсе физики средней школы электромагнитной теории Дж. Максвелла на основании системы уравнений, определенной в интегральной форме. Предложен новый отличный от традиционного подход изучения шкалы излучений и электромагнитных волн в школе. Он основывается на введении понятия вибратора излучения.
Осуществлен научно-методический анализ классических и квантово-релятивистских представлений фундаментальности физических констант. Предложено в качестве фундаментальных констант использовать в школьном курсе физики универсальную гравитационную постоянную, постоянную тонкой структуры, скорость света, планковский квант действия, элементарный заряд.
В исследовании определена система понятий физики атома, ядра атома, элементарных частиц, оптики, которые составляют основу явлений, физических процессов, суждений, действий, теорий современного курса квантовой физики и современного уровня среднего образования, предложена методика их изучения.
Основные результаты работы нашли отражение в пособии для учителей и студентов педагогических вузов, методических разработках, монографиях, статьях и других материалах. Практическое внедрение предложенной методики осуществлялось в ходе экспериментальной и педагогической работы.

The theoretic-methodical substantiation of forming generalized theoretical mentality of school students is offered.
With the help of historic-genetic, systemic and logics-methodological analysis, the problem of construction of methodical system, which ensures learning of physics on the generalized physical theories and fundamental notions is grounded.
It has been proved that the formation of modern physical mentality of school students is depend on logics of construction of cognitive activity, structure and contents of training textbooks, social order, state standard of physical education, getting over historical reticence of school course of physics on the level of classical views of physical picture of the world, calculation of psychological, pedagogical, methodological and philosophical researches.