5.7. ЦИКЛИЧНОСТЬ ПРОЦЕССА ПОЗНАНИЯ

Развитие естественных наук происходит в соответствии с принципом ци-кличности (В.Г.Разумовский). Полный цикл развития естественно-научных знаний учащихся включает в себя комплексное использование процедур объяснения фактов теорией (теоретическое обоснование) и доказательство теории фактами (эксперимен-тальное обоснование).

Реализация принципа цикличности может происходить двумя путями. Первый из них состоит в изучении группы фактов с по-следующим выдвижением теоретических положений, объяс-няющих эти факты. То есть сначала изучаются факты, а затем выдвигаются гипотезы, позволяющие их объяснить. Второй способ предполагает формулировку доказываемого утверждения, по-лучение из него всевозможных следствий и их эксперимен-тальную проверку. Иными словами, сначала учащиеся знакомятся с гипотезой, а затем изучают доказывающие ее факты.

Часто для доказательства того или иного утверждения учитель не ограничивается рассмотрением одного факта, а приводит совокупность фактов, позволяющих убедительно показать истинность до-казываемого тезиса. Так, например, для доказательства существо-вания молекул учитель сообщает о соотношении масс реагирующих веществ, о растекании оливкового масла по поверхности воды, по-казывает фотографии, полученные с помощью ионного микроскопа. Для обоснования тезиса "древний человек произошел от обезьяны" учитель обращает внимание учащихся на похожесть кровеносной, пи-щеварительной, нервной систем человека и других млекопитающих, на результаты исследования молекулы ДНК, на развитие ребенка до рождения и другие научные факты.

Рис. 5.2. Исходные эмпирические и теоретические знания учащихся t 1 ¦ Изучение новых фактов Ф Формулировка новой

гипотезы Г, построение теории І Формулировка новой

гипотезы Г, построение теории Изучение новых фактов Ф t t Объяснение фак Доказательство тов теорией теории фактами І Расширенные эмпирические и теоретические знания учащихся

История развития естественных наук показывает, что возникновение, развитие и обоснование теорий происходили в тесной связи с экспериментом.

Пусть до изучения некоторой темы учащиеся владели определенной суммой эмпирических и теоретических знаний. Учитель может: 1) сообщить учащимся факты Ф, сформулировать гипотезу Г, объяснить факты Ф гипотезой Г; 2) сформулировать новую гипотезу Г, сообщить факты Ф, доказать гипотезу Г фактами Ф. В результате гипотеза становится экспериментально обоснованным теоретическим положением (рис. 5.1). Знания учащихся расширяются за счет изученных фактов и усовершенствованной теоретической модели. После этого цикл повторяется, причем расширенные знания учащихся снова выступают в качестве исходных.

на уроке физики

Цикличность процесса познания можно проиллюстрировать на примере развития знаний ученых о строении атома. Учитель, излагая основы квантовой физики в 11 классе, перечисляет следующие этапы:

Демокрит выдвинул гипотезу о дискретной структуре вещества. Позже было установлено, что в химических реакциях вещества реагируют в строго определенных соотношениях, капля масла растекается по поверхности воды до мономолекулярного слоя и другие факты. Атом считался неделимым.

Ученые доказали, что атомы имеют сложную структуру и в его состав вхо-дят электроны. Менделеев открыл периодический закон, исследовались линейчатые спектры различных газов, изучалась радиоактивность. Томсон предложил модель атома, объясняющую излучение, дисперсию и поглощение света.

Резерфорд, изучая рассеяние альфа-частиц атомами золота, установил, что в центре атома находится массивное ядро, несущее положительный заряд.

Бор предложил теорию атома водорода, обосновал формулу Бальмера, описывающую спектральные закономерности. Опыты Франка и Герца подтвердили утверждение о существовании стационарных энергетических состояний атома и излучении им кванта света при переходе из одного состояния в другое. Теория Бора была не в состоянии объяснить спектральные закономерности атомов с более чем одним электроном.

Де-Бройль выдвинул гипотезу, согласно которой корпускул я рно-вол новой дуализм присущ не только свету, но и микрочастицам. Экспериментально изучены дифракция электронов, спектры атомов с большим числом электронов, лазерный эффект.

Выдвинута гипотеза о протонно-нейтронном строении атомного ядра. Изучены радиоактивность, ядерные и термоядерные реакции.

Появился новый раздел физики: квантовая механика, изучающая явления микромира: частица в потенциальной яме, туннельный эффект и т.д.