ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЫ ПРЕДМЕТА Российский патент 1998 года по МПК G09B3/00 G09F11/00 

Изобретение относится к методике обучения при помощи наглядной модели, отображающей содержание разделов изучаемого предмета, и может найти применение в разработке учебных программ, в формировании понятийного аппарата предмета в школах, средних и высших учебных заведениях.

Изобретение может быть использовано в изучении разделов курсов физики, математики, химии и других предметов.

Известно, что действенность знаний, их влияние на умственное развитие и личность ученика зависят от глубины понимания материала. Понимание - это сложная мыслительная деятельность, в результате которой у человека формируются обобщения, отражающие аспекты окружающего мира. Оно осуществляется в процессе установления предметно-содержательных связей между новым материалом и имеющимися у человека знаниями. Поэтому важнейшим условием развивающего обучения является обеспечение глубокого понимания учебного материала и его перевода в долговременную память, что требует многократного вариативного повторения усваиваемого материала, когда четко сформирована установка на его правильное запоминание.

Педагогу нужно представлять, как усваиваются теоретические знания. Известно, что на низшей ступени восприятия находится усвоение, основанное на чувственно-конкретном опыте индивида. Значительную часть содержания составляет информация более высокого уровня обобщения, абстрактная.

Переход от менее общих понятий и личного опыта человека к понятиям более высокого уровня обобщения должен быть постепенным, между ними обязателен целый ряд опосредований. В обучении для понимания учебного материала при его разборе достаточно опуститься до того уровня обобщения, который уже достигнут учащимся. Чем абстрактнее материал, тем он дальше от личного опыта учеников, тем больше существует звеньев, связывающих его с реальной действительностью, а это затрудняет его понимание.

Для разрешения этого противоречия известна физико-математическая модель, используемая в обучении решению учебных задач, содержащая такие структурные элементы, как предметную область, отношения, связывающие ее объекты, требования на указание цели решения задачи и совокупность действий, которые надо провести над условием задачи, чтобы выполнить ее требование /Дубенский Ю.П. Структурный анализ. Физика в школе. 1990, N 6, с. 32-33/. Предметную область физических задач в известном педагогическом решении составляют элементы физического знания: основные компоненты, содержащие научные факты, понятия, законы, теории и прикладные компоненты, т.е. материал, знакомящий со способами использования на практике понятий, законов, теорий.

Учащиеся решают задачу, используя известную модель. Для этого они поэлементно расчленяют задачу на указанные компоненты и с их помощью строят физическую модель.

Построенная учащимися физическая модель задачи представляет собой изложение содержания понятий, законов, теорий и прикладных компонентов. Физическая модель оформляется учащимся в форме таблицы и имеет вид алгоритма, позволяющего логически перейти к математической, количественной модели задачи. Синтезируя компоненты обеих моделей задачи, учащиеся суммируют знания, полученные в процессе решения. Например, для определения коэффициента поверхностного натяжения воды была использована пипетка с диаметром выходного отверстия 2 мм. Масса 40 капель оказалась равной 1,9 г. Каким по этим данным получится значение коэффициента поверхностного натяжения воды?
Для решения задачи учащиеся составляют и затем анализируют физическую модель задачи, представляющую собой описание процесса отрыва капли от воды. Далее учащиеся составляют математическую модель в ходе следующих рассуждений. Отрыв капли от края пипетки происходит при условии: F_H = F_T, где F_н= σ•l - сила поверхностного натяжения / σ - коэффициент поверхностного натяжения/, l = 2πr - длина окружности выходного отверстия, r - радиус выходного отверстия/, F_T = m•g - действующая на каплю сила тяжести, m = M/n - масса капли /M - масса всей вытекшей воды, n - число капель/.

Известная физико-математическая модель представляет собой анализ физического процесса и последующее его математическое изображение в виде формул.

Недостатком модели является невысокая наглядность и недоступность в формировании предметных понятий, а также - неточные ассоциации опосредственно связанных понятий курса.

Известна информационная модель учебной программы курса физики, содержащая основание, ось и смонтированное на базе их тело сложной формы, состоящее из носителей информации, к которым присоединены таблицы понятий и терминов раздела курса, выбранная в качестве прототипа /патент N 2029993 РФ, опубликованный 27.02.95, приоритет от 25.06.91, автора Силаева С.И. "Демонстрационное устройство"/.

Демонстрационное устройство содержит основание, на котором закреплена ось шарниров, информационные элементы в виде пакета листов с фиксирующим элементом, установленных на шарнирах, в листах выполнены окна, фиксирующий элемент выполнен из двух магнитов, закрепленных на основании, и магнитных слоев, нанесенных на участки листов между окнами.

Недостатком известной информационной модели "Демонстрационное устройство" является невысокая наглядность отображения содержания разделов курса, что снижает научность и доступность в формировании предметных понятий. Другим недостатком является невозможность обеспечения высокой степени ассоциации опосредованно связанных понятий курса предмета. Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение наглядности, научности и доступности в формировании предметных понятий, а также - усиление ассоциации опосредованно связанных понятий.

Указанная цель достигается тем, что в информационной модели учебной программы предмета, содержащей основание, ось и смонтированное на базе их тело сложной формы, состоящее из носителей информации, к которым присоединены таблицы понятий и терминов раздела курса, согласно изобретению к вершине тела дополнительно прикреплены носители таблиц категорий, отображающие вместе с другими таблицами систему философского, методического, предметного и прикладного уровней обобщения, каждый из носителей имеет форму конуса, определяющего уровень обобщения с помощью угла при вершине, при этом все конусы имеют общую ось и вершину, где величина угла при вершине конуса определяет уровень обобщения понятий, и снабжены стержнями, расположенными вдоль образующих конуса, одним концом стержень шарнирно соединен с вершиной конуса, а другим концом соединен с таблицей с возможностью обеспечения перемещения таблицы по окружности, образованной сечением конуса плоскостью, параллельной основанию и соответствующей подуровню обобщения, при этом верхний конус содержит таблицы, отображающие философские категории, второй сверху конус содержит таблицы, отображающие методические понятия, третий сверху конус содержит таблицы, отображающие предметные понятия, нижний конус содержит таблицы прикладных понятий.

Информационная модель учебной программы предмета характеризуется тем, что первый сверху конус, к стержням которого прикреплены таблицы философских категорий, имеет наивысшую степень значимости уровня обобщения и не менее пяти подуровней, на первом из которых расположены таблицы, определяющие категорию материи, на втором - движения, на третьем - времени, на четвертом - пространства, на пятом - взаимодействия и взаимосвязи.

Информационная модель учебной программы предмета отличается тем, что второй сверху конус, к стержням которого прикреплены таблицы методических понятий, имеет не менее пяти подуровней обобщения, на первом из которых расположены таблицы, определяющие научные факты, на втором - категории, на третьем - законы, на четвертом - принципы, на пятом - гипотезы.

Информационная модель характеризуется тем, что третий сверху конус, к стержням которого прикреплены таблицы предметных понятий, имеет не менее трех подуровней обобщения, на первом из которых расположены таблицы, определяющие свойства, на втором - процессы, на третьем - величины.

Информационная модель отличается также тем, что нижний конус, к стержням которого прикреплены таблицы прикладных понятий, имеет не менее трех подуровней обобщения, на первом из которых расположены таблицы, дающие определения приборам и устройствам, на втором - характеристику практических умений и навыков, на третьем - технологиям применения.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая информационная модель отличается тем, что к вершине тела дополнительно прикреплены носители информации - таблицы, отображающие систему философского, методического, предметного и прикладного уровней обобщения, каждый из носителей информации имеет форму конуса, определяющего уровень обобщения с помощью угла при вершине, при этом все конусы имеют общую ось и вершину, где величина угла при вершине конуса определяет уровень обобщения понятий, и снабжены стержнями, расположенными вдоль образующих конуса, одним концом стержень шарнирно соединен с вершиной конуса, а другим концом соединен с таблицей с возможностью обеспечения перемещения таблицы по окружности, образованной сечением конуса плоскостью, параллельной основанию и соответствующей подуровню обобщения, при этом верхний конус содержит таблицы, отображающие философские категории, второй сверху конус содержит таблицы, отображающие методические понятия, третий сверху конус содержит таблицы, отображающие предметные понятия, нижний конус содержит таблицы, отображающие прикладные понятия. Таким образом, заявляемая информационная модель соответствует критерию изобретения "новизна".

Анализ известных технических решений /аналогов/ в исследуемой области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками, в заявляемой информационной модели и признать заявляемое решение соответствующим критерию "изобретательский уровень". Заявляемая информационная модель учебной программы предмета имеет вид четырех конусов, которые могут быть электрифицированы и дополнены различным иллюстративным материалом. На практике данная информационная модель может быть представлена в виде отдельных конусов - философского, методического, предметного и прикладного. Кроме того, ее легко изобразить в плоскости в виде графоаналитической информационной модели со спецификацией - перечнем учебного материала и т.д.

Предлагаемая информационная модель объединяет следующие таблицы: "Философские категории" /таблица 1 и таблица 2/, "Методические понятия" /таблица 3/, "Предметные понятия" /таблица 4/, "Прикладные понятия" /таблица 5/ и представлена ниже.

Структура составления таблиц для различных разделов и предметов инвариантна. Предлагаемая информационная модель изображена схематично фигурами 1, 2, 3, 4, 5. На фиг. 1 показан общий вид информационной модели. На фиг. 2 показан верхний конус модели, содержащий таблицы философских категорий. На фиг. 3 показан второй верхний конус модели, содержащий таблицы методических понятий. На фиг. 4 показан третий конус с таблицами предметных понятий. На фиг. 5 показан нижний конус, содержащий таблицы прикладных понятий.

Информационная модель содержит основание 1, ось 2 и смонтированное на базе их тело 3 сложной конусообразной формы, состоящее из носителей информации 4 в форме конуса, определяющего уровень обобщения с помощью угла при вершине. К носителям 4 прикреплены стержнями 5 таблицы 6 с систематизированным материалом. Все конусы 4 имеют общую ось и вершину, где величина угла при вершине конуса определяет уровень обобщения понятий, и снабжены стержнями, расположенными вдоль образующих конуса, одним концом стержень шарнирно соединен с вершиной конуса, а другим концом соединен с таблице с возможностью обеспечения перемещения таблицы по окружности, образованной сечением конуса плоскостью, параллельной основанию и соответствующей подуровню обобщения 7, при этом верхний конус содержит таблицы, отображающие философские категории, второй сверху конус содержит таблицы, отображающие методические понятия, третий сверху конус содержит таблицы, отображающие предметные понятия, нижний конус содержит таблицы, отображающие прикладные понятия.

Моделирование - гносеологическая категория, характеризующая один из важных путей познания, метод исследования объектов на их моделях, включающих построение и изучение моделей реально существующих предметов, явлений и конструируемых объектов. Моделирование позволяет определить характеристики объектов, усовершенствовать способ их построения и управления ими.

Предлагаемое изобретение касается предметного моделирования. Предметным моделированием является такое, которое обеспечивает исследование геометрических, физических, динамических, либо функциональных характеристик объекта оригинала на модели.

Структура моделирования согласно предлагаемому изобретению включает философские категории, которые подразделяются на упрощенные /таблица 1/ и на более сложные /таблица 2/, методические, предметные и прикладные понятия раздела, курса учебной программы предмета. Предлагаемая информационная модель позволяет вести предметное моделирование, отличающееся от обычного эксперимента тем, что в процессе познания включается "промежуточное звено" - модель. Информационная модель помогает вести абстрагирование и идеализацию, обеспечивающие глубокое проникновение в теоретическое мышление и практическую деятельность.

Для облегчения процесса усвоения материала, как правило, используют наглядность различных уровней обобщения. При этом выделяют два вида наглядности - "вещественную" /предметную, картинную/, в той или иной мере приближенную к объекту, копирующую его внешние особенности, и понятийную /знаковую, символическую/, моделирующую в отвлеченной форме наиболее существенные стороны этого объекта.

Преимущества наглядности заключаются в том, что она дает целостную картину действительности, включающую все необходимые смысловые связи и их компоненты. Тем самым она создает благоприятные условия для осуществления умственных аналитических и синтезирующих операций, позволяющих проникнуть в суть новых знаний.

При опоре на наглядность в действие вступает не только словесно-логическое, но и конкретно-образное мышление, что значительно облегчает нагрузку на память и упрощает процесс формирования обобщений, поскольку не требуется удерживать в уме одновременно значительное число компонентов.

Предлагаемая информационная модель отображает систему философского, методического, предметного и прикладного уровней обобщения при помощи тела сложной формы, состоящего из носителей информации, к которым присоединены таблицы категорий, понятий и терминов. Выполнение каждого из носителей информации в форме конуса позволяет учащимся визуально определять уровень обобщения по высоте расположения конуса и при помощи угла вершины. Чем выше расположен конус и чем больше угол, тем выше уровень обобщения. Общая ось и вершина конусов придают зрительную компактность систематизации учебного материала по курсу предмета. Наглядность подуровней обобщения создается возможностью обеспечения перемещения таблицы с систематизированным материалом по окружности, образованной сечением конуса плоскостью, параллельной основанию. Для систематизации учебного материала в пределах одного подуровня обобщения носители снабжены стержнями крепления таблиц, расположенными вдоль образующих конусов. Шарнирное соединение стержней одним концом с вершиной тела, а другим - с таблицами позволяет учащимся перемещать стержни по окружности, образованной сечением конуса плоскостью, параллельной основанию и соответствующей подуровню обобщения, используя элементы модели в качестве пособия как во время изучения учебного материала, так и его закрепления. В данном случае модель служит частью информационного алгоритма. Информационный алгоритм отображен несущей конструкцией тела сложной формы - системой конусов со стержнями 5, при этом стержни двух верхних конусов снабжены таблицами 6 философских категорий и методических понятий, а стержни двух нижних конусов - таблицами предметных и прикладных понятий.

Предлагаемая информационная модель обеспечивает процесс моделирования в органическом единстве с другими методами, углубляет познание, дает возможность перехода от относительно бедных информацией моделей к моделям, полнее раскрывающим сущность исследуемого объекта.

Выявление основных элементов категориального аппарата конкретной науки позволяет раскрыть логику ее развития, закономерного преобразования строя ее понятий. Так, например, категории философии, постоянно аккумулируя на себе результаты отдельных наук, способствуют выделению и синтезу мировоззренческих и общеметодологических элементов в содержании научной мысли. Исследование же соотношения на уровне общих понятий эффективно может быть использовано для анализа и раскрытия возможностей различных предметов.

Информационная модель учебной программы предмета является инвариантной по структуре, вариативной по содержанию, а по назначению многофункциональной и поливариантной.

Отметим функции информационной модели /графоаналитической/ учебного предмета: отражательная, интегративная, прогностическая, дифференцирующая и дидактическая.

Отражательная функция заключается в том, что данная информационная модель является носителем и накопителем информации. Интегративная функция позволяет абстрагировать и обобщать категории и понятия. Прогностическая функция предполагает анализ и предвидение категорий и понятий как в области определенной науки, так и конкретных отраслей, специальностей и т.д. Дифференцирующая функция способствует выделению инвариантных и вариативных отношений между понятиями, терминами через преобразование модели. Дидактическая функция направлена на исследование соотношений учебных знаний на уровнях общих категорий и понятий, а также определение родовых, профессионально-значимых понятий и т.д.

Информационная модель является педагогическим инструментарием для моделирования предметных терминов, построенных на вертикальном и горизонтальном уровнях представляемого или предполагаемого конуса.

В структуру информационной модели входят четыре основных вертикальных уровней: I - философские категории /высший уровень/, II - методические понятия, III - предметные понятия, IV - прикладные понятия /низший уровень/. Данные уровни имеют подуровни - дополнительные вертикальные уровни, объединяющие учебный материал различного уровня обобщения. На горизонтальных уровнях рассматриваются предметные термины /учебный материал/ одинакового уровня обобщения. Фундаментом информационной модели являются эмпирические /прикладные/ понятия. Чем ближе к вершине информационной модели /вершина конуса/, тем больше предметные термины выступают в функции категории /научные понятия - философские категории/.

Распределение терминов учебного материала курса отдельного предмета внутри информационной модели может быть не равномерным, не сплошным, а блочным. Использование термина "категория" позволяет подчеркнуть, в каких отношениях находятся между собой понятия, какое из них является наиболее общим. Там, где понятия связаны лишь отношениями горизонтального типа, термин "категория" не применяется.

Уровень прикладных понятий можно рассматривать с понимания вопросов учебного материала с бытовой точки зрения. Это низший уровень знаний. Например, понятие заряда часто отождествляют с заряженным телом, заряженной гильзой. На уровне предметных понятий дается понятие величины заряда, процесса электризации и т.д. На уровне методических понятий электрический заряд рассматривается как способность тел к электромагнитным взаимодействиям. При сопоставлении знания об электрическом заряде с точки зрения различных философских категорий расширяются объем и глубина знаний. На этом уровне понятие может быть рассмотрено как предельно общее, фундаментальное.

Построение информационной модели учебной программы предмета не является самоцелью. Понятийная система служит средством познания явлений, их прогнозирования и построения ориентировочной деятельности.

Использование информационной модели возможно при внедрении и применении различных педагогических технологий, самообразовании учащихся и преподавателей.

Рассмотрим пример использования информационной модели, когда в структуре раздела учебного предмета при обучении предусматривается проведение вводных и обобщающих уроков, уроков изучения и закрепления нового учебного материала.

На первом этапе определяется структура информационной модели. Основу структуры информационной модели составляет выбор горизонтальных уровней /количество уровней и название/ по схеме 1 "Информационная модель учебной программы предмета"/. Схема 1 прилагается.

Вводится обозначение уровней: I, II, III, IV - основные уровни, 1, 2, 3, 4, 5... - дополнительные вертикальные уровни, на горизонтальном уровне вводится трехзначное число: первый знак - знак основного уровня, второй знак - знак дополнительного уровня, третий знак - обозначение символа /понятия, категории/ на данном горизонтальном уровне порядковым номером 1, 2, 3, 4...

Пример:
1.1.1., 1.2.1...,
II.I.I., II.2.I...,
III.I.I., III.2.I...,
IV.I.I., IV.2.I...

На втором этапе изображается пространственное или плоскостное представление информационной модели с обозначением вертикальных уровней /структура модели/.

На третьем этапе происходит построение модели с составлением к ней спецификации - перечня /возможно краткое описание/ терминов, понятий, категорий. Первоначально на вводных уроках учебный материал отмечается в информационной модели и спецификации на информационном, ознакомительном и опережающем изучение уровне. Информационная модель составляется с использованием следующих дидактических подходов: от известного - к неизвестному, от опытных - прикладных понятий - к научным - философским категориям.

Заполнение информационной модели начинается с выбора предметных понятий /III - предметные понятия/, затем дополняются методические понятия /II уровень/ или прикладные понятия /IV уровень/. В каждой науке категориальный аппарат имеет свою специфику. К тому же, философские категории /I уровень/ представлены широко и объемно, поэтому выбор горизонтальных уровней философских категорий может быть ограничен и представлен не всеми предложенными дополнительными уровнями, а например, такими, как материя, движение, время, пространство, взаимосвязь и взаимодействие, а также с учетом специфики предмета и уровня обучаемых и обучающих.

На данном этапе работа может проводиться как под руководством преподавателя, так и самостоятельно. При этом могут использоваться различные информационные источники: учебники, справочники, таблицы, аудио-видео-материал, приборы, демонстрационные эксперименты и т.д. Пример схемы информационной модели раздела по курсу "Электростатика" прилагается /Схема 2/.

На четвертом этапе происходит осмысление известных понятий, поиск и освоение новых, неизвестных понятий, а также осмысление известных понятий на других, более высоких уровнях в процессе изучения, закрепления, повторения, обобщения учебного материала, как на различных уроках, так и самостоятельно. На данном этапе возможно введение и построение информационных моделей и спецификаций к ним по отдельным понятиям учебного курса.

Информационная модель на практике может быть представлена многовариантно по содержанию и объему учебного материала, например в последовательности: учебный курс предмета - раздел учебного предмета - тема урока - предметные термины и понятия.

Пример схемы информационной модели /плоскостная/ и спецификации к ней по понятию "Электрический заряд" прилагается /Схема 3/.

Достоинства данной модели заключаются в том, что она основана на принципах научности, наглядности, доступности, вариативности, интеграции и других. Использование данной модели требует сочетания различных видов деятельности: коллективных, индивидуальных, самостоятельной работы, а также различных источников информации.

Данная информационная модель может служить основой для разработки обучающих учебных программ на компьютерах по отдельным учебным предметам, направлениям науки и отраслей производства, а также при формировании понятийного, теоретического мышления и освоении отдельных дисциплин. С помощью информационной модели легко анализировать уровень теоретических знаний, умений и навыков учащихся как по всему курсу предмета, так и по отдельным понятиям. Информационная модель может быть представлена кратко и с подробным описанием.

Пояснение философских категорий
Категории - /от греч. - высказывание, обвинение, признак/ в философии, предельно общие, фундаментальные понятия, отражающие наиболее существенные, закономерные связи и отношения реальной действительности и познания.

Материя /от лат. - вещество/ - "... философская категория для обозначения объективной реальности, которая дана человеку в ощущениях его, которая копируется, фотографируется, отображается нашими ощущениями, существует независимо от них".

Вещество - вид материи, которое в отличие от физического поля обладает массой покоя.

Движение - способ существования материи, ее всеобщий атрибут; всякое взаимодействие материальных объектов.

Время - атрибут, всеобщая форма бытия материи, выражающая длительность бытия и последовательность смены состояний всех материальных систем и процессов в мире.

Развитие - универсальное свойство материи как подлинно всеобщий принцип, служащий основой объяснений истории общества и познания.

Пространство и время - всеобщие формы бытия материи, ее важнейшие атрибуты. В мире нет материи, не обладающей пространственно-временными свойствами, как не существует пространства и времени самих по себе, вне материи или независимо от нее. Пространство есть форма бытия материи, характеризующая ее протяженность, структурность, сосуществование и взаимодействие элементов во всех материальных системах. Время - форма бытия материи, выражающая длительность ее существования, последовательность смены состояний в изменении и развитии всех материальных систем. Пространство и время неразрывно связаны между собой, их единство проявляется в движении и развитии материи.

Отношение - философская категория, характеризующая взаимозависимость элементов определенной системы. Диалектический материализм исходит из того, что отношения носят объективный и универсальный характер. В мире существуют только вещи, их свойства и отношения, которые находятся в бесконечных связях с другими вещами и свойствами.

Отражение - всеобщее свойство материи, заключающееся в воспроизведении признаков, свойств и отношений отражаемого объекта.

Историческое - процесс становления и развития объекта.

Логическое - теоретическое воспроизведение развитого и развивающегося объекта во всех его существенных, закономерных связях и отношениях.

Конечное - философская категория, характеризующая всякий определенный, ограниченный объект /вещь, процесс, явление, состояние, свойство и т.д./. Каждый познаваемый объект действительности выступает в некотором отношении как конечное. Определенность конечного придает его граница. Она может быть пространственной, временной, количественной и качественной.

Бесконечное - философская категория, характеризующая неисчерпаемость материи и движения, многообразия явлений и предметов материального мира, форм и тенденций его развития.

Необходимость - вещь, явление в их всеобщей закономерной связи; отражение преимущественно внутренних, устойчивых, повторяющихся, всеобщих отношений действительности, основных направлений ее развития; выражение такой ступени движения познания в глубь объекта, когда вскрываются его сущность, закон; способ превращения возможности в действительность, при которой в определенном объекте имеется только одна возможность, превращающаяся в действительность.

Случайность - отражение в основном внешних, несущественных; неустойчивых, единичных связей действительности; выражение начального пункта познания объекта; способ превращения возможнсоти в действительность, при котором в данном объекте, при данных условиях имеется несколько различных возможностей, могущих превратиться в действительность, но реализуется только одна из них; форма проявления необходимости в дополнение к ней.

Прерывность означает "зернистость", дискретность пространственно-временного строения и состояния материи, составляющих ее элементов, видов и форм существования, процесса движения, развития. Она основывается на делимости и определении степени внутренней дифференцированности материи в ее развитии, а также на относительно самостоятельном существовании составляющих ее устойчивых элементов.

Непрерывность выражает единство, взаимосвязь и взаимообусловленность элементов, составляющих ту или иную систему. Непрерывность основывается на относительной устойчивости и неделимости объекта как качественно определенного целого.

Возможность - объективная тенденция становления предмета, выражающаяся в наличии условий для его возникновения.

Действительность - объективно существующий предмет как результат реализации некоторой возможности, в широком смысле - совокупность всех реализованных возможностей.

Содержание и форма - философские категории, во взаимосвязи которых содержание, будучи определяющей стороной целого, представляет единство всех составных элементов объекта, его свойств, внутренних процессов, связей, противоречий и тенденций, а форма есть способ существования и выражения содержания. Во взаимоотношении содержания и формы содержание представляет подвижную, динамическую сторону целого, а форма охватывает систему устойчивых связей предмета.

Свойство - философская категория, выражающая такую сторону предмета, которая обусловливает его различие или общность с другими предметами и обнаруживается в его отношении к ним. Всякое свойство относительно: свойство не существует вне отношения к другим свойствам и вещам.

Внешнее и внутреннее - философские категории, во взаимосвязи которых внешнее выражает свойства предмета как целого и способы его взаимодействия с окружающей средой, а внутреннее - строение самого предмета, его состав, структуру и связи между элементами.

Сущность - это внутреннее содержание предмета, выражающееся в единстве всех многообразных и противоречивых форм его бытия.

Явление - то или иное обнаружение /выражение/ предмета, внешней формы его существования. В мышлении категории сущности и явления выражают переход от многообразия наличных форм предмета к его внутреннему содержанию и единству - к понятию.

Единичное, отдельное, индивидуальное - философские категории, выражающие относительную обособленность, дискретность, ограниченность друг от друга в пространстве и во времени вещей, событий, присущие им специфические неповторимые особенности, составляющие их уникальную качественную и количественную определенность.

Качество - философская категория, выражающая неделимую от бытия объекта его существенную определенность, благодаря которой он является именно этим, а не иным объектом. Качество отражает устойчивое взаимоотношение составных элементов объекта, который характеризует его специфику, дающую возможность отличать один объект от других.

Количество - категория материалистической диалектики, которая отображает общее и единое в вещах и явлениях, характеризуя из с точки зрения относительного безразличия к конкретному содержанию и качественной природе. Поскольку количественное сравнение становится возможным только после качественного познания предметов, исследование количественных отношений связано с процессом абстрагирования.

Мера - философская категория, выражающая диалектическое единство качественных и количественных характеристик объекта. Качество любого объекта органически связано с определенным количеством.

Причина и следствие - философские категории, отображающие одну из форм всеобщей связи и взаимодействия явлений. Под причиной понимается явление, действие которого вызывает, определяет, изменяет, производит или влечет за собой другое явление; последнее называют следствием. Производимое причиной следствие зависит от условий. Одна и та же причина при разных условиях вызывает неодинаковые следствия. Различие между причиной и условием относительно. Каждое условие в определенном отношении является причиной, а каждая причина в соответствующем отношении есть следствие.

Взаимодействие - философская категория, отражающая процессы воздействия различных объектов друг на друга, их взаимную обусловленность, изменение состояния, взаимопереход, а также порождение одним объектом другого. Взаимодействие представляет собой вид непосредственного или опосредованного, внешнего или внутреннего отношения, связи. Свойства объекта могут проявиться и быть познанными только во взаимодействии с другими объектами. Понятие взаимодействие находится в глубокой связи с понятием структуры. Взаимодействие выступает как интегрирующий фактор, посредством которого происходит объединение частей в определенный тип целостности.

Отрицание - философская категория, выражающая определенный тип отношения между двумя последовательными стадиями, состояниями развивающего объекта. Отрицание является необходимым моментом процесса развития. Любой объект в процессе своего развития неизбежно достигает стадии собственного отрицания, т.е. становится качественно иным. Эта цель отрицания старого и возникновения нового не имеет ни начала, ни конца. При этом развивающийся объект одновременно и становится иным, и в определенном смысле остается тем же самым.

Опредмечивание и распредмечивание - категории, выражающие собой противоположности, единством и взаимопроникновением которых является человеческая предметная деятельность.

Опредмечивание - это процесс, в котором человеческие способности переходят в предмет и воплощаются в нем, благодаря чему предмет становится социально-культурным, или "человеческим предметом". Деятельность опредмечивается не только во внешнем результате, но и в качествах самого субъекта: изменяя мир, человек изменяет самого себя.

Распредмечивание - это процесс, в котором свойства, сущность, "логика предмета" становится достоянием человека, его способностей, благодаря чему последние развиваются и наполняются предметным содержанием. Человек распредмечивает как формы прошлой культуры, так и природные явления.

Пояснение методических категорий
Факт /от лат. - сделанное, совершившееся/, 1/ синоним понятий истина, событие, результат; нечто реальное в противоположность вымышленному; конкретное, единичное в отличие от абстрактного и общего; 2/ в логике и метологии науки - особого рода предложения, фиксирующие эмпирическое знание; как форма эмпирического знания факт противопоставляется теории или гипотезе. В научном познании совокупность фактов образует эмпирическую основу для выдвижения гипотез и создания теорий. Задачей научной теории является описание фактов, их объяснение, а также предсказание ранее неизвестных фактов. Зависимость факта от теории выражается в том, что теория формирует концептуальную основу факта: выделяет изучаемый аспект действительности, задает язык, на который описываются факты, детерминирует средства и методы экспериментального исследования. С другой стороны, полученные в результате эксперимента факты определяются свойствами материальной действительности и в силу этого либо подтверждают теорию, либо вступают с ней в противоречие.

Научный факт, обладая теоретической нагрузкой, относительно независим от теории, поскольку в своей основе он детерминируется материальной действительности. Научный факт - это отражение объективного факта в человеческом сознании.

Категории - предельно общие, фундаментальные понятия, отражающие наиболее существенные, закономерные связи и отношения реальной действительности и познания.

Категории - формы осознания в понятиях всеобщих способов отношения человека к миру, отражающие наиболее общие и существенные свойства, законы природы, общества и мышления.

Закон - необходимое, существенное, устойчивое, повторяющееся отношение между явлениями.

Закон выражает связь между предметами, составными элементами данного предмета, между свойствами внутри вещи. "Понятие закона есть одна из ступеней познания человеком единства и связи, взаимозависимости и цельности мирового процесса".

Закон - внутренняя существенная, устойчивая связь явлений, обусловливающая их упорядоченное изменение. Понятие закона близко к понятию закономерности, которая представляет собой совокупность взаимосвязанных по содержанию законов, обеспечивающих устойчивую тенденцию или направленность в изменениях системы. Вместе с тем, закон выражает одну из сторон сущности, познание которой в теории совпадает с переходом от эмпирических фактов к формулировке законов, изучаемых процессов.

Существуют законы функционирования /например, закон всемирного тяготения/, выражающие существенную, необходимую связь между существующими в пространстве вещами и явлениями. Законы носят объективный характер, выражая реальные отношения вещей. Законы могут быть всеобщими, универсальными /законы диалектики: переход количественных изменений в качественные и др./, более общими, изучаемыми рядом областей знаний /например, закон сохранения энергии/, менее общими, действующими в ограниченной области и изучаемыми отдельными конкретными науками /например, закон Ома/.

Принцип - первоначало, руководящая идея, основное правило поведения. В логическом смысле есть центральное понятие, основание системы, представляющее обобщение и распространение какого-либо положения на все явления той области, из которой данный принцип абстрагирован.

Гипотеза - /от греч. - основа, предположение/, научное допущение или предположение, истинное значение которого неопределенно. Гипотеза - это система умозаключений; посредством которой на основе ряда фактов делается вывод о существовании объекта, связи или причины явления, причем этот вывод нельзя считать абсолютно достоверным. Различают гипотезу как метод развития научного знания, включающий в себя выдвижение и последующую экспериментальную проверку предположений, и как структурный элемент научной теории.

Пояснение предметных понятий
Свойство - сторона предмета, обуславливающая его различие или сходство с другими предметами и проявляющаяся во взаимодействии с ними /например, упругость, электропроводность и т.д./. Всякое свойство относительно, единство которых означает качество предмета. Свойства, присущие всем предметам или связанные с самой природой материи, называются всеобщими /атрибутами/. Свойства бывают специфическими и общими, главными и неглавными, необходимыми и случайными, существенными и несущественными, внешними и внутренними, совместимыми и несовместимыми, отделимыми и неотделимыми, естественными и искусственными. Изучение отдельных свойств предметов служит ступенькой к познанию их качеств.

Процесс - /от лат. похождение, продвижение/ закономерное, последовательное изменение движения, его переход в другое явление. Развитие - закономерное качественное изменение материальных и идеальных объектов, характеризующееся как необратимое и направленное. Одновременное отличие этих свойств отличает развитие от других изменений. Существенную характеристику развитию составляет время, поскольку всякое развитие осуществляется в реальном времени и только время выявляет его направленность.

Величина - одно из основных математических понятий, возникшее как абстракция от числовых характеристик физических свойств.

Пояснение прикладных понятий
Прибор - средство познания, применяемое для наблюдения, регистрации и описания различного рода измерений. Современные экспериментальные установки обычно состоят из совокупности приборов, выполняющих различные функции. Знания о техническом приборе: назначение прибора, принцип действия прибора, эксплуатационные характеристики прибора, схема устройства прибора /его основные части, их назначение и взаимодействие/, область применения прибора, правила пользования прибором, область применения прибора.

Практические умения и навыки определяются согласно профессиональной характеристики подготавливемой специальности или определенной отрасли производства.

Технология применения включает структуру практики: потребность - цель- мотив- целесообразная деятельность - предмет- средства достижения цели и результат деятельности.

Спецификация к схеме 2 "Электростатика"
I. Философские категории
1.1. Вид материи - поле /электростатическое/.

1.2. Отражение признаков, свойств полей.

1.3. Историческое - процесс развития взглядов об электрическом поле.

1.4. Конечное - материальная точка, точечный заряд. Бесконечное - многообразие свойств электрических полей.

1.5. Вскрытие сущности электрических полей.

1.6. Единство и взаимосвязь электрических явлений.

1.7. Условия возникновения электрических зарядов и полей.

1.8. Единство свойств, внутренних процессов, связей, противоречий...

1.9. Общность электростатического поля с другими полями и его различия.

1.10. Способы взаимодействия зарядов с окружающей средой.

1.11. Сущность электрических полей, их обнаружение.

1.12. Качественные характеристики электрических полей.

1.13. Количественные характеристики электрических полей.

1.14. Единство качественных и количественных характеристик.

1.15. Всеобщая связь и взаимодействие электрических явлений.

1.16. Процесс освоения природных электрических явлений.

II. Методические понятия
II.1.1. Опытное подтверждение взаимодействия зарядов.

II.1.2. Электризация тел.

II.2.3. Электрический заряд.

II.2.4. Заряд электрона.

II.3.5. Виды зарядов.

II.3.6. Кулоновская сила.

II.3.7. Напряженность электрического поля /точечного заряда/.

II.3.8. Диэлектрическая проницаемость среды.

II.3.9. Потенциал.

II.3.10. Напряжение.

II.3.11. Электроемкость.

II.4.12. Закон сохранения электрического заряда.

II.4.13. Закон Кулона.

II.5.14. Принцип суперпозиции полей.

II. 6.15. Гипотеза: причина сохранения заряда до сих пор неизвестна, а закон сохранения заряда имеется.

III. Предметные понятия
III.1.1. Свойства: взаимодействие зарядов /притяжение и отталкивание/.

III.1.2. Перемещение зарядов.

III.1.3. Электропроводность.

III.2.4. Процесс электризации тел.

III.2.5. Процесс зарядки и разрядки конденсатора.

III.3.6. Величины /формулы/: закона Кулона.

III.3.7. Формула напряженности электрического поля.

III.3.8. Формула электроемкости конденсатора.

III.3.9. Формула потенциала и разности потенциалов.

IV. Прикладные понятия
IV.1.1. Приборы: электроскоп.

IV.1.2. Конденсатор.

IV.1.3. Электрометр.

IV.2.4. Вычисление величины с помощью формул.

IV.2.5. Определение электроемкости неизвестного конденсатора.

IV.3.6. Технология применения: электростатическая защита приборов.

IV.3.7. Зарядка конденсатора.

Спецификация к схеме 3 "Электрический заряд"
I. Философские категории
I.1. Вид материи - поле.

I.2. Отражение, отношение - заряд присущ объектам.

I.3. Движение: от элементарного заряда - к заряженным телам.

I.4. Качественные характеристики электрических полей.

I.5. Количественные характеристики электрических зарядов.

I.6. Мера - изменение и измерение электрического заряда.

I.7. Следствие, причина: от электризации - к заряженным телам.

I.8. Историческое - развитие взглядов о природе электрических зарядов.

I. 9. Необходимость - освоение и исследование природы электрических зарядов, явлений.

II. Методические понятия
II. 1.1. Факт - эмпирические и теоретические исследования электрических зарядов.

II.2.2. Понятие электрического заряда.

II.3.3. Закон сохранения электрического заряда.

II.3.4. Закон Кулона.

II.4.5. Принцип суперпозиции полей.

II. 5.6. Гипотеза: причина сохранения заряда до сих пор неизвестна, хотя известен элементарный заряд.

III. Предметные понятия
III.1.1. Свойства /атрибуты/ видов электрических зарядов.

III.1.2. Свойства заряженных тел.

III.1.3. Электропроводность тел.

III.2.4. Процесс электризации и взаимодействия зарядов.

III.3.5. Величины /формулы/ электрического заряда.

III.3.6. Формула заряда.

III.3.7. Формула заряда.

III.3.8. Производные формулы электрического заряда.

IV. Прикладные понятия
IV.1.1. Электроскоп.

IV.1.2. Конденсатор.

IV.2.3. Вычисление электрического заряда.

IV.2.4. Зарядка конденсатора.

IV.2.5. Электризация тел.

IV.2.6. Устранение статических зарядов.

IV.3.7. Технология применения: определение цели деятельности.

IV.3.8. Выявление потребности в деятельности.

IV.3.9. Мотивация к деятельности.

IV.3.10. Определение предмета деятельности.

IV.3.11. Выбор алгоритма деятельности и средств достижения цели.

IV.3.12. Достижение результата деятельности и его оценка.

Информационная модель может быть использована в качестве наглядного пособия, отображающего содержание разделов курса изучаемого предмета. На базе основания и вертикальной оси смонтировано тело сложной конусообразной формы, состоящее из носителей информации в форме конуса, определяющего уровень обобщения с помощью угла при вершине. К носителям информации прикреплены стержнями таблицы с систематизированным материалом. Все конусы имеют общую ось и вершину, где величина угла при вершине конуса определяет уровень обобщения понятий, и снабжены стержнями, расположенными вдоль образующих конуса, одним концом стержень шарнирно соединен с вершиной конуса, а другим концом соединен с таблицей с возможностью обеспечения перемещения таблицы по окружности, образованной сечением конуса плоскостью, параллельной основанию и соответствующей подуровню обобщения, при этом верхний конус содержит таблицы, отображающие философские категории, второй сверху конус содержит таблицы, отображающие методические понятия, третий сверху конус содержит таблицы, отображающие предметные понятия, нижний конус содержит таблицы, отображающие прикладные понятия. Такое выполнение модели повышает ее наглядность и усиливает ассоциации опосредственно связанных понятий курса предмета. 4 з.п. ф-лы, 5 табл., 5 ил.

1. Информационная модель учебной программы предмета, содержащая основание, ось и закрепленные на оси носители информации, к которым присоединены таблицы понятий и терминов раздела курса предмета, отличающаяся тем, что носители информации выполнены в виде конусов, которые имеют общую ось и вершину, где величина угла при вершине конуса определяет уровень обобщения понятий, и снабжены стержнями, расположенными вдоль образующих конуса, одним концом стержень шарнирно соединен с вершиной конуса, а вторым концом соединен с таблицей с возможностью обеспечения перемещения таблицы по окружности, образованной сечением конуса плоскостью, параллельной основанию и соответствующей подуровню обобщения, при этом верхний конус содержит таблицы, отображающие философские категории, второй сверху конус содержит таблицы, отображающие методические понятия, третий сверху конус содержит таблицы, отображающие предметные понятия, нижний конус содержит таблицы, отображающие прикладные понятия. 2. Модель по п.1, отличающаяся тем, что верхний конус, к стержням которого прикреплены таблицы философских категорий, имеет не менее пяти подуровней обобщения, на первом из которых расположены таблицы, определяющие материю, на втором - движение, на третьем - время, на четвертом - пространство, на пятом - взаимодействие и взаимосвязь. 3. Модель по п.1, отличающаяся тем, что второй сверху конус, к стержням которого прикреплены таблицы методических понятий, имеет не менее пяти подуровней обобщения, на первом из которых расположены таблицы, определяющие научные факты, на втором - категории, на третьем - законы, на четвертом - принципы, на пятом - гипотезы. 4. Модель по п.1, отличающаяся тем, что третий сверху конус, к стержням которого прикреплены таблицы предметных понятий, имеет не менее трех подуровней обобщения, на первом из которых расположены таблицы, определяющие свойства, на втором - процессы, на третьем - величины. 5. Модель по п.1, отличающаяся тем, что нижний конус, к стержням которого прикреплены таблицы прикладных понятий, имеет не менее трех подуровней обобщения, на первом из которых расположены таблицы, дающие определения приборам и устройствам, на втором - характеристики практических умений и навыков, на третьем - технологий применения.