Физическая картина мира как предмет изучения в школьном курсе физики

Содержание школьного курса физики составляют основы науки-физики, которая представляет собой систему знаний об окружающем мире.

Идеальную модель природы, включающую в себя общие понятия, принципы, гипотезы физики и характеризующую определённый этап ее развития, называют физической картиной мира (ФКМ).

В физической картине мира конкретизируются философские представления о материи и движении, пространстве и времени, взаимосвязи и взаимодействии. Физическая картина мира является частью естественнонаучной картины мира, которая представляет собой высший уровень обобщения и систематизации всей совокупности естественнонаучных знаний, которая в свою очередь является частью общенаучной картины мира.

Важнейшими компонентами понятийной структуры ФКМ являются:

• 1.    Исходные философские идеи и представления о материи, пространстве и времени, движении и взаимодействии;

• 2.    Физические теории с присущими каждой из них характеристиками (система основополагающих постулатов и принципов, понятийный аппарат, эмпирический базис и т.д.);

• 3.    Система фундаментальных физических идей и принципов, выражающих взаимосвязи между физическими теориям.

В истории физики существовали три физические картины мира: механическая (МКМ), электродинамическая (ЭДКМ), квантово-полевая (КПКМ).

Ознакомление с содержанием механической картины мира традиционно начинается с рассмотрения хорошо известного учащимся явления механического движения. С помощью демонстраций достаточно легко рассмотреть простейшие виды движения (прямолинейное, криволинейное, движение по окружности, колебательное), его характеристики и основные закономерности. Основная задача рассмотрения классической механики Ньютона формирование понятий: относительность, причинность, симметрия. [1, 289]

Основная задача при знакомстве с электродинамической картиной мира-формирование у учащихся представлений о поле как ещё об одном виде физических объектов, существующих в окружающем мире. [1, 289]

Основная задача при изучении релятивисткой картины мира-формирование у учащихся представлений о свойствах пространства и времени окружающего нас мира, основанных на взаимодействии реальных физических объектов. [1, 289]

Основная задача при знакомстве с квантово-статической картиной мира-ознакомление старшеклассников со свойствами квантовых объектов, которые, в частности, являются микрочастицы и электрическое магнитное поле. Характерной особенностью в поведении квантовых объектов является двойственность в проявлении их свойств физических взаимодействиях. [1, 289]

Основным элементом системы физических знаний (СФЗ) является физическая теория. В её структуру входят следующие компоненты:

• 1. Основание – эмпирический базис (наблюдение явлений, экспериментальные факты, которые послужили отправной точкой развития

• 2.    Ядро – физические законы, описывающие изменения состояния материального объекта; законы сохранения; постулаты и принципы; фундаментальные физические постоянные;

• 3.    Следствия – выводное знание; применение законов, входящих в ядро теории; объяснение эмпирических фактов; предсказание нового;

• 4.    Интерпретация – толкование основных понятий и законов; осмысление границ применимости теории.

теории); модель, т.е. тот идеализированный объект, для которого строится теория; система понятий, включая физические величины и процедуры измерения последних; эмпирические установленные законы;

Связи между физическими теориями многообразны и осуществляются на разных уровнях. Связи между теориями осуществляются и на уровне общих физических принципов, к ним относятся принципы: соответствия, дополнительности, симметрии и причинности.

Принцип соответствия предполагает, что теории, «...справедливость которых установлена для той или иной предметной области, с появлением новых более общих теорий не устраняются как нечто ложное, но сохраняют свое значение для прежней области как предельная форма и частный случай новых теорий.

Принцип дополнительности , подобно принципу соответствия, указывает на то, что знания, полученные на разных уровнях и в разных предметных областях, взаимно дополняют друг друга и позволяют создавать более полную картину явления.

Наиболее заметную роль играет принцип симметрии в физике, поскольку все физические законы пронизаны теми или иными свойствами симметрии, которые отражаются в них. С симметрией непосредственно связаны законы сохранения.

Содержание принципа причинности менялось с течением времени. В рамках механической картины мира сложилось представление о динамической причинности, суть которой заключается в существовании однозначных связей между причиной и следствием. В частности, состояние тела во время механического движения однозначно определяется его начальным состоянием и действующими силами.

Таким образом, понятие «физическая картина мира» рассматривается как особый самостоятельный вид знания, т.е. как физическая модель природы, включающая в себя фундаментальные физические идеи, физические теории, наиболее общие понятия, принципы и методы познания, соответствующие определенному историческому этапу развития физики. В таком виде ФКМ представляется для изучения молодому поколению как предмет изучения физики.