Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,813

ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ФИЗИКА И ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ АНАЛОГИИ

Пилипец Л.В. 1 Ковязина И.В. 1
1 Тюменский государственный университет
В статье описаны возможности применения психологической аналогии в курсе элементарной физике. Аналогия рассматривается как одна из форм мышления. Обозначен метод поиска аналогий в физике. Приведены примеры, характеризующие аналогии по функциям. Осуществлен поиск аналогий по подсистемам, которые встречаются при дальнейшем расширении и углублении представлений учащихся об аналогии как методе научного познания. Произведен поиск аналогий по признакам. Приведены примеры дидактических приемов: использование аналогии для понимания сути фундаментальных экспериментов; использование объяснительной функции аналогии в истории физики; решение задач с помощью аналогий и пр. Рассмотрены физические аналогии, которые связаны с окружающим человека миром явлений природы, взаимоотношений между людьми. Предложены примеры психологических аналогий с использованием пословиц, поговорок. Отмечено, что аналогии позволяют понять суть физических законов и явлений, представить их в более доступной форме для учащихся.
психологические аналогии
психология
элементарная физика
методы аналогии в физике
Аналогия
1. Абышева Н.Ю., Пилипец Т.С., Пилипец Л.В. Использование межпредметных связей предметов естественнонаучного (химия, физика) и гуманитарного (иностранные языки) циклов обучения для формирования практических языковых навыков. Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 2; URL: www.science-education.ru/122-18890 (дата обращения: 25.05.2015).
2. Душков Б.А., Королев А.В., Смирнов Б.А. Энциклопедический словарь: Психология труда, управления, инженерная психология и эргономика, 2005.
3. Ивин А.А. Искусство правильно мыслить: кн. для учащихся. – М.: Просвещение, 1986. – 224 с.
4. Ковязина И.В., Пилипец Л.В. Психолого-педагогические аспекты инклюзии в образовании детей с тяжелыми нарушениями речевого развития в основной школе (на примере физики) // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 6; URL: www.science-education.ru/120-16575 (дата обращения: 25.07.2015).
5. Меерович М.И., Шрагина Л.И. Технология творческого мышления: практическое пособие. – Мн.: Харвест, М.: АСТ, 2000. – 432 с.
6. Словарь практического психолога / сост. С.Ю. Головин. – Минск: Харвест, 1998 – 300 с.
7. Тихомиров О.К. Психология мышления: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений.– М.: Академия, 2002. – 288 с.
8. Уемов А.И. Аналогия в практике научного исследования: Из истории физико-математических наук. [Djv-ZIP] Ответственный редактор Л.С. Полак. – М.: Изд-во «Наука», 1970. – Академия наук СССР. Институт истории естествознания и техники. Скан: AAW, обработка, формат Djv: mor, 2012
9. Gordon W.J.J. Sinectics: The Development of Creative Capacity. – New York, 1961.
10. Ufostation: направление Земля. Чакра-Муни (тибетские стихи о вселенной); http://www.ufostation.net/forum/viewthread.php?thread_id=101
Человеку свойственно рассуждать, что требует не только ума, но и богатого воображения. Развитие у учащихся способности мыслить (рассуждать), формирование культуры мышления являются важнейшей составляющей личностно-развивающего и культурологического подходов в образовании. Одним из способов рассуждения человека является умозаключение по аналогии. Использование межпредметных аналогий делает процесс обучения интересным и творческим, способствует интеграции знаний и развитию личности ребенка [1].

Аналогия (от греч. аnalogia - сходство) - сходство между предметами, явлениями [2]. С точки зрения психологии аналогия как форма мышления представляет собой индуктивное умозаключение. В этом случае на основе сходства двух объектов по каким-то одним признакам делается вывод об их сходстве по другим признакам. Достоверного знания, используя аналогию, получить нельзя. В то же время она играет важную роль не только в науке, но и жизни человека. Например, открывший законы движения планет И. Кеплер уподоблял притяжение небесных объектов взаимной любви, что привело его к идее ввести понятие силы в астрономию [3].

Во многих литературных источниках аналогию связывают с ассоциацией. Так С.Ю. Головин [6], О.К. Тихомиров [7] и другие указывают на то, что: в основе рассуждений по аналогии, которые нередко приводили к научным открытиям, лежат образование и актуализация ассоциаций; человек не столько открывает сходство, сколько создает его. В работах А.И. Уемова аналогии рассматриваются как одна из разновидностей ассоциаций по подобию [8]. При описании метода «Синектика», предложенного У. Гордоном [9], использующим аналогии, указывается на то, что он основан на свойстве человеческого мозга осуществлять ассоциативные связи.

Рассматривая физические явления, часто обращаешь внимание на то, как они похожи на жизненные ситуации, в которые попадает человек. Невольно возникает
вопрос: нельзя ли провести аналогии между ними, установить связи между внешним и внутренним миром? Психологические аналогии часто делают понятнее и нагляднее частности физического процесса. Метод поиска аналогий и ассоциаций, который применяется в условиях современного обучения, предполагает активизацию мышления по аналогии и мышления по ассоциации (ассоциативное мышление) и, как следствие, способствует активизации творческого мышления, формированию абстрактно-логического (отвлеченного) мышления.

Научно доказано, что человеческому мозгу проще удерживать в памяти и обрабатывать информацию из окружающего мира в картинках, искать знакомые (близкие) аналогии из повседневной жизни для того, чтобы освоить абстрактные понятия, научные явления, в том числе и физические. Именно поэтому лучше запоминается информация, содержащая упоминание знакомого действия, например, игры в мяч, сдувания пушинок или семян одуванчика и пр., чем учебный материал, содержащий отвлеченные понятия при рассмотрении строения вещества, движения частиц, видов и типов энергии и др.

Каким же образом можно показать учащимся такую связь между внешним и внутренним миром? Дидактический принцип научности предполагает ознакомление учащихся с методами науки. К общим методам познания в современной физике относится моделирование и связанная с ним аналогия.

Первоначально метод поиска аналогий и ассоциаций можно применить при изучении строения вещества (анализируется представление об аналогии как методе исследования).

Опираясь на классификацию аналогий, представленную М.И. Меерович, Л.И. Шрагиной [5] и другими, можно отметить, что аналогии по признакам могут использоваться для объяснения изменения движения броуновских частиц, где проводится механическая аналогия с движением футбольного (волейбольного) мяча, если игроки невидимы. В этом случае понимание учащимися причины изменения направления движения броуновских частиц достигается методом аналогии, а не наблюдения или опыта.

Аналогии по подсистемам встречаются при дальнейшем расширении и углублении представлений учащихся об аналогии как методе научного познания и связаны они с применением таких дидактических приемов:

- использование аналогии при использовании демонстрационного эксперимента (изучение явления самоиндукции, самоиндукция аналогична инерции);

- рассмотрение эвристической функции аналогии в истории физики (Л. Де Бройль, пользуясь методом аналогии, высказал гипотезу о корпускулярно-волновом дуализме);

- использование аналогии для понимания сути фундаментальных экспериментов (опыт Резерфорда по бомбардировке α-частицами фольги из золота);

- рассмотрение объяснительной функции в истории физики;

- представление творческой лаборатории ученого (Дж. К. Максвелл);

- использование жизненного опыта учащихся;

- конструирование моделей, используемых в качестве учебного эксперимента;

- применение метода аналогий в выдвижении идей и для проведения научного эксперимента;

- поиск аналогий и проверка найденных;

- использование аналогии при решении задач.

Ознакомление учащихся с методом аналогии вызывает в их познавательной деятельности стремление обнаружить связь между явлениями, понятиями. Рассматривая аналогии в физике, мы невольно обращаемся к окружающему нас миру явлений природы, взаимоотношений между людьми.

В своих рассуждениях некоторые учащиеся приводят примеры, которые на первый взгляд далеки от физики.

При изучении третьего закона Ньютона вспоминаются поговорки «Как аукнется, так и откликнется», «Что посеешь, то и пожнешь», «Относись к другим так, как хочешь, чтобы относились к тебе», то есть твой посыл положительный или отрицательный, твой вклад или усердие обязательно к тебе вернутся с лихвой: сила действия равна силе противодействия. При рассмотрении 2-го закона Ньютона приходит на ум поговорка: «Какие труды, такие и плоды». Данную поговорку можно трактовать так: какие усилие и старание будут приложены, таков будет и результат, то есть ускорение тела вызвано влиянием на него другого тела, ускорение тела вызвано приложенной к телу (или действующей на него) силой, чем больше сил приложено, тем больше ускорение.

Хотя отдельные примеры можно связать с аналогиями по функциям. Так можно представить явление резонанса и резонансные колебания. Частоту вынужденных колебаний в физике можно сравнить с пословицами и поговорками про эмоциональные отношения между людьми, любовь, например  такими: «Как увидал, так голова вкруг пошла», «Как увидал, так сам не свой стал», «Мужчина любит глазами», «С глаз долой из сердца вон». Данные пословицы и поговорки можно объяснить следующим образом: если видим перед собой объект любви, то чувство вспыхивает с новой силой, резко возрастает сердцебиение, «подогреваются» чувство любви и нежность, испытываем более сильную привязанность. Когда любящие рядом (вместе), близко друг к другу, возникает резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний сердец влюбленных, что и является резонансом, любовь вспыхивает еще сильнее, и, наоборот, при долгом расставании остывают и чувства.

Множество аналогий можно привести, анализируя различные физические термины. Так, рассматривая явление инерции, можно провести некоторые параллели с обычной жизнью. Стоит начать какое-то на первый взгляд трудное и сложное, но нужное дело, прилагая достаточное количество сил, а дальше оно движется как бы само собой, по инерции, первые шаги трудны, а дальше и не заметишь, как его выполнил автоматически, «как по маслу». Сразу приходит на ум поговорка «Вошел в кураж», при этом уже не нужно прилагать максимальное количество усилий («Хорошему прыжку хороший разбег нужен», «У страха глаза велики»).

Изучая массу (гравитационное взаимодействие) как величину интенсивности взаимодействия какого-либо тела (молекулы, атома, частицы, тела) с окружающим пространством и понятие инертности физического тела, вспоминаются типологии темперамента, связанные с телесным строением, физиологией, понятие «инертный человек». Данные теории темперамента указывают на то, что часто человек невысокого роста, с наличием избыточного веса, короткими ногами, округлой фигурой является человеком уравновешенным, спокойным, но медлительным и инертным, флегматиком (по И.П. Павлову). Обладая большой массой тела, такие люди менее подвижны, чем люди с другими типами темперамента. Помимо данного представления, следуя взаимосвязи массы с инертностью, «чем более инертное тело, тем больше его масса», приходит на ум аналогия про физическую активность, спорт и фигуру человека. Известно, что, несмотря на то, что у некоторых людей есть склонность к полноте, однако они держат себя в форме при наличии физической нагрузки и здорового образа жизни и, наоборот, малоподвижное тело (инертное) больше набирает вес. Рассматривая данную тему, можно предложить учащимся проанализировать набор пословиц и выделить среди них наиболее подходящие по смыслу. Например, «По внешности человека узнают», «Сила не за теми, кого много», «Хорошего человека должно быть много», «Под лежачий камень и вода не течет», «Толст, да прост; тонок, да звонок», «Тих, да лих; криклив, да отходчив», «Каков есть, такого и в люди несть».

Рассматривая тепловые явления (нагревание и охлаждение веществ), можно провести аналогии с сердечными, любовными переживаниями, душевными муками и страданиями. Вспоминаются слова песни М. Боярского (романс Теодоро) из кинофильма «Собака на сене»:

«Сталь подчиняется покорно,

Ее расплющивает молот.

Ее из пламенного горна

Бросают в леденящий холод.

И в этой пытке, и в этой пытке,

И в этой пытке многократной

Рождается клинок булатный.

Вот так мое пытают сердце,

Воспламеняют нежным взглядом.

Но стоит сердцу разгореться,

Надменным остужают хладом».

Осваивая курс элементарной физики, используя метод аналогий и ассоциаций, для создания ассоциативного ряда и сохранения в памяти данного материала можно прослушать данный фрагмент песни, попросив школьников найти точки соприкосновения переживания человека с физическими явлениями. Параллель между теплом и холодом в отношениях между людьми и физическими явлениями, закаливанием металла, можно представить следующим образом: при проявлении ласки и тепла со стороны привлекательной, но недоступной натуры у влюбленного в нее юноши ярко вспыхивает чувство нежности, возникает надежда на взаимную любовь. Как только молодой человек открыто проявляет интерес к высокопоставленной даме и показывает ей, что он влюблен, она обжигает его надменностью и холодом. Стоит же ему не обратить внимания на данную женщину, она всячески старается привлечь молодого мужчину, проявляя к нему теплоту («Чем больше женщину мы любим, тем меньше нравимся мы ей»).

Аналогично можно связать на первый взгляд разные феномены - взаимное притяжение и отталкивание молекул и потребность человека общаться (взаимодействовать) с другими людьми. Психолого-педагогическая литература указывает на то, что потребность в общении с другими людьми у младенца появляется с самого рождения. По мере взросления, она, как правило, не ослабевает, но некоторые люди нас привлекают больше (как бы притягивают к себе), а другие меньше, чем-то отталкивают. Взаимное притяжение и отталкивание объясняется воспитанием, направленностью, психофизиологической совместимостью личности и т. д. («Вдруг не станешь друг», «Рыбак рыбака видит издалека», «Гусь свинье не товарищ», «Мы с тобою, что рыба с водою: ты - ко дну, я - на берег»).

Связь с реальной жизнью, создание образа физического объекта по методу поиска аналогий и ассоциаций способствуют формированию научного знания учащегося, эмоциональному (чувственному) восприятию материала, становлению индивидуального представления о физических явлениях.

Не везде мы можем с легкостью применить психологические аналогии. Так, явление отражения применяется как в физике (отражения света, звука, волн на воде), так и в психологии (психическое отражение, на нем основаны рациональное и чувственное познание человека). Элементарная форма отражения в органической природе, безусловно, отличается от высшей формы отражения объективной реальности. Простейшие аналогии можем увидеть при анализе отражения света в физике (опыты с зеркалом) и восприятием нас другими людьми, однако не все так просто. Например, слова песни Ю. Антонова «Гляжусь в тебя как в зеркало ...» указывают нам на то, что себя («свое отражение») мы можем увидеть благодаря другим людям, из отношения их к нам. Но взгляды других не всегда могут полностью отражать нашу сущность. Во-первых, не всегда наше представление совпадает с представлениями о нас других людей, не со всеми людьми будет обратная связь, во-вторых, у наших знакомых и друзей о нас тоже могут быть различные суждения («Суди о других по себе», «Каким тебя видят - таким ты кажешься, каким кажешься - таким и считают», «Сколько людей, столько и мнений», «Сколько мудрецов, столько и мнений», «Глаза завистника видят и то, чего нет» и др.). Случается и так, что «Какие у самого недостатки, такие вижу и у других» или так «В чужом глазу соринку заметит, а у себя и бревна не разглядит». Здесь нужно учитывать индивидуальность восприятия каждого, специфику его психического отражения действительности. В итоге приходит на ум пословица «Говори мало, слушай много, а думай еще больше».

Кто из нас не занимался увлекательным делом - выдуванием мыльных пузырей? Всего то и надо, что мыльная вода и соломинка, а в результате получается переливающиеся всеми цветами радуги маленькое рукотворное чудо - мыльный пузырь (явление интерференции света). Какая радость была в том, чтобы выдуть большой, искристый шар  и любоваться на него. А когда он лопнет выдуть ещё, ещё и ещё! Вспоминаются строки С.Я. Маршака:

В нем столько красок было,

Была такая спесь,

А он - воды и мыла

Раздувшаяся смесь.

Так и человек, нарядный, важный, а начнет разговаривать - ничего собой не представляет.

Одна из теорий происхождения Вселенной - теория Большого Взрыва утверждает, что вначале не было ничего - ни пространства, ни времени (сингулярность). Человек - это песчинка мироздания, он не знает, что было до его рождения и что будет после его смерти.

Взрывался космос, распадаясь,

Мир возникал и погибал,

Рвалась материя сжимаясь,

Чтоб снова рваться и пылать [10].

Появившаяся Вселенная стремительно растет, рас​ширяется, меняет свою структуру, захватывает все новые горизонты. Так и родившийся человек: растет, его мир усложняется, расширяются горизонты его знания. Но он еще мал, он нуждается в тепле матери, он окружен близкими людьми. В дальнейшем его окружение становится больше, его пространство расширяется. Круг знакомых становится все больше. На его пути встречаются «галактики»: детский сад, школа, различные секции и пр. Человек растет, создает свою «галактику» - семья. Жизнь продолжается. Как и Вселенная, которая расширяется, происходит разбегание галактик.  Может быть, в дальнейшем произойдет обратный процесс, кто знает?

Таким образом, аналогии позволяют понять суть физических законов и явлений, представить их в более доступной форме для учащихся. При этом, учитывая сходство, не стоит забывать и о поиске различий, о том, что не все элементы физического процесса можно подчинить методу поиска аналогий и ассоциаций. Поиск интересного и доступного детям, развитие их творческого мышления и воображения, на наш взгляд, и есть основной путь творческой педагогики, которому стремится следовать каждый современный креативный учитель, профессионал своего дела. Именно такой учитель, по нашему мнению, нужен современной школе, тот, кто опирается на гуманизм и личностно-ориентированный подход [4]. Системный подход и моделирование в современной физике способствуют применению психологических аналогий в школьной практике.

Рецензенты:

Даммер М.Д., д.п.н., профессор, ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет», г. Челябинск;

Шефер О.Р., д.п.н., профессор, ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет», г. Челябинск.


Библиографическая ссылка

Пилипец Л.В., Ковязина И.В. ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ФИЗИКА И ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ АНАЛОГИИ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 2-2.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=21553 (дата обращения: 23.02.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074