Folosirea modelului în procesul învățării fizicii

Modelul fizic-metoda de explorare indirectă a realității

Modernizarea procesului de învățământ presupune activizarea lui la cerințele societății cele mai avansate, la cerințele evoluției științei și tehnicii contemporane. Numai prin realizarea unui întreg complex de acțiuni care să vizeze toate direcțiile de modernizare a învățământului, se poate crea o școală modernă, capabilă să răspundă la comanda socială a epocii contemporane.

În prezenta parte a lucrării îmi propun să aprofundez una din direcțiile de perfecționare și modernizare a învățământului și anume cea a mijloacelor de învățământ care se referă la utilizarea modelului în procesul învățării fizicii la clasa a VIII-a gimnaziu și la clasele a IX-a, a XII-a de liceu. Evoluția științei și a tehnicii implică pătrunderea din ce în ce mai adânc în esența fenomenelor ce se prezintă simțurilor noastre sub forme extreme de variate, rezultând la rândul lor din interacțiunea a unui număr mare de factori

Unii din aceștia au un rol deosebit în fenomenele pe care le avem sub observație, în timp ce alții sunt auxiliari și lipsiți de importanță. Aceștia din urmă umbresc fenomenele în cauză, de aceea trebuie dacă nu eliminați definitiv cel puțin neglijați într-o primă aproximație.

Pentru eliminarea informaților secundare și punerea în valoare a elementelor fundamentale și esențiale sunt necesare cunoștințe profunde atât teoretice cât și practice.

Modelarea este una din metodele importante folosite astăzi în știință și tehnică pentru obținerea unor astfel de rezultate.

Privită prin prisma teoriei formării în etape a acțiunilor mintale și a elaborării noțiunilor, tehnicile de modelare capătă o deosebită importanță în organizarea învățării. „Una și aceeași conștiință trebuie să treacă printr-o serie de forme, de la cea inițială externă și obiectuală, la una finală, mentală, rațională ce corespunde accepțiunii ei științifice” (Nicola, I., 2002.). Și dacă nu întotdeauna putem oferi elevilor posibilitatea să întreprindă o acțiune directă pe obiecte, să provoace ei înșiși un fenomene fizic sau să le prezentăm aceasta într-o formă nemijlocită(directă), atunci în procesul de predare-învățare a fizici ne stau la îndemână alte modalități de exploatare atentă cu ajutorul modelelor.

Folosindu-ne de modele putem determina elevul să execute o formă de activitate externă materială sau materializată, practică care se transformă într-o acțiune mintală cerută de elaborarea unor noi cunoștințe. În felul acesta ceea ce nu este accesibil în formă materială autentică, devine accesibil în formă mediată (mijlocită) cu ajutorul modelului. Acest procedeu devine valabil și pentru cunoașterea acelor fenomene fizice pentru care nu dispunem de o baza perceptivă, care se află dincolo de limitele cunoașterii senzoriale.

Știința operează astăzi din ce în ce mai mult cu entități considerate simple, omogene unele față de altele. În gândirea modernă se impune tot mai mult categoria de sistem, caracterizat prin tipuri specifice de structuri, adică prin anumite forme de interacțiuni între elementele ce le alcătuiesc.

Sistemul este definit ca un ansamblu de elemente în interdependență constituind un întreg organizat. După natura structurilor și interacțiunilor specifice, sistemele sunt de mai multe feluri: sisteme fizice, sisteme chimice, sisteme biologice, sisteme sociale, etc.

La rândul lor sistemele fizice se pot clasifica în:

 - sisteme macroscopice (termodinamice)
 - sisteme microscopice.

Un sistem macroscopic este determinat simultan de parametrii mecanici, termici, electromagnetici, etc. În procesul învățării fizici un rol important revine simulării sistemelor și situaților reale. Prin simulare înțelegem stabilirea unei relații de corespondență între două sisteme fizice, fiecare dintre ele putând corespunde unei realități obiective sau unei abstractizări.

Unul dintre sisteme se pretează mai bine studiului decât celălalt, fapt ce ne permite să ne facem o idee despre proprietățile celui de al doilea sistem, observând modul de comportare al primului. În acest caz sistemul ales pentru studiul poarta numele de model. Se poate spune despre sistemul SM (sistemul model) că este model al sistemului S0 (sistem original) dacă se poate stabili o corespondență bine definită între SM și S0. spre deosebire de S0, modelul SM este înzestrat numai cu proprietăți esențiale și de aceea este mai sărac decât originalul. Fixarea proprietăților cât și a conexiunilor se stabilește printr-un sistem de axiome, pe baza căruia se dezvoltă teoria modelului.

Putem deci defini modelul ca un sistem material sau abstract care, fiind în corespondență cu un alt sistem dat anterior, va putea servi indirect studiul proprietăților acestui sistem mai complex (original) cu care modelul prezintă o anumită analogie. Nevoia de a modela realitatea este determinată de imposibilitatea de abordare a ei sub forma care ni se prezintă, dată fiind complexitatea ei inepuizabilă.

Un model fizic se numește izomorf dacă sistemul original S0 și modelul SM coincide într-o manieră completă, element cu element. Aceste modele se dovedesc deseori a fi extreme de complicate și practic aproape imposibil de realizat și aplicat. De aceea în fizică prezintă mai mult interes crearea unor modele care să permită definirea doar a aspectelor esențiale ale sistemelor originale, fără a intra în detalii; aceste modele se numesc modele omomorfe.

În desfășurarea procesului modelării se disting următoarele trei faze:

1. trecerea de la original la model;
2. cercetarea pe model;
3. transferul pe original al rezultatelor obținute pe model.

Situația reală pe care o desemnează modelul este întotdeauna mai complicată, mai concretă, în timp ce modelul este o simplificare, o schematizare, un extras sau mai bine zis o aproximare a realității; cu alte cuvinte modelul este analog originalului dar nu pentru totalitatea caracterelor sale, ci numai pentru acelea care sunt esențiale efortului mintal de conceptualizare. În esență limitarea posibilităților modelării se datorează următorilor factori:

1. Neglijarea tuturor fenomenelor considerate într-o primă aproximație ca secundare, dar în urma modificării la scară a dimensiunilor sau schimbând condițiile de lucru, pot deveni la fel de importante ca și fenomenul principal.
2. Apariția unor noi fenomene, care din punct de vedere al modelării prezintă un caracter parazit. Apariția acestor fenomene poate fi determinată de:

2. 1. modificarea scării;
   2. modificarea condițiilor de producere a fenomenului în model, față de situația reală;
   3. neglijarea structuri microscopice (moleculare sau atomoce) a corpurilor care i-au parte la modelului sau a căror evoluție este studiată.
3. Neglijarea completă a structurii sau a naturii corpurilor care iau parte la desfășurarea fenomenului studiat, ca de exemplu în cazul modelării pe calculatoare.

În concluzie procesul de învățare bazat pe metoda modelului este un proces de conectare a legăturilor dintre modelul propus cu ceea ce este deja cunoscut, originalul. Cei care învață își clădesc înțelegerea lucrurilor noi pe fundamentul oferit de cunoștințele și convingerile date de comparare și asociere. Astfel, ajutându-i pe elevi să reconstruiască aceste cunoștințe și convingeri, se poate clădi un fundament solid, pe care să se construiască înțelegerea pe termen lung a noilor informații. În felul acesta se scot la lumină neînțelegerile, confuziile și erorile de cunoaștere care nu devin evidente fără examinarea activă a cunoștințelor deja existente.

 

Bibliografie:
Nicola, I., Tratat de pedagogie școlară, Editura Aramis, 2002.
C. Rusescu, C. Tudose, Modele și modelare în fizică, Ed. Științifică și enciclopedică, București, 1977.