Гносеологическая  роль абстрактной наглядности иная, чем конкретной. Делая знание легко  обозримым, быстро схватываемым, она  убыстряет мышление человека. Вместо длинной цепи рассуждений и умозаключений, сопровождаемых развернутыми предложениями, в мышлении используются сокращенные обороты, состоящие из пространственно легко представляемых знаково-символических обозначений, слов или групп слов.

    Упорядочение  учебного материала при анализе  понятий, прерывность и непрерывность, материя, взаимодействие с одной стороны раскрывает содержание понятия поля, а с другой является способом систематизации и обобщения знания. При изложении материала согласно схеме проводится ретроспективный анализ

    Рассмотрение в заключение изучения курса физики этапов эволюции понятия физического поля и взаимодействия на основе структурно-логической схемы эволюции понятия физического поля также преследует цель обобщения и систематизации знаний.  

    Литература

    Ефименко  В.Ф. Физическая картина мира и мировоззрение. - Владивосток: Изд-во ДВГУ,1997. - 160с.

    Степин  В.С., Кузнецова Л.Ф. Научная картина  мира в культуре техногенной цивилизации. – М.: Российская академия наук,1994. – 274с.

    Готт  В.С. Философские вопросы современной  физики. -М.: Высш.школа,1988. - 343с. 

Вещество

    Изучение  химии в 8-м классе средней школы  начинается с введения понятия «вещество». К сожалению, это понятие не всегда раскрывается в школьных учебниках  надлежащим образом.   Вещество  и  поле  как  виды  непрерывно и вечно движущейся  материи  имеют точные характеристики, понятные специалистам.

      Веществом  называют  вид   материи  , обладающий массой покоя (m₀¹ 0). В такой формулировке для восьмиклассника может оказаться непонятным слово «  материя » и словосочетание «масса покоя». Приведем сокращенный вариант определения: веществом называют все, что обладает массой. Возможно и такое определение: веществом называют все, что слагается из протонов, нейтронов и электронов, масса которых довольно точно измерена.

    Добавим, что для рассмотрения химических превращений достаточно знания трех из многих элементарных частиц. Протон, электрон, нейтрон – строительный материал вещества любой степени сложности. На вопрос: является ли протон (нейтрон, электрон) веществом? – ответ ученика должен быть положительным. Да, протон – это вещество потому, что обладает массой. И отдельный атом – вещество, и отдельная молекула – вещество. Кристалл, жидкость, газ, тоже вещество. Планеты, галактики, метагалактика – вещество. Все перечисленное объединяет одно общее для них свойство – масса.

    Рассмотрим  понятие «вещество» с позиций  системного анализа. Наш мир –  это иерархическая система систем [1]. Мироздание существует в виде систем разной степени сложности. Ничего не существует вне систем. Одно из определений системы гласит: система – это совокупность взаимосвязанных частей, выделенных из окружающей среды и выступающих по отношению к ней как целое.

    Для понимания смысла слова «система»  нет необходимости знать определение. Мы на каждом шагу сталкиваемся с множеством естественных и искусственных систем. Автомобиль, велосипед, самолет, человек, солнечная система, растение состоят  из частей. Любая из систем ограничена в пространстве и составляет некое целое.

    На  основании собственного опыта и  с помощью учителя школьники  способны выделить признаки системы (часть, целое, взаимосвязь) и выстроить  иерархию систем. Для этого им надо сообщить, что иерархия представляет некоторый ряд, в котором каждый новый член ряда главенствует над предыдущим. Достаточно, например, предложить построить последовательный, все усложняющийся ряд, начинающийся с буквы. Они назовут его хотя бы в такой последовательности: буква–слог–слово–предложение–текст.

    При построении иерархического ряда используется принцип системного анализа –  принцип иерархичности: система  состоит из частей, но сама является частью большей системы. Воспользуемся этим принципом для построения одного из возможных иерархических уровней организации вещества (схема).

    Предлагая ученикам такую иерархию систем, не сосредоточиваем внимание на структуре  ни одной из них. Она нужна, чтобы  определить место химии среди  естественных наук, точнее определить предмет ее интересов как науки. Предметом изучения химии являются атомы, молекулы и превращения множества взаимосвязанных атомов и молекул, представляющих твердое, жидкое и газообразное состояние вещества [2].

    Подразумевается, что школьники имеют некоторое  представление о микро- и макросистемах. Несколько слов об этом можно сказать и показать на схеме границу, разделяющую микро- и макросистемы. Элементарные частицы, а также отдельный атом и отдельная молекула – это микросистемы. Газ, жидкость, твердое тело, плазма и все, что составлено из них, представляет собой макросистемы.

    Все уровни организации вещества объединяет общее свойство – масса. Именно масса  придает каждому из уровней статус вещества. Деление вещества на уровни его организации обусловлено  особенностями структуры, состава и характера взаимодействия составляющих вещество частей. Это, соответственно, приводит к набору свойств, отличающих один уровень организации вещества от другого.

    Внутри  отдельного уровня организации вещества существуют разнообразные состояния. Элементарные частицы отличаются массой, знаком заряда или его отсутствием. Атомный уровень организации вещества насчитывает, по современным данным, 110 видов атомов, различающихся зарядом ядра, числом нейтронов в ядре, устойчивостью. Многообразие структур и состояний молекулярного уровня организации вещества достигает порядка 10⁷.

    Макроуровни открываются твердым, жидким и газообразным состояниями вещества. Более крупный  уровень организации вещества представляет планета Земля. Солнечная система  – лишь одна из многих подобных по структуре в галактике и т. д. Общность частей одного уровня очевидна.

    Нас интересуют те уровни организации вещества в различных состояниях, которые  являются объектами изучения химии. Это атомный, молекулярный и макроуровень, соответствующий твердому, жидкому и газообразному состояниям вещества.

    Отдельный атом соответствует атомному уровню организации вещества. Кроме общего для любого вещества свойства –  массы – у атома есть специфические  свойства, обусловленные взаимодействиями ядро–электрон, электрон–электрон: способность отдавать и присоединять электроны (энергия ионизации и сродство к электрону), поглощать и испускать энергию квантами.

    Отдельная молекула соответствует молекулярному  уровню организации вещества. Молекула «наследует» свойства атома – способность отдавать и присоединять электроны, поглощать и испускать энергию квантами. Однако в молекуле, в состав которой входит как минимум два ядра, возникает дополнительное взаимодействие ядро–ядро. Молекула приобретает специфические свойства, отсутствующие у атома, – способность, например, совершать колебательные движения, изменяя положение ядер в пространстве.

    Множество взаимосвязанных атомов и молекул  образует качественно новое состояние  вещества, отличающееся от систем микромира (одиночного атома или одиночной молекулы). Макроуровень организации вещества, соответствующий твердому, жидкому и газообразному состояниям, «наследует» некоторые свойства отдельного атома и отдельной молекулы: поглощает энергию квантами (дискретно), отдает и присоединяет электроны, распадается или объединяется в различные молекулярные агрегаты. Появление межмолекулярного или межатомного взаимодействия, которое отсутствовало у одиночного атома или молекулы, приводит к появлению специфических свойств макросистемы, таких, как твердость, пластичность, текучесть, теплоемкость, прозрачность, плавкость, электропроводность, теплопроводность.

    Не  могут отдельный атом или молекула быть ни твердым, ни жидким, ни газообразным образованиями. Но отсутствие этих свойств  не лишает атом и молекулу статуса вещества. Разделим кристалл, жидкость или газ на атомы. Свойства, присущие макросистеме, исчезли, а вещество (в виде отдельного атома или молекулы) осталось. Поведение отдельной молекулы или отдельного атома напоминает движение одного человека, но не движение толпы. Один человек не может проявить свойство, присущее толпе, – толкаться. Именно множество людей, составляющих толпу, проявляет это свойство. Разделим толпу на индивидуумы, и свойство толпы исчезнет. Следует вспомнить один из принципов системного анализа – принцип целостности системы: свойства целого не сводятся к сумме свойств его частей и не выводятся из них. Именно этот принцип позволяет исключить путаницу между частью и целым, осознать, что свойства частей в целом не арифметическая сумма этих свойств, а скорее их произведение.

    Приходится  подробно писать об очевидном в силу того, что в некоторых учебниках  встречаются неточные высказывания. Разграничивать разные уровни организации  вещества необходимо, но говорить, что  «отдельные молекулы – это еще не вещество» [3,  
с. 93] или «молекула – наименьшая частица вещества, имеющая его состав и определяющая его свойства» [3, с. 94], – значит вводить в заблуждение ученика при рассмотрении таких фундаментальных понятий, как «вещество», «молекула», «атом».

    Утверждение, что отдельные молекулы – это  еще не вещество, – ошибочно потому, что молекула в любом контексте  – вещество, т. к. обладает массой. Настаивать на обратном – значит смешивать  понятия «часть» и «целое», игнорировать очевидное – все существует в виде вещества и поля.

    Определение «молекула – наименьшая частица  вещества, имеющая его состав и  определяющая его свойства», с успехом  подходит для атома. Любой инертный газ представлен атомами, и атом также «наименьшая частица вещества, имеющая его состав и определяющая его свойства». Из определения невозможно понять, чем молекула отличается от атома.

    Атом – это динамическая система, состоящая из ядра, в поле которого движутся электроны. Это сложная система, но она уступает в сложности молекуле. Возражения по поводу того, что ученик 8-го класса не знает смысла слова «поле», снимаются введением вместо слова «поле» словосочетания «вокруг которого движутся электроны». Замена не эквивалентная, но допустимая. Молекула – это динамическая система, состоящая из двух или большего числа ядер, в поле которых движутся электроны. Атомы в молекуле потеряли свою индивидуальность. Скорее молекулу можно назвать многоядерным атомом.

    Вернемся  к определению понятия «вещество». В некоторых учебниках с небольшими вариантами оно дается такое: «вещество – это то, из чего состоят физические тела» [4, с. 3]. Что называется физическим телом, обычно не говорится. Подразумевается, что это известно из учебника физики. Приведем это определение: «Телом называется все то, что имеет массу и объем. Капли дождя, иней на ветках, туман над рекой – тела, состоящие из одного вещества – воды» [5, с. 5]. Образное и красиво сравнение тела и вещества. Правда, туман скорее смесь веществ. Представить капельки воды вне молекул азота и кислорода трудновато. Но если туман – это смесь веществ, ее можно разделить и получить тела, каждое из которых будет состоять из одного вещества.

    Итак, физическое тело обладает массой. Но это  определение вещества. Физическое тело не состоит из вещества, а само является веществом в том обличии, которое предстает перед нами. Определение «вещество – это то, из чего состоят физические тела» означает лишь, что «вещество – это вещество». Допущена логическая ошибка: определение подменяется изменением словесной формулировки определяемого понятия. Нелегко придется восьмикласснику, прежде чем он поймет, что тело – это другое обозначение вещества. Более того, его пытаются убедить в обратном. Например, в учебнике [3, с. 11] дается образец, по которому ученик может отличить вещество от тела.