Методологические и дидактические аспекты формирования понятия поля в курсе физики технического вуза

    «Замечательный» образец. Если добавим к слову  «сахар» слово «кусочек», получим  тело; уберем слово «кусочек», получим  вещество. Если проглотим кусочек  сахара – съедим тело; если съедим сахар, не указывая, что он был в виде кусочка – съедим вещество. Других «комментариев» для этого примера и не требуется.

    Еще труднее восьмикласснику разобраться  со свойствами вещества и тела. Дается образец того, как это сделать [3, с. 11].

    Из  приведенного следует, например, что  металл алюминий как вещество должен иметь температуру плавления, а  алюминиевая кастрюля как тело таковой  не имеет. Вероятно, по мнению авторов, не существует характеристики, которая бы обозначалась как температура плавления кастрюли.

    Даже  если кастрюля расплавится, то не она, а вещество, из которого она состоит. С другой стороны, у тела есть температура, а у вещества температуры нет. Непонятно, как можно обнаружить температуру плавления вещества, если у него нет вообще температуры. Такие попытки разделить вещество и тело приводят к абсурду.

    Понятие «физическое тело» используется в тех случаях, когда рассматривают, скажем, движение вещества как целого в пространстве и во времени, его механические свойства и т. д. В том случае, когда исследователей интересует не перемещение вещества, а его превращение, которое, как мы знаем, происходит на атомном и молекулярном уровнях его организации, вещество обозначают словосочетанием «химическое вещество». Физическое тело и химическое вещество – это вещество по-разному названное, чтобы выделить те свойства, которые будут рассматриваться (физические или химические).

    Вернемся  к приведенному в начале статьи определению: веществом является все, что обладает массой. Понятие массы появляется при обсуждении атомной единицы массы, но при этом оно ассоциируется у школьников с газом, жидкостью или твердым телом. А атом или молекула – это... «это еще не вещество». Все дело, вероятно, в том, что такое представление о веществе формируется в начальных классах, поэтому так трудно отойти от привычного и ведущего к заблуждению представления о веществе и физическом теле.

    Приведены ли правильные суждения о веществе в школьных учебниках? Да, например: «...вещество – это все, что имеет определенную массу и занимает тот или иной объем в окружающем пространстве» [6, с. 15].

    Попутно выскажем некоторые соображения  относительно определения атомной  единицы массы. Нет необходимости  указывать происхождение единицы  измерения, которая, кстати, менялась неоднократно. Достаточно указать ее величину. Атомная единица массы (а. е. м.) равна 1,6605•10^–27 кг. Тогда определение относительной атомной массы не будет громоздким [7, с. 25], а рассуждения [4, с. 20] о сравнении массы данного элемента с 1/12 массы изотопа углерода или с массой атома водорода становятся просто ненужными.

    Вернемся  к предмету изучения химии. Химия  изучает движение и взаимодействие атомов и молекул в газах, жидкостях, твердых телах (химию плазмы обсуждать  не будем), сопровождающиеся изменением не только структуры атомов и молекул, но и изменением состава и структуры макросистем.

    Из  представленной иерархии систем видно, что химия рассматривает ограниченный круг веществ, их свойств и превращений. Физика занимается превращением веществ на уровне составных частей атома. Изучение и изменение состава ядра позволило получить атомы ранее неизвестных элементов. Благодаря физическим исследованиям число элементов увеличилось до 110. Определение «химия – это наука о веществах, их свойствах и превращениях» в равной степени может быть отнесено к одному из разделов физики – ядерной. Биологи в не меньшей степени занимаются превращением вещества на клеточном и молекулярном уровнях его организации.

    Следовало бы уточнить, какие из уровней организации вещества в иерархии систем представляют интерес для химии. Химия – наука о свойствах и состояниях атомов и молекул и их превращениях, происходящих в макросистемах. На приведенной схеме вертикальными стрелками отмечены уровни организации вещества, являющиеся объектами изучения физики, химии и биологии (в биологии собственная иерархия систем от макромолекулы типа ДНК до высших форм существования живого вещества на планете).

    В заключение скажем, что использование  таких фундаментальных понятий, как «вещество» и «поле», требует немалых усилий, чтобы объяснить их на языке, доступном восьмикласснику. Такие попытки необходимо делать. Избежать этого нельзя, если мы хотим обеспечить понимание, а не механическое запоминание процессов и явлений, происходящих в макро- и микромире. Раскрытие сущности химических взаимодействий через электромагнитные взаимодействия позволило бы сократить долгий и порой трудный путь осознания того, что химия – это физика атомов и молекул.

    С позиций методики преподавания учебной дисциплины допустимы модели разной степени приближенности объекта-заменителя к объекту-оригиналу. Но они должны давать правильные представления и определения изучаемых объектов и явлений, не запутывать, а помогать постигать красоту этого таинственного мира.  

    Л и т е р а т у р а

1. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ. М.: Высшая школа, 1989. 
2. Яблоков В.А. Содержанию обучения – системную организацию. Химия в школе, 1997, N 4, с. 15–19. 
3. Гузей Л.С., Сорокин В.В., Суровцева Р.П. Химия. М.: Просвещение, 1995. 
4. Габриелян О.С. Химия. М.: Дрофа, 1997. 
5. Химия: Справочные материалы. Под ред. Ю.Д.Третьякова. 2-е изд. М.: Просвещение, 1989. 
6. Бердоносов С.С. Химия-8. М.: МИРОС, 1994. 
7. Сатбалдина С.Т., Лидин Р.А. Химия. М.: Просвещение, 1993.