- 166 -




                            ГЛАВА 3

            ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ ПО ПРОВЕРКЕ
                    ГИПОТЕЗЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

       1. ПЛАНИРОВАНИЕ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

     1.1. НАПРАВЛЕНИЯ ПРОВЕРКИ ГИПОТЕЗЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.  Гипотеза
настоящего исследования  состоит в том, что разработка методики
фундаментального  эксперимента со звуковыми волнами, включающей
новые учебные опыты,делает возможным создание необходимой и це-
лесообразной в учебном процессе системы фундаментального экспе-
римента  по волновой  физике, позволяющей более полно сформиро-
вать у учащихся эмпирический базис теории волн.
     Существенная часть гипотезы, связанная с возможностью соз-
дания системы фундаментального эксперимента по волновой  физике
доказана во второй  главе, содержащей  описание  входящих в эту
систему опытов. Покажем, что она более полна, чем системы учеб-
ного фундаментального эксперимента с другими видами волн.
     Система учебного фундаментального эксперимента по волновой
физике  со звуковыми  волнами - целостный  объект, состоящий из
взаимосвязанных  элементов, образующих иерархическую структуру.

                            - 167 -
Система замкнута, то есть охватывает  элементы одного  класса -
учебные опыты  со звуком. Ее логическая непротиворечивость сле-
дует из того, что эта система  представляет собой учебный вари-
ант системы фундаментальных экспериментов, лежащих  в основании
волновой физики как раздела науки.
     Известны и другие  системы учебного эксперимента по волно-
вой физике:с волнами на поверхности жидкости,световыми и радио-
волнами. Для оценки и сравнения полноты всех этих систем опытов
введем  коэффициент  полноты  P,  равный  отношению  количества
явлений, функциональных зависимостей и методов определения фун-
даментальных констант, которые можно экспериментально изучить с
помощью данной системы опытов, к их общему числу N:      

В табл.3.1 (Приложение 3) представлен список фундаменталь- ных опытов волновой физики и дана оценка разработанности каждо- го из них с различными видами волн. Если эксперимент разработан так, что его возможно использовать в учебном процессе, то ста- вилась оценка - 1 балл, если нет - О баллов. Сравнивая коэффи- циенты полноты систем опытов P , получаем, что для предлагае- мой нами системы опытов со звуковыми волнами он наиболее высок и составляет 1,ОО. Из таблицы видно, что феноменологический и константный эк- сперименты наиболее полно разработаны для волн на поверхности жидкости и для звуковых волн. Это объясняется природой, параме- трами волн и современным уровнем развития техники.Например,про- демонстрировать такие явления, как эффект Доплера, давление, и соответствующие функциональные зависимости для электромагнитных волн на современном школьном оборудовании невозможно. Неразра- ботанность функциональных опытов с волнами на поверхности жид- кости объясняется отсутствием требуемых датчиков и измерителей

                            - 168 -
амплитуды, фазы и частоты, а также спецификой этих волн,сущест-
венно отличающихся по характеру движения или процесса от звуко-
вых и электромагнитных.
     Таким образом, система учебного  фундаментального экспери-
мента со звуковыми волнами полнее  аналогичных систем  опытов с
другими видами волн и поэтому позволяет сформировать у учащихся
эмпирический базис наиболее полным образом.
     Необходимость  создания и использования  системы  учебного
фундаментального эксперимента  по волновой физике  с наибольшей
убедительностью может быть подтверждено констатирующим дидакти-
ческим  экспериментом, задачей  которого  является  определение
уровня сформированности  эмпирического  базиса  у учащихся. Для
этого требуется  оценить их  способности  описывать  физические
опыты, доказывающие  существование  волновых явлений и функцио-
нальных зависимостей, а также узнавать волновые явления в конк-
ретных  ситуациях. Если, как  мы и предполагали,  окажется, что
даже  учителя высшей квалификации  достигают в физико-математи-
ческих классах  сравнительно невысокого уровня сформированности
эмпирического базиса, то это может быть объяснено только недос-
таточным использованием физического эксперимента в учебном про-
цессе. Если к тому же изучение и анализ методической литературы
показывают, что не все требуемые  для полного обучения физичес-
кие опыты разработаны в учебных вариантах, то отсюда и вытекает
необходимость  создания  и применения  системы фундаментального
учебного эксперимента по волновой физике.
     Целесообразность  использования  предложенной системы уче-
бного фундаментального эксперимента, строго  говоря, следует из
широко известного и многократно  подтвержденного, в том числе и
педагогическим экспериментом, тезиса об эффективности использо-

                            - 169 -
вания учебных опытов в процессе обучения.Работы таких известных
методистов, как Л.И.Анциферов [3, 4], А.И.Бугаев [125], Ю.И.Дик
[125],  О.Ф.Кабардин [45,46],  И.М.Пищиков [4], В.Г.Разумовский
[125,14О],  С.А.Хорошавин [176,177,179],  Н.М.Шахмаев [184,185,
187,188], В.Ф.Шилов  [189,192],  Т.Н.Шамало [181,182] посвящены
исследованию роли и места учебного физического эксперимента при
изучении физики.
     Для оценки эффективности  новой методики  обычно  проводят
дидактический эксперимент, позволяющий зафиксировать ее преиму-
щества по сравнению с известными. Очевидно, это имеет смысл де-
лать только в том случае, когда традиционная и  новая методики,
имеют  общее  содержание  обучения. В нашем  случае большинство
предлагаемых экспериментов не имеет аналогов в традиционной ме-
тодике, с которыми  их можно было бы сравнить. Если сравнивать,
например, традиционную методику  изучения временной когерентно-
сти  с предлагаемой  нами, отличающейся  использованием  нового
учебного  эксперимента со звуковыми цугами, то без особых дока-
зательств понятно, что  эффективность  изучения  возрастет, так
как это изучение проводится не  только теоретически, а дополни-
тельно опирается на эксперимент.
     Таким образом, если  разработан новый учебный опыт, позво-
ляющий экспериментально изучить физическое явление или характе-
ризующую его функциональную  зависимость, чего нельзя было сде-
лать раньше,то найдется такая методика использования этого опы-
та в учебном процессе,которая даст больший положительный эффект
по сравнению  с традиционной,  основывающейся  на теоретическом
изучении этого явления или зависимости.Поэтому проблема состоит
в оценке  разработанной  методики  на предмет ее  теоретической

                            - 17О -
доступности, а также в определении характера наблюдаемого поло-
ложительного эффекта.
     Если проведенный нами педагогический эксперимент  докажет,
что применение предлагаемой в диссертации системы фундаменталь-
ных опытов со звуковыми  волнами и обеспечивающего ее комплекта
приборов позволяет  более полно сформировать эмпирический базис
волновой физики, способствует  развитию творческих способностей
во внеурочной работе с учащимися, естественным образом вписыва-
ется в реальный учебный  процесс, то это решит сформулированную
выше проблему и еще раз подтвердит целесообразность использова-
ния обсуждаемой системы опытов.

     1.2. СТРУКТУРА ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА.  Планирование 
и проведение педагогического эксперимента осуществлялось  в со-
ответствии с общими положениями, изложенными в монографиях [8],
[1О5], [1О6], [148].
     Педагогический  эксперимент в идеальном варианте предпола-
гает определения генеральной совокупности, состоящей, например, 
из учащихся  всех школ России, и получения из нее случайной вы-
борки достаточного  объема. Эта случайная выборка характеризует 
генеральную совокупность и поэтому называется репрезентативной. 
Работая с репрезентативной выборкой, проводя необходимые наблю-
дения, тесты, организуя экспериментальное  обучение, исследова-
тель получает результаты, распространяющиеся на всю генеральную 
совокупность.
     Отметим, что проведение подобного  эксперимента в рассмот-
ренном варианте  требует больших  материальных затрат, которые,
вообще говоря, не всегда  оправданы. В самом деле, если, напри-
мер, в исследовании  И.И.Нурминского [122,123] и Н.К.Гладышевой

                            - 171 -
[123] педагогический эксперимент выступает в качестве основного
метода изучения закономерностей формирования знаний  и умений у
учащихся, позволяющего получить  новый  результат, и поэтому по
праву занимает  одно из центральных мест, то в настоящей работе
самым существенным является создание методики  фундаментального
эксперимента по волновой физике,разработка новых учебных опытов
и соответствующего оборудования. Роль педагогического  экспери-
мента значительно скромнее: подтвердить необходимость и целесо-
образность использования разработанной методики фундаментально-
го эксперимента по волновой физике, доступность ее для реально-
го учебного процесса.
     Поэтому в нашем дидактическом эксперименте случайность вы-
борки обеспечивается тем, что используемые в нем группы учащих-
ся взяты  совершенно произвольно из нескольких классов с углуб-
ленным изучением  физики. При этом в  каждую  группу вошли  как
сильные, так и относительно слабые учащиеся, имеющие достаточно
широкий спектр интересов, с различными умственными способностя-
ми, складом мышления. Понятно, что при таком подходе нельзя из-
бежать  влияния на экспериментальные результаты таких факторов,
как  педагогический  коллектив  школы, личность учителя физики,
место проживания и учебы школьников, родители и их культурный и
материальный уровни и т.д. Однако, на наш взгляд, все это в го-
раздо меньшей степени определяет степень сформированности эмпи-
рического  базиса волновой физики и поэтому перечисленными фак-
торами можно пренебречь.
     Несмотря на то, что  данная выборка, строго говоря, не яв-
ляется  репрезентативной, нет оснований считать, что используе-
мые нами учащиеся чем-то принципиально отличаются от среднеста-
тистического  учащегося России. Таким образом, нет видимых при-

                            - 172 -
чин, чтобы не рассматривать результаты проведенного дидактичес-
кого эксперимента,как приближенную характеристику реального по-
ложения вещей, которая, возможно, не так точна,как хотелось бы, 
но, тем не менее, вполне объективна.
     Проведенный нами дидактический эксперимент состоит из двух
компонентов: констатирующего  и обучающего. Констатирующий экс-
перимент доказывает следующие положения:
     - учащиеся не узнают  волновые явления в конкретных ситуа-
циях,что свидетельствует о недостаточности и формализме их зна-
ний, неумении эти знания использовать на практике,
     - наибольшую  доказательную силу  с точки зрения не только
учителя, но и учащихся имеет такое изучение  физического опыта,
при котором  этот эксперимент демонстрируется учителем на уроке
или выполняется учащимся в лабораторной работе,
     - при экспериментальном обосновании существования волновых
явлений учащиеся в первую очередь ссылаются на опыты или наблю-
дения,которые производились на уроках или в повседневной жизни,
     - уровень  сформированности  эмпирического базиса волновой
физики у учащихся сравнительно невысок,что обусловлено недоста-
точным использованием  при обучении  физического эксперимента и
подтверждает  необходимость  применения системы учебного фунда-
ментального эксперимента, разработке методики и техники которо-
го и посвящено настоящее диссертационное исследование.
     Обучающий дидактический эксперимент должен доказывать, что
использование разработанной нами системы  фундаментального экс-
перимента позволяет повысить уровень сформированности эмпириче-
ского базиса волновой физики,а сама эта система полностью соот-
ветствует требованиям, предъявляемым  к системам учебных опытов
и естественно вписывается в реальный учебный процесс.Существен-

                            - 173 -
ным элементом обучающего эксперимента является внедрение разра-
ботанных  методики и оборудования в учебный процесс  школ и ву-
зов, наблюдение за деятельностью учащихся при использовании но-
вой методики.

     1.3. ОЦЕНКА УРОВНЯ СФОРМИРОВАННОСТИ ЭМПИРИЧЕСКОГО БАЗИСА И
МЕТОДЫ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ.  В  педагогическом 
эксперименте  для оценки  уровня сформированности эмпирического 
базиса мы выбрали метод тестирования [12,1О5].Известны требова-
ния, предъявляемые к тестам: адекватность (валидность), опреде-
ленность (общепонятность), простота,однозначность и надежность.
Под валидностью  теста понимают  соответствие  содержания теста
выявляемому или оцениваемому  признаку. Определенность характе-
ризует понимание учащимися, что именно они должны делать, какие
знания  и в каком  объеме должны  показать. Требование простоты
предполагает необходимость четких и прямых формулировок заданий.
Однозначность  означает, что  в тесте так выделены  структурные
элементы, что их оценка независимо от субъективных качеств экс-
перта дает одинаковые результаты.Под надежностью понимают обес-
печение близких результатов тестирования одного и того же испы-
туемого. Исходя из перечисленных требований, нами были разрабо-
таны тесты.
     Эмпирический базис представляет собой совокупность резуль-
татов физических экспериментов и наблюдений, поэтому для оценки
уровня его сформированности у данного учащегося следует опреде-
лить уровень усвоения им всех фундаментальных экспериментов,ле-
жащих в основании изучаемой теории. Это позволяет сделать дида-
ктическая модель усвоенности физического эксперимента, рассмот-
ренная в первой главе (с.4О).

                            - 174 -
     Для оценки уровня  сформированности  эмпирического  базиса
целесообразно предложить учащимся тест, ответы на задания кото-
рого позволят определить уровни усвоения фундаментальных экспе-
риментов, и по ним  вычислить  требуемую оценку. В нашем случае
тесты содержат перечни  основных явлений и функциональных зави-
симостей  волновой физики, а также задание в нескольких предло-
жениях описать и схематическим  рисунком  изобразить  опыты или
наблюдения, доказывающие, что указанные явления  и функциональ-
ные  зависимости  действительно имеют  место. Отметим, что опыт
считают доказательным, если его результат можно объяснить толь-
ко исходя из  предположения о существовании данного явления или
функциональной зависимости.Например, опыт со звучащим динамиком,
который вращается на некотором  расстоянии от неподвижного наб-
людателя, нельзя  рассматривать как экспериментальное доказате-
льство существования эффекта Доплера, так как наблюдаемые изме-
нения восприятия звука могут быть объяснены не только доплеров-
ским смещением частоты, но и перемещением интерференционных ми-
нимумов и максимумов стоячей волны, возникшей в аудитории.
     Количественная  оценка степени усвоения конкретного экспе-
римента осуществлялась по двухбалльной шкале О-1. Оценка О бал-
лов ставилась  в случае, когда учащийся не выполнял задание или
неправильно выполнял  его, что соответствует нулевому и первому
уровням усвоения  физического эксперимента в рассмотренной выше
модели (глава 1, п.3.2). Оценка 1 ставилась  при правильном вы-
полнении задания учащимся, что отвечает второму и третьему уро-
вням усвоения физического эксперимента. По всему тесту для каж-
дого учащегося находилась суммарная оценка   ,равная числу пра-
вильных ответов.

                            - 175 -
     Коэффициентом сформированности эмпирического базиса     по
оцениваемой группе явлений или функциональных  зависимостей бу-
дем называть отношение оценки  X  к общему числу  M явлений или
функциональных зависимостей в тесте:

Чтобы различать коэффициенты сформированности эмпирического ба- зиса по явлениям и функциональным зависимостям, будем использо- вать индексы 1 и 2 соответственно. Методы проверки статистических гипотез подробно рассмотре- ны в [26, 32, 33]. Специфика проведенного нами дидактического эксперимента требует использования такого метода статистической обработки полученных результатов, который позволяет по неболь- шой выборке из генеральной совокупности определить доверитель- ный интервал измеряемой величины с заданной надежностью. Одним из таких методов является метод Стьюдента [21, с.312-33О], [27, с. 213-223]. Метод Стьюдента используется при обработке независимых ре- зультатов, распределенных по нормальному закону. Независимость отдельных результатов педагогического эксперимента обеспечива- лась тем, что при тестировании учащиеся были рассажены по одно- му и не могли общаться друг с другом, поэтому их влиянием друг на друга можно пренебречь. Задания в тестах также отвечают тре- бованию независимости: из того, что учащийся справился с одним из них отнюдь не следует, что он выполнит другое. В то же время следует иметь в виду, что абсолютно независимых объектов несу- ществует, независимость всегда относительна, хотя бы потому,что все учащиеся изучают одни и те же предметы по примерно близким программам, а задания в тесте относятся к одной теме.

                            - 176 -
     Степень  соответствия полученных распределений нормальному
закону нами специально не оценивалась. Однако достаточно очеви-
дно,что результат каждого отдельного акта измерения,то есть вы-
полнения одним учащимся конкретного задания, определяется целым 
рядом  слабо взаимосвязанных факторов случайного характера. Как 
известно,в этом случае результирующий параметр имеет нормальное 
распределение.
     Для статистической обработки  результатов  тестирования их
сводят в таблицу,образец которой приведен в Приложении 3 (табл.
3.2). В первом  столбце дана оценка X_i каждой работы учащегося,
принимающая  целые значения от О до M, где  M - число заданий в
тесте. Во втором столбце  представлены соответствующие значения
измеряемого коэффициента, определяемого по формуле k_i = X_i/M,
третий столбец содержит частоты n_i появления оценки X_i. Сред-
нее арифметическое коэффициента K_cp определяют по формуле

где N - число тестируемых. Для нахождения доверительных интервалов вычисляют "исправ- ленное" среднее квадратическое отклонение

Доверительный интервал с надежностью gamma определяется по ме- тоду Стьюдента


                            - 177 -
где t_\gamma - параметр, зависящий от количества тестируемых N 
и надежности  оценки \gamma, находится по таблице [27, с.357]. 
Мы ограничимся надежностью О,95. Это означает, что при повторе-
нии данного эксперимента математическое ожидание определяемой 
величины K с вероятностью 95% будет содержаться в интервале

Для сравнения параметров двух распределений,законы которых неизвестны, как правило, используются непараметрические методы, рассмотренные в монографии [33]: хи-квадрат, Вилкоксона, Макна- мары, знаков, медиан и др. Мы ограничимся критерием хи-квадрат, который применяется в случае, когда обе выборки случайные, не- зависимые, а шкала измерений представляет собой шкалу наимено- ваний с двумя или более категориями. Критерий хи-квадрат используется для опровержения нулевой гипотезы о равенстве двух распределений сравниваемых величин. В нашем случае число степеней свободы всегда равно 1, поэтому экспериментальные результаты представляют в виде таблицы 2 х 2 (Приложение 3, табл. 3.7) и вычисляют наблюдаемое значение ста- тистики критерия по следующей формуле:

где n_1, O_10, O_11 и n_2, O_20, O_21 - количества актов измере- ний и ответов учащихся, оцененных в О и 1 баллов, в контрольной и экспериментальной группах соответственно. По специальной таб- лице[33,с.13О] определяют критическое значение критерия на дан-

                            - 178 -
ном уровне значимости  a.  Если наблюдаемое значение статистики 
превышает критическое, то значит достаточно оснований,чтобы оп-
ровергнуть  нулевую гипотезу на данном уровне значимости и при-
нять альтернативную гипотезу, о том, что отличия между  сравни-
ваемыми распределениями  вызваны не случайными, а закономерными 
причинами. Чем меньше уровень значимости, тем жесче критерий. В 
педагогических исследованиях обычно ограничиваются уровнем зна-
чимости  a =О,О5, что соответствует уровню достоверности О,95.
     Ввиду  значительного  объема  непосредственных результатов 
педагогического  эксперимента  рабочие таблицы в диссертации не 
приводятся.

              2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ
                  КОНСТАТИРУЮЩЕГО ЭКСПЕРИМЕНТА

     2.1. ОЦЕНКА УЗНАВАЕМОСТИ ЯВЛЕНИЙ ВОЛНОВОЙ ФИЗИКИ. Основная
задача  обучения состоит не только в приобретении учащимися оп-
ределенной суммы знаний, но и в применении этих знаний на прак-
тике. Чрезмерная  загруженность  теоретическими  построениями и
отсутствие  связи с реальными  объектами  приводят к формализму
знаний, неумению их использовать в конкретных ситуациях.
     Нами  разработаны два варианта теста на узнавание основных
явлений волновой физики, состоящие из  описаний ситуаций, в ко-
торых имеют место  различные волновые явления. Выше выделено 11
основных  явлений, и тест  составлен так, что на  каждое из них
приходится по три ситуации с любыми видами волн. В тесте описа-
ния ситуаций расположены беспорядочно и пронумерованы.

                            - 179 -

--------------------------------------------------------------¬
¦             ТЕСТ 1. УЗНАВАНИЕ ВОЛНОВЫХ ЯВЛЕНИЙ              ¦
¦                          Вариант 1                          ¦
+-------------------------------------------------------------+
¦ 1.  Внезапно на берег обрушились мощные цунами(огромные во- ¦
¦     лны) и разрушили населенный пункт.                      ¦
¦ 2.  На тонкой нити подвешено  коромысло, к одному из концов ¦
¦     которого прикреплен бумажный диск. К диску поднесли ди- ¦
¦     намик и диск отклонилcя. Когда звук выключили, диск ве- ¦
¦     рнулся в исходное положение.                            ¦
¦ 3.  Духовой оркестр, играя,сворачивает в переулок и исчеза- ¦
¦     ет из поля зрения. При этом  наблюдатель слышит музыку. ¦
¦ 4.  Если по камертону ударить молоточком, возникает звук.   ¦
¦ 5.  На поверхности воды плавает длинная доска. Если привес- ¦
¦     ти доску в колебательное движение, то в обе  стороны от ¦
¦     нее будут распространяться плоские волны, амплитуда ко- ¦
¦     торых по мере удаления уменьшается.                     ¦
¦ 6.  Если  в пучок  белого света, сфокусированный на экране, ¦
¦     ввести призму, то на экране наблюдается спектр.         ¦
¦ 7.  На поверхности воды  возбудили  синусоидальную  волну и ¦
¦     поместили две щепки на разных расстояниях от источника. ¦
¦     Колебания второй,более удаленной от источника щепки от- ¦
¦     стают по фазе от колебаний первой.                      ¦
¦ 8.  Если на легкое зеркало,подвешенное на тонкой нити, нап- ¦
¦     равить мощный импульс  света, то произойдет  отклонение ¦
¦     зеркала из положения равновесия.                        ¦
¦ 9.  Вы стоите на перроне, мимо проносится тепловоз, издавая ¦
¦     звуковой сигнал. Вы слышите, что высота тона резко сни- ¦
¦     жается после того, как тепловоз стал удаляться.         ¦
¦ 1О. Волна падает на границу  раздела двух  сред  и частично ¦
¦     возвращается в первую среду.                            ¦
¦ 11. На поверхности выдутого вами мыльного  пузыря перелива- ¦
¦     ются разноцветные полосы.                               ¦
¦ 12. Ультразвуковая волна большой интенсивности снизу падает ¦
¦     на поверхность воды и вспучивает ее.                    ¦
¦ 13. Если  через  сферическую  колбу  с водой  посмотреть на ¦
¦     предмет, то он будет казаться искаженным.               ¦
¦ 14. Явление  проникновения волны  в область  геометрической ¦
¦     тени от препятствия.                                    ¦
¦ 15. Испущенная радиолокатором электромагнитная волна,дости- ¦
¦     гнув самолета, частично возвращается обратно.           ¦
¦ 16. Птица, влетевшая в пучок мощного радиолокатора,сгорает. ¦
¦ 17. Явление  зависимости  показателя  преломления  от длины ¦
¦     волны.                                                  ¦
¦ 18. Явление уменьшения интенсивности плоской волны при про- ¦
¦     хождении ее через среду.                                ¦
¦ 19. Перемещение волновой поверхности от источника волны.    ¦
¦ 2О. На динамик  подают переменное  напряжение, в результате ¦
¦     чего его диффузор приходит в колебательное движение.    ¦
¦     Слышен звук.                                            ¦
¦ 21. Явление перераспределения энергии  в области  простран- ¦
¦     ства, в которой накладываются две или несколько волн.   ¦
¦ 22. Если в горах громко крикнуть, то слышно эхо.            ¦
¦ 23. Явление изменения частоты звука, воспринимаемого прием- ¦
¦     ником, при его движении относительно источника.         ¦
¦ 24. С помощью двояковыпуклой линзы можно сфокусировать сол- ¦
¦     нечные лучи.                                            ¦

                            - 18О -

¦ 25. Напротив динамика расположен подключенный к осциллогра- ¦
¦     фу микрофон, а за ним установлен твердый лист перпенди- ¦
¦     кулярно направлению распространения волны.При приближе- ¦
¦     нии листа к микрофону амплитуда осциллограммы то увели- ¦
¦     чивается, то уменьшается.                               ¦
¦ 26. Чтобы  стало  теплее, вы направляете  на себя излучение ¦
¦     бытового рефлектора.                                    ¦
¦ 27. Частота радиоволны, отраженной движущимся самолетом, не ¦
¦     совпадает с частотой радиолокатора.                     ¦
¦ 28. При переходе света из одной оптически  однородной среды ¦
¦     в другую происходит изменение направления распростране- ¦
¦     ния.                                                    ¦
¦ 29. Наблюдатель, глядя на удаленную лампу сквозь кусок тка- ¦
¦     ни, видит разноцветные пятна и полоски.                 ¦
¦ 3О. При возбуждении колебательной системы в окружающей сре- ¦
¦     де возникает волна.                                     ¦
¦ 31. Когда волна падает на покатый берег, быстрее  достигают ¦
¦     суши более короткие волны.                              ¦
¦ 32. Если в шторм на поверхность воды вылить масло,то волне- ¦
¦     ние уменьшится.                                         ¦
¦ 33. Сейсмические волны, возникшие в результате  землетрясе- ¦
¦     ния, достигли города.                                   ¦
---------------------------------------------------------------


--------------------------------------------------------------¬
¦             ТЕСТ 1. УЗНАВАНИЕ ВОЛНОВЫХ ЯВЛЕНИЙ              ¦
¦                          Вариант 2                          ¦
+-------------------------------------------------------------+
¦ 1.  Явление огибания волной непрозрачных для нее  препятст- ¦
¦     вий.                                                    ¦
¦ 2.  Пучок мощного лазера сжигает цель  на расстоянии неско- ¦
¦     ких километров.                                         ¦
¦ 3.  Волна падает на препятствие.Чувствительный прибор пока- ¦
¦     зывает, что на препятствие действует сила, направленная ¦
¦     в сторону распространения волны.                        ¦
¦ 4.  Во время дождя или сразу после него,когда солнце выгля- ¦
¦     дывает из-за туч, можно видеть радугу.                  ¦
¦ 5.  Явление переноса волной фазы с течением времени.        ¦
¦ 6.  Чтобы уменьшить громкость шума дверь дополнительно пок- ¦
¦     рыли еще одним слоем поролона.                          ¦
¦ 7.  При возбуждении колебательной системы в окружающей сре- ¦
¦     де образуются волны.                                    ¦
¦ 8.  Два динамика подключены к одному и тому же  генератору. ¦
¦     При перемещении  одного  динамика  относительно другого ¦
¦     слышны возрастания и уменьшения громкости звука.        ¦
¦ 9.  Приемник волны движется относительно источника. Частота ¦
¦     колебаний, воспринимаемых  приемником, не равна частоте ¦
¦     волны, излучаемой источником.                           ¦
¦ 1О. Если стакан  наполнить  водой, то его кажущаяся глубина ¦
¦     будет меньше действительной.                            ¦
¦ 11. Явление изменения направления распространения  волны на ¦
¦     границе раздела двух сред, при котором волна возвращае- ¦
¦     тся обратно в первую среду.                             ¦
¦ 12. Волна падает и отражается от зеркала. В области наложе- ¦
¦     ния падающей и отраженной волн имеются точки, амплитуда ¦
¦     колебаний в которых равна нулю.                         ¦

                            - 181 -

¦ 13. На пути светового  пучка от точечного  источника  света ¦
¦     расположили небольшой непрозрачный шарик и в центре ге- ¦
¦     ометрической тени от него обнаружили светлое пятно.     ¦
¦ 14. Независимо от того, к Солнцу или от него движется коме- ¦
¦     та, ее хвост всегда направлен от Солнца.                ¦
¦ 15. Ультразвуковая волна при переходе  из стекла в воду из- ¦
¦     меняет направление своего распространения.              ¦
¦ 16. Если  дернуть за леску, привязанный к ней поплавок нач- ¦
¦     нет колебаться и на поверхности воды возникает волна.   ¦
¦ 17. Ваш знакомый отвернулся от вас и продолжает говорить.   ¦
¦     Несмотря на то,что вы находитесь сзади, его речь хорошо ¦
¦     слышна.                                                 ¦
¦ 18. Явление наложения двух волн, при котором результирующая ¦
¦     интенсивность в некоторой  точке не равна сумме  интен- ¦
¦     сивностей каждой из волн по отдельности.                ¦
¦ 19. Если неподвижный микрофон начать приближать к звучащему ¦
¦     динамику, то частота сигнала на выходе микрофона увели- ¦
¦     чится.                                                  ¦
¦ 2О. Явление зависимости фазовой скорости  волны от частоты. ¦
¦ 21. В спектрах  разбегающихся галактик наблюдается смещение ¦
¦     спектральных линий в красную область.                   ¦
¦ 22. Если дунуть в свисток, его язычок  придет в автоколеба- ¦
¦     тельное движение и будет слышен звук.                   ¦
¦ 23. Эхолот вырабатывает ультразвуковой импульс, который до- ¦
¦     стигнув морского дна, возвращается обратно.             ¦
¦ 24. Явление изменения направления распространения волны при ¦
¦     прохождении через границу раздела двух сред.            ¦
¦ 25. Явление уменьшения амплитуды  волны за счет перехода ее ¦
¦     энергии во внутреннюю энергию среды.                    ¦
¦ 26. По натянутому резиновому шнуру, один из концов которого ¦
¦     привели в колебательное движение, бежит волна.          ¦
¦ 27. Пучок белого света падает на поверхность воды. Опыт по- ¦
¦     казывает, что фиолетовые лучи преломляются сильнее кра- ¦
¦     сных.                                                   ¦
¦ 28. При освещении почвы солнечными лучами происходит ее на- ¦
¦     грев.                                                   ¦
¦ 29. К чувствительным  крутильным весам  прикреплено  легкое ¦
¦     зеркальце. Когда на него падает мощный световой импульс ¦
¦     от лазера, крутильные весы поворачиваются.              ¦
¦ 3О. В солнечный  день  зеркалом  можно направить "зайчик" в ¦
¦     окно комнаты.                                           ¦
¦ 31. В туманное утро удаленные предметы не видны.            ¦
¦ 32. Если в озеро бросить камень, то образующиеся волны рас- ¦
¦     ходятся во все стороны и через некоторое время достига- ¦
¦     ют берега.                                              ¦
¦ 33. Когда звуковой импульс достигает  микрофона, на его вы- ¦
¦     ходе возникает всплеск напряжения.                      ¦
---------------------------------------------------------------

     Перед  тестированием учащиеся заготавливают бланки ответа,
по приводимому  здесь образцу. Далее им раздают тест так, чтобы
у рядом сидящих учащихся  оказались разные варианты, и формули-
руют задачу: для каждой ситуации выявить,какое из перечисленных

                            - 182 -

--------------------------------------------------------------¬
¦                   БЛАНК ВЫПОЛНЕНИЯ ТЕСТА 1                  ¦
+-------------------------------------------------------------+
¦                                                             ¦
¦ ВАРИАНТ N ____                        ДАТА_________________ ¦
¦                                                             ¦
¦                                                             ¦
¦ ФИО _________________________________ Школа N____ Класс____ ¦
¦                                                             ¦
¦ В таблице  перечислены явления волновой физики. В оставлен- ¦
¦ ные пустыми клетки  проставьте соответствующие явлениям но- ¦
¦ мера ситуаций, приведенных  в Вашем тесте. В одной ситуации ¦
¦ может  заключаться  несколько явлений - нужно выбрать глав- ¦
¦ ное или определяющее и именно против этого явления  проста- ¦
¦ вить номер ситуации.                                        ¦
¦                                                             ¦
+----------------T--T--T--T--T--T--------------T--T--T--T--T--+
¦ Излучение      ¦  ¦  ¦  ¦  ¦  ¦ Дисперсия    ¦  ¦  ¦  ¦  ¦  ¦
+----------------+--+--+--+--+--+--------------+--+--+--+--+--+
¦ Распространение¦  ¦  ¦  ¦  ¦  ¦ Отражение    ¦  ¦  ¦  ¦  ¦  ¦
+----------------+--+--+--+--+--+--------------+--+--+--+--+--+
¦ Затухание      ¦  ¦  ¦  ¦  ¦  ¦ Преломление  ¦  ¦  ¦  ¦  ¦  ¦
+----------------+--+--+--+--+--+--------------+--+--+--+--+--+
¦ Явление Доплера¦  ¦  ¦  ¦  ¦  ¦ Давление     ¦  ¦  ¦  ¦  ¦  ¦
+----------------+--+--+--+--+--+--------------+--+--+--+--+--+
¦ Перенос энергии¦  ¦  ¦  ¦  ¦  ¦ Дифракция    ¦  ¦  ¦  ¦  ¦  ¦
+----------------+--+--+--+--+--+--------------+--+--+--+--+--+
¦ Интерференция  ¦  ¦  ¦  ¦  ¦  ¦              ¦  ¦  ¦  ¦  ¦  ¦
-----------------+--+--+--+--+--+--------------+--+--+--+--+---

явлений в данном случае определяющее и поставить номер напротив
его названия в бланке ответа. Время тестирования 3О - 4О минут.
Проверка результатов тестирования осуществлялась с помощью при-
водимого ниже ключа.
     Тест  на узнавание  волновых  явлений  был проведен в 11-а
классе физико-математического лицея (учитель физики В.А.Саранин,
канд. физ.-мат. наук, доцент), в классе с углубленным изучением
физики 11-а школы N1 города Глазова (учитель физики С.М.Новиков,
канд. пед.наук, доцент) и на 1 курсе физико-математического фа-
культета Глазовского пединститута. Общее количество тестируемых
84 человека.

                            - 183 -

  ----------------------------------------------------------¬
  ¦                     КЛЮЧ К ТЕСТУ 1                      ¦
  +--------------------------T---------------T--------------+
  ¦  Явления волновой физики ¦   Вариант 1   ¦   Вариант 2  ¦
  +--------------------------+---------------+--------------+
  ¦ 1. Излучение             ¦  4, 2О, 3О    ¦    7, 16, 22 ¦
  ¦ 2. Распространение       ¦  7, 19, 33    ¦    5, 25, 32 ¦
  ¦ 3. Затухание (поглощение)¦  5, 18, 32    ¦    6, 25, 31 ¦
  ¦ 4. Явление Доплера       ¦  9, 23, 27    ¦    9, 19, 21 ¦
  ¦ 5. Перенос энергии       ¦  1, 16, 26    ¦    2, 28, 33 ¦
  ¦ 6. Интерференция         ¦ 11, 21, 25    ¦    8, 12, 18 ¦
  ¦ 7. Дисперсия             ¦  6, 17, 31    ¦    4, 2О, 27 ¦
  ¦ 8. Отражение             ¦ 1О, 15, 22    ¦   11, 23, 3О ¦
  ¦ 9. Преломление           ¦ 13, 24, 28    ¦   1О, 15, 24 ¦
  ¦1О. Давление              ¦  2,  8, 12    ¦    3, 14, 29 ¦
  ¦11. Дифракция             ¦  3, 14, 29    ¦    1, 13, 17 ¦
  L--------------------------+---------------+---------------

     Оценивание результатов тестирования осуществлялось по сле-
дующей  методике. Бланки с ответами учащихся сверялись с ключом
и напротив каждого  j - ого явления ставилось количество прави-
льных ответов: О, 1, 2 или 3. Затем все результаты были собраны
в рабочую таблицу.
     Введем коэффициент  узнаваемости  U_j  j -ого явления, как
отношение числа  правильных  ответов  X_j  по данному явлению к
максимально возможному числу правильных ответов, равному 3:

Когда по j -му явлению учащийся дал ни одного, один,два или три правильных ответа, то U_j принимает значения О,ОО, О,33, О,67, 1,ОО соответственно. В сводной таблице 3.3 (Приложение 3) даны частоты появления этих значений коэффициента узнаваемости для каждого из явлений,средний коэффициент узнаваемости явлений,его абсолютная погрешность и графическое представление результатов педагогического эксперимента. Статистическая обработка результатов осуществлялась по ме- тоду Стьюдента, как описано выше. Для числа тестируемых N = 84

                            - 184 -
при надежности g= О,95 коэффициент t_g= 1,991 [27, с.357].Общий
коэффициент  узнаваемости по всем волновым явлениям был опреде-
лен по коэффициентам  узнаваемости  отдельных явлений также ме-
тодом  Стьюдента, но для  числа явлений  N = 11 при  надежности
g = О,95 табличное значение коэффициента t_g = 2,23.
     Анализируя  полученные  результаты, приходим к заключению,
что наиболее высокой узнаваемостью характеризуются явления пре-
ломления и отражения, что обусловлено продолжительным изучением
этих  явлений  в школе и их распространенностью  в повседневной
жизни. Наиболее низкая узнаваемость у эффекта  Доплера, не изу-
чаемого в школе. Для остальных явлений коэффициент узнаваемости
лежит в пределах от О,25 до О,55, то есть учащиеся даже физико-
математических классов узнают не более половины  основных явле-
ний волновой физики.
     Как показал В.П.Беспалько [13, с.6О-61], процесс  обучения
допустимо считать завершенным, когда коэффициент  усвоения дея-
тельности превосходит О,7. Из полученных  нами результатов сле-
дует, что  формирование  эмпирического  базиса  волновой физики
нельзя считать завершенным. Можно предположить, что низкие зна-
чения полученных  коэффициентов  сформированности эмпирического
базиса волновой физики объясняются  в основном тем, что некото-
рые явления и функциональные зависимости, представленные в тес-
тах, не изучаются  в школе: явление Доплера, зависимость допле-
ровского  сдвига частоты от скорости движения источника относи-
тельно приемника, зависимость коэффициента поглощения от часто-
ты и др. Однако подробный анализ условий и результатов дидакти-
ческого эксперимента показывает, что это не так: учет указанно-
го обстоятельства дает  поправку, которая существенно не меняет
положение вещей.

                            - 185 -

     2.2.  ОЦЕНКА УРОВНЯ  СФОРМИРОВАННОСТИ ЭМПИРИЧЕСКОГО БАЗИСА
ВОЛНОВОЙ ФИЗИКИ. Для определения  коэффициента сформированности
эмпирического базиса волновой физики у учащихся нами разработа-
ны тесты 2 и 3, посвященные  феноменологическому и функциональ-
ному экспериментам соответственно.
                                            
--------------------------------------------------------------¬
¦     ТЕСТ 2. ДОКАЗАТЕЛЬСТВО СУЩЕСТВОВАНИЯ ВОЛНОВЫХ ЯВЛЕНИЙ   ¦
+-------------------------------------------------------------+
¦ Физика - наука  экспериментальная,  критерием  правильности ¦
¦ наших знаний об окружающем мире являются опыты и наблюдения.¦
¦ Ниже перечислены основные явления волновой физики и даны их ¦
¦ определения. Ваша задача состоит в том,чтобы для каждого из ¦
¦ перечисленных  явлений в нескольких  предложениях  описать, ¦
¦ схематическим рисунком  изобразить эксперимент или наблюде- ¦
¦ ние, доказывающие существование явления.                    ¦
+-------------------------------------------------------------+
¦ 1. ИЗЛУЧЕНИЕ - процесс возбуждения волны осциллятором.      ¦
¦ 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ - перемещение волны с течением  времени. ¦
¦ 3. ЗАТУХАНИЕ (ПОГЛОЩЕНИЕ) - уменьшение амплитуды (интенсив- ¦
¦    ности) волны в результате перехода  ее энергии  во внут- ¦
¦    реннюю энергию среды.                                    ¦
¦ 4. ЯВЛЕНИЕ ДОПЛЕРА - изменение частоты волны,воспринимаемой ¦
¦    приемником при его движении относительно источника.      ¦
¦ 5. ПЕРЕНОС ЭНЕРГИИ - перемещение энергии от источника в на- ¦
¦    правлении распространения волны.                         ¦
¦ 6. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ - наложение  нескольких  волн, при котором ¦
¦    результирующая интенсивность в точке наблюдения не равна ¦
¦    сумме интенсивностей в этой точке  каждой из волн по от- ¦
¦    дельности.                                               ¦
¦ 7. ДИСПЕРСИЯ - зависимость фазовой скорости (скорости пере- ¦
¦    мещения фазы волной) от частоты.                         ¦
¦ 8. ОТРАЖЕНИЕ - изменение направления распространения  волны ¦
¦    на границе раздела двух сред,при котором волна возвраща- ¦
¦    ется обратно в первую среду.                             ¦
¦ 9. ПРЕЛОМЛЕНИЕ - изменение направления распространения вол- ¦
¦    ны при переходе через границу раздела двух сред.         ¦
¦1О. ДАВЛЕНИЕ - появление постоянной силы,действующей на пре- ¦
¦    пятствие со стороны падающей на него волны.              ¦
¦11. ДИФРАКЦИЯ - огибание волной препятствия.                 ¦
---------------------------------------------------------------

                            - 186 -

--------------------------------------------------------------¬
¦      ТЕСТ 3.  ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ ВОЛНОВОЙ ФИЗИКИ   ¦
+-------------------------------------------------------------+
¦ Физика - наука экспериментальная,критерием правильности на- ¦
¦ ших знаний об окружающем мире являются опыты или наблюдения.¦
¦ Ниже перечислены основные функциональные зависимости волно- ¦
¦ вой физики. Ваша задача состоит  в том, чтобы для каждой из ¦
¦ перечисленных  зависимостей  в нескольких предложениях опи- ¦
¦ сать и схематическим  рисунком  изобразить  эксперимент или ¦
¦ наблюдение,подтверждающие данную зависимость.Описание долж- ¦
¦ но содержать перечень оборудования, порядок проведения экс- ¦
¦ перимента и его результат.                                  ¦
+-------------------------------------------------------------+
¦ 1. Интенсивность сферической волны обратно  пропорциональна ¦
¦    квадрату расстояния от точечного источника.              ¦
¦ 2. Проходимое волной расстояние в однородной среде  пропор- ¦
¦    ционально времени распространения волны.                 ¦
¦ 3. При относительном  сближении (удалении) источника и при- ¦
¦    емника некоторой волны частота колебаний, воспринимаемых ¦
¦    приемником, больше (меньше) частоты источника.           ¦
¦ 4. Если разность  хода интерферирующих волн  равна  четному ¦
¦    (нечетному) числу  длин  полуволн,  наблюдается максимум ¦
¦    (минимум) интенсивности.                                 ¦
¦ 5. Фазовая скорость определяется частотой  волны и частотой ¦
¦    собственных колебаний осцилляторов среды.                ¦
¦ 6. Коэффициент поглощения среды определяется частотой волны ¦
¦    и частотой собственных колебаний среды.                  ¦
¦ 7. Угол отражения волны равен углу падения.                 ¦
¦ 8. Отношение синусов углов падения и преломления волны есть ¦
¦    величина постоянная для данных двух сред.                ¦
¦ 9. Параметры дифракционной картины определяются длиной вол- ¦
¦    ны, размерами препятствия и расстоянием  до места наблю- ¦
¦    дения.                                                   ¦
---------------------------------------------------------------

     Тест 2 на  доказательство  существования  основных явлений
волновой физики был проведен в 11-а и 11-б классах физико-мате-
матического лицея, в 11-а и 11-б классах  школы 15 (учитель фи-
зики П.П.Колчин), в 11-а классе с углубленным  изучением физики
школы 1. Общее  количество  учащихся, охваченных данным тестом,
96 человек. Тест одновременно  является входным для  обучающего
эксперимента, рассмотренного ниже. Аналогичный тест 3 на знание
экспериментов по функциональным  зависимостям  волновой  физики
был проведен среди 38 студентов первого  курса Глазовского пед-
института.

                            - 187 -
     Результаты  математической  обработки  данных эксперимента
сведены в таблицу 3.4 (Приложение 3). Из этой таблицы видно,что
значения коэффициента сформированности  эмпирического базиса по
явлениям K_1  и функциональным  зависимостям K_2 соответственно
составляют  О,41 плюс-минус  О,О4 и О,24 плюс-минус О,О4. Таким 
образом, дидактический  эксперимент  показал, что учащиеся 11-х
классов способны обосновать ссылкой на эксперимент менее полови-
ны основных явлений и около  четверти функциональных  зависимос-
тей волновой физики из той совокупности, которая была предложена 
им в тестах.
     2.3. УЧЕБНЫЙ ФИЗИЧЕСКИЙ  ЭКСПЕРИМЕНТ КАК ОПРЕДЕЛЯЮЩИЙ ФАК-
ТОР ФОРМИРОВАНИЯ ЭМПИРИЧЕСКОГО БАЗИСА.  Формирование у учащихся
эмпирического базиса при изучении любого раздела  физики не мо-
жет быть осуществлено без использования учебных опытов. Необхо-
димость учебного физического эксперимента бесспорна[18,125],так
как он является источником  новых и критерием истинности приоб-
ретенных  знаний, методом обучения, средством развития физичес-
кого  мышления. Однако сами  учащиеся физический эксперимент на
уроке зачастую  воспринимают, как  элемент наглядности или даже
развлекательности. Поэтому  представляет  интерес оценка самими
учащимися физического  эксперимента  в качестве  доказательства
существования явления или функциональной зависимости.
      Проведенный анализ позволил выделить наиболее распростра-
ненные варианты  изучения физических  опытов, которые составили
содержание теста 4.
      Тест 4 прошли  129 учащихся 9-х классов школы 15 (учитель
физики И.А.Волков), только приступившие к изучению физики, и 62
студента 3 и 4 курса физико-математического факультета Глазовс-
кого пединститута. На ответы по тесту предоставлялось 1О минут.

                            - 188 -

-------------------------------------------------------------¬
¦                           ТЕСТ 4                           ¦
¦             ВАРИАНТЫ ИЗУЧЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ОПЫТОВ            ¦
+------------------------------------------------------------+
¦ Оцените  убедительность каждого из перечисленных вариантов ¦
¦ изучения физического эксперимента по шкале 1-2-3-4-5-6, то ¦
¦ есть самому убедительному на Ваш взгляд варианту поставьте ¦
¦ оценку 6, менее убедительному - меньшую оценку и т.д. Оди- ¦
¦ наково убедительные варианты оцените одним и тем же числом ¦
¦ баллов.                                                    ¦
+------------------------------------------------------------+
¦ А. Учитель рассказывает,как изучаемый эксперимент или наб- ¦
¦    людение выполняли ученые.                               ¦
¦ Б. Учитель рассказывает, как он  самостоятельно делал опыт ¦
¦    или проводил наблюдение.                                ¦
¦ В. Учащийся самостоятельно проводит эксперимент на лабора- ¦
¦    торной работе.                                          ¦
¦ Г. Учитель  показывает  видео- или кинофрагмент, в котором ¦
¦    продемонстрирован опыт.                                 ¦
¦ Д. Учитель демонстрирует изучаемый эксперимент на уроке.   ¦
¦ Е. Учитель напоминает опыт или наблюдение,которые учащиеся ¦
¦    производят в повседневной жизни.                        ¦
L-------------------------------------------------------------

      Результаты тестирования представлены в табл.3.5 (Приложе-
ние 3), содержащей частоты различных оценок перечисленных вари-
антов изучения физического эксперимента отдельно для школьников
и для студентов.Результирующая оценка и ее доверительный интер-
вал для  каждого  варианта  вычисляется аналогично  предыдущему
случаю.Ограничиваясь надежностью g = О,95 по таблице [27,с.357]
получаем,  что для  12О и 62 актов измерения коэффициенты Стью-
дента t_g соответственно равны 1,96О и 2,ОО1. Под таблицей гра-
фически  представлены  интервалы, в которых с  вероятностью 95%
лежат оценки предложенных вариантов.
     Видно, что по мнению школьников наиболее доказательным яв-
ляется вариант изучения физического опыта, предполагающий демо-
нстрацию изучаемого эксперимента на уроке. Для студентов убеди-
тельность этого варианта примерно такая же, что и при самостоя-
тельном выполнении эксперимента на лабораторной работе. Доказа-
тельность  изучения  эксперимента аудиовизуальными средствами и

                            - 189 -
школьниками, и студентами  оценивается  ниже. Рассказ учителя о
том, как изучаемый опыт делали ученые, он сам или ссылки на на-
блюдения учащихся оцениваются как наименее убедительные. Школь-
ники, начинающие изучение физики, несколько занижают убедитель-
ность самостоятельных экспериментов и наблюдений вне школы, что
видимо связано  с несформированностью  у них  экспериментальных
умений.
     Таким образом, наиболее доказательным для учащихся являет-
ся эксперимент, реально  выполняемый на уроке  самими учащимися
или учителем. Это еще раз свидетельствует  о необходимости пол-
ной разработки фундаментального учебного эксперимента и полного
использования его в реальном учебном процессе.
     Чтобы объективно показать, что определяющим фактором в фо-
рмировании эмпирического базиса являются  опыты, выполняемые на
уроке, а также  наблюдения, проводимые учащимися в повседневной
жизни, мы использовали  результаты теста 2, проведенного в 11-х
классах  школы N15 с 42 учащимися. По ним  было определено, как
часто учащиеся ссылаются на эксперименты, которые, как мы уста-
новили из  бесед с учителем, они  изучали чисто теоретически, а
также выполняли на уроке или вне его.
     Анализ работ учащихся позволил выделить явления, для дока-
зательства  существования которых  учащиеся ссылались на опыты,
изучавшиеся чисто теоретически  и опыты, выполнявшиеся на уроке
или самостоятельно вне урока. К этим явлениям относятся излуче-
ние,распространение, перенос энергии, интерференция, дифракция,
отражение и преломление волн. Выяснилось, что существование яв-
лений  излучения,  распространения  и переноса энергии учащиеся
доказывают ссылкой на одни и те же опыты и наблюдения.

                            - 19О -
     Нами составлена рабочая таблица,в которой перечислены опы-
ты и наблюдения, используемые учащимися  для доказательства су-
ществования  перечисленных выше  явлений и указано число ссылок
на них, а также  буквами Э и Т отмечены ситуации, наблюдавшиеся
учащимися на уроке или в повседневной жизни и опыты,изучавшиеся
чисто теоретически.
     Список опытов и наблюдений с указанием числа учащихся,сос-
лавшихся на них, был представлен  в рабочей  таблице, которая в
диссертации не приводится. В ней буквой Э  обозначены ситуации, 
наблюдаемые учащимися на уроке и в повседневной жизни,Т -опыты,
изучавшиеся чисто теоретически. По таблице  для каждого явления 
определено количество опытов, изучавшихся теоретически и выпол-
нявшихся учащимися, а также число ссылок на них. Эти результаты  
представлены в табл.3.6 (Приложение 3).
     Из последней таблицы видно, что  учащиеся значительно реже
ссылаются на эксперименты, изучавшиеся чисто  теоретически. Это
прежде всего объясняется тем, что в школьном курсе физики суще-
ственное внимание уделяется изучению физических явлений, встре-
чающихся на каждом шагу и используемых  в технике. Лишь неболь-
шая часть изучаемых по программе  опытов не может быть показана
на уроках. Чтобы исключить влияние этого фактора, нами были вы-
числены коэффициенты  предпочтения  опытов учащимися по формуле

где m_т и n_т, m_э и n_э - число ссылок и опытов, изучавшихся только теоретически и выполнявшихся учащимися соответственно. Отношения m_т/n_т и m_э/n_э показывают количество ссылок, при- ходящихся на один опыт для каждого случая. Полученные пять зна-

                            - 191 -
чений коэффициента K для каждого  явления после  статистической
обработки по методу Стьюдента с надежностью g = О,95 (t_g=2,78)
дают следующий результат:  K = 1,6 плюс-минус О,2.
     Таким образом, учащиеся в качестве  доказательства сущест-
вования физического явления примерно в полтора раза чаще приво-
дят опыт или наблюдение, выполнявшиеся ими, по сравнению с экс-
периментами, изучавшимися чисто теоретически. Это еще раз подт-
верждает, что учебный эксперимент является  определяющим факто-
ром формирования эмпирического базиса изучаемой физической тео-
рии.


          3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ОБУЧАЮЩЕГО
             ЭКСПЕРИМЕНТА

     3.1. ФОРМИРОВАНИЕ  ЭМПИРИЧЕСКОГО БАЗИСА  ВОЛНОВОЙ ФИЗИКИ С
ПОМОЩЬЮ ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА. На этом этапе педаго-
гического эксперимента гипотезой  является следующее положение:
использование  системы  феноменологических  опытов со звуковыми
волнами позволяет более полно сформировать убеждения учащихся в
том, что основные явления волновой физики действительно сущест-
вуют.
     Для экспериментальной проверки этого утверждения на основе
трех 11-х классов были скомпанованы контрольная группа в соста-
ве 11-б класса физико-математического лицея г. Глазова (учитель
физики В.П.Докучаев) и экспериментальная группа в составе  11-а
класса физико-математического  лицея г. Глазова (учитель физики
В.А.Саранин) и 11-а класса с углубленным изучением физики школы
N1 (учитель физики С.М.Новиков). Во всех трех классах неожидан-

                            - 192 -
но для учеников  был проведен входной тест 2 на эксперименталь-
ное  доказательство существования волновых явлений по методике,
рассмотренной в предыдущем параграфе. Затем в экспериментальных
классах были организованы двухчасовые занятия, на каждом из ко-
торых учащиеся изучали 11 феноменологических экспериментов, до-
казывающих  существование соответствующих явлений. В среднем на
изучение одного опыта приходилось около 1О минут, в течение ко-
торых учащиеся  наблюдали эксперимент, зарисовывали его схему и
кратко  записывали результаты наблюдений в тетради. Какие бы то
ни было установки  на повторение  пройденного материала дома им
не были даны.
     Задача состояла в регистрации статистически  значимого по-
вышения уровня сформированности эмпирического базиса в экспери-
ментальной группе учащихся, изучивших  систему феноменологичес-
ких  опытов по  волновой физике со звуком, по сравнению с конт-
рольной группой, которая этих  опытов не видела. Поэтому, чтобы
свести к минимуму влияние побочных факторов, связанных с прове-
дением  занятий новым  учителем, и тем самым обеспечить чистоту
эксперимента, мы вынуждены  были рассмотреть все  феноменологи-
ческие опыты на одном  занятии. В результате, экспериментальная
группа отличалась от контрольной только лишь тем,что в ней про-
ведено одно  двухчасовое  занятие  с демонстрацией  опытов. При
этом  учащиеся из  экспериментальной  группы  были поставлены в
достаточно жесткие условия,так как вынуждены были усвоить боль-
шой объем информации за сравнительно малый  промежуток времени.
     Примерно  через неделю во всех классах был проведен выход-
ной тест 2 по несколько  измененной методике. Учащимся были во-
звращены их работы по входному  тесту и поставлена задача: исп-
равить или дополнить свои  ответы. При этом предполагалось, что

                            - 193 -
в экспериментальной группе прирост коэффициента  сформированно-
сти эмпирического базиса будет выше, чем в контрольной.
     Результаты входного и выходного тестов обеих групп учащих-
ся представлены в табл.3.7 (Приложение 3). Из таблицы видно,что 
коэффициент  сформированности эмпирического базиса волновой фи-
зики, по результатам входного теста в контрольной  группе равен 
О,47, а в экспериментальной - О,35. Методом хи-квадрат проверим 
нулевую гипотезу о том, что эта разница обусловлена  случайными 
причинами, то есть уровень сформированности эмпирического бази-
са  в обеих группах одинаков. Для этого вычислим статистику Т -
критерия. Подставляя в формулу (6) значения n_1= 198 и n_2= 396 
общего  числа ответов в контрольной и экспериментальной группах
соответственно,а также количества неправильных O_10= 1О5 и пра-
вильных O_11 = 93 ответов в контрольной  группе, и неправильных
O_20 = 256 и правильных O_21  = 14О ответов в экспериментальной
группе, получаем наблюдаемое значение Т-критерия T_н = 7,47.    
     По таблице  [33, с.13О]  находим критическое значение ста-
тистики  критерия для одной степени свободы и уровня значимости
a  =О,О1: T_к = 6,635. Так как наблюдаемое значение больше кри-
тического, то полученные результаты позволяют отклонить на дан-
ном уровне значимости нулевую  гипотезу. Таким образом, коэффи-
циент  сформированности  эмпирического  базиса, зафиксированный
входным  тестом, в экспериментальной группе значимо ниже, чем в
контрольной.
     Проверим  нулевую  гипотезу о равенстве  распределений ре-
зультатов тестирования в контрольной и  экспериментальной груп-
пе в выходном  тесте. Определим  статистику критерия хи-квадрат
по  формуле (6)  так же, как это было  сделано выше. Имеем, что
n_1 = 198, n_2= 396, O_10= 86, O_11= 112, O_20= 13О, O_21= 266,
по этим данным наблюдаемое значение Т-критерия T_н = 6,41.

                            - 194 -
     Из таблицы [33, с.13О]  видно, что нулевая  гипотеза может
быть отвергнута на уровне значимости a =О,О25, так как соответ-
ствующее критическое значение статистики для одной степени сво-
боды  составляет T_к = 5,О24. Таким  образом,  с достоверностью
97,5% можно утверждать, что результаты выходного теста в экспе-
риментальной группе выше, чем в контрольной.
     Итак, коэффициент  сформированности эмпирического базиса в
экспериментальной группе до обучения значимо ниже, а после обу-
чения значимо выше, чем в контрольной группе. Прирост коэффици-
ента сформированности в контрольной  группе обусловлен тем, что
тест проводился повторно и у учащихся была возможность подумать,
изучить и обсудить варианты ответов. Большее  значение прироста
коэффициента сформированности в экспериментальной  группе может
быть  объяснено только использованием при обучении нового учеб-
ного эксперимента. Об этом же свидетельствует  анализ выходного
теста:  в экспериментальных  классах в подавляющем  большинстве
случаев учащиеся ссылались на опыты со звуком. Невысокое  абсо-
лютное  значение прироста коэффициента сформированности эмпири-
ческого базиса вызвано тем, что учащиеся были поставлены в дос-
таточно жесткие условия: за одно двухчасовое занятие они экспе-
риментально изучили все основные явления волновой физики,и кро-
ме того, процесс обучения не был  завершенным, так как отсутст-
вовали обязательные  элементы осмысления и закрепления получен-
ных знаний  вне урока. Можно обоснованно предположить, что сис-
тематическое использование системы феноменологического экспери-
мента по волновой физике в соответствии с изучаемым материалом, 
позволит достигнуть более высокого  уровня сформированности эм-
пирического базиса у учащихся.

                            - 195 -
     3.2. ФОРМИРОВАНИЕ  ЭМПИРИЧЕСКОГО  БАЗИСА С ПОМОЩЬЮ СИСТЕМЫ
ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА. Для  доказательства  гипотезы ис-
следования нами был  разработан и проведен дидактический экспе-
римент, подтверждающий следующее положение: предлагаемая систе-
ма учебных функциональных  опытов позволяет более полно сформи-
ровать у учащихся знания об экспериментальном обосновании функ-
циональных зависимостей волновой физики.
     Из рассмотренных  во второй главе  функциональных экспери-
ментов волновой физики мы составили две серии опытов.Первая се-
рия включает четыре опыта:зависимость интенсивности сферической
волны от  расстояния до точечного источника (опыт 2.2); зависи-
мость времени распространения волны от пройденного расстояния в
однородной среде (опыт 6.1);зависимость угла отражения волны от
угла падения (опыт 8.1); зависимость  параметров  дифракционной
картины от длины волны,размеров препятствия и расстояния до об-
ласти наблюдения (опыт 11.1). Вторая серия состоит также из че-
тырех опытов: зависимость доплеровского смещения частоты от ве-
личины и направления скорости относительного движения источника
и приемника волны (опыт4.1); зависимость результата интерферен-
ции от  разности хода волн (опыт 5.1); зависимость фазовой ско-
рости волны от ее частоты (опыт 7.1); зависимость  коэффициента
поглощения от частоты волны (опыт 3.2).
     Проверка приведенной  выше гипотезы осуществлялась на сту-
дентах третьего и четвертого курсов  физико-математического фа-
культета  Глазовского педагогического  института. Студенты были
разбиты на две  группы, каждой из которых  в течение двух часов
демонстрировались одна из двух серий функциональных эксперимен-
тов. Таким  образом, каждая группа являлась одновременно экспе-

                            - 196 -
риментальной для  одной серии  опытов и контрольной  для другой
серии. В ходе  экспериментального  обучения студенты рисовали и
описывали  наблюдаемые опыты в тетради, однако, чтобы исключить
домашнюю подготовку, специальной установки на изучение изложен-
ного материала не давалось.
     Через неделю после экспериментального обучения  был прове-
ден выходной  тест 2 по оценке  уровня сформированности эмпири-
ческого базиса отдельно по первой и  второй сериям функциональ-
ных  зависимостей. Ожидалось, что по тем  сериям функциональных
зависимостей, которые экспериментально изучались в каждой груп-
пе студентов, его величина будет выше.
     Выполнение  каждого  задания  оценивалось  по двухбалльной
шкале О-1, как описано в п.1.3. Отдельно по первой и второй се-
риям функциональных  зависимостей определялись суммарные оценки
для каждой группы учащихся.
     Результаты тестирования представлены в табл. 3.8 (Приложе-
ни 3). Видно, что  для обеих серий опытов коэффициент сформиро-
ванности эмпирического  базиса в экспериментальной группе, наб-
людавшей эти опыты, выше, чем в  контрольной. Это нельзя объяс-
нить тем, что одна из групп сильнее другой,так как каждая груп-
па студентов одновременно была контрольной для одной серии опы-
тов и экспериментальной для другой серии опытов.
     Проверим нулевую гипотезу о равенстве  распределений резу-
льтатов тестирования в каждой группе учащихся  для первой и для
второй  серии опытов. Для первой и второй серий опытов значения
статистик критерия хи-квадрат, вычисленные по формуле (6) с ис-
пользованием  данных таблицы 3.8, подобно тому, как это сделано 
на с.193, соответственно равны: T_н1 = 1О, 64 и  T_н2 = 2О,77.

                            - 197 -
     Критическое значение критерия хи-квадрат для одной степени
свободы на уровне значимости a= О,О1 составляет T_к= 6,635. Так
как наблюдаемое значение статистики в обоих случаях больше кри-
тического,то у нас достаточно оснований для того, чтобы отверг-
нуть нулевую  гипотезу на данном уровне значимости. Таким обра-
зом, коэффициент сформированности эмпирического базиса для обе-
их серий  опытов в экспериментальной группе значимо выше, чем в
контрольной.
     Анализ работ показывает, что студенты, прошедшие обучение,
чаще для  обоснования  функциональных  зависимостей  используют
опыты со звуковыми волнами, которые они наблюдали в ходе экспе-
риментального  обучения. Все это доказывает, что  использование
системы  функционального эксперимента со звуковыми волнами спо-
собствует более глубокому формированию у студентов эмпирическо-
го базиса волновой физики.

     3.3. ПРАКТИЧЕСКОЕ  ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМЫ  ФУНДАМЕНТАЛЬНОГО
ЭКСПЕРИМЕНТА ПО ВОЛНОВОЙ ФИЗИКЕ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ.Одним из ос-
новных  элементов проведенного педагогического эксперимента яв-
ляется внедрение разработанной методики в реальный учебный про-
цесс школы  и вуза, использование  новых приборов  при изучении
физики, проведение наблюдений за деятельностью учащихся.
     В ходе настоящего исследования нами были разработаны гене-
ратор  звуковых цугов, индикатор времени распространения звука,
измеритель времени распространения звука,частотный детектор для
индикации доплеровского смещения частоты, малоинерционный узко-
полосный частотомер, измеритель интенсивности звука,искусствен-
ная резонирующая среда. Эти приборы  вместе с известными позво-
ляют реализовать восемь новых экспериментальных установок:

                            - 198 -
     - установка для измерения скорости  звука в газообразных и
твердых средах,
     - установка для  экспериментального изучения интерференции
звуковых цугов,
     - установка  для измерения  групповой  и фазовой  скорости
звука в диспергирующей среде,
     - установка  для экспериментального  изучения  дисперсии и
поглощения звука,
     - установка  для демонстрации принципа Ферма при распрост-
ранении звуковой волны в однородной среде и отражении,
     - установка  для экспериментального  изучения  зависимости
скорости звука в воздухе от температуры,
     - установка  для экспериментального  изучения  зависимости
интенсивности  волны от  колебательных  параметров источника  и
расстояния до точки наблюдения,
     - установка для экспериментального изучения явления Допле-
ра для звуковых волн.
     Перечисленные приборы и установки были  внедрены в учебный
процесс ряда средних и высших учебных заведений. К ним относят-
ся Ижевский технический, Кемеровский, Пермский,Челябинский уни-
верситеты, Глазовский пединститут, школы N1 и N11 г. Глазова, в
которых от двух до четырех лет успешно используются приборы для
демонстрации эффекта Доплера, измерители времени  распростране-
ния звука, генератор звуковых цугов и другое оборудование. Сис-
тема учебного фундаментального  эксперимента по волновой физике
со звуковыми волнами применяется в Глазовском пединституте. Ни-
же приведен список  учебных опытов, использованных при изучении
волновой физики, с указанием количества учащихся.

                            - 199 -

----------------------------------------------------T---------¬
¦  Название опыта, группа учащихся, прошедших       ¦  Число  ¦
¦  экспериментальное обучение                       ¦ учащихся¦
+---------------------------------------------------+---------+
¦1. Экспериментальное изучение распространения волны¦         ¦
¦   1-й курс физмата ГГПИ, "Механика"               ¦     26  ¦
¦   3-й курс физмата ГГПИ, "Оптика"                 ¦     45  ¦
¦2. Экспериментальное изучение зависимости интенсив-¦         ¦
¦   ности волны от расстояния до точечного источника¦         ¦
¦   1-й курс физмата ГГПИ, "Механика"               ¦     15  ¦
¦   4-й курс физмата ГГПИ,  спецсеминар             ¦     48  ¦
¦3. Экспериментальное изучение зависимости коэффици-¦         ¦
¦   ента поглощения от частоты волны                ¦         ¦
¦   1-й курс физмата ГГПИ, "Механика"               ¦     26  ¦
¦   3-й курс физмата ГГПИ, "Оптика"                 ¦     45  ¦
¦4. Экспериментальное изучение явления Доплера      ¦         ¦
¦   11 класс школы 1 и физ.-мат. лицея              ¦     36  ¦
¦   4-й курс физмата ГГПИ, спецсеминар              ¦     32  ¦
¦   Курсы повышения квалификации учителей Удмуртии  ¦     22  ¦
¦5. Экспериментальное изучение дисперсии звука      ¦         ¦
¦   11 класс школы 1 и физ.-мат. лицея              ¦     36  ¦
¦   1-й курс физмата ГГПИ, "Механика"               ¦     26  ¦
¦   3-й курс физмата ГГПИ, "Оптика"                 ¦     45  ¦
¦6. Измерение групповой скорости звука в воздухе    ¦         ¦
¦   1-й курс физмата ГГПИ, "Механика"               ¦     54  ¦
¦   1-й, 2-й курсы ИТУ, "Физика"                    ¦     78  ¦
¦   4-й курс физмата ГГПИ, спецкурс                 ¦     48  ¦
¦   Курсы повышения квалификации учителей Удмуртии  ¦     22  ¦
L---------------------------------------------------+----------

     В процессе  использования разработанной методики фундамен-
тального  эксперимента по волновой  физике проводилось целенап-
равленное наблюдение за деятельностью  учащихся, в ходе которо-
го выявлялись основные трудности в понимании отдельных вопросов.
На основе анализа результатов  наблюдений, ощущений учителя со-
вершенствовалась  методика обучения, модернизировалось оборудо-
вание. Например, в первоначальном варианте, предназначенном для
выполнения учащимися  индивидуального  эксперимента, измеритель
времени распространения звука был выполнен в виде отдельных мо-
дулей: генератора счетных импульсов, ключевого устройства,счет-
чика импульсов, блока питания. Использование  данного комплекта
в демонстрационном эксперименте показало,что учитель испытывает
трудности при подготовке установки к работе,обусловленные боль-
шим количеством соединений между блоками. В то же время выделе-

                            - 2ОО -
ние конструктивных  элементов  электронно-цифрового  измерителя
времени  позволяет понять работу прибора, а значит должно  быть
сохранено. В результате был  разработан  окончательный  вариант
прибора, лицевая  панель  которого  разбита на отдельные части,
соответствующие входящим в него блокам (рис. 31). Это позволило
успешно использовать  измеритель времени  распространения звука
как в лабораторном, так и в демонстрационном экспериментах.
     При экспериментальном изучении дисперсии и поглощения зву-
ка учащиеся  затруднялись в определении среды, в которой наблю-
дается дисперсия, а также  не могли объяснить зависимость коэф-
фициента поглощения от частоты. Это заставило в дальнейшем раз-
личать модель  резонирующей среды,- совокупность резонаторов, и
исскуственную диспергирующую  среду, которой является слой воз-
духа  вблизи их открытых  концов. Кроме того, методика изучения
дисперсии  и затухания звука была дополнена объяснением акусти-
ческого резонанса, сопровождающегося большими потерями энергии.
     Необходимым  условием повышения  интереса учащихся к уроку
физики является высокий творческий потенциал учителя,в прошлом-
студента педагогического института. Развитию творческих способ-
ностей студентов способствует их участие в научных исследовани-
ях. Так С.И.Архангельский еще в 1974 году отмечал: "Современное
состояние высшей школы и тенденции  ее развития ставят одной из
задач  прохождение студентами  школы научных поисков и научного
мышления" [5, с.296]. Ниже он пишет: "В содержание  эксперимен-
тальных  исследований включается: исследование свойств материа-
лов  и явлений, происходящих  в них в результате  определенного
воздействия; конструирование приборов,приспособлений,устройств;
опытная  проверка выдвинутых гипотетических  положений теории и
практики; наладка технических устройств;модернизация лаборатор-

                            - 2О1 -
ных  работ  по специальным  курсам; испытание  действия тех или
иных устройств и снятие соответствующих характеристик; проведе-
ние модельного исследования" [5, с. 297].
     С этих  позиций особый интерес в педагогическом  институте
представляет собой привлечение студента к исследовательской ра-
боте над учебным экспериментом,которая в зависимости от конкре-
тных условий может полностью или частично включать этапы:
     - теоретическое изучение проблемы исследования,
     - изучение известных  экспериментальных методов исследова-
ния данного явления, определение их недостатков,
     - планирование нового эксперимента,прогнозирование его ре-
зультатов,
     - разработка и изготовление приборов,
     - создание экспериментальной установки,
     - проведение эксперимента,
     - получение и обработка экспериментальных результатов,
     - оформление работы, выступление на семинаре или конферен-
ции, публикация и т.д.
     Подавляющее  большинство студентов, как правило, не в сос-
тоянии самостоятельно решить  проблему, представляющую  научный
интерес. Поэтому наиболее оптимальной является совместная рабо-
та с преподавателем, в ходе которой наряду с субъективно новыми
для студента результатами получаются результаты, представляющие
объективную новизну, что осознается студентом.
     Поставленный нами обучающий педагогический эксперимент по-
казал, что предложенные  в настоящей  диссертации новые учебные
приборы  и экспериментальные  установки позволяют  организовать
научно-исследовательскую и учебно-исследовательскую работу сту-
дентов.В таблице 3.9 (Приложение 3) перечислены темы студенчес-

                            - 2О2 -
ких исследований, указаны решенные ими задачи исследовательско-
го и конструкторского  типа по  классификации  В.Г.Разумовского
[14О, с.45-46]. Наблюдения  за деятельностью студентов,  оценки
преподавателей, анализ курсовых и  дипломных работ, выступлений
студентов на научных  конференциях, беседы  с самими студентами
показывают,что предложенная в диссертации новая эксперименталь-
ная техника способствует повышению интереса студентов к физике,
совершенствованию экспериментальных навыков,развитию творческих
способностей. Кроме того,работа со студентами пединститута под-
твердила, что предлагаемые нами учебные фундаментальные  экспе-
рименты доступны для постановки и реализуют общие функции учеб-
ного эксперимента: являются источником и критерием правильности
новых знаний, средством наглядности, эффективным методом обуче-
ния, развития физического мышления, творческих способностей,ин-
теллектуальных и практических умений.




                 К Р А Т К И Е   В Ы В О Д Ы

     1. Сопоставление систем учебного  эксперимента по волновой
физике с волнами на поверхности  жидкости, звуковыми, световыми
и радиоволнами позволяет сделать вывод, что наиболее полной яв-
ляется предлагаемая нами система учебного фундаментального экс-
перимента со звуковыми волнами.
     2. Результаты констатирующего эксперимента свидетельствуют
о низкой  узнаваемости  учащимися волновых  явлений и невысоком
уровне сформированности эмпирического базиса волновой физики.

                            - 2О3 -
     3. Обучающий педагогический эксперимент показал, что испо-
льзование предлагаемой системы фундаментального учебного экспе-
римента по волновой  физике со звуковыми  волнами  способствует
более полному формированию  эмпирического базиса волновой физи-
ки.
     4. Внедрение  разработанных  приборов  и экспериментальных
установок  в учебный процесс  средней и высшей школы  позволило
подтвердить их теоретическую доступность для усвоения учащимися,
целесообразность использования при изучении физики.



                          ЗАКЛЮЧЕНИЕ

     Проведенное нами исследование показало, что разработка ме-
тодики фундаментальных экспериментов со звуковыми волнами,вклю-
чающей новые опыты по распространению, интерференции, дисперсии 
волн, явлению Доплера, принципу Ферма, измерению скорости волны 
делает возможным  создание необходимой и целесообразной в учеб-
ном процессе  системы  учебных фундаментальных экспериментов по 
волновой физике,обеспечивающей наиболее полное формирование эм-
пирического базиса теории волн,и тем самым подтвердило выдвину-
тую гипотезу.
     В соответствии с целью и гипотезой исследования были реше-
ны следующие задачи.
     1. Определено  понятие учебного  фундаментального экспери-
мента и построена дидактическая модель эмпирического базиса во-
лновой физики. На основе  этого выявлено содержание и структура 
учебного фундаментального эксперимента по волновой физике.

                            - 2О4 -
     2. Разработана  новая методика фундаментальных эксперимен-
тов по волновой физике со звуковыми волнами,обеспечивающая изу-
чение явлений распространения,поглощения, дисперсии волн, явле-
ния Доплера, зависимостей  интенсивности волны от колебательных
параметров  источника, от расстояния, пройденного волной в пог-
лощающей среде; времени распространения от траектории распрост-
ранения и ее длины; фазовой  скорости волны и коэффициента пог-
лощения от частоты волны;доплеровского смещения частоты от ско-
рости  движения источника и приемника волны;результата интерфе-
ренции от степени когерентности волн;фазовой и групповой скоро-
сти волны от свойств среды; а также  метода измерения групповой 
скорости волны.
     3. Доказана возможность создания  системы  учебного фунда-
ментального эксперимента по волновой физике со звуковыми волна-
ми, обеспечивающей  формирование  эмпирического базиса волновой
физики наиболее полным  образом. Она включает в себя 31 опыт, в 
том числе 19 новых (не считая вариантов). Показано,что аналоги-
чные системы учебных опытов с другими видами  волн не позволяют 
изучить основные волновые явления в таком объеме.
     4. Педагогический эксперимент подтвердил, что предложенная
методика  учебного  фундаментального  эксперимента со звуковыми
волнами позволяет сформировать в сознании учащихся эмпирический
базис волновой физики,а ее использование в учебном процессе не-
обходимо и целесообразно.
     Из результатов  настоящего исследования можно сделать сле-
дующие  _выводы ..
     1. Система  учебного фундаментального эксперимента по вол-
новой физике - совокупность  феноменологических, функциональных
и константных опытов, позволяющая  сформировать в сознании уча-

                            - 2О5 -
щихся  эмпирический базис теории волн. Создание наиболее полной 
системы учебного  фундаментального эксперимента по волновой фи-
зике возможно только  на основе объединения опытов со звуковыми 
волнами.
     2. Система учебного  фундаментального эксперимента со зву-
ковыми волнами требует использования  нового  оборудования. Для 
измерения групповой скорости волны, изучения принципа Ферма не-
обходимы генератор звуковых импульсов, измеритель времени расп-
ространения звука или осциллограф со ждущей  разверткой. Демон-
страция  интерференции частично когерентных волн обеспечивается 
генератором звуковых цугов.Для изучения зависимости интенсивно-
сти звуковой волны от частоты требуется специальный измеритель. 
Количественный эксперимент по явлению Доплера  может быть обес-
печен при использовании малоинерционного узкополосного частото-
мера. Дисперсию и поглощение волны можно изучать в акустической 
среде, состоящей  из слоя  воздуха перед  открытыми отверстиями 
одинаковых резонаторов.
     3. Предлагаемая система акустических экспериментов обеспе-
чивает формирование эмпирического базиса волновой физики наибо-
лее полным  образом. Эксперименты с радиоволнами  и светом под-
тверждают волновую природу  электромагнитного  излучения и поз-
воляют изучить его специфические свойства.


ВВЕРХ