Оқыту процесінде модельдер мен модельдік түсініктерді пайдалану

0

Бүгінгі таңда елімізде мектептегі білім беру өзінің дамуының жауапты кезеңіне аяқ басты. Жалпы білім беретін мектепте бағдарлы сыныптардың ұйымдастырылуы, сондай-ақ ақпараттар ағымының істеуі, білім беру саласына елеулі өзгерістердің енгізілуін талап етеді. Ал, бұл өз кезегінде мүғалімдерді білім берудегі жаңа әдістемелік материалдармен қамтамасыз ету қажеттігіне әкеледі.

Физиканы оқыту барысында оқушылардың таным белсенділігін, шығармашылық ойлау қабілетін, пәнге деген қызығушылығын арттыру үшін, мұғалім әр сабағын жаңа технологиялық үлгідегі сабақ үлгілерін қолдана отырып, үнемі ізденіспен қызғылықты етіп өткізуі қажет. Біздің басты міндетіміз-оқушыны тұлға етіп шығару. Олай болса, оқушыны өз ойын жинақы, тұжырымды, әрі күнделікті өмірмен байланыстыра отырып, жүйелі айтуға баулуымыз қажет.

Адамзат ертеден-ақ объектілерді, процестерді, әр түрлі саладағы құбылыстарды зерттеу барысында модельдеу (қасиеттері ұқсас шағын үлгісін, баламасын салу) тәсілін қолданып келеді. Осы зертеулердің нәтижелері, нақты объектілер мсн процестердің қасиеттерін анықтауда, құбылыстардың болу себептерін ашуда, жаңа объектілерді құрастыру мен талдауда маңызды орын алады. Модельдеу адамның өз іс-әрекетін алдын ала  жоспарлап,  дұрыс  шешім   қабылдауына  әсер етеді.

Адам қолымен  жасалған материалды объектілер модель бола алады. Модельді талдау нәтижесінде, нақты күрделі объектіні тереңірек білуге мүмкіндік туады. Мұндағы шын мәніндегі нағыз табиғи объект, яғни нақты объект прототип немесе түпнұсқа деп аталады.

Әрбір адамның күнделікті іс-әрекетінде белгілі бір мәселені шешу немесе кез келген жұмыс орындалмас бұрын, оның санасында алдын ала оның орындалу моделі жасалады.  Мысалы: жолдан өту немесе дүкенге бару, сабақ оқуы, т.б. әрекеттерді орындау алдында өз ойымызша жолдан қалай өту, қандай жолмен бару сияқты іс-әрекеттер тізбегінің моделі жасалады. Моделдің жасалуы зерттеу мақсатына және прототип немесе түпнұсқа жөнінде жинақталған мәліметтердің көлеміне тәуелді болады. Мысалы, жуық арада басқа қалаға қыдырып баратын болдық дейік. Ол қала туралы өзіміз білетін мәліметтерді жинақтап, ойымызды қорытып, қиялымызда сол қаланың моделін жасай бастаймыз. Мұндағы мақсатымыз–басқа қаламен танысу. Қаланы аралап келгеннен соң, толық мәлімет алғандықтан ойымыздағы модель өзгеруі мүмкін. Ал сол қаланың сәулетші жасаған моделі мүлде өзгеше болады. Өйткені, оның мақсаты-үйлер мен ғимараттардың үйлесімді орналасуы, құрылысы және оларды көркейтіп қайта жаңарту болып табылады.

Модель-нақтылы объектіні, процесті немесе құбылысты ықшам әрі шағын түрде бейнелейтін жасанды құрылған объект. Модель мысалдарын әр қадам сайын кездестіруге болады: етікші аяқ киімді «аяқтың моделіне» қарап тігеді, сынақшы самолеттің қанатын ауада емес, оның жағдайын алдымен аэродинамикалық түтікте зерттейді. Мысалы, санның өзі қандай да бір сандық немесе реттік шаманың моделі.

Я.А.Коменский ендірген дидактиканың принциптерінің бірі-көрнекілік принципі. Демек, модельдер    оқу процесінде көрнекілік құралы болады.

Қоршаған ортаны тану процесі барысында және оқыту процесі кезінде де адамның барлық сезім мүшелері қатынасады. Сондықтан да көрнекілік принципі оқушыларда заттар мен құбылыстарды барлық сезімдік қабылдау негізінде, түсініктер мен ұғымдарды қалыптастырудың қажеттілігін көрсетеді. Дегенмен, сезім органдарының өткізуші қабілеттілігі немесе адамның қоршаған дүниемен «байланыс каналдары» әртүрлі. Адамның көру органдарының ақпаратты өткізуші қабілеттілігінің үлкен болуына байланысты көрнекілік принципін бірінші орынға қояды. Дегенмен, ол негізгі тіректі тек көру ғана емес, басқа да сезім мүшелеріне байланысты санайды. Бұл қағидаға ұлы орыс педагогы К.Д. Ушинский де назар аударған. Оның көрсетуінше қандай да бір әсер алуға сезім мүшелері неғүрлым көбірек қатынасса, соғұрлым біздің есімізде берік сақталады.

Әр түрлі оқу пәндерінде пайдаланатын көрнекіліктсрдің өзіндік нақты ерекшеліктері, өзіндік түрлері болады: бірақ дидактика оқу процесін нақты бір оқу мәніне ғана арнайы қарамайды, сондықтан ол көрнекіліктің ең жалпы түрлерін зерттейді. Енді көрнекілік түрлеріне тоқталайық.

Табиғи   немесе   нағыз   шын   көрнекілік.   Бұл  түрге   қазіргі болмыста кездесетін табиғи  объектілер мен  құбылыстар жатады. Мысалы, физика сабақтарының оқу процесінде электродвигательдер, ал биологияда өсімдіктер мен жан-жануарлар демонстрацияланады және т.б.

Бейнелеу көрнекілігі. Бұл түрге қандай да бір техникалық қондырғылардың макеттері, стендтері, модельдері; әр түрлі экрандық құралдар (оқу фильмдер, диафильмдер және т.б.); графиктік оқу құралдары (плакаттар, схемалар, кестелер, суреттер және т.б.). Бұл түрге оқу процесінде пайдаланатын көрнекі құралдардың көбісін жатқызуға болады.

Көрнекіліктің ерекше түріне көркем-сөздік көрнекілігі жатады. Бұл түрге мысалы, тарих немесе әдебиетті оқыту барысында айтылатын қызықты жағдайлар туралы әңгімелер немесе сөзбен берілетін айқын сипаттамалар, әр түрлі дыбыстық құралдар (магнитафондық немесе телетаспалар).

Көрнекіліктің келесі түріне оқушыларға әр түрлі іс-әрекеттердің, яғни физкультура сабағындағы жаттығулар, технология сабақтарындағы белгілі бір құрал немесе аспаппен жұмыс, нақты операциялардың практикалық көрсетілулері жатады.

Барлық атап өтілген көрнекіліктің негізгі түрлері көбінесе, ішкі көрнекілік деп аталатын ерекше бір түрімен толықтырылады. Бұл түр оқу барысында оқушылардың бұрынғы тәжірибелеріне сүйенгенде немесе қандай да бір жағдайда, құбылысты түсіндіру ұсынылғанда іске асады.

Айтылған көрнекіліктердің әрқайсысының оқу процесінде өзіндік орындары бар, мысалы, соның ішінде бейнелік көрнекілік кейбір құбылыстарды (металдардың коррозиясын) жылдамдатылған немесе (двигательдегі жанғыш қоспаның жануын) баяу қарқынды көрсетуге (кино, видеофильмдекр) мүмкіндігі бар.

Қоршаған ортаны ғылыми тұрғыдан танып білу өте күрделі процесс. Бүгінгі таңда модельдеу зерттеудің ғылыми танымының ерекше әдісі болып, модельдеу әдісі кез келген ғылымда, ғылыми танымның барлық кезеңдерінде пайдаланылуда. Объектінің, яғни құбылыстың, процестің өзімен емес, оның моделімен жұмыс жасау салыстырмалы түрде тез және ешқандай елеулі шығынсыз оның қасиетін зерттеуге мүмкіндік береді.

Оқытуда модельдерді пайдалану жалпы екі аспектіге ие. Біріншіден, модельдер оқу процесі нәтижесінде оқып үйренуші меңгеретін таным әдісінің мазмұны қызметін атқарады. Екіншіден, ол оқыту әрекеті мен құралдары болып табылады. «Ғылым-шындықтың жуықтау жазбасы, тек модельдермен ғана істес бола алады»-деп жазады Н.Н.Моисеев [1].

Ғылыми танымның әдісі ретінде модельдеу элементтерімен оқушылар орта сыныптарда математика, физика, биология, география курсын оқуда танысады. Формула, сызба, теңдеу, және т.б. модельдер мысалдары бола алады.

Модельдеу-таным объектілерін олардың модельдері арқылы зерттеу, объектілердің модельдерін яғни жүйелерін, конструкциясын, процесін құруда пайдаланылады. Нақтылы не абстрактілі объектілерді, ақиқатты жүйелерді немесе әлде болса түзілуді (конструкциялауды) керек ететін жүйелерді модельдеуге болады. Модельдеу ұғымында қамтылатын таным әдістерінің бәріне бірдей ортақ нәрсе модель құру және оны талдау арқылы табылған мағлұматты модельденуші объектіге тасымалдау болып табылады. Модель зерттеуші объектінің белгілі бір қасиеттерін бейнелейтін, суреттейтін, модельдейтін болғандықтан тасымалдау әдісінің қажеттігі айқын.

Адамдардың жинақтаған тәжірибесі ұрпақтан-ұрпаққа алғашында ауызша, кейіннен жазбаша, ең соңында заттық модель түрінде беріліп отырды. Мысалы, жер шарының моделі-глобус жылдар бойы жинақталған тәжірибе нәтижесінде жасалды. Глобус Жер планетасының пішінін, оның өз осі бойынша айналатындығын және материктердің орналасуын көрсетеді. Мұндай модельдер нақты объектінің негізгі қасиеттерін, оның даму заңдылықтарын, қоршаған ортамен байланысын зерттеуге мүмкіндік береді. Демек, мұндай жағдайда модель құрудың мақсаты-қоршаған ортаны тану деп айтуға болады. Мысалы, өзіміз білетін аңызда Ньютонның басына құлап түскен алма оған Жердің тартылыс күші жөнінде ой салды. Осы ой заңды таңбалар арқылы қорытып жазуға мүмкіндік берді. Әр адамның мүмкіндігі мен қиялы әр қилы болғандықтан алуан түрлілікке қойылар шек жоқ. Физикалық құбылыстардың болу заңдылығын түсіндіретін мәтінді оқыған соң, адамда ойша оның бейнесі жинақталады. Осылайшы бейне нақты құбылысты тануға әсерін тигізеді.

Қазіргі ғылымда модель деп әдетте кез келген зерттелетін объектіні немесе құбылысты ықшам әрі шағын түрде бейнелейтін жасанды құрылған объект ретінде түсіндіріледі. Ғылымда және техникада модельдің төрт типі ең көп тараған және жиі қолданылады.

Бірінші тип бұл материалдық модельдер немесе заттық модельдер. Заттық модельдерде (үлгілерде) көпірлер, кемелер, ұшақтар, электростанциялар және т.б. да ғимараттардың сапалылығы, конструкциялардың жарамдылығын және де құрылысты бастамас бұрын объектінің сәйкестігін тексереді. Модельдердің өз өлшемдері модельденуші салынуынан біршама кіші және басқа заттардан жасалады. Заттық модельдер дегеніміз-көбінесе қаралатын объектінің өзі қандай материалдан құрылса, сондай материалдан жасалған модель арқылы зерттеу. Бұған әртүрлі макеттер мысал бола алады. Заттық (материалдық) модельдер қарастырылып отырған физикалық процестен физикалық табиғаты өзгеше, бірақ бейнеленетін математикалық қатынастары модельденуші процеспен бірге қайсыбір құбылысты тәжірибелер арқылы зерттеу болып табылады. мысалы, механикалық және электрлік тербелістердің әрқайсысы материяның қозғалыс формаларының әр түріне жатады, бірақ бұлардың екеуі де бірдей дифференциялды теңдеулермен бейнеленеді. Сондықтан механикалық тербелістер арқылы электрлік тербелістерді модельдеуге болады. Мұны керісінше жасауға да болады. Мектептегі оқу құралдарымен бірге физикалық және химиялық тәжірибелер де материалдық модель болады. Бұл тәжірибелер процестерді модельдейді. Сутегі мен оттегінің арасындағы реакцияны көрсету тәжірибесі арқылы процесті бақылай аламыз. Материалдық модель объектіні, процесті, құбылысты материалдық жағынан зерттеуге мүмкіндік береді.

Идеалды модель немесе ойдағы (қиялдағы) деп аталатын модель материалдық  модельдерден көп айырмашылығы бар. Бұл екінші типтегі модельге жатады. Идеалды модельдер-ой қорытындысы мен шарттарды талдау негізге алынған іс әрекеттерді таңдаудың әр түрлі нұсқалары көрсетілген модельдер. Қандай да бір күрделі, әрі тікелей қабылдауға мүмкін емес құбылысты зерттей отырып, ойша қарастыратын кейбір обьектілерге сезімді көрнекті формада жиі келуге тура келеді.  Шынайы немесе идеалды модельдер түпнұсқасымен үйлесімді сипаттарының әртүрлігіне  байланысты үлгілік (иконический) және таңбалық (символдық) түрлерге бөлінуі мүмкін. Иконикалық моделдердің мысалдарына физикада көп уақыт кескінделген механикалық эфирдің көптүрлі моделдері, шарик түрінде бейнелеген газдардың моделі, атомның планетарлық моделі, молекулалардың құрылымдық және кеңістіктегі  моделі және тағы басқалары жатады. Ал таңбалық модельдерге молекулалардың ішіндегі атомдардың құрылымды химиялық формулалары, олардың санының арнайы латын әріптерімен және арнайы таңбалармен бейнеленуі мысал бола  алады. Кейде идеалды модельдер жоғарғы түрде сипатталған өзіне қатысты аралас сипатта болады. Үлгілік идеалды модельді Максвелл электромагниттік теориясын жасалу барысында қолданады.

Модельдердің үшінші типіне – физикалық модельдер жатады.  Физикалық модельдер – кейбір обьектілер мен құбылыстарды, олардың физикалық табиғаты дәл сондай модельдермен алмастыра отырып, эксперимент арқылы зерттейтін модельдердің бірі  болып табылады. Зерттелетін құбылыстардағы заңдылықты анықтау үшін немесе теориялық жолмен табылған қорытындылардың дұрыстығын және олардың қолданылу шегін тексеру үшін ғылымда жүргізілетін кез келген эксперимент модель болып саналады. Өйткені, эксперимент объектісі қажетті физикалық қасиеті бар нақты модельге жатады. Ал экспериментті жүргізу үстінде физикалық модельге қойылатын талаптар орындалуға тиіс. Әр түрлі объектілерді жобалау және салу кезінде, олардың модельдеріне сәйкес келетін қасиеттерін немесе сипаттамаларын анықтау үшін, техникада физикалық модельдерді жиі пайдаланылады. Физикалық модельдердің негізіне ұқсастық теориясы мен өлшемдік анализі алынады. Нақты зат (натура) пен оның моделінің өзара геометриялық, яғни пішінінің ұқсастығы және физикалық ұқсастығы физикалық модельдердің қажетті шарты болып есептеледі.

Физикалық модельдер мен модельдеу әдістері көптеген ғылыми зерттеулерде, техниканың құрылыс ісінде, авиацияда, ракеталық және ғарыштық техникада т.б. да әр түрлі саласындағы практикалық есептерді шешу кезінде кеңінен қолданылады.

Модельдердің төртінші типіне-теориялық модельдер жатады. Теориялық модельдер математикалық, жаратылыстану ғылымдарының теориясын түсіндіру мақсатында жасалады (физиканың, астрономияның және т.б.) және логикалық математикалық жүйелердің формальды белгілерімен жасалады. Бұл жағдайда модельдер зерттелетін фрагменттің, яғни бөліктің берілген теориялық принциптері бойынша орындалатын оның жеңілдетілген түрі ретінде қарастырылады. Теориялық модельдерге мысалы, қазіргі кезде ғылыми зерттеулерде қолданып жүрген Лобачевский геометриясының Евклид геометриясына қатысты аксиомасын келтіруге болады. Теориялық модельдер әдістері мен қорытындылары алгебрада, физикада, сондай-ақ математиканың т.б. бөлімдерінде кеңінен қолданылады.

Тәжірибелік модельдер-жобалау объектілерінің кішірейтілген немесе өте майда объектілер үшін олардың үлкейтілген көшірмесі болып табылады. Бұл модельдер объектіні зерттеу, қасиеттерін болжау мақсаттарында қолданылады. Жаңа конструкторлық жұмыс, техникалық шешімдерді өндірісте пайдалану және жаңа идеяларды тексеру үшін эксперимент жасау қажет.

Сонымен қатар, физикалық модельдерден басқа компьютерлік, математикалық, т.б. модельдерді атап өтуге болады. Компьютерлік модель-программалық орта көмегімен жүзеге асатын модель. Компьютерлік модельдерді оқыту кезінде негізгі ескерілетін нәрсе ақпараттық технологияны игеру болып табылады. мектептің білім беру саласында компьютерлік модельдер оқыту құралы, әрі оқыту объектісі ретінде жүреді. Оқытудың құралы ретінде физика, биология, география курстарында пайдалануы мүмкін. Бұл информатика курсының басқа мектеп пәндерімен пәнаралық байланыстың негізін құрайды. Математикалық модель-объектілердің құрылымы және заңдылықтың орындалуын анықтайтын формулалар мен теңдеулер жиыны. Математикалық модельдің әдістемесін, әсіресе қазіргі физика курсында кеңінен қолданылады. Мұның сипаты, физикалық теорияларды құруға болатынын көрсетеді.

Модельдерді көрсетілу әдісіне қарай топтауға байланысты ақпараттық модельді айтуға болады. Ақпараттық модель-объектінің, процестің, құбылыстың қасиеттері мен күйін сипаттайтын ақпарат жиынтығы және сыртқы әлеммен байланысы болып табылады. ақпараттық модельді қолмен ұстап, көзбен көре алмаймыз. Себебі, олар тек ақпарттарға ғана құрылады. Мұндай модельдер қоршаған ортаны ақпараттық жағынан зерттеуге мүмкіндік береді.

Жеткілікті білім жинақтаған адам баласы берілген мүмкіндіктер мен қасиеттерге сай модель жасауға бола ма деген сұраққа жауап іздеді. Адам баласы өмірде жоқ нәрсенің де моделін жасады. Осылайша әртүрлі механизм, қарапайым қолшатыр жасалды. Бұл модельдердің көпшілігі қазіргі кезде шындыққа айналды. Осылайша модельдердің мақсаты-берілген қасиеттеріне қарай объекті жасау болып табылады.

Қорыта келгенде, мектеп курсында барлық пәндерге модельдерді қолдану қазіргі уақытта өте тиімді болып отыр. Модель ұғымы француз, латын тілінен «үлгі» деген мағынада-белгілі бір зерттелетін объектінің ой түсінігі арқылы немесе материалды түрде жасалған шартты үлгісі немесе бейнесі, схемасы, сипаттамасы және т.б. Модель жасау түсініксіз немесе аз зерттелетін объектімен осы құбылыстың моделі ретінде салыстыру жолымен зерттеуге немесе түсіндіруге, пәндік байланыстарды іске асыруға мүмкіндік береді.

Кез келген жұмысты қолға алмас бұрын, берілгені мен соңғы нәтижесі орындалатын іс-әрекет кезеңдерін айқындап алу қажет. Модельдеу кезінде бастапқы зерттелетін объект-прототип яғни түпнұсқа болады. Ол шын мәнінде бар немесе жобаланатын объект болуы мүмкін. Модельдеудің соңғы кезеңі шешім қабылдау болып табылады. Демек, модельдеу арқылы зерттелетін модельдің жаңа объектісін құруға, бар объектіні жақсартуға немесе қосымша ақпарат алуға болады.

Пайдаланылған әдебиеттер

1.Друянов Л.А. «Законы природы и их познание».-М.: Просвещение, 1982-112с.

2.Коханов К.А. «Модели в физическом эксперименте»//Физика в школе.-2004.-№4-с.36

3.Каменецский С.Е., Солодухин Н.А. «Модели и аналоги в курс физики средней школы».-М.: Просвещение, 1982.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ