Samarqand davlat universiteti fizika fakulteti umumiy fizika va magnetizm kafedrasi

Fizikani o’qitish jarayonida modellashtirishning
didaktik asoslari
Fizikani o’qitish jarayonida darsning samaradorligini oshirish, o’quvchilar bilimini chuqurligi va ongliligini ta’minlash maqsadida modellardan foydaliniladi. O’quv jarayonida qo’llaniladigan modellar moddiy (ashyoviy) va abstrakt (xayoliy) modellarga bo’linadi.
Ashyoviy modellarni fizika darsida qo’llanilishining didaktik tomonlari bilan tanishaylik. Fizika fanini o’rganish moddiy nuqta kinematikasini o’rganishdan boshlanadi. “Efir”, elektr va magnit “flyudi”, “teplorod” modellari abstrakt modellar hisoblanadi.
Moddiy nuqta modelini kiritish orqali qanday didaktik muammo hal etiladi? Bizga ma’lumki harakatlanayotgan mexanik jismlar o’lchamga ega, lekin ularning o’lchamini ma’lum sharoitda hisobga olmaslik mumkin, ya’ni mexanik jismning o’lchami  qaralayotgan sharoitda S masofaga nisbatan juda kichik bo’lsa (<o’rt = 150 Gm = 1,510¹¹ m), Yerning radiusi (R_yer = 6,410⁴ m) ga teng. Demak, (R_yer<< S) Yer sharimizni ham Yerdan Quyoshgacha bo’lgan masofaga nisbatan moddiy nuqta deb olsak bo’ladi. Xuddi shunday Quyosh sistemasiga kiruvchi boshqa planetalarni ham moddiy nuqta deb qarashimiz mumkin ekan.
Mikroolam sharoitida ham moddiy nuqta tushunchasini qo’llash mumkin. Masalan: vodorod atomida yadro o’lchami r_ya  10^-13 sm bo’lsa, yadrodan birinchi elektrongacha bo’lgan masofa S = 0,510^-8 sm ga teng, ushbu sharoitda ham (r_ya< Boshqa bir abstrakt model “Ideal gaz” modelini olaylik. Gaz holatini o’rganishda uning eng sodda modeli olib o’rganiladi. Gaz molekulalari absalyut qattiq shar deb, ularning o’zaro va idish devori bilan to’qnashuvi ideal sharlarning elastik to’qnashuviga qiyoslanadi. Xuddi shuningdek molekulalarning o’lchami hisobga olinmaydi, ularning o’zaro va idish devori molekulalari bilan o’zaro ta’siri e’tiborga olinmaydi va ular elastik to’qnashadi deb qaraladi. Xuddi shuningdek gaz molekulalariga boshqa bir necha tashqi ta’sirlarni ham inobatga olmaymiz. Gravitasiya, elektr, magnit maydonlari ta’siri ham yo’q deb qaraymiz. Aslida gaz molekulalari bu maydonlar ta’sirida bo’ladi. Boshqa sharoitlarda bu tashqi ta’sirlar hisobga olinganda gaz holatini boshqa xossalari kelib chiqadi. Shunday qilib ideal gaz modeli gaz holatining eng sodda holatini ifodalab bizni qiziqtirayotgan savollarga qisman javob beradi. Keyinchalik ideal gaz modelidagi cheklanishlarga barham berilib “Real gaz” modeli yaratildi. Bu modelga asoslanib Van-der-Vaals tomonidan tajriba natijalariga mos keluvchi gazning holat tenglamasi keltirilib chiqarildi. . Ushbu tenglamada - ifoda gaz molekulalari bilan idish devori molekulalarining o’zaro tortishuv yoki itarishuv jarayonini hisobga olsa, b – barcha molekulalarning xususiy hajmlarini yig’indisini ifodalaydi. Real gaz modeli ham to’lasincha gaz holatini ifoda eta olmaydi. Chunki bu modelda biz gaz molekulalarini elementar zarracha deb oldik, aslida har bir gaz molekulasi bir nechta atomlardan tashkil topgan sistema hisoblanadi. Xuddi shuningdek har bir atomni o’zi, uning yadrosi ham podsistema hisoblanadi. Qolaversa hozirgi ilmiy tasavvurlarga ko’ra, elektron, proton, neytron va biz hozirgi paytda elementar deb hisoblab kelayotgan barcha 250 dan ortiq zarrachalar ham tarkibiy qismlar (kvarklar) dan tashkil topgan. Shuning uchun o’ta yuqori temperaturalarda gaz holati (plazma) o’zida yana ko’pgina xususiyatlarni namoyon etadi. Bu holatlarda real gaz modeli sistemada kechadigan barcha jarayonlarni tushuntira olmaydi. Ajab emas kelajakda gaz holatining to’la tushuntira oladigan mukammal nazariya (model) yaratilishi mumkin.
Mexanika va molekulyar fizika bo’limida “absalyut qattiq jism” modeliga duch kelamiz. Qanday zarurat tufayli ushbu model qabul qilingan? Absalyut qattiq jism deganda, har qanday kuch ta’sirida ham deformasiyalanmaydigan jismga aytiladi. Ammo real narsalar ichida bunday xossaga ega jismlar yo’q, tabiatdagi barcha jismlar tashqi kuch ta’sirida ozmi-ko’pmi deformasiyalanadi. Deformasiya jarayonida mexanik energiyaning bir qismi jismning ichki energiyasiga aylanadi. Natijada biz qarayotgan jarayonda energiya va impulsning saqlanish qonuni bajarilmaydi, uni o’rganish imkoni bo’lmaydi. Shu sababli fizik jarayonlarni o’rganishda modellashtirish ilmiy tahlilning zaruriy vositasi bo’lib hisoblanadi. O’quv jarayonida modellashtirishning didaktik ahamiyati to’g’risida to’xtalamiz. Fizikani o’qitish jarayonida modellashtirish vositasi bilan o’quvchilarda ilmiy dunyoqarashni shakllantirish, matematik tahlil, analiz, sintez, sistemalashtirish, xulosa chiqarish, hodisa va jarayonlarga ijodiy yondashuv kabi xislatlarni shakllantirishga erishiladi.
Ta’lim va tarbiya jarayoni murakkab, boshqariladigan, ochiq, nochiziqli dinamik sistema hisoblanadi. Ta’lim jarayonini modellashtirish, uni tarkibi va strukturasini aniqlash va uni takomillashtirish muammolarini o’rganish shu kunning eng dolzarb vazifasidir. Bu muammoni hozirgi paytda shakllanayotgan yangi pedagogik texnologiya fani o’rganadi. Texnologiya so’zi sanoatdagi ishlab chiqarish jarayonidan analogiya sifatida olingan bo’lib, ta’lim-tarbiya jarayonini ilmiy ravishda boshqarishga tushuniladi. Yangi pedagogik texnologiyani ilmiy izlanish metodi bu sistemali tahlil hisoblanadi. Sistemali yondashuv vositasida ta’lim va tarbiya jarayonining boshqarish, ta’lim jarayonini tashkil etish, o’qitish, o’quvchilar bilim va malakasini nazorat qilish va unga kerakli tuzatishlar kiritish kabi vazifalarni amalga oshirish mumkin. Yangi pedagogik texnologiya keng qamrovli tushuncha bo’lib, u turli fanlarning zamonaviy yutuqlariga asoslanadi. Murakkab dinamik sistemalarni boshqarish bilan kibernetika fani shug’ullanadi. Demak qisqacha qilib aytganda yangi pedagogik texnologiya – bu ta’lim tarbiya jarayoni kibernetikasi deyish mumkin. YaPT to’g’risida keyingi ma’ruzalarda batafsil to’xtalamiz. Har qanday model sistema hisoblanadi va uni tarkibi va strukturasini quyidagi sxema orqali tasvirlash mumkin (3-rasm).

1. 
   Subyekt – modelni yasovchi
   
2. 
   Obyek-orginal
   
3. 
   Model
   
4. 
   Model faoliyat ko’rsatadigan madaniy muhit.
   

Ushbu to’rtala elementlar o’rtasidagi o’zaro aloqalar son-sanoqsiz bo’lishi mumkin, ammo biz ulardan faqat asosiylarini tanlab olamiz.

1

2 3

4

1- subyekt, 2-obyekt (orginali), 3- model, 4-madaniy muhit.

Shuning uchun har qanday model originalga qaraganda zaifroq, soddarog’ bo’ladi. Modelning madaniy muhit bilan chiqisha olishiga, yashab ketishiga “Ingridiyent” ligi deyiladi, bu so’z kogerent so’zi bilan hamohang hisoblanadi.

Ingridiyent (ingliz tilidan)– “ichki, moslik, chiqisha olishlik degan ma’nolarini anglatadi.