Тема 1. Тема 1

матеріал 7

Критичне мислення у фізиці

Матеріал

Для вчителя

Для учня

Завантажити матеріал (PDF)

Урок 6. Критичне мислення у фізиці

Очікувані результати навчання

Очікувані результати навчання:

формулює самостійно або у співпраці з іншими проблему дослідження [12 ПРО 1.1.1]
формулює та обґрунтовує самостійно або у співпраці з іншими гіпотези відповідно до проблеми і мети дослідження, визначає завдання [12 ПРО 1.2.2]
створює і аналізує самостійно або у співпраці з іншими моделі об’єктів і явищ, які необхідно дослідити [12 ПРО 1.4.1]
формулює самостійно або у співпраці з іншими висновки за результатами досліджень та обґрунтовує їх [12 ПРО 1.5.2]
планує, здійснює пошук, опрацьовує, порівнює, аналізує, оцінює самостійно або у співпраці з іншими надійність джерел і достовірність інформації для розв’язання життєвої/навчальної проблеми [12 ПРО 2.1.1]
інтерпретує самостійно або у співпраці з іншими інформацію природничого змісту, представлену в різний спосіб [12 ПРО 2.2.2]
установлює та обґрунтовує самостійно або у співпраці з іншими взаємозв’язки між природними, техногенними об’єктами, закономірності явищ природи [12 ПРО 3.3.1]
визначає самостійно або у співпраці з іншими аргументи/твердження, теорії, що ґрунтуються на наукових фактах і доказах [12 ПРО 4.1.1]
ідентифікує, формулює та аналізує самостійно або у співпраці з іншими життєву/навчальну проблему [12 ПРО 4.2.1]

Мета уроку: розвинути критичне мислення учнів у процесі вивчення фізики, навчити їх аналізувати фізичні явища та перевіряти наукові твердження

Очікувані результати для вчителя:

аналізують фізичні явища з точки зору критичного мислення
перевіряють наукові твердження, виявляючи логічні помилки у судженнях та аргументах
наводять приклади псевдонаукових тверджень та пояснюють їх відмінність від наукових фактів
формулюють уточнювальні та дослідницькі запитання щодо фізичних явищ
перевіряють достовірність отриманої інформації з різних джерел
формують власну обґрунтовану думку та захищають її в науковій дискусії

Очікувані результати для учнівства:

аналізують фізичні явища з точки зору критичного мислення
розрізняють наукові факти та псевдонаукові твердження, наводять їх приклади з різних галузей фізики
оцінюють надійність джерел інформації та виявляють можливі упередження
перевіряють гіпотези
використовують моделювання для обґрунтування фізичних теорій
формулюють власні висновки на основі експериментальних даних
висловлюють власну думку, спираючись на отримані результати

Ключові слова:

критичне мислення
гіпотеза
аналіз
експеримент
факт
фальсифікація
інтерпретація результатів

План уроку:

Мотиваційна частина
Теоретичний блок
2.1. Критичне мислення як елемент наукового аналізу
2.2. Методи критичного мислення у фізиці
Практичний блок
Попрактикуймо самостійно
Рефлексія

1. Мотивація

Проблемне питання

Дружня порада вчителю

Тривалість до 3 хв

Чи завжди те, що написано в підручниках, є абсолютною істиною? Чому важливо ставити під сумнів загальноприйняті уявлення про фізичні явища?

Джерело: https://chatgpt.com/

Відповідь: Підручники, хоч і є важливим джерелом знань, не завжди відображають абсолютну істину.

По-перше, наука постійно розвивається, і нові дослідження можуть спростувати або змінити те, що раніше вважалося істиною.

По-друге, навіть факти можуть бути інтерпретовані по-різному.

По-третє, як і будь-який інший твір, підручники можуть містити помилки або неточності.

Тому важливо завжди ставити під сумнів інформацію, шукати її з різних джерел. Це допомагає виявляти помилки в існуючих теоріях, розширює горизонти розуміння світу, запобігає догматизму в науці та розвиває критичне мислення.

Чи справді Земля плоска, як стверджують деякі люди? Які докази проти цього ми можемо навести?

Джерело: https://gemini.google.com/

Відповідь: Земля не плоска. Це науково доведений факт. Численні докази, такі як спостереження з космосу, зникнення кораблів за горизонтом, різні сузір’я в різних місцях, польоти літаків, місячні затемнення, гравітація та подорожі навколо світу, однозначно підтверджують її кулясту форму. Теорія плоскої Землі є псевдонауковою і не має жодного наукового підґрунтя.

Як ми можемо відрізнити наукове пояснення природного явища від міфу чи легенди?

Джерело: https://gemini.google.com/

Відповідь: Наукове пояснення природного явища відрізняється від міфу чи легенди кількома ключовими характеристиками.

По-перше, наука ґрунтується на фактах, отриманих в результаті спостережень, експериментів та аналізу даних, тоді як міфи та легенди базуються на усних переказах, віруваннях та традиціях, без надання конкретних доказів.

По-друге, наукові теорії піддаються постійній перевірці та можуть бути спростовані, якщо з’являються нові докази.

По-третє, наука прагне до об’єктивного опису явищ, без урахування особистих вірувань чи емоцій, тоді як міфи та легенди часто містять суб’єктивні елементи, такі як моральні настанови, культурні цінності та емоційні переживання.

Посилання на відео джерела:

https://youtu.be/Z6aE9oQSnbA?feature=shared

Відео

https://youtu.be/TnjDh2vQt3Y?feature=shared

Відео

https://youtu.be/_TfhqXKc8Ic?feature=shared

Відео

2. Теоретичний блок

Дружня порада вчителю

Тривалість до 15 хв.

2.1. Критичне мислення як елемент наукового аналізу

Дружня порада вчителю

Акцентуйте увагу учнів на практичному значенні критичного мислення.

Допомагайте учням самим доходити до правильного рішення через логіку та аналіз. Учені повинні навчитися запитувати: Звідки ця інформація? Чи є докази? Чи може бути інша точка зору?

Використовуйте методи активного навчання – дискусії та дебати.

Критичне мислення – це не просто здатність сумніватися, а складний когнітивний процес, що включає аналіз, оцінку, інтерпретацію та синтез інформації. В науковому контексті, особливо у фізиці, воно стає незамінним інструментом для забезпечення об’єктивності та точності досліджень.

В повсякденному житті критичне мислення допомагає нам зробити той чи інший вибір. Наприклад, при виборі навчального закладу для вступу, критичне мислення допомагає зважити всі «за» і «проти», оцінити ризики та переваги, і зробити обґрунтований вибір.

Критичне мислення допомагає слухати та розуміти співрозмовника, аналізувати його аргументи, ставити правильні запитання та висловлювати власні думки чітко та аргументовано.

В епоху соціальних мереж та інтернету ми постійно стикаємося з великою кількістю інформації з різних джерел. Сучасний світ переповнений рекламою, новинами та різним інформаційним контентом Критичне мислення допомагає аналізувати факти, перевіряти джерела інформації та оцінювати їхню правдивість.

Критичне мислення відіграє ключову роль в науковому аналізі, оскільки дозволяє розкладати складні проблеми на складові частини, виявляючи взаємозв’язки та закономірності, що особливо важливо у фізиці під час аналізу експериментальних даних, виявлення помилок і систематичних похибок.

Воно також сприяє ретельному оцінюванню доказів, допомагаючи відрізняти обґрунтовані аргументи від суб’єктивних думок чи упереджень.

Завдяки цьому можна формувати обґрунтовані висновки, спираючись не на емоції чи інтуїцію, що є важливим для інтерпретації результатів експериментів і формулювання наукових теорій.

Розвиток критичного мислення базується на активному навчанні, яке включає дискусії, дебати та вирішення проблем, що сприяє глибшому аналізу інформації.

2.2. Методи критичного мислення у фізиці

Дружня порада вчителю

Наводьте реальні та історичні приклади. Розглядайте відомі наукові спростування.

Метод Сократа – ставте учням питання, які спонукають їх самостійно знаходити хиби в міркуваннях.

В фізиці можна виділити такі основні методи критичного мислення:

Логічний аналіз;
фальсифікація гіпотез;
моделювання;
аналіз похибок.

Логічний аналіз – це процес систематичного дослідження аргументів, доказів та висновків з метою визначення їхньої обґрунтованості та достовірності. Іншими словами використання логіки при доведенні теорій.

У фізиці це виведення конкретних висновків з загальних принципів або законів. Наприклад, застосування законів Ньютона для розрахунку руху тіла. Або узагальнення експериментальних даних для формулювання наукових законів або гіпотез. Наприклад, виведення закону Ома на основі вимірювань напруги та струму.

В медицині лікарі використовують логічний аналіз, щоб виключити хвороби з подібними симптомами. Наприклад, якщо пацієнт має лихоманку, кашель і утруднене дихання, необхідно розрізнити, чи це вірусна інфекція, бактеріальна пневмонія чи алергічна реакція. При виникненні ускладнень у пацієнта лікар повинен логічно оцінити: чи є це наслідком препарату, взаємодії з іншими ліками чи зовнішніх факторів.

Таким чином логічний аналіз допомагає виявити логічні помилки, такі як невідповідність та помилковість причинно-наслідкових зв’язків.

Фальсифікація гіпотез – це процес перевірки наукових гіпотез шляхом пошуку доказів, які можуть їх спростувати.

Цей метод, запропонований Карлом Поппером, стверджує, що наукові гіпотези повинні бути фальсифікованими, тобто їх можна перевірити та потенційно спростувати.

Основні аспекти фальсифікації:

Критерій фальсифікації – теорія є науковою лише тоді, коли існує можливий спосіб довести її хибність. Якщо теорія формулюється так, що її неможливо спростувати, вона належить до ненаукових поглядів;
фальсифікація проти верифікації – на відміну від підходу, що базується на підтвердженні (верифікації), фальсифікація спрямована на пошук спростування гіпотези;
гіпотези та їх перевірка – у процесі наукового дослідження висувається гіпотеза, потім експериментально перевіряється. Якщо вона не узгоджується з результатами, її відхиляють або модифікують.

Наприклад, гіпотеза: «світло розповсюджується миттєво». Фальсифікація: вимірювання швидкості світла.

Гіпотеза: «Земля плоска». Фальсифікація: кругла тінь землі під час місячного затемнення.

Гіпотеза: «Існує ефір, як середовище для поширення світла». Фальсифікація: експеримент Майкельсона-Морлі.

Результатами фальсифікації є перегляд теорії Ньютона після відкриття теорії відносності Ейнштейна, моделі атома після відкриття квантової механіки чи теорії гравітації після відкриття гравітаційних хвиль.

Фальсифікація гіпотез у медицині дозволяє уникати небезпечних помилок, покращувати методи лікування та обґрунтувати медичну науку на реальних доказах.

Наприклад, протягом століть вважалося, що кровопускання лікує багато хвороб, включаючи лихоманку. Однак клінічні спостереження та експерименти довели, що цей метод часто послаблював пацієнтів і не приносив користі.

Довгий час вважалося, що виразка шлунка викликається стресом і неправильним харчуванням. Однак австралійські вчені Баррі Маршалл і Робін Уоррен довели, що основною причиною є бактерія Helicobacter pylori, що змінило підходи до лікування.

У 1998 році була висунута гіпотеза про зв’язок між вакциною MMR (кір, паротит, краснуха) та аутизмом. Проте численні масштабні дослідження не змогли підтвердити цей зв’язок, що призвело до спростування початкової гіпотези.

Перед впровадженням у медичну практику нові ліки проходять клінічні випробування, під час яких аналізуються можливі побічні ефекти. Якщо препарат не показує ефективності або має значні ризики, його гіпотетична користь спростовується.

Моделювання в критичному мисленні – це процес створення абстрактних або фізичних моделей, що сприяє розгляду альтернативних варіантів розвитку подій та дозволяє оцінити ризики і можливі наслідки прийнятих рішень.

Дружня порада вчителю

Моделі допомагають краще зрозуміти явища, які складно уявити. Покажіть різницю між реальними експериментами та їхніми моделями. Наведіть приклади не тільки з фізики, а й з медицини.

Наприклад, при дослідженні руху тіл учень не просто застосовує формули, а аналізує різні чинники (силу тертя, опір повітря, вплив гравітації), що допомагає йому робити логічні висновки.

В медицині цей метод дозволяє аналізувати складні біологічні процеси, прогнозувати наслідки лікування та перевіряти ефективність терапії. Наприклад, допомагає оцінювати взаємодію ліків із клітинами у фармакології, що дозволяє критично аналізувати можливі побічні ефекти перед клінічними випробуваннями. В хірургії дає змогу лікарям прораховувати найкращі варіанти операцій, зменшуючи ризики для пацієнта. У генетиці дозволяє передбачати ймовірність розвитку спадкових захворювань, що сприяє обґрунтованому прийняттю рішень щодо лікування та профілактики.

Дружня порада вчителю

Учням важливо розуміти, що помилки – це частина науки.

Покажіть, що наукові помилки ведуть до відкриттів. Наприклад, відкриття рентгенівського випромінювання через випадкову помилку. У 1895 році німецький фізик Вільгельм Рентген проводив експерименти з електронами, що рухаються у вакуумній трубці, та намагався дослідити їхні властивості. Він обгорнув трубку чорною картою, щоб світло не виходило назовні. Однак, на відстані кількох метрів від трубки знаходився екран, покритий речовиною, що світиться під дією ультрафіолету. Рентген помітив, що цей екран почав світитися, хоча між ним і трубкою був непрозорий папір.

Головна похибка: він очікував, що жодне випромінювання не вийде за межі трубки, але сталося навпаки.

Аналіз похибок у критичному мисленні є важливою складовою розвитку логічного й раціонального підходу до оцінки інформації. Похибки (або когнітивні упередження та логічні хиби) можуть призводити до помилкових висновків і некоректних суджень.

Логічні хиби – помилки у міркуваннях, які роблять аргумент недійсним:

помилкове узагальнення – висновки на основі недостатньої кількості даних (приклад «Мій друг інвестував у криптовалюту і став мільйонером. Це означає, що кожен, хто інвестує в криптовалюту, стане багатим»);
хибна дилема – представлення двох варіантів як єдино можливих, хоча існують інші рішення (приклад «Якщо ти не згоден зі мною, значить, ти взагалі нічого не розумієш у цій темі»);
помилковий причинно-наслідковий зв’язок – припущення, що одна подія спричинила іншу лише через їхню послідовність у часі (приклад «Я з’їв апельсин і через годину захворів. Отже, апельсини викликають хворобу»);
апеляція до авторитету – аргументування на основі думки авторитетної особи без критичного аналізу (приклад «Ісаак Ньютон вважав, що світло складається з маленьких частинок (корпускул), які рухаються прямолінійно, як кулі – тож так воно і є»).

Когнітивні упередження – систематичні помилки сприйняття та мислення:

упередженість підтвердження – схильність шукати інформацію, яка підтверджує власну точку зору, і ігнорувати суперечливі факти;
ефект ореолу – тенденція судити про людину чи явище за однією позитивною чи негативною рисою (приклад «Ця людина добре одягнена, отже, вона розумна та надійна», – зовнішній вигляд не завжди пов’язаний з інтелектом чи чесністю);
ефект Даннінга-Крюгера – переоцінка власної компетентності серед малодосвідчених людей і недооцінка серед експертів (приклад «Людина, яка кілька разів дивилася відео про фізику, впевнена, що знає більше, ніж дипломовані фізики»);
якірний ефект – надмірна залежність від першої отриманої інформації під час прийняття рішень (приклад «Якщо термометр, який використовують у лабораторії, спочатку показував 20 °C, а потім його замінили на новий, але він показує 19 °C, люди можуть схилятися до думки, що новий термометр неточний, оскільки вже звикли до значення «20 °C»).

3. Практичний блок

Дружня порада вчителю

Тривалість до 20 хв.

Завдання № 1

(Аналіз помилкових тверджень)

Чи правда, що вага людини на Місяці дорівнює вазі на Землі? Поясніть.

Джерело: https://gemini.google.com/

Відповідь: Ні, це неправда. Вага людини на Місяці буде меншою, ніж на Землі приблизно в 6 разів. Ось чому:

Гравітація та вага. Вага – це сила, з якою об’єкт діє на опору чи підвіс внаслідок того, що притягується до планети або супутника, та залежить від сили гравітації, яка діє на нього. Місяць має значно меншу гравітацію, ніж Земля, приблизно 1/6 земної.

Маса. Маса об’єкта залишається незмінною, незалежно від того, де він знаходиться. Тобто, маса людини на Місяці буде такою ж, як і на Землі.

Отже, якщо людина має масу 60 кг на Землі, на Місяці вона теж буде мати масу 60 кг. Однак, вага людини на Землі буде приблизно 600 Н, а на Місяці – 100 Н.

Завдання № 2

(Фізичні парадокси)

Чому якщо потяг їде з постійною швидкістю, пасажир не відчуває руху? Поясніть.

Джерело: https://gemini.google.com/

Відповідь: Пасажир не відчуває руху поїзда, коли той їде з постійною швидкістю, через принцип відносності руху. Коли поїзд рухається з постійною швидкістю, ви та все, що знаходиться в ньому, рухаєтеся з тією ж швидкістю. Оскільки немає змін швидкості (прискорення), ви не відчуваєте жодної сили, яка б штовхала вас в одному чи іншому напрямку. Ви відчуваєте рух лише тоді, коли швидкість поїзда змінюється (прискорюється або сповільнюється).

Приклад зі склянкою води. Якщо поїзд їде з постійною швидкістю, вода в склянці залишається нерухомою відносно склянки та столу. Однак, якщо поїзд гальмує, вода продовжує рухатися вперед через свою інерцію. Це змушує воду виплескуватися.

Завдання № 3

(Логічний аналіз)

Яка помилка міститься у твердженні: «важкий предмет падає швидше за легкий»?

Джерело: https://gemini.google.com/

Відповідь: Твердження «важкий предмет падає швидше за легкий» помилкове, оскільки в умовах вакууму, де відсутній опір повітря, всі тіла, незалежно від їхньої маси, падають з однаковим прискоренням під дією сили тяжіння. Різниця в швидкості падіння у звичайних умовах обумовлена опором повітря, який більше впливає на легкі предмети з великою площею поверхні.

Знаючи це, ви можете прийти до висновку, що поклавши легкий предмет (аркуш паперу, пірʼїнку, листок тощо) на важкий (наприклад, книга) можна усунути опір повітря в результаті чого при падінні легший предмет не буде відставати від важчого.

Завдання № 4

(Перевірка інформації)

Як можна довести чи спростувати твердження: «всі метали є магнітними»?

Джерело: https://gemini.google.com/

Відповідь: Експериментальна перевірка покаже, що не всі метали є магнітними. Лише деякі метали, такі як залізо, нікель і кобальт, є феромагнетиками і сильно притягуються до магніту. Тоді як більшість інших металів, алюміній, мідь, золото, є парамагнетиками, що мають слабку або відсутню взаємодію з магнітним полем.

Завдання № 5

(Наукова аргументація)

Чи можливий рух у вакуумі без зовнішнього впливу? Поясніть

Джерело: https://gemini.google.com/

Відповідь: Рух у вакуумі без зовнішнього впливу можливий завдяки першому закону Ньютона: якщо на тіло не діють зовнішні сили, воно рухається прямолінійно і рівномірно. У вакуумі відсутній опір середовища, тому немає сили, яка б його сповільнювала.

Однак, якщо від тіла відкидається якась його частина (наприклад, газ або уламок), то згідно з третім законом Ньютона воно отримає зворотний імпульс і почне рухатися в протилежному напрямку, що є принципом реактивного руху.

Завдання № 6

(Спостереження і висновки)

Чому вода у склянці не витікає, якщо накрити її аркушем паперу і перевернути? Поясніть

Джерело: https://playingwithrain.com/upside-down-glass-of-water/

Відповідь: Вода у склянці не витікає через те, що атмосферний тиск, який діє на папір зовні, перевищує тиск води зсередини, створюючи достатню силу для утримання паперу на місці. Також цьому сприяє поверхневий натяг води, який допомагає утримувати папір.

Завдання № 7

(Фізика у побуті)

Чому двері холодильника важче відкрити одразу після його закриття? Поясніть

Джерело: https://gemini.google.com/

Відповідь: Двері холодильника важче відкрити одразу після його закриття через різницю тисків. Коли двері закриваються, тепле повітря всередині холодильника охолоджується, що призводить до зменшення його об’єму та тиску. В результаті цього сила, з якою повітря всередини холодильника тисне на двері, менша за силу, з якою повітря тисне на двері ззовні. Різниця цих сил і є силою, що “притискає” двері холодильника. Щоб відкрити двері, потрібно подолати цю силу, що й робить процес важчим.

Завдання № 8

(Спростування міфів)

Чи дійсно блискавка ніколи не вдаряє двічі в одне місце?

Джерело: https://www.unian.ua/pogoda/news/10826759-bliskavka-vdarila-v-nayvishchiy-hmarochos-u-dubaji-foto-video.html

Відповідь: Міф про те, що блискавка ніколи не вдаряє двічі в одне місце, неправдивий. Наприклад, Емпайр-Стейт-Білдінг у Нью-Йорку приймає близько 25 ударів блискавки на рік, що доводить можливість багаторазових розрядів у те саме місце.

Завдання № 9

(Наукові факти vs. Псевдонаукові твердження)

Ознайомтесь із наведеними твердженнями. Визначте, які з них є науковими фактами, а які – псевдонауковими твердженнями. Обґрунтуйте свою відповідь.

Температура абсолютного нуля дорівнює -273,15 °C.
Вода має пам’ять і може передавати інформацію іншим речовинам.
Магнітне поле впливає на заряджені частинки.
Людина може використовувати енергію космосу для зцілення без медичних засобів.
Гравітація діє на всі тіла з однаковим прискоренням у вакуумі.
ГМО-продукти змінюють людський ДНК.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Відповідь: Наведені твердження поділяються на наукові факти та псевдонаукові твердження: перші 1, 3, 5 (абсолютний нуль, вплив магнітного поля, гравітація у вакуумі) підтверджені експериментами та теоретичними розрахунками, а другі 2, 4, 6 (пам’ять води, зцілення енергією космосу, зміна ДНК ГМО) не мають наукових доказів, суперечать відомим законам природи та базуються на віруваннях або спотворених фактах.

Завдання № 10

(Оцінка надійності джерел інформації)

Вам надано три джерела інформації щодо питання «Чи шкідливе 5G-випромінювання?».

Джерело 1: стаття наукового журналу, рецензована експертами.
Джерело 2: відео на YouTube від блогера, який не є науковцем.
Джерело 3: допис у соціальній мережі з особистими враженнями людини.

Проаналізуйте ці джерела за критеріями: авторитетність, наявність доказів, можливі упередження.

Визначте, яке джерело найнадійніше, а яке – найменш надійне, та поясніть чому.

Відповідь: Джерело 1. Авторитетність: Найвища. Наукові журнали проходять суворий процес рецензування. Наявність доказів: Висока. Наукові статті зазвичай містять детальний опис методології дослідження, дані та їх аналіз, а також посилання на інші наукові роботи. Можливі упередження: Низькі.

Джерело 2. Авторитетність: Низька. Блогери часто не мають наукової освіти. Наявність доказів: Низька. Відео можуть містити особисті думки або неперевірену інформацію. Можливі упередження: Високі. Блогери можуть мати особисті інтереси.

Джерело 3. Авторитетність: Найнижча. Особисті враження не є науковими даними. Наявність доказів: Відсутня. Особисті враження суб’єктивні та не можуть бути узагальнені. Можливі упередження: Найвищі. Особисті враження можуть бути сильно упередженими через емоції, особистий досвід або вірування.

Найнадійнішим джерелом є стаття з наукового журналу. Найменш надійним є допис у соціальній мережі. Відео на YouTube займає проміжне положення.

Важливо розрізняти авторитетність тверджень, висунутих у наукових журналах, та логічну помилку “апеляції до авторитету”. Викладення деталей теоретичного та емпіричного досліджень в наукових журналах дозволяє перевіряти іншим науковцям (зокрема рецензентам) це дослідження та методику його проведення, а також проводити незалежні перевірки (відтворення результатів).

4. Попрактикуймо самостійно

Дружня порада вчителю

Тривалість до 5 хв.

Рівень А

Чи можна довести, що Земля обертається навколо Сонця, не виходячи з дому?

Відповідь: Обертання Землі навколо Сонця можна довести, не виходячи з дому, спостерігаючи за зміною пір року. Зміна пір року є прямим наслідком обертання Землі навколо Сонця. Коли Земля нахилена північною півкулею до Сонця – в північній півкулі літо. Через півроку після цього в північній півкулі буде зима, оскільки через рух Землі навколо Сонця, північна півкуля буде нахилена в протилежну від Сонця сторону.

Спостереження за рухом зірок. Зірки, які ми бачимо вночі, змінюються протягом року.

Рівень В

Вам надано результати експерименту з визначення густини тіла.

№	Маса (г)	Об’єм (см³)	Густина (г/см³)
1	200	100	2
2	150	75	?
3	300	150	?

Обчисліть густину кожного зразка (логічний аналіз таблиці).

Відповідь: Зразок 2: Густина = Маса / Об’єм = 150 г / 75 см³ = 2 г/см³

Зразок 3: Густина = Маса / Об’єм = 300 г / 150 см³ = 2 г/см³

Чи можна стверджувати, що всі три зразки складаються з одного матеріалу? Поясніть.

Відповідь: Так, можна стверджувати, що всі три зразки складаються з одного матеріалу. Це тому, що густина кожного зразка однакова (2 г/см³).

Рівень С

Кінетична енергія автомобіля масою 1000 кг при швидкості 20 м/с складає 200000 Дж, а при швидкості 40 м/с – 800000 Дж відповідно.

Чи зростає енергія лінійно при подвоєнні швидкості?

Відповідь: Ні, енергія не зростає лінійно. При подвоєнні швидкості кінетична енергія зростає в чотири рази.

Як ці обчислення допомагають зрозуміти небезпеку перевищення швидкості на дорогах?

Відповідь: Ці обчислення показують, що кінетична енергія автомобіля зростає квадратично зі збільшенням швидкості. Це означає, що навіть невелике збільшення швидкості може призвести до значного збільшення енергії удару при зіткненні.

Отже, при подвоєнні швидкості енергія удару зростає вчетверо, що значно збільшує ризик серйозних травм або смертельних випадків.

Це підкреслює важливість дотримання швидкісного режиму на дорогах для забезпечення безпеки.

5. Рефлексія

Дружня порада вчителю

Тривалість до 2 хв.

Я дізнався/дізналася про …
Мені було цікаво…
Я хочу дізнатися більше про…

У вільний від відпочинку час

Дружня порада вчителю

Завдання на роботу з додатковими джерелами інформації, їх аналіз та формування висновків.

Знайдіть в мережі інтернет два псевдонаукові твердження, які пов’язані з фізикою і медициною, та поясніть, чому вони є хибними.

Завантажити матеріал (PDF)

Урок 6. Критичне мислення у фізиці

Очікувані результати навчання

Очікувані результати для учнівства:

аналізують фізичні явища з точки зору критичного мислення
розрізняють наукові факти та псевдонаукові твердження, наводять їх приклади з різних галузей фізики
оцінюють надійність джерел інформації та виявляють можливі упередження
перевіряють гіпотези
використовують моделювання для обґрунтування фізичних теорій
формулюють власні висновки на основі експериментальних даних
висловлюють власну думку, спираючись на отримані результати

Ключові слова:

критичне мислення
гіпотеза
аналіз
експеримент
факт
фальсифікація
інтерпретація результатів

План уроку:

Мотиваційна частина
Теоретичний блок
2.1. Критичне мислення як елемент наукового аналізу
2.2. Методи критичного мислення у фізиці
Практичний блок
Попрактикуймо самостійно
Рефлексія

1. Мотивація

Проблемне питання

Джерело: https://chatgpt.com/

Чи справді Земля плоска, як стверджують деякі люди? Які докази проти цього ми можемо навести?

Джерело: https://gemini.google.com/

Як ми можемо відрізнити наукове пояснення природного явища від міфу чи легенди?

Джерело: https://gemini.google.com/

Посилання на відео джерела:

https://youtu.be/Z6aE9oQSnbA?feature=shared

Відео

https://youtu.be/TnjDh2vQt3Y?feature=shared

Відео

https://youtu.be/_TfhqXKc8Ic?feature=shared

Відео

2. Теоретичний блок

2.1. Критичне мислення як елемент наукового аналізу

2.2. Методи критичного мислення у фізиці

В фізиці можна виділити такі основні методи критичного мислення:

Логічний аналіз;
фальсифікація гіпотез;
моделювання;
аналіз похибок.

Основні аспекти фальсифікації:

Критерій фальсифікації – теорія є науковою лише тоді, коли існує можливий спосіб довести її хибність. Якщо теорія формулюється так, що її неможливо спростувати, вона належить до ненаукових поглядів;
фальсифікація проти верифікації – на відміну від підходу, що базується на підтвердженні (верифікації), фальсифікація спрямована на пошук спростування гіпотези;
гіпотези та їх перевірка – у процесі наукового дослідження висувається гіпотеза, потім експериментально перевіряється. Якщо вона не узгоджується з результатами, її відхиляють або модифікують.

Наприклад, гіпотеза: «світло розповсюджується миттєво». Фальсифікація: вимірювання швидкості світла.

Гіпотеза: «Земля плоска». Фальсифікація: кругла тінь землі під час місячного затемнення.

Гіпотеза: «Існує ефір, як середовище для поширення світла». Фальсифікація: експеримент Майкельсона-Морлі.

Логічні хиби – помилки у міркуваннях, які роблять аргумент недійсним:

помилкове узагальнення – висновки на основі недостатньої кількості даних (приклад «Мій друг інвестував у криптовалюту і став мільйонером. Це означає, що кожен, хто інвестує в криптовалюту, стане багатим»);
хибна дилема – представлення двох варіантів як єдино можливих, хоча існують інші рішення (приклад «Якщо ти не згоден зі мною, значить, ти взагалі нічого не розумієш у цій темі»);
помилковий причинно-наслідковий зв’язок – припущення, що одна подія спричинила іншу лише через їхню послідовність у часі (приклад «Я з’їв апельсин і через годину захворів. Отже, апельсини викликають хворобу»);
апеляція до авторитету – аргументування на основі думки авторитетної особи без критичного аналізу (приклад «Ісаак Ньютон вважав, що світло складається з маленьких частинок (корпускул), які рухаються прямолінійно, як кулі – тож так воно і є»).

Когнітивні упередження – систематичні помилки сприйняття та мислення:

упередженість підтвердження – схильність шукати інформацію, яка підтверджує власну точку зору, і ігнорувати суперечливі факти;
ефект ореолу – тенденція судити про людину чи явище за однією позитивною чи негативною рисою (приклад «Ця людина добре одягнена, отже, вона розумна та надійна», – зовнішній вигляд не завжди пов’язаний з інтелектом чи чесністю);
ефект Даннінга-Крюгера – переоцінка власної компетентності серед малодосвідчених людей і недооцінка серед експертів (приклад «Людина, яка кілька разів дивилася відео про фізику, впевнена, що знає більше, ніж дипломовані фізики»);
якірний ефект – надмірна залежність від першої отриманої інформації під час прийняття рішень (приклад «Якщо термометр, який використовують у лабораторії, спочатку показував 20 °C, а потім його замінили на новий, але він показує 19 °C, люди можуть схилятися до думки, що новий термометр неточний, оскільки вже звикли до значення «20 °C»).