Освітня система покликана забезпечувати формування активної творчої особистості, сприяти виробленню самостійного мислення людини.

Головне призначення навчання – вчити приймати рішення, вчити алгоритмам і моделям вироблення цих рішень. Педагоги-практики і науковці працюють над розробкою підходів до організації навчального процесу, які мають на меті розвиток здібностей студентів самостійно добувати знання і творчо використовувати їх у нових умовах. На даний час створено немало технологій навчання, які забезпечують організацію активної діяльності студентів.

Психологічні аспекти активізації пізнавальної діяльності висвітлені в роботах Д.М. Богоявленського, В.М. Вергасова, П.Я. Гальперіна, Д.Б. Ельконіна, О.М. Матюшкіна, М.О. Менчинської, Я.О. Пономарьова, Ю.О. Самаріна, Н.Ф. Тализіної [18, 28, 49, 108, 112, 138, 163, 176, 209]. Закономірності психологічних явищ, на основі яких можливий розвиток пізнавальної активності студентів, досліджено у роботах Д. Брунера, О.М. Леонтьєва, С.Л. Рубінштейна та ін. [22, 99, 155]. Аналіз принципів, методів і форм навчання, що активізують пізнавальну діяльність зробили С.І. Архангельський, Ю.К. Бабанський, В.М. Вергасов, В.І. Загвязінський, Б.І. Коротяєв, І.Я. Лернер, П.І. Підкасістий, М.М. Скаткін [8, 9, 10, 11, 12, 28, 63, 86, 101, 102, 135, 170].

Вдосконаленню змісту, методів, організаційних форм і засобів для ефективного вивчення фізики в школі присвячені роботи А.М. Алексюка, О.І. Бугайова, С.У. Гончаренка, П.О. Знаменського, С.Ю. Каменецького, Є.В. Коршака, О.І. Ляшенка, П.Я. Михайлика, Д.В. Пьоришкіна, Л.І. Резнікова, М.Й. Розенберга, О.В. Сергєєва [4, 5, 24, 52, 74, 87, 88, 89, 118, 129, 130, 148, 152, 167, 168]. Значний внесок у розробку питання про застосування навчальних задач у процесі навчання фізики внесли О.І. Бугайов, С.У. Гончаренко, C.Е. Каменецький, С.В. Коршак, О.І. Ляшенко, В.П. Орєхов, В.Г. Розумовський, А.В. Усова [24, 74, 88, 113, 129, 150, 183]. Вагомі результати в цьому напрямку отримані в спеціальних дослідженнях, проведених Г.В. Касяновою, Б. Мірзоєвим, П.Я. Михайликом, А.І. Павленком, О.І. Савченком, А.В. Примаковим та ін. [77, 116, 118, 131, 132, 140]. А.І. Павленко розглядає самостійне складання і розв’язування навчальних фізичних задач учнями як ефективний та доступний метод їх навчально-пізнавальної діяльності, інструмент пізнання. А.В. Примаков, запропонував систему фізичних задач, графічний спосіб розв’язування яких є більш раціональним.

З.І. Калмикова зазначає, що „немає різниці між продуктивним мисленням ученого, що відкриває нові закономірності оточуючого світу, і продуктивним мисленням студента, що робить відкриття для себе самого, тому що в основі лежать загальні закономірності. Тільки умови пошуку знань у них різні, як різні рівні розумової діяльності, які приводять до відкриття” [71]. Тому важливою складовою змісту навчання фізики стає вивчення наукових методів отримання і побудови фізичного знання та організації відповідної навчально-пізнавальної діяльності суб’єктів, щоб підвести до найвищої межі можливості студента з метою постійного підвищення цих можливостей до навчання.

Методами наукового теоретичного пізнання є ідеалізація і формалізація, аналогія, моделювання, мислений експеримент, гіпотеза, сходження від абстрактного до конкретного, зведення конкретного до абстрактного, метод аксіом і тощо. Значні можливості для вдосконалення методики навчання фізики у вищій школі мають місце якраз у застосуванні методу фізичної аналогії, який приводить не тільки до економії часу для засвоєння знань, а й озброює студентів важливим методом наукового пізнання для здобування нових знань (С.П. Бондар, Б.І. Коротяєв, М.Й. Розенберг, Є.С. Клосс) [20, 21, 80, 86, 151].

Метод фізичної аналогії ґрунтується на симетрії фізичних об’єктів і явищ – одному з найважливіших фундаментальних фізичних принципів. Він передбачає пошук загальних властивостей у різних фізичних об’єктах (явищах) і подальше розширення на інші властивості. На всіх етапах розвитку науки аналогія відігравала роль одного з найпоширеніших евристичних методів мислення.

Аналогія – це логічна категорія, яка відіграла значну роль в розвитку фізики. Згодом її почали застосовувати в навчальній і методичній літературі для пояснення і популяризації складних питань. Цінність аналогій полягає в тому, що вони при вивченні фізики виконують функції демонстраційного експерименту, допомагають створити опорні образи, які значно полегшують засвоєння пояснюваних понять.

Доцільно розібрати питання взаємовідносин між методом аналогії та моделюванням. Моделювання – це дослідження об’єктів пізнання за допомогою побудованих моделей реально існуючих предметів і явищ. В.А.Штофф визначив місце аналогії у моделюванні: „Відношення моделі до модельованого об’єкту є відношення не тотожності, а аналогії. При цьому звичайно реалізується … головним чином аналогія на рівні функції і на рівні структури” [204, с. 52]. Тому використання аналогії у пізнанні пов’язано з використанням моделей.

Фізики ХІХ сторіччя розглядали моделі як засіб пояснення всіх фізичних явищ з точки зору механіки або класичної електродинаміки. Можливість побудови різних механічних моделей на базі однієї фізичної теорії призвела до абсолютизації феноменологічних методів у фізиці. Багато моделей, що вважались метафізичними, було відкинуто. Розвиток фізичної картини світу, причинами якого стали теорія відносності та квантова механіка, привів до деякої дискредитації модельних уявлень взагалі. Моделі стали розглядатися вченими як класичний спосіб пояснення фізичних явищ.

Моделей і аналогій стали уникати і в навчальній, і у методологічний літературі. Стан змінився після спеціальних досліджень С.Е. Каменецького [73] та А.І. Уємова [180]. С.Е. Каменецький провів дослідження про доцільність використання аналогій у курсі фізики середньої школи. У результаті цієї роботи дослідник прийшов до висновку, що методично правильне використання аналогій у процесі навчання підкреслює загальні закономірності у реальних процесах і явищах природи, покращує наочність у навчанні і сприяє розвитку логічного мислення. Даний методичний прийом полегшує засвоєння та поглиблення знань учнів.

А.І. Уємов, визначив умови підвищення правдоподібності висновку по аналогії:

‑ загальні властивості повинні бути суттєвими для двох порівнювальних предметів, цих властивостей повинно бути якомога більше;

‑ велике значення має різноманітність загальних властивостей: геометричних, фізичних, хімічних;

‑ перенесена властивість повинна бути такого ж типу як і ті, про які йде мова у посиланнях.

Філософи І.С. Дишелевий та Л.В. Яценко [114] відзначають, що роботи С.Е. Каменецького та А.І. Уємова визначають класичний метод аналогії, а саме – мислення за методом аналогії підкоряється таким же закономірностям, що і робота вчених, які зробили відкриття завдяки аналогії. Класичні методи науки філософи порівнюють із сучасними методиками наукової і технічної творчості Г.С. Альтшуллера, Дж. Гордона та інших, у яких розкривається механізм використання методів науки на різних етапах творчого циклу [6, 7, 214, 215].

Наше дослідження показало, що існує ряд робіт, присвячених питанням навчання фізики, які більш детально розкривають механізм використання методу аналогій, ніж це зроблено у роботах С.Е. Каменецького та А.І. Уємова. Перш за все, слід відзначити роботи С.П. Бондар, у якій розроблені структурно-логічні схеми міркувань за аналгією. Роботи В.Н. Воробйова, Л.Р. Калапуші, С.М. Козела, П.Я. Михайлика, А.І. Павленка, Г.Б. Редька, Ю.В. Сенька [48, 69, 84, 118, 131, 145] та інших поглиблюють і розширюють можливості використання методу аналогії у навчанні фізики.

Роль аналогій у проблемному навчанні визначили С.П. Бондар, Д.В. Вількєєв, О.М. Матюшкін, М.І. Махмутов, С.Л. Рубінштейн [12, 21, 30, 108, 109, 155]. Ю.К. Бабанський пише: „Встановлення за аналогією спільного між різнорідними фізичними явищами завдяки ефекту раптовості привертає увагу учнів до вивчення нового явища і робить це вивчення більш глибоким” [11, c.11]. Так само і у студентів з’являється інтерес, бажання пізнати нове, знайти спільне й відмінне між вивченим і тим, що вивчається.

Якщо при розв’язанні навчальної проблеми студент звертається до аналогії, це означає, що він зрозумів проблему і намагається її розв’язати. При цьому розумовий пошук починається з актуалізації попередніх знань (С.Л. Рубінштейн, О.М. Матюшкін), за допомогою яких розв’язувалися подібні проблеми. Такого ж самого погляду дотримується і Д.В. Вількеєв: „Спочатку аналіз обмежується тільки співвідношенням умов і вимог даної задачі, потім аналіз виходить за межі проблемної ситуації і протікає через співвідношення розв’язуваної задачі з іншими більш чи менш аналогічними задачами” [30, c.24]. Він виділяє п’ять рівнів перенесення відомих способів у нову ситуацію, серед яких є пряме перенесення способу в аналогічну ситуацію і перенесення способу у віддалену аналогічну ситуацію. Він вважає, що встановлення аналогії між двома ситуаціями – акт творчий і часто інтуїтивний, хоча в таких випадках не створюється новий спосіб, а використовується відомий.

Педагоги відзначають, що активна діяльність суб’єкта сприяє розвитку особистості, адже у цей час у голові виникають різноманітні аналогії. Суб’єкт напружує творчу уяву, шукає подібності даного випадку з відомим і вивченим матеріалом, близьким до того, що вивчається, встановлює зв’язки явищами, які вивчаються і потребують пояснення. До нових ідей приводять сміливі аналогії, які зближують процеси, явища, що на перший погляд не мають між собою нічого спільного.

В.В. Попкович у висновках свого дисертаційного дослідження указував на необхідність застосування методів моделювання та аналогій для розв’язування фізичних задач. При цьому він відмітив, що ця робота вимагає об’єднаного зусилля колективу вчених, методистів і педагогів [139].

А.І. Павленко розглядає самостійне складання і розв’язування навчальних фізичних задач учнями як ефективний та доступний метод їх навчально-пізнавальної діяльності, як інструмент пізнання [131]. У систему завдань на складання задач дослідник включає завдання на встановлення та складання аналогічних задач. Для виконання цих завдань він рекомендує використати ряд задач із „Збірника питань і задач з фізики” П.А. Римкевича [158]. Відмітимо, що розв’язування творчих задач і самостійне творче їх складання сприяє оволодінню досвідом творчої пізнавальної діяльності, оскільки вимагає творчого мислення, дослідницьких вмінь і навичок.

Значні можливості для вдосконалення методики навчання фізики у вищій школі Є.С. Клосс надає застосуванню метода фізичних аналогій, який приводить не тільки до економії часу, а й сприяє розвитку діалектичного мислення студентів, озброює їх важливим методом пізнання для здобування нових знань [80, с.158]. Він пропонує застосовувати цей метод до опису механічних і електромагнітних коливань, хвиль, силових полів.

Механізм процесів, які відбуваються у дослідах з електродинаміки, неможливо спостерігати безпосередньо. У дисертаційному дослідженні Л.В. Ковальчук вказує, що для його розгляду, розуміння і засвоєння є необхідним застосування моделей, аналогій, уявних експериментів тощо [83]. У цій роботі вказано, в яких темах з фізики використовувати методи науки, але механізм їх застосування не наводиться.

Дослідник Б.Г. Кремінський відзначає, що застосування методу аналогії допомагає формуванню наукового стилю мислення, бо при цьому використовуються основні принципи наукового стилю мислення: пояснення, простота, збереження, відповідність та системність [92].

Фудаментальними роботами щодо використання аналогій у навчанні фізики можна вважати роботи: С.Ю. Каменецького, Л.Р. Калапуші, П.Я. Михайлика, Г.Б. Редько, М.А. Солодухіна [68, 75, 120, 145].

Використанню аналогій у викладанні фізики присвячені роботи вищезазначених методистів-фізиків та роботи  Ю.Г. Аванесова, С.П. Бондарь, С.Л. Вольштейна, В.Б. Дроздова, О.Ф. Іваненка, К.Б. Любімова, С.А. Тихомирової та Б.М. Яворського [1, 2, 21, 61, 66, 105, 179].

За останні 30 років почали з’являтися статті, що стосуються використання аналогій у практичному курсі фізики – розв’язуванні задач: С.М. Козел (1975) [84], Ю.Г. Щуров (1990) [208], В.Н. Воробйов, Ю.В. Сенько (1981) [48], Б.А. Мукушев (1991) [124], Л.П. Урвачов та Р.Я. Ерохіна (1993) [62], В.І. Кисельов (1998) [79], А.В. Примаков (1997) [141], П.Я. Михайлик (1998), Л.Р. Калапуша, О.А. Швай (1998).

У роботі „Вивчення аналогії між механічними і електричними коливаннями” Ю.Г. Аванесов порівнює процеси, що відбуваються при коливанні пружного маятника, і процеси у електричному коливальному контурі [1].

Аналіз статей у „Віснику вищої школи” за останні тридцять років виявив тільки одну статтю, присвячену використанню методу аналогії у навчанні фізики. Це стаття В.Л. Шейнфельда „Застосовуючи метод аналогій” [202]. У ній автор характеризує метод аналогії як метод пошуку наукової істини. Він відзначає цінність цього методу, завдяки його пояснювальній функції та можливості поєднання з історичним підходом. Автор показує, як можна підвести студента до самостійного відкриття ефекту виведення формули, закону тощо, завдяки використанню методу аналогії.

У своїх роботах [35,38] ми показали роль використання методу аналогії при викладенні фізики у вищій школі для інтенсифікації навчання. Як бачимо, за час, що пройшов після завершення дослідження С.Ю. Каменецького (з 1959 р.) методика навчання фізики збагатилась чималим матеріалом щодо більш широкого і ефективного застосування методу аналогії.