«НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ Материалы докладов республиканской научно-практической конференции 25 октября 2008 г. КИРОВ 2008 ББК 74. 202. 5 Н 32 Печатается по решению редакционно-издательского ...»

Департамент образования Кировской области

Управление образования администрации г. Кирова

Муниципальное общеобразовательное учреждение

"Кировский физико-математический лицей"

НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Материалы докладов

республиканской научно-практической конференции

25 октября 2008 г.

КИРОВ 2008 ББК 74. 202. 5 Н 32 Печатается по решению редакционно-издательского совета Кировского физико-математического лицея Ответственный редактор – Ю. А. Сауров Оргкомитет конференции: М. В. Исупов – канд. пед. наук

(председатель), В. Г. Разумовский – д-р пед. наук, профессор (Москва), академик Российской академии образования; Ю. А. Сауров – д-р пед. наук, профессор, членкорреспондент Российской академии образования; Е. М. Вечтомов – д-р физ.-мат. наук, профессор; И. С. Рубанов – канд. физ.-мат. наук, доцент; Н. В.

Котряхов – д-р пед. наук, профессор; А. А. Кострова; В. П. Докучаев; Я.

Д. Лебедев – д-р пед. наук (г. Вологда) Н 32 Настоящее и будущее физико-математического образования [Текст]:

материалы докладов республиканской научно-практической конференции.

25 октября 2008 г. / отв. ред. Ю. А. Сауров. – Киров: Типография «Старая Вятка», 2008. – 197 с.

ISBN В сборник включены материалы ученых и учителей о путях и перспективах развития физико-математического образования в России.

ISBN Конференция проводится при поддержке Российской академии образования, департамента образования Кировской области, Управления образования администрации г. Кирова.

© Кировский физико-математический лицей,

ПРЕДИСЛОВИЕ

Будущее физико-математического образования формируется в напряженных теоретических поисках и проектах ученых, в ходе творческой практической образовательной деятельности учителей и методистов. Для массовой школы нередко методические решения отрабатываются на площадке передовых школ, прежде всего, в физикоматематических лицеях. И эта их функция должна быть признана, обеспечена и реализована.

Величие физико-математического образования обусловлено громадными заслугами этой области деятельности перед человеческой цивилизацией. Методы познания и преобразования, которые несут физика и математика, позволили существенно изменить мир на Земле.

И, прежде всего, это касается самого человека – его мышления, мировоззрения, других качеств. В целом методология естествознания сильно влияла и влияет на развитие всей гуманитарной сферы. Вот почему общество и государство должны быть заинтересованы в воспроизводстве в системах образования той культуры, которую несут физика и математика.

Будущее всегда настойчиво требует нового инструментария (интеллектуального и материального) в организации деятельности людей, в том числе учебной деятельности. Но коллективный характер процессов трансляции «опыта рода» остается фундаментальным условием качества образования. Более того, требование к усложнению такой коллективной деятельности только будет расти. И здесь ресурсы развития всех субъектов образования – школьников, учителей, методистов, школ… Построение теории и практики обучения физике невозможно без сотрудничества ученых-методистов и учителей-практиков, т. е. без единства теории и опыта. Теория просто обязана нести проекты, которые развивают практику и повышают е эффективность. В конечном итоге, с одной стороны, это освоение культурного потенциала такой фундаментальной науки, как физика, с другой индивидуальное развитие ученика в совместной деятельности с учителем и учениками.

Организаторы конференции рассчитывают на творческое отношение е участников к поставленным в докладах вопросам и предлагаемым решениям.

М. В. Исупов

ОСОБЕННОСТИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

КИРОВСКОГО ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОГО ЛИЦЕЯ

Кировский физико-математический лицей – это уникальное учебное заведение. Уникальность его, в первую очередь, связана с тем, что, став 20 лет назад одним из первых инновационных учебных заведений Кировской области и завоевав широкое признание, он не теряет своих позиций на протяжении всего времени существования.

В 1988 г. несколько энтузиастов во главе с Владиславом Владимировичем Юферевым создали среднюю школу № 35 с углубленным изучением физики и математики. В 1991 г. школа была реорганизована в Кировский физикоматематический лицей. На эти непростые с политической и экономической точки зрения 90-е гг. и пришлось становление нашего лицея.

За 20 лет существования лицей получил множество наград и почетных званий. Вот некоторые из них: Грант Сороса за достижения в физикоматематическом образовании (1996, 1998); почетные звания «Школа года»

(1997, 1998); «Школа высшей категории»; «Школа века» и «Академическая школа» (2004), Почетный диплом конкурса «Лучшие школы России» в номинации «Школа Успеха» (2004);. Лицей является победителем конкурсов «Лучшая школа г. Кирова» (2006); «Лучшая школа Кировской области»

(2007), конкурса учреждений, внедряющих инновационные образовательные программы, проводимого в рамках приоритетного национального проекта «Образование» (2006, 2008). Информация о лицее, лучших учителях и лицеистах внесена во всероссийскую энциклопедию «Одаренные дети – будущее России»

[1, с. 406–407].

С первых лет учителя активно включились в разработку содержания обучения, создание программ углубленного изучения физики и математики, а также разнообразных спецкурсов и факультативов. Через подбор соответствующего содержания и анализ используемых методик и педагогических технологий, через поиск адекватных форм работы с талантливыми детьми постепенно выкристаллизовывалась система работы с учащимися, одаренными в области физикоматематических дисциплин, позволяющая удовлетворять познавательные потребности всех лицеистов.

Одним из основных элементов этой системы сразу же стала подготовка к участию школьников в предметных олимпиадах различного уровня. Уже в первый год наш ученик успешно выступил на всесоюзной олимпиаде по физике, позже были дипломы на олимпиадах СНГ, а с 1994 г. – на всероссийских олимпиадах по физике, математике, информатике и даже по русскому языку и истории. Всего за годы существования лицея было завоевано 18 дипломов всесоюзных и межреспубликанских (СНГ) олимпиад, 136 дипломов всероссийских олимпиад. По данным Агентства по образованию РФ [2, с. 108], наш лицей в период с 2000 по 2006 г. завоевал 32 диплома всероссийских олимпиад по математике и, обогнав многие известные школы страны, занял 2-ю строчку в российском рейтинге, уступив только ФМШ № 239 г. Санкт-Петербурга.

В 1990 г. наши ученики удостоились первых международных наград, сейчас в арсенале лицея уже 20 медалей международных олимпиад по физике, математике и информатике. Только за 2008 г. наши выпускники завоевали золотые медали всекитайской математической олимпиады и международной олимпиады по математике и бронзовую медаль международной олимпиады по физике.

Имея устойчивые результаты выступления на всероссийских олимпиадах по математике (3–7 дипломов в год) и по физике (2–4 диплома), лицей уверенно входит в пятерку лучших образовательных учреждений физикоматематического профиля в России.

При этом выступления и победы на предметных олимпиадах не являются самоцелью такой работы. Олимпиадная работа – одна из составляющих образовательной системы лицея. Через подготовку и участие в разнообразных интеллектуальных конкурсах происходит закрепление и углубление знаний, полученных на уроках, их применение в нестандартных условиях, формирование ключевых компетенций, что значительно расширяет дидактические возможности традиционного метода обучения. Лицеисты воспитывают в себе трудолюбие, упорство, бойцовские качества. В то же время любые интеллектуальные соревнования являются прекрасным средством обучения и воспитания лицеистов, служат толчком для формирования осознанных мотивов учения, помогают раскрыть творческий потенциал одаренных учеников.

Олимпиадное направление в нашем лицее реализуется через развитую систему дополнительного образования, включающую в себя специальные курсы и факультативы, и участие в разнообразных предметных, межпредметных и многопредметных олимпиадах, турнирах и конкурсах.

В системе дополнительного образования для учащихся лицея работают на бесплатной основе спецкурсы, кружки и факультативы по всем образовательным областям. Именно через систему дополнительного образования и участие в научно-исследовательской деятельности наши ученики имеют возможность сформировать индивидуальные образовательные маршруты и наиболее полно реализовать свои познавательные потребности.

Но ведущим направлением является изучение подходов и методов решения нестандартных олимпиадных задач по физике, математике и информатике.

На «олимпиадных» спецкурсах учащиеся знакомятся с основными подходами к решению таких задач и с решением задач разных этапов всероссийской олимпиады прошлых лет. К ведению подобных спецкурсов привлекаются кроме учителей лицея, занимающихся подготовкой учащихся к олимпиадам, и преподаватели ведущих кировских вузов.

Стоит отметить и многолетнее тесное сотрудничество лицея с Кировским центром дополнительного образования «Одаренный школьник» под руководством Е. Н. Перминовой и научным руководством И. С. Рубанова. Урочная система и система дополнительного образования лицея удачно сочетаются с системой кружков данного центра, где работают квалифицированные специалисты в области подготовки к различным олимпиадам. Именно такое сотрудничество Центра дополнительного образования с нашим лицеем и другими учебными заведениями и позволило вывести нашу область в число регионов-лидеров, сумевших организовать реальную систему по работе с интеллектуально одаренной молодежью.

При этом главным принципом организации олимпиадного направления является массовость. Мы ориентируемся не только на подготовку к олимпиадам высокого уровня, но и считаем, что каждый лицеист должен попробовать свои силы, выступая на самых разнообразных интеллектуальных конкурсах, таких, как «Кенгуру», турниры имени М. В. Ломоносова и Колмогорова, математические турниры городов и Уральские турниры.

Но не все наши лицеисты – это математики и физики. Поэтому и остальным ученикам мы предоставляем возможность раскрыться и подбираем конкурсы по интересам. Олимпиады по математике, физике и английскому языку проводятся для всех лицеистов с 5-го по 11-й класс. Также мы организуем лицейские олимпиады для желающих в рамках предметных недель по всем школьным предметам, конкурсы с массовым участием, такие, как «Русский медвежонок», «Английский бульдог», «Золотое руно», а также направляем учащихся на различные олимпиады, конкурсы и турниры по биологии, экологии, химии, истории, краеведению и другим предметам.

Для увеличения доступности получения качественного образования жителями не только Кирова, но и области, а также ближайших регионов мы традиционно проводим различные открытые олимпиады, в том числе и дистанционные.

Это, в первую очередь, открытая олимпиада лицея «Командный турнир по программированию», который существует уже 11 лет, имеет статус отборочного этапа к всероссийской командной олимпиаде и ежегодно собирает в стенах лицея лучших программистов из Кирова, Москвы и Подмосковья, Казани, Перми, Чебоксар, Челябинска и других городов России. Данный турнир проводится в конце октября – начале ноября нашими выпускниками (студентами и аспирантами столичных вузов) одновременно и по одним задачам с аналогичным турниром в г. Санкт-Петербурге.

Проводим мы на базе лицея и открытые олимпиады престижных вузов города и страны, таких, как Вятский государственный университет, Московский физико-технический институт, Санкт-Петербургский государственный университет и др.

В 1993 г. в лицее создается начальная школа как стартовая площадка для дальнейшего лицейского образования. Это дало возможность проводить поиск и раннее выявление, обучение и воспитание детей с интеллектуальной одарнностью. Но и в начальных классах основным элементом образовательной программы является олимпиадное направление. В начальной школе во внеурочное время все ученики принимают активное участие в интеллектуальных турнирах «Эрудит», а затем и в «Интеллектуальном марафоне». Такой опыт работы мы уже давно и успешно распространяем на школы не только нашей области, но и соседних регионов. На прошедшую в феврале 2008 г. VIII межрегиональную многопредметную олимпиаду для младших школьников «Интеллектуальный марафон» съехались более 800 маленьких интеллектуалов из Кировской, Нижегородской, Архангельской, Московской, Новосибирской областей, а также республик Коми, Марий Эл и Удмуртии.

Задача администрации и педагогического коллектива – найти или провести такие мероприятия, чтобы удовлетворить познавательные запросы и потребности всех ребят. Приходится вести поиск новых форм и новых мероприятий, которые сейчас в изобилии проводятся во многих городах страны. Поиск привел нас и к открытию такой новой формы работы, как игра «Что? Где? Когда?».

На базе нашего лицея действует городская площадка международного интеллектуального турнира по игре «Что? Где? Когда?» (одна из двух, вторая открыта при ВГУ). Наши дети и здесь достигают неплохих результатов, входя в первые десятки лучших команд России из 7–9 сотен команд-участников. Мы направляем свои команды на межрегиональные соревнования по «Что? Где? Когда?», где обычно завоевываются дипломы и кубки. Начинают играть в эту игру с 6-го класса.

Олимпиады, конкурсы, турниры наполняют активной деятельностью жизнь наших лицеистов. Однако для одних это сложно, другие психологически не готовы к таким формам работы, боятся состязательности. Но все же многие подростки желают выделиться, показать себя, быть в центре внимания. Практически универсальной формой, в отличие от олимпиад, является исследовательская и проектная деятельность. К такой работе мы готовим детей с самых первых дней учебы в лицее. Уже с 1-го класса маленькие лицеисты принимают участие в научно-практических конференциях, где презентуют свои первые проекты и результаты своих маленьких исследований. Пусть еще многое сделано родителями и педагогами, но хорошее выступление, хорошая оценка работы стимулирует дальнейшую познавательную активность, ведя к новым победам.

В средней и старшей школе мы только начинаем такую работу, в октябре у нас состоится третий конкурс учебных проектов и исследований. Но ребята вне зависимости от возраста уже давно вышли за рамки лицея и активно участвуют и побеждают в различных межрегиональных и российских научно-практических конференциях и конкурсах, таких, как «Я – исследователь», «Шаг в будущее», «Старт в науку», Балтийский научно-инженерный конкурс, конкурс им. Вернадского и другие.

Очень активное участие принимают наши лицеисты и в дистанционных конкурсах и олимпиадах. В 2007–2008 учебном году 87 лицеистов 4–7-х классов успешно участвовали в международной дистанционной олимпиаде студентов и школьников «Эрудиты планеты». Традиционно участвуют наши лицеисты в «Математической интернет-карусели» и международной дистанционной олимпиаде по математике «Третье тысячелетие», завоевывая каждый год до 20 дипломов.

Наши совместные усилия приводят к тому, что все лицеисты в течение учебного года принимают участие в каких-либо олимпиадах, конкурсах, турнирах и конференциях. Общее количество таких конкурсов достигает 50–55 в год. При этом более половины лицеистов 5–11-х классов становятся победителями или призерами, получая за учебный год до 500–550 дипломов и медалей разного уровня.

Однако мы обучаем не только своих учеников, но и всех желающих получить хорошее образование. Несколько опережая время, мы в самом начале 90-х попытались реализовать идею обеспечения доступности качественного физикоматематического образования для всех жителей Кирова и ближайшего пригорода, зафиксированную сейчас в Концепции модернизации российского образования на период до 2010 г. И такая попытка привела к созданию очно-заочного отделения лицея, которое за годы существования заметно выросло, видоизменилось, но по-прежнему пользуется заслуженной популярностью у жителей города. Сейчас это отделение из бюджетного реформировалось в систему дополнительных платных образовательных услуг лицея «Школа развития», где все желающие в вечернее время и в выходные дни за сравнительно небольшую плату могут получить квалифицированную педагогическую поддержку вне зависимости от возраста. На отделении работают следующие направления:

«Школа развития для дошкольников» (5–6 лет) – общее развитие, подготовка к систематическому обучению в общеобразовательной школе;

«Школа развития для младших школьников» (1–4-е классы) – общее развитие с упором на математическую подготовку;

система спецкурсов по математике (5–10-е классы) и физике (7–10-е курсы для выпускников школ по подготовке к сдаче Единого государственного экзамена (физика, математика и др.) и поступлению в вузы.

С 2007 г. лицей работает над реализацией новой Программы развития, основная цель которой заключается в разработке стратегии развития лицея в условиях реструктуризации сети общеобразовательных учреждений г. Кирова и Кировской области как регионального ресурсного центра физикоматематического образования. Программой развития планируется постоянное применение накопленного кадрового, материального и методического потенциала для организации работы с учениками и учителями Кировской области и ближайших регионов.

Название Программы развития повторяет провозглашенный в 2006 г. девиз лицея «Per aspera ad astra» («Через тернии к звездам»). Конечной целью всех производимых изменений в лицее является развитие талантливых учеников, их рост, социализация, самореализация и становление. Наш лицей стал для большинства учеников школой жизненного успеха.

С появлением новых технических возможностей для расширения нашей аудитории и доступности качественного образования мы стали внедрять дистанционные методы обучения. С 2007 г. лицей работает в статусе базового образовательного учреждения по теме «Организация и апробация дистанционного обучения и дистанционной поддержки образовательного процесса». Поддержку и руководство осуществляет Кировский институт повышения квалификации и переподготовки работников образования (научный руководитель – методист Регионального центра дистанционного образования И. В. Вылегжанина). Как первый опыт мы провели весной 2008 г. дистанционную олимпиаду по математике для учащихся 9-х классов области. Но в планах – организация сетевого методического объединения учителей, интерактивные курсы по физике и математике для учащихся и учителей области, дистанционные олимпиады, телесеминары и телеконференции.

В последнее время много говорят о том, что российское образование давно перестало быть лучшим. И в основном это связано с низким положением России в различных международных рейтинговых исследованиях образовательных достижений учащихся [8]. Такие исследования направлены в первую очередь не на определение уровня освоения школьных программ, а на оценку способности учащихся применять полученные знания и умения в жизненных ситуациях. Таковым является и исследование PISA, в котором принимали участие и наши выпускники, причем показали достаточно высокие результаты. Это говорит о том, что в нашем лицее мы наряду с вопросами освоения углубленных образовательных программ уделяем внимание и развитию ключевых компетенций. И выпускники умеют применять полученные знания в житейских и нестандартных условиях, занимая неплохие места в международных рейтингах.

Чем объясняются наши учебные и внеучебные достижения? Несомненно, системным характером нашей работы с одаренной молодежью и хорошей ресурсной базой. Высокая сложность учебных программ оптимально сочетается с хорошим дидактическим обеспечением и современной материальной базой, а высокая концентрация талантливых учеников – с наличием наработанных методик и технологий и высококвалифицированных педагогов. Математика преподается по углубленным учебным программам. По физике на основе стандартных учебных программ создана лицейская программа углубленного изучения физики, предусматривающая старую структуру построения учебного материала, когда в 9-м классе изучается раздел «Механика». Сделана попытка подстроить программу по математике к нуждам учебной физики. Учителями разрабатываются авторские методические и учебные пособия по решению задач на определенные темы [3–6 и др.].

Для обучения используется самое современное оборудование: кабинет физики и два кабинета математики оснащены мультимедийным оборудованием, обновлено лабораторное и демонстрационное оборудование кабинета физики.

Осталось смотивировать учителей к более активному использованию этих современных технических возможностей.

Но на основе современных международных исследований [7, с. 8] считается, что единственным параметром, определяющим успехи детей и качество образования, является качество взаимодействия учителя и ученика в образовательном процессе, определяемое квалификацией педагога. Поэтому одна из передовых задач, стоящая перед нами, – это обучение педагогических кадров, постоянное повышение квалификации педагогов и мотивация учителей на пересмотр (рефлексию) своей педагогической системы и внесение необходимых изменений. В то же время мы открыты и для педагогического сообщества города и области. Достаточно регулярно в лицее проводятся семинары и конференции, на которых учителя области имеют возможность познакомиться с особенностями методики преподавания профильных дисциплин в лицее. Мы готовы и к интерактивному общению с заинтересованными педагогами.

Таким образом, за 20 лет деятельности в лицее сформировалась уникальная система работы с детьми, имеющими склонность к предметам физикоматематического цикла, в основе которой лежит олимпиадная, проектная и научно-исследовательская деятельность. Но данная система не стоит на месте и развивается в процессе модернизации российского образования.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Одаренные дети – будущее России [Текст]: энциклопедия – М.: Спец-Адрес, 2006. – Вып. 9. – 564 с.

2. Афанасьева, Т. П. Всероссийская олимпиада школьников: современное состояние и перспективы развития [Текст] / Т. П. Афанасьева – М.: АПКиППРО, 2006. – 122 с.

3. Заграй, В. С. Механика в задачах. Практикум по решению задач [Текст]: Пособие для учителей и учащихся / В. С. Заграй, М. В. Исупов. – Киров: ГИПП «Вятка», 2000. – 232 с.

4. Зобнина, М. А. Программа по математике и логике для начальной школы [Текст] / М. А. Зобнина. – Киров: Детская студия развития «Улыбка», 1995. – 23 с.

5. Заграй, В. С. Молекулярная физика и термодинамика в задачах: 10 класс [Текст]:

Пособие по решению задач / В. С. Заграй, М. В. Исупов. – Киров: КФМЛ, 2005. – 62 с.

6. Исупов, М. В. Решаем качественные задачи: Строение вещества. Тепловые явления [Текст]: в 3 ч. Качественные вопросы и задачи / М. В. Исупов. – Киров: Изд-во ВГПУ, 2002.

7. Ушаков К. М. Парадоксы МакКинси [Текст] / К. М. Ушаков // Директор школы. – 2008. – № 6. – С. 5–10.

8. http://www.centeroko.ru [Электронный ресурс] – краткий отчет по PISA-

I. БУДУЩЕЕ ФИЗИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ПРОБЛЕМЫ СОДЕРЖАНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ,

ИННОВАЦИОННОЙ И ТВОРЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ УЧАЩИХСЯ

Два обстоятельства требуют осознания сути учебного процесса в свете острейших проблем повышения качества результатов образования.

Первое обстоятельство состоит в насущной потребности государства в ускорении социально направленных инновационных процессов в общественной и производственной жизни общества и государства.

Второе – проявляется в неудовлетворительных результатах школьного образования, в снижении качества физического образования и в недостаточной конкурентоспособности нашего образования. Об этом свидетельствуют результаты сравнительной международной оценки знаний школьников. «Третье международное исследование обучения учащихся восьмого класса математике и естествознанию» (TIMSS) показало сравнительно низкие результаты наших школьников не только в знании теории и ее применении, но и в знаниях о методах науки и в способности проводить научные исследования (scientific inquiry and nature of science) [1]. О недостатках в способностях и общем интеллектуальном развитии учащихся свидетельствуют и многие другие данные. Между тем в педагогике общепринято положение о том, что обучение должно играть опережающую роль в интеллектуальном развитии детей и подростков. Из него следует, что методика обучения ответственна не только за уровень и качество знаний учащихся, но и за развитие их способностей мыслить и действовать.

Речь идет не только о знаниях и способностях, но и об оптимальных условиях в обучении для воспитания и развития личности, ее природных дарований и склонностей.

Если согласиться с тем, что задача образования состоит в передаче социального опыта и что этот опыт состоит из четырех элементов – видов деятельности: знаний, умений – способов деятельности, творческой деятельности и эмоционально-ценностных отношений [2], то отмеченный недостаток в знаниях школьников можно объяснить тем, что упор в нашей школе делается на усвоение готовых знаний и на их рутинное воспроизведение в ущерб развитию познавательных умений, творческой деятельности и ценностных отношений. Становится ясной необходимость переноса акцента в обучении на инновационную учебную деятельность учащихся в интересах развития творческой личности.

Это все больше осознается методистами и учителями. Свидетельством является требование личностной направленности обучения, деятельностного подхода к обучению и компетентностного подхода к результатам образования. Об этом много говорят и пишут, но часто не учитываются следующие важные условия реализации этих нововведений.

Не всякая познавательная активность относится к деятельности. Подлинная деятельность побуждается мотивом и всегда связана с преобразованием действительности [3, 4]. Между тем исследования показывают снижение интереса школьников к предмету. Причиной этого является формализм в обучении. Интерес учащихся пропадает тогда, когда вместо изучения явлений природы и их закономерной связи учащимся сразу предлагают переходить к заучиванию плохо понятых и кажущихся ненужными формулировок и формул.

Предмет становится неинтересным, и мотив к его изучению пропадает.

Компетентностный подход в обучении физике предполагает овладение не только знаниями важнейших законов и понятий и умениями применять их, но и владение понятиями о самой науке, таких, как научное исследование и научное объяснение. Международная организация PISA, исследующая сравнительные успехи школьников в разных странах, предполагает также овладение учащимися такими мыслительными теоретическими действиями, как сопоставление, идентифицикация научных выводов, использование научных выводов на практике [5]. По данным этой организации, школьники России показывают сравнительно низкие результаты в научном объяснении явлений (с. 88) и в применении знаний на практике (с. 103), отмечается также снижение мотивации изучения физики за последний период времени (с. 147).

Личностная направленность обучения состоит не только в учете индивидуальной подготовки и способностей каждого школьника. Она требует, прежде всего, создания максимально возможных благоприятных условий для удовлетворения индивидуальных интересов и склонностей учащихся, условий для самообучения и саморазвития.

В свете всех этих требований совершенствования обучения физике и условий их реализации предлагаются следующие основы конструирования познавательной инновационной и творческой активности учащихся в процессе обучения.

1. В содержание предмета включается научный метод познания как объект изучения и как метод учения школьников [6]. Благодаря известному методу познания и методам исследования явлений учащиеся получают, во-первых, осведомленность о происхождении научных знаний и их отличии от простой информации, во-вторых, представление о необходимой последовательности познавательных действий, ведущих от незнания к знанию.

Сначала этот метод дается по Г. Галилею, а потом современная интерпретация метода дается в изложении А. Эйнштейна. Метод познания явлений и объектов природы по Г. Галилею включает в себя следующие этапы:

1) чувственный эксперимент и постановка проблемы;

2) выдвижение гипотезы-аксиомы;

3) математическое развитие гипотезы, логический вывод из нее следствий;

4) экспериментальная проверка гипотезы и ее следствий.

Эксперимент в методе познания выполняет центральную роль: с него начинается исследование и им оно заканчивается.

Ценность научного метода состоит в том, что он приводит к достоверным знаниям и позволяет предвидеть ход явлений, рассчитывать нужный нам результат. Зная метод познания, легко отличить научную информацию от ненаучной. Знания получены научным путем, если определена познавательная проблема, собраны относящиеся к этой проблеме данные, на основе данных сформулирована гипотеза, которая предположительно содержит решение поставленной проблемы, и эта гипотеза экспериментально проверена.

Этапы современного научного метода познания в изложении А. Эйнштейна те же, что и у Г. Галилея, но интерпретация их была сделана в соответствии с достижениями науки в XX столетии. Ясное представление об этом дает следующий документ.

схему современного научного метода познания и пояснил ее следующими словами: (1) Нам даны Е — непосредственные данные нашего чувственного опыта.

не существует. Существует лишь интуитивная (психологическая) связь, которая постоянно «возобновляется».

(3) Из аксиом А логически выводятся частные утверждения S, которые могут претендовать на строгость.

(4) Утверждения S сопоставляются с Е (проверка опытом).

Строго говоря, эта процедура относится к внелогической (интуитивной) сфере, ибо отношение понятий, содержащихся в S, к непосредственным данным чувственного опыта Е по своей природе нелогично.

А. Эйнштейн показал, что процесс научного познания развивается циклически. Он начинается с эксперимента и кончается экспериментом. В этом цикле данные чувственного опыта, гипотеза о закономерной связи явлений, строгие логические выводы следствий из гипотезы и их экспериментальная проверка тесно связаны.

Овладение учащимися методом познания способствует их пониманию роли и значения различных научных категорий в описании реальной действительности: эмпирических фактов, физических понятий и величин, законов, моделей изучаемых объектов и явлений, теоретических выводов, экспериментальных данных и опыта практического использования достижений науки.

А. Эйнштейн показал также, что аксиомы-гипотезы в науке выдвигаются интуитивно на основе выделения обобщения некоторой группы экспериментальных данных, как догадка, а теоретические выводы из аксиом делаются в соответствии с законами логики, как в математике. Поэтому, с одной стороны, гипотеза обладает познавательной мощью объяснения и предвидения, а с другой – она сама требует экспериментальной проверки, поскольку строится на догадке. Только подтвержденные экспериментом теоретические выводы применяются на практике, внедряются в производство. Таким образом, в науке экспериментальные и теоретические методы исследования тесно связаны.

2. Соответственно научному методу познания учащиеся овладевают методами исследования, экспериментальными и теоретическими.

Экспериментальные методы исследования в наиболее общем виде содержат такую последовательность действий:

1) наблюдение явления и измерение физических величин, характеризующих это явление;

2) систематизация данных в табличной, графической и аналитической формах, формулировка гипотезы;

3) выведение теоретических следствий;

4) экспериментальная проверка теоретических выводов.

Теоретические методы (по С. И. Вавилову) исследования делятся на метод принципов, метод математических гипотез и метод модельных гипотез.

Метод принципов состоит в предположении о том, что установленная на конкретном опыте связь явлений является общей для всех подобных явлений и выражается определенным правилом. Так, на основе наблюдений за движением шарика по наклонной и горизонтальной плоскости Г. Галилей выдвинул принцип инерции: всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние. Этот принцип оказался справедливым по отношению ко всякому механическому движению и поэтому вошел в качестве первого закона в систему законов механики.

В основе метода математических гипотез лежит предположение о том, что установленное в конкретном опыте математическое соотношение величин является общим для всей совокупности изучаемых явлений.

Исследователь делает из него ряд логических выводов и сверяет их с результатами экспериментов. Если теоретический расчет в пределах погрешности измерений совпадает с экспериментом, то можно считать, что аксиома-гипотеза не опровергается опытом. Таким образом, метод математических гипотез состоит в экспериментальном установлении зависимости величин в виде формулы и в предположении, что эта формула выражает общую взаимосвязь сходных явлений.

Метод модельных гипотез является одним из важных теоретических методов исследования явлений природы. К этому методу прибегают тогда, когда изучаемое явление в силу его сложности или недоступности для непосредственного наблюдения заменяется его моделью – это чаще всего мысленная картина изучаемого явления. Модель явления или объекта может быть так или иначе выражена в виде словесного описания, рисунка, схемы, кино или компьютерной анимации, иногда модель изготовляют в виде механического устройства.

Моделирование явлений помогает абстрагироваться, отвлекаться от всего несущественного и выделять главное. Например, при изучении механического движения и взаимодействия тел говорим не о конкретных телах, а о материальных точках. Изучая условия равновесия тел, имеющих закрепленную ось вращения, мы оперируем образной моделью, в которой существенны только приложенные силы и плечи действующих на тело сил.

3. Соответственно изложенным методу познания и методам исследования строится логика и структура изложения материала в учебнике [7–9] на теоретической основе циклически.

Теория, построенная на одной или нескольких гипотезах, имеет границы применимости. Рано или поздно с экспериментальными открытиями новых явлений, которые не удается объяснить на основе данной теории, цикл развития этой теории заканчивается, выдвигается новая гипотеза и начинается развитие цикла новой теории. Наука раскрывается перед учащимися не как нечто законченное и застывшее, но как нечто постоянно развивающееся и зовущее к поиску.

4. Изменяется методика и технология обучения предмету [10]. Владение школьниками методом познания позволяет учителю организовывать их самостоятельную познавательную деятельность. Эта деятельность на уроках имеет форму экспериментальных и теоретических исследований, которые органически вписываются в логику процесса познания, являются его этапами.

Методика работы учителя по организации исследований состоит в следующем. Вместо изложения и повторения текста учебника основу учебного процесса составляют самостоятельные исследования учащимися изучаемых явлений. Для их организации учитель ставит перед учащимися задачу исследования и ряд последовательных вопросов, например: 1) На каком опыте можно изучить данное явление? 2) Какое оборудование для этого потребуется? 3) Как можно убедиться в том, что в выбранном эксперименте действительно можно наблюдать изучаемое явление? 4) Какие измерения нужно произвести? 5) Как нужно систематизировать результаты измерений? 6) Как можно выразить функциональную зависимость измеряемых величин? 7) Как можно получить следствия из полученных данных? 8) Как можно экспериментально проверить теоретические выводы?

После удовлетворительных ответов учащиеся приступают к проведению самостоятельных исследований, а учитель наблюдает за их работой. При этом учитель оценивает не только знания учащихся, но и их способность самостоятельно мыслить и действовать. Центр тяжести труда школьников переносится с домашней работы на урок, как это и должно быть.

5. Выполняя исследования, учащиеся испытывают потребность обратиться к учебнику «для дела», а не только для того, чтобы пересказать его текст. На уроках они систематически работают с текстом учебника и обучаются при работе с научной литературой:

– находить нужную информацию, – интерпретировать найденный текст, – понимать и оценивать полученную информацию.

6. Выполнение самостоятельных исследований ведет ученика от незнания к знанию не только со страниц учебника и не только со слов учителя, но и в результате собственного исследования, доставляя ему ощущение собственного открытия и громадное удовлетворение. При этом школьники ощущают силу научного знания, у них постоянно растет значение научных знаний по шкале личных ценностей. Проявляется воспитывающий фактор обучения.

Применение научных методов исследования требует от учащихся постоянного проявления индивидуальной творческой смекалки. Она требуется при переходе от опыта к обоснованной гипотезе и от теоретических выводов к их экспериментальной проверке. При этом формируется навык, который многие учащиеся по своей инициативе используют при конструировании различных приборов и технических устройств, связанных с изучаемыми явлениями, проявляя творческие способности.

7. Развитию инновационной и творческой активности учащихся способствуют творческие упражнения. Для развития творческих способностей учащихся рекомендуются творческие задачи [11], которые принципиально отличаются от тренировочных задач тем, что алгоритм их решения учащимся неизвестен. Кроме того, можно назвать следующие основные признаки творческой задачи по физике: это задача, в которой сформулировано определенное требование, выполнимое на основе знания физики (это должно быть известно учителю, но неизвестно ученику!). Однако в ней не указаны исходные параметры и отсутствуют какиелибо прямые или косвенные указания на те физические явления, понятия, величины и законы, которыми следует воспользоваться для решения этой задачи. Для решения здесь необходим теоретический анализ явления, а также натуральный или мысленный эксперимент. Примерами творческих задач могут служить задачи классиков физики. Например, академик П. Л. Капица на экзаменах спрашивал: с какой скоростью должен ехать автомобиль, чтобы проколотое колесо не деформировалось? А академик М. А. Лаврентьев требовал объяснить, почему чаинки в стакане при размешивании собираются в центре на его дне?

Чтобы найти способ составления творческих задач, обратимся к аналогии.

В науке различают в основном два вида творчества: открытия и изобретения.

Первооткрыватель идет от нового явления к его объяснению, а изобретатель стремится создать что-то новое, используя нужные для этого теоретические знания. Открытием признается установление неизвестных ранее объективно существующих закономерностей, свойств и явлений материального мира, вносящих коренные изменения в уровень познания.

Изобретением признается отличающееся новизной решение технической задачи в любой отрасли народного хозяйства, культуры, здравоохранения или обороны страны, дающее положительный эффект. Учитель может стимулировать учащихся к самостоятельной творческой догадке, задавая вопросы о том, как объяснить новое явление на основе изученной теории или как экспериментально проверить ту или иную наблюдаемую закономерность. Особенность мыслительной творческой деятельности учащихся при переходах от опыта к теории и от теории к эксперименту, к практике показана в таблице [12]. В том и другом случае мышление ученика будет творческим, если его продуктом является субъективно новая идея для объяснения изучаемого явления, новый способ измерения, новая установка приборов для проведения эксперимента и т. п.

Поиск ответа на вопрос: почему? Поиск ответа на вопрос: как сделать?

Обобщение фактов и построение Интерпретация теоретических выводов Абстрагирование, освобождение от Холизм, учет всех обстоятельств и их иннесущественного, переход к опреде- теграция, преобразование известных и лению понятия или закона в образ- доступных устройств и конструкций в соной, знаковой или словесной форме ответствии с теоретическими выводами Забота об объяснительной и пред- Забота о возможности реализовать идею сказательной функции гипотезы в данных конкретных условиях и получить ожидаемый эффект Оценка гипотезы с точки зрения ее Оценка результата эксперимента или теоретической и экспериментальной практического применения теории с точобоснованности ки зрения достоверности и соответствия Эту таблицу полезно использовать для заданий исследовательского характера, требующих ответа на вопрос «Почему?» и конструкторского характера [13], требующих ответа на вопрос «Как сделать?». Первые стимулируют интуитивную догадку при переходе от фактов к гипотезе, а вторые – при переходе от теории к ее применению на практике. В приведенной таблице в левом столбце обозначены главные особенности творческого перехода от чувственных восприятий явлений к модели, а в правом – особенности перехода от теоретических выводов к их экспериментальной проверке, т. е. эта таблица вполне соответствует современной теории научного познания в изложении А. Эйнштейна.

Изложенная схема в значительной мере реализована нами в учебниках и методических пособиях и проверена на практике. Результаты эксперимента вполне обнадеживают [8].

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. International Science Report. Findings from lEA's Repeat of the Third International Mathematics and Science Study at the Eighth Grade. The International Study Center Boston College Lynch School of Education [Text]: The International Association for the Evaluation of Educational Achievement. December 2000, с. 101–105.

2. Содержание образования [Текст] // Российская педагогическая энциклопедия:

в 2-х т. / Гл. ред. В. В. Давыдов. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. – 672 с. – Т. 2. – С. 350.

3. Леонтьев, А. Н. Деятельность. Сознание. Личность [Текст] / А. Н. Леонтьев. – М.: Политиздат, 1975. – С. 188.

4. Давыдов, В. В. Деятельность // Российская педагогическая энциклопедия: в 2-х т. / Гл. ред. В. В. Давыдов. – М.: Большая Российская энциклопедия, 1993. – 608 с. – Т. 1. – С. 263–264.

5. Programme for International Student Assessment. PISA™ 2006. Science Competencies for Tomorrow's World. Volume1. Analysis. ORGANISATION FOR ECONOMIC CO-OPERATION AND DEVELOPMENT, c. 21.

6. Разумовский, В. Г. Развитие творческих способностей учащихся в процессе обучения физике [Текст] / В. Г. Разумовский. – М.: Просвещение, 1975.

7. Разумовский, В. Г. Физика [Текст]: Учебник для 7 класса общеобразовательных учреждений / В. Г. Разумовский, В. А. Орлов и др. – М.: ВЛАДОС, 2002. – 208 с.

8. Разумовский, В. Г. Физика [Текст]: Учебник для 8 класса общеобразовательных учреждений / В. Г. Разумовский, В. А. Орлов и др. – М.: ВЛАДОС, 2003. – 320 с.

9. Разумовский, В. Г. Физика [Текст]: Учебник для 9 класса общеобразовательных учреждений / В. Г. Разумовский, В. А. Орлов и др. – М.: ВЛАДОС, 2004. – 304 с.

10. Разумовский, В. Г. Технология развития способностей школьников самостоятельно учиться, мыслить и действовать [Текст] / В. Г. Разумовский, В. А. Орлов, Ю. А. Сауров, В.

В. Майер // Физика в школе. – 2007. – № 6. – С. 50 – 55.

11. Разумовский, В. Г. Творческие задачи по физике в средней школе [Текст] / В. Г. Разумовский. – М.: Просвещение, 1966.

12. Разумовский, В. Г. Развитие творческой активности учащихся при конструировании приборов по физике [Текст] / В. Г. Разумовский, Ю. О. Моисеев // Учебная физика. – 1999. – № 1. – С. 44–56.

13. Разумовский, В. Г. Развитие технического творчества учащихся [Текст] / В. Г. Разумовский. – М.: Учпедгиз, 1961.

ОБЩЕМИРОВЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ

ШКОЛЬНОГО ФИЗИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ

В наше время интеллектуальная деятельность стала прямым материальным ресурсом жизни цивилизации. Но с каждым годом, аналогично экономике, обостряется борьба за это конкурентное преимущество. Не случайно Интернет – прообраз глобального рынка знаний – так быстро развивается. В этих условиях такие социальные «машины» производства и трансляции знаний, как наука и образование, должны претерпеть модернизацию. Кто лучше и эффективнее это сделает, тот и победит в стратегической борьбе за этот фундаментальный ресурс. В нашем случае речь идет о такой важнейшей составляющей образования как школьное физическое образование. Ниже мысли об определении, а не просто выделении, ключевых тенденций – источников развития физического образования нашего времени.

Проблема нормирования деятельности в обучении. «Опыт рода» должен быть в чем-то задан, транслирован и усвоен. Нормативный характер этих процессов почти очевиден (Г. П. Щедровицкий). Поиск форм представления и построение нового опыта идет постоянно, причем в наше время эти процессы убыстряются. Вот почему так важно для обеспечения современной жизни вовремя задать нужные нормы деятельности. В главном, они задаются структурой и содержанием учебного материала, практикой учебной деятельности школьников, образцами деятельности учителя, различными нормами-требованиями по организации деятельности.

Исторически деятельность людей меняется, хотя и сравнительно медленно.

Это обусловлено а) изменениями окружающего природного и социотехнического мира, б) изменениями самого человека и коллективов людей, в) изменением задач, методов, стиля мышления, мировоззрения. Для воспроизводства деятельности (т. е. «опыта рода») эти изменения все время нуждаются (и выражаются) в новых нормах деятельности. Такой процесс постоянно идет в науке и культуре в целом. В физическом образовании ввиду жесткости, определенности, фундаментальности норм физического познания он идет медленнее, чем где-либо.

Изменение (лучше не использовать термин модернизации!) норм деятельности при обучении физике идет по всем названным направлениям [8, 12, 15]. И этот процесс убыстряется. Надо отчетливо понимать, что построение новых норм деятельности (в частности, физического мышления) и их внедрение по масштабам равносильно революции в жизни людей. Без этой революции возникает социальная революция. Вот почему такой инструмент управления жизнедеятельностью людей, их движения и развития так важен. Вот почему, как бы ни было болезненно, реформы в образовании необходимы. Но и ответственны.

Методология научного познания как ресурс нормирования деятельности. Функция физики как учебного предмета не исчерпывается тем, что в числе других естественных наук он обеспечивает формирование современного научного мировоззрения и миропонимания. Во всех странах больше или меньше осознано общее гуманитарное значение физики, которое состоит в том, что она вооружает школьника научным методом познания, соединяющим мыслящего человека с окружающим миром, формируя человека как творческую личность. Не случайно поэтому включение в нашей стране в стандарт школьного образования положений методологии познания (понятие о научном факте, гипотезе, методе и др.). При обучении в школе научный метод познания является для ученика одновременно объектом освоения и средством овладения учебным материалом. В ряде зарубежных стран (Америка, Англия) внимание к методам познания стало тенденцией десятилетия назад. Например, в США в рамках программы PSSC реализуется достижение следующих целей:

Учащиеся должны усваивать не только научные знания, но и методы научных исследований: ставить вопросы, планировать эксперимент, систематизировать полученные знания, делать выводы и заключения.

При описании и объяснении явлений должны использоваться модели как аппроксимация. Учащиеся должны понимать ограниченность моделей, при необходимости заменять их и применять новые модели.

Обращение к методологии научного познания не случайно: в условиях динамического роста знаний необходимо выделение и усвоение наиболее устойчивых интеллектуальных продуктов, к ним и относят методы. Они в дополнение к функции средства становятся прямым объектом усвоения.

Содержание физического образования. В образовании по содержанию и структуре нет деления на учебное и научное познание. В деятельности есть единое познание. Такое разделение познания возможно только по цели. Если цели учебные, то какая бы ни была деятельность, познание – только учебное.

Иное дело, что сейчас тенденцией в освоении учебных предметов становится практика научного познания (В. В. Майер и др.), которая сама по себе несет новые ценности. В старшей школе в рамках профилей это может быть профессиональная (трудовая) деятельность. Отсюда можно рассматривать освоение норм научного познания (научной деятельности) всегда в два уровня: а) первый – индивидуальный уровень, с ориентиром на субъективную новизну, что является первичным в обучении, б) второй – социальный уровень, с объективной новизной получаемого продукта. Надо признать, что второй уровень с социальной точки зрения (жизни) – фундаментальный. Оценка новизны всегда социальна, осуществляется всегда в ходе коллективной деятельности, в итоге только она объективна.

Общемировой тенденцией в построении содержания физического образования является повышение удельного веса методологического и методического знания в учебных текстах. Оно играет двоякую роль: во-первых, является необходимым и прямым объектом усвоения, во-вторых, играет роль ориентировок деятельности при усвоении физических знаний. Вот почему в учебниках физики все больше внимания уделяется освоению таких понятий, как модель, гипотеза, научный факт, принцип. Например, в Нафилдовском учебнике с самого начала вводится понятие о модели, которое затем широко используется во всех темах.

Уже довольно давно обнаружено, что образовательные системы нуждаются в модернизации примерно раз в 25–30 лет. Обычно это реализуется двумя путями: снятием архаических вопросов, переосмысления и интерпретации содержания. Такая модернизация, прежде всего содержания, позволяет заложить новые нормативные требования, в которых отражаются изменения в деятельности за прошедший период жизни. (Заметим, что темп изменений деятельности только растет.) Фактически это революционный, скачкообразный этап. Он дополняется непрерывным совершенствованием учебного процесса, деятельности преподавателя. Эти два инструмента управления развитием образования дополняют друг друга, не должны подменяться. В этом смысле понятны все известные реформы физического образования в мире. Наиболее известные из них: у нас в 1967–1973 гг. реформа под руководством академика И. К. Кикоина, в США – PSSC и Гарвардский проект, в Англии – Нафилдовский проект и др.

Согласование репродуктивного и творческого подходов в обучении.

Прежде всего, во всех системах обучения наиболее ярко выделяется и существует устойчивая тенденция нормирования творчества. Но в массовом обучении фундаментальной основой является нормирование репродуктивной деятельности. Все реформы ставят в первую очередь эту задачу. И она весьма сложна, так как затрагивает самые основные и устойчивые образования. Новое время выполняет эту задачу все больше под углом достижений методологии познания и социологии. Если посмотреть на практику освоения репродуктивной деятельности, то она для нужного эффекта с необходимостью требует творчества, эмоционального восприятия, в целом личностно-центрированного обучения. Повсеместно в мире внимание к системам знаний дополняется вниманием к системам деятельности. Идеалом является освоение жестких норм в творческом процессе.

Организация и управление деятельностью школьников. В обучении, как и в целом в жизни, происходит усложнение деятельности школьников.

Структуре самой деятельности уделяется все большее значение (см. исследования В. Г. Разумовского, В. В. Мултановского, А. В. Усовой и др.). Должны осваиваться не просто отдельные знания, а структуры знаний, например структура физической теории, структура метода.

Реальная деятельность школьников сложнее любой схемы, любого модельного представления. Она ситуативна, отсюда и индивидуальная, уже поэтому вариативна, а в потенциале – всегда творческая. Создание условий для самостоятельной творческой деятельности школьников – одна из тенденций развития физического образования в мире. При этом важно учесть, что коллективный характер познания и обучения везде сохраняется. Здесь, с одной стороны, усваиваются инвариантные, культурологические по смыслу, знания и деятельность в целом, с другой – формируются такие индивидуальные качества, как коммуникативность, рефлексивность и др. Но дело не только в необходимости успешного усвоения норм индивидуальной познавательной деятельности, на очереди построение и освоение норм групповой интеллектуальной деятельности, где есть разделение труда, что особенно востребовано производством. Методологи даже жестко утверждают, что деятельность – всегда коллективная, действия – индивидуальные (Г. П. Щедровицкий).

Отсюда важная тенденция для всех систем обучения – сохранения коллективного и индивидуального в обучении. Личностно-центрированное на ученика образование носит, по сути, по природе, коллективный характер и без усвоения общих норм, без коллективной оно деятельности не может быть ни построено, ни освоено. Практика все время воспроизводит здесь противоречия:

с одной стороны, востребованы и формируются личные достижения, с другой – в массовом обучении должен быть обеспечен некий уровень качества, который с течением времени только растет.

Деятельность учителя по структуре и содержанию, очевидно, должна постоянно претерпевать изменения. В организации, руководстве и управлении учебными процессами все больший удельный вес приобретает управление, управление деятельностью, мышлением, рефлексией, памятью и др. Это общемировая тенденция. Но чтобы управлять, надо владеть деятельностью управления, знать объект управления – учебную деятельность. Необходимо наладить производство этих качеств (вуз, системы переподготовки, практика). Важно поднять жизнь и качество деятельности учителя в массовой школе, что автоматически создаст давление на элитарную школу. В реальности пока наоборот.

Оборудование образования как социальная задача. Есть материальная составляющая инструментария-оборудования образования, но есть и духовноинтеллектуальная составляющая, которая может быть рассмотрена как сторона оборудования. С оборудованием физических кабинетов страны дело обстоит плохо, хотя задача эта непростая. Она требует государственного подхода в определении содержания и организации. Одноразово это сделать невозможно. В массовой школе должна быть унификация оборудования кабинетов, должны быть поставлены процессы замены (ремонта) приборов и др. Ясно одно: невозможно тридцать и более лет использовать одно и то же ведерко Архимеда, хотя бы из эстетических соображений… Стиль современного физического мышления заключен и в эстетике оборудования, в действиях с ним.

Интеллектуальное обеспечение всех процессов обучения, в том числе экспериментирования, – ещ более трудная задача. Е инженерия – педагогическая. Здесь, с одной стороны, необходима работа с системами физических знаний. Так, физические явления не стареют, но со временем могут стареть их представления и описания. И это должно быть выяснено и задано. Но гораздо важнее подготовка такого ресурса обучения, как учитель. Он является ведущим в создании интеллектуальной атмосферы на уроке, он режиссер, поэтому учит он, а не оборудование.

Для практики обозначенные тенденции позволяют выделить следующие задачи методики обучения физике:

Построение новых норм на основе современной методологии по всему спектру методики обучения физике (науковедение, учебная физика, практика обучения, дидактические исследования).

Демократизация отношений субъектов образования, взаимопомощь, консультирование в рамках учебного процесса; отсюда разнообразие форм деятельности.

Переход на новое содержание образования, которое в большей мере представлено содержанием процессов деятельности; переход на новые формы представления содержания образования; согласование целей изучения природы и усвоения науки.

Ориентир в содержании образования на методы деятельности, отсюда и практика обучения сдвигается на деятельность при решении разных задач (теоретических и экспериментальных) с определенной логикой (нормой) физического познания.

Освоение экспериментирования как нормы в массовом физическом образовании.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Акоста, В. И. Основы современной физики [Текст]: пер. с англ.; под ред. А. Н.

Матвеева / В. И. Акоста и др. – М.: Просвещение, 1981. – 495 с.

2. Мултановский, В. В. Физические взаимодействия и картина мира в школьном курсе [Текст] / В. В. Мултановский. – М.: Просвещение, 1977. – 168 с.

3. Разумовский, В. Г. Физика в средней школе США. Основные направления в изменении содержания и методов обучения [Текст] / В. Г. Разумовский – М.: Педагогика, 1973. – 160 с.

4. Разумовский, В. Г. Отечественная школа: взгляд со стороны // Педагогика. – 1992. – № 9. – С. 3–7.

5. Разумовский, В. Г. Государственный стандарт образования супердержавы мира к 2000 году [Текст] / В. Г. Разумовский // Педагогика. – 1993. – № 3. – С. 92–100.

6. Разумовский, В. Г. Планы и проблемы школьной реформы в США [Текст] / В. Г.

Разумовский // Наука и жизнь. – 1994. – № 6. – С. 50–54.

7. Разумовский, В. Г. Обучение и научное познание [Текст] / В. Г. Разумовский // Педагогика. – 1997. – № 1. – С. 7–13.

8. Разумовский, В. Г. Физика: Международный бакалавриат для средних классов [Текст] / В. Г. Разумовский // Физика в школе. – 1997. – № 1.

9. Разумовский, В. Г. Инновации в преподавании физики в школах за рубежом [Текст] / В. Г. Разумовский. – Новосибирск: РИЦ НГУ, 2005. – 185 с.

10. Разумовский, В. Г. Физика в школе. Научный метод познания и обучение [Текст] / В. Г. Разумовский, В. В. Майер. – М.: ВЛАДОС, 2004. – 463 с.

11. Разумовский, В. Г. Деятельность преподавания как стратегический ресурс образования [Текст] / В. Г. Разумовский, Ю. А. Сауров // Наука и школа. – 2005. – № 6. – С. 2–9.

12. Роуэлл, Г. Физика [Текст]: пер. с англ.; под ред. В. Г. Разумовского / Г. Роуэлл, Г. Герберт. – М.: Просвещение, 1994. – 576 с.

13. Сауров, Ю. А. Программы формирования методологической культуры будущих учителей физики [Текст] / Ю. А. Сауров // Профессиональное сознание специалиста. – Минск: РИВШ БГУ, 2004. – С. 60–64.

14. Сауров, Ю. А. Принцип цикличности в методике обучения физике: Историкометодологический анализ [Текст] / Ю. А. Сауров. – Киров: Изд-во ИПК и ПРО, 2008. – 224 с.

15. Совершенствование преподавания физики в средней школе социалистических стран [Текст]: кн. для учителя / Х. Биншек, Я. Варга, М. Ванюшман и др.; под ред. В. Г. Разумовского. – М.: Просвещение, 1985. – 256 с.

16. Физика [Текст]: Пер. с англ.; под ред. А. В. Ахматова. – М.: Наука, 1973. – Ч. I. – 432 с.; Ч. II. – 400 с.; Ч. III. – 432 с.; Ч. IV. – 528 с.

17. Щедровицкий, Г. П. О некоторых моментах в развитии понятий [Текст] / Г. П.

Щедровицкий // Вопр. философии. – 1958. – № 6. – С. 55–64.

18. Щедровицкий, Г. П. Избранные труды понятий [Текст] / Г. П. Щедровицкий. — М.: Школа культурной политики, 1995. – 800 c.

19. Щедровицкий, Г. П. Философия. Наука. Методология понятий [Текст] / Г. П. Щедровицкий. – М.: Школа культурной политики, 1997. – 656 c.

20. Щедровицкий, Г. П. Интеллект и коммуникация понятий [Текст] / Г. П. Щедровицкий // Вопр. философии. – 2004. – № 3. – С. 170–183.

21. Щедровицкий, Г. П. Мышление – Понимание – Рефлексия понятий [Текст] / Г. П.

Щедровицкий. – М.: Наследие ММК, 2005. – 800 c.

НАУЧНАЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

УЧИТЕЛЯ И УЧЕНИКА ПРИ ИЗУЧЕНИИ ФИЗИКИ

В СОВРЕМЕННОЙ ШКОЛЕ

Четыре десятилетия работы в сфере физического образования убедили нас в том, что наиболее эффективен тот учитель, который не только дает уроки, но и вместе со своими учениками непрерывно получает новые результаты в области дидактики физики, точнее, в определяющем ее компоненте, а именно, в учебной физике. В настоящей статье приведены некоторые соображения, относящиеся к совместной научной деятельности учителя и ученика при изучении физики в школе.

1. Учебный физический эксперимент в школе. Нет нужды доказывать, что в современной российской школе уровень учебного физического эксперимента ниже, чем в советской школе, а в последней, вопреки хвастливым заявлениям о лучшей в мире образовательной системе, он отставал от среднего уровня эксперимента за рубежом. Такое положение не случайно. Если в советский период школы были насыщены учебным физическим оборудованием, пусть и невысокого качества, но все же обеспечивающим предусмотренное программой экспериментальное изучение большинства физических явлений, то в постсоветской действительности в школах просто нет физических приборов [1, с. 30].

Хуже, впрочем, другое: сформировались поколения руководителей образования и учителей физики, убежденных, что полноценное обучение возможно без натурного учебного физического эксперимента.

Еще раз повторим: такое положение не могло возникнуть спонтанно, были приложены осознанные усилия, чтобы разрушить даже то немногое, что было создано раньше. Приведем лишь несколько примеров. Рассуждали так: физика наука милитаристская и вдобавок дорогостоящая, Россия ни с кем враждовать не хочет, следовательно, физику в школе нужно сократить [2, с. 92]. Другая аргументация: компьютер дешевле учебного физического оборудования, а позволяет не только наблюдать физические опыты на экране, но и печатать бухгалтерские отчеты, поэтому вместо учебных приборов, которые используются раз или два в году, лучше купить компьютер, который будет работать ежедневно [3, с. 274–279]. Третий подход: создание новых учебных приборов и экспериментов – это не высокая наука, а презренная техника; наука – это теория и методика обучения основам физических знаний, методологии, формирования физической картины мира на примитивных учебных приборах, бездоказательных экспериментах и по утвержденной программе [4–6].

Не должно быть никаких иллюзий: в царской России, в советской России и в России демократической вопреки хорошо известным заявлениям руководства этих разных стран традиционно народное образование находилось и находится в самом конце списка приоритетов. Поэтому какой бы то ни было прогресс в области физического образования связан с самодеятельностью тех людей, которые им занимаются. К слову сказать, именно это обстоятельство внушает оптимизм, поскольку любое хорошее дело, будучи поручено отечественным чиновникам от образования, обязательно будет сначала опорочено, а затем загублено.

2. Научные исследования в сфере дидактики физики. Важнейшей целью организации физического образования в стране является повышение его эффективности. Это означает, что одни и те же знания, умения и навыки школьник должен получать за меньшее время, с меньшими материальными и интеллектуальными затратами. Иными словами, рост эффективности обучения достигается повышением временной, материальной и интеллектуальной доступности элементов учебной физики, которыми должны овладеть учащиеся.

Напомним, что полный элемент учебной физики включает учебную физическую теорию, учебный физический эксперимент и методику, обеспечивающую их усвоение в процессе учебного познания, моделирующего метод научного познания в физике [1, с. 175].

Все три компонента, составляющие целостный элемент учебной физики, таковы, что могут и должны быть предметом научных исследований в сфере дидактики физики. Действительно, научные физические теории непосредственно нельзя использовать в учебном процессе, поскольку они не только недоступны, но и не нужны учащимся. Следовательно, необходимы дидактические исследования физических теорий с целью создания и обоснования их учебных вариантов. Аналогичным образом необходимы дидактические исследования научных физических экспериментов, приводящие к созданию учебных физических экспериментов. Фактически же в дидактике физики исследуются объекты и явления ноосферы (то есть естественной и искусственной природы, непосредственно окружающей человека) с целью получения ответов на вопросы: нужно ли изучать их в школе? возможно ли это изучение? как нужно их изучать? Ответ на последний вопрос дает конкретная методика, которая разрабатывается в процессе дидактического исследования существующего учебного процесса.

В указанных направлениях дидактических исследований в принципе может работать любой компетентный учитель физики. Что касается школьника, то ему совершенно безразлична методика, за исключением тех редких случаев, когда школьник изначально готовится к педагогической деятельности. Школьник, как правило, не в состоянии создать новую учебную теорию, поскольку он не владеет соответствующей научной теорией. Но что касается учебного эксперимента, то он представляет интерес практически для любого школьника и именно в этой области деятельность школьника в состоянии не только дать объективно новые результаты, но и принести ему глубокое интеллектуальное удовлетворение.

Таким образом, именно учебный физический эксперимент является той областью, которая представляет интерес как для учителя, так и для учащегося и в принципе допускает получение объективно новых результатов. Иными словами, именно учебный физический эксперимент позволяет организовать в условиях современной школы продуктивную научную деятельность учителя и ученика в сфере дидактики физики. При этом целью методиста (учителя) является создание новых или совершенствование известных элементов учебной физики и обоснование эффективности использования их в учебном процессе, а целью ученика – исследование явлений и объектов ноосферы, конструирование физических приборов и экспериментальных установок, обеспечивающих учебное познание этих явлений и объектов.

3. Экспериментальная подготовленность учителя физики. Школьники старшей школы в большинстве своем являются вполне сформировавшимися личностями, поэтому всю их совокупность, обучающуюся у данного учителя, можно условно разделить на три категории: бездельников, учащихся и учеников. Бездельники отбывают на уроках физики повинность, поскольку область их основных интересов лежит вне этих уроков. Учащиеся честно трудятся на уроках и дома, усваивая предусмотренный программой учебный материал и приобретая соответствующие умения. Учениками являются те школьники, которые проявили особый интерес к предмету данного учителя и в совместной с учителем научной деятельности, выходящей за рамки уроков, исследуют известные и создают новые элементы учебной физики. Негативное влияние бездельников учитель нейтрализует, учащимся передает свои знания, ученикам – отдает душу, формируя у них потребность в неустанном поиске нового.

Отсюда следует, что помимо достаточно глубоких знаний предмета, умений практического использования психологических и педагогических закономерностей учитель физики должен находиться в состоянии непрерывного дидактического исследования объектов и явлений ноосферы с целью совершенствования известных и создания новых элементов учебной физики. Хорошие учителя в таком состоянии и находятся, но обычно ограничивают свою деятельность лишь косметическим совершенствованием традиционной методики.

Вызвано это тем, что для организации собственных исследований и исследований своих учеников в области учебного физического эксперимента учитель должен располагать соответствующей, как это принято сейчас говорить, компетенцией.

Экспериментальная подготовленность – это ведущая компетенция учителя физики, включающая следующие взаимосвязанные и примерно равнозначимые компоненты: 1) глубокое осознание роли физического эксперимента в научном познании; 2) развитый интерес к учебному физическому эксперименту;

3) сформированные экспериментальные умения.

Учебно-воспитательный процесс, направленный на формирование экспериментальной подготовленности, естественно называть экспериментальной подготовкой.

Экспериментальная подготовка будущего учителя физики осуществляется в педагогическом вузе при изучении курса общей и экспериментальной физики, изучении курса дидактики физики, выполнении курсовых работ по физике и дидактике физики, в процессе прохождения педагогических практик и при выполнении выпускной квалификационной работы. Если во всех этих видах деятельности студент, помимо прочего, не только осваивает известные, но и создает новые элементы учебной физики, включающие в неразрывном единстве учебную физическую теорию, учебный физический эксперимент и методику их изучения, то уровень экспериментальной подготовленности выпускника окажется достаточно высоким и в дальнейшем он сможет осуществлять научную деятельность как самостоятельно, так и вместе со своими учениками.

В подавляющем большинстве педагогических вузов страны систематическая экспериментальная подготовка будущих учителей физики не проводится.

Основная причина в том, что подобная работа требует от преподавателя большого времени и значительных усилий, а взамен он не только не получает ничего существенного, но и оказывается в худших условиях по сравнению со своими коллегами. Это неприемлемое положение должно изменяться в лучшую сторону хотя бы потому, что почти исчерпаны ресурсы, оставленные нам в наследство, и настает время, когда придется вновь создавать достойное физическое образование. К счастью, этому не нужно учиться: что-что, а до основания разрушать и затем на том же самом месте заново строить то же самое мы умеем действительно лучше всех в мире.

4. Основные законы дидактики физики. Научная деятельность в дидактике физики, как удалось выяснить, осуществляется в соответствии со следующими основными законами [1, с. 192].

Закон создания. Новый элемент дидактики физики возникает в результате дидактического исследования элемента физической науки, относится к учебной физике и представляет собой учебную физическую теорию, учебный физический эксперимент и методику изучения физических явлений ноосферы.

Закон совершенствования. Известный элемент дидактики физики совершенствуется при дидактическом исследовании, которое приводит к уменьшению временных, материальных и интеллектуальных затрат, необходимых для усвоения этого элемента данным поколением учащихся, то есть повышению эффективности методики, росту учебности теории и эксперимента.

Закон завершенности. В любом полном завершенном элементе дидактики физики учебная физическая теория обоснована учебным физическим экспериментом и в области своей применимости полностью объясняет результаты всех учебных физических экспериментов, а методика обеспечивает изучение этого элемента в рамках существующей системы физического образования.

Многолетняя практика доказывает, что сознательное использование этих законов обеспечивает успешность совместной научной деятельности учителя и ученика в сфере физического образования.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Разумовский, В. Г. Физика в школе. Научный метод познания и обучение [Текст] / В. Г. Разумовский, В. В. Майер. – М.: Гуманитар. изд. центр ВЛАДОС, 2004. – 463 с.

2. Гладун, А. Д. Педагогические раздумья физика [Текст] / А. Д. Гладун. – М.: МФТИ, 2005. – 104 с.

3. Усова, А. В. К вопросу о модернизации образования [Текст] / А. В. Усова // Методология и методика формирования научных понятий у учащихся школ и студентов вузов: материалы X Всерос. науч.-практ. конф. 17–19 мая 2004 г. – Челябинск: Изд-во ЧГПУ, 2004. – Ч. 1. – 374 с. (С. 274–279) 4. Теория и методика обучения физике в школе: Общие вопросы [Текст]: учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С. Е. Каменецкий, Н. С. Пурышева, Н. Е. Важеевская и др.; под ред. С. Е. Каменецкого, Н. С. Пурышевой. – М.: Изд. центр «Академия», 2000.

– 368 с.

5. Теория и методика обучения физике в школе: Частные вопросы [Текст]: Учеб. пособие для студ. пед. вузов / С. Е. Каменецкий, Н. С. Пурышева, Т. И. Носова и др.; под ред. С.

Е. Каменецкого. – М.: Изд. центр «Академия», 2000. – 384 с.

6. Лабораторный практикум по теории и методике обучения физике в школе [Текст]:

учеб. пособие для студ. пед. вузов / С. Е. Каменецкий, С. В. Степанов, Е. Б. Петрова и др.;

Под ред. С. Е. Каменецкого, С. В. Степанова. – М.: Изд. центр «Академия», 2002. – 304 с.

В СОВРЕМЕННОМ КАБИНЕТЕ ФИЗИКУ МОЖНО ИЗУЧАТЬ

НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОСНОВЕ

Под современным кабинетом физики имеется в виду кабинет, поставляемый в школы в рамках приоритетного национального проекта «Образование».

Демонстрационное оборудование такого кабинета можно условно разделить на две компоненты – аналоговую и компьютерно-цифровую серии «L-микро». Последняя объединяет демонстрационные комплекты, измерения в которых осуществляются с использованием компьютерного измерительного блока и датчиков различного типа. Перестройка методики фронтального эксперимента возможна потому, что после разработки много лет назад Е. С. Объедковым первой микролаборатории в практику работы школ повсеместно внедрены фронтальные комплекты серии «L-микро».

1. Новый этап развития методики фронтального эксперимента на основе тематических комплектов фронтального оборудования.

Самостоятельному учебному эксперименту в методике всегда уделялось самое пристальное внимание. Наиболее разработанной в период до начала перестройки системы образования, принятия стандарта, изменения концепции физического образования была методика фронтального эксперимента и физического практикума. Связано это с тем, что обе формы самостоятельного эксперимента были нормативно-обязательными. Достаточно полно были разработаны виды, функции и формы проведения занятий.

Почему же не было реализации передовых педагогических идей в массовой педагогической практике?

Все дело в том, что приборный принцип фронтального оборудования опирался на класскомплект, который содержал более 1800 экземпляров различных приборов и оборудование 120 наименований. При подготовке каждого фронтального эксперимента от учителя требовался подбор оборудования. Это автоматически исключало возможность обучения ний, не позволяло проводить лабораторные работы, в которых проблемы ставил бы ученик, а не учитель (невозможность постановки, выявления проблемы – принципиальное отличие учебного познания от научного).

Вот почему практически единственной формой проведения фронтального эксперимента в массовой практике стали одночасовые тематические работы, инструкции к которым обычно и приводятся в учебниках, входящих в Федеральный перечень.

Разработка, серийное производство и поставки в школы в рамках приоритетного национального проекта «Образование» тематических комплектов фронтального оборудования (см. рис. 1) решают указанные выше проблемы.

Уникальность ситуации состоит в следующем: государственные типовые поставки оборудования создают материально-технические условия для реализации учителями самых современных педагогических технологий и передовых методических идей. Короче говоря, хороший физический кабинет – это правильно организованный типовой кабинет. Любой фронтальный эксперимент в таком кабинете практически не требует времени на предварительную подготовку и может быть осуществлен в любой момент урока; ученики при проведении любой из работ получают весь тематический набор целиком и оказываются в ситуации самостоятельного подбора оборудования в соответствии с целью эксперимента. Создаются оптимальные условия для организации учебной деятельности в ее современной интерпретации.

Комплектный принцип формирования лабораторного оборудования адекватен технологии обучения физике на основе метода естественнонаучного познания, теоретические сведения о котором включены во все учебники, входящие в Федеральный каталог.

В чем суть педагогической технологии естественнонаучного исследования по отношению к фронтальному эксперименту?

Вспомним, как Г. Галилей исследовал равноускоренное движение. Он предположил, что скорость пропорциональна времени, но способов доказательства этого предположения у него не было. Тогда он получает (выводит) следствие (рис. 2): путь пропорционален квадрату времени. Экспериментально Галилей доказывает следствие и делает вывод о справедливости исходного предположения.

обратимся к лабораторной работе по исследованию движения тела, брошенного горизонтально. При традиционной методике в этой работе лишь измеряют скорость 0 этого тела, опираясь на то, что:

Проверить же справедливость предположений (1) и (2) не представляется возможным.

ко. Действительно, из них следует, что у ~ х. Поэтому в начале исследования проверяется гипотеза, что Н ~ L2 (см. рис. 3), а уже затем измеряется скорость.

Есть возможность еще более усилить исследовательский подход к работе:

сразу предложить ученикам выдвинуть предположение о связи Н и L.

Наиболее вероятны три гипотезы:

2. Демонстрационный эксперимент должен, в соответствии с научным методом познания, обеспечивать:

наблюдение явлений, формирование понятий и измерение физических величин, установление функциональных зависимостей и исследование процессов, экспериментальную проверку физических законов, гипотез и теоретических выводов. Все эти функции демонстрационного эксперимента могут быть выполнены на основе использования цифровых средств измерения и компьютерных измерительных Рис. систем в оптимальном сочетании с классическими способами наблюдения и измерения.

Внимательный анализ выпускаемого оборудования показывает, что оптимально такой подход может быть реализован на системе демонстрационного оборудования серии «L-микро».

Эргономической основой системы L-микро является классная доска (рис. 4). Именно на ней собираются демонстрационные установки по механике поступательного движения, электродинамике, геометрической оптике и квантовой физике.

Интерактивная доска и демонстрационный эксперимент Система демонстрационного оборудования серии «L-микро» является единственной в отечественном учебном приборостроении, которая полностью интегрируется с возможностями интерактивной доски. На i-доске не только отображается измерительная информация, полученная с использованиРис. ем компьютерного измерительного блока. Учитель получает возможность управлять экспериментальной установкой в интерактивном режиме. На рис. 4 (фотография выполнена в кабинете физики Удельнинской гимназии) на интерактивной доске представлены осциллограммы исследования цепи переменного тока, которые получены с использованием осциллографической приставки.

На базе современного оборудования обеспечено выполнение принципа полноты наблюдения изучаемых явлений.

На рис. 5 представлена установка «L-микро» для наблюдения броуновского движения с использованием микроскопа и цифровой камеры. Разработчик комплекта – И. С. Царьков, учитель школы № 26 г. Подольска.

Важнейшее значение для методики преподавания физики имеет разработка В. В. Майером комплекта по исследованию свойств электромагнитных волн (рис. 6), который в этом году начал выпускать серийно НПО «Компьютер-Линк».

Новое оборудование позволяет полностью реализовать систему экспериментов, необходимых при формировании понятий и введении физических величин.

Рассмотрим эксперимент, сопровождающий введение ускорения. В соответствии с определительной формулой необходимо измерить мгновенную скорость в момент времени t1 и t2 и промежуток времени t = t1 – t2, т. е.

а=( 2 – 1):t.

Соответствующий эксперимент изображен на рис. 7 а, б. На платформе с магнитной подушкой установлены два стержня на расстоянии l2 = l1 = 0,05 м, на направляющей – двое оптических ворот (рис. 7 а). После пуска на мониторе появляется информация об эксперименте (рис. 7 б). Рис. Первое число сверху показывает время 1, второе число – это промежуток времени t, а третье – промежуток времени 2.

Таким образом, ускорение движения каретки равно На пути активизации учебной деятельности при работе с новым оборудованием возникает сложная педагогическая проблема. Речь идет о том, каков минимально необходимый уровень ознакомления учащихся с новыми измерительными технологиями.

Данный пример показывает, что демонстрационный эксперимент благодаря использованию компьютера как средства измерения стал количественным.

Поэтому его использование будет эффективным, если будет сопровождаться математической обработкой результатов. Наиболее оптимальное средство для этого – электронный эмулятор научного калькулятора.

На рис. 8 показан электронный эмулятор научного калькулятора на интерактивной доске, с помощью которого учитель рассчитывает параметры векторной диаграммы электрической цепи переменного тока, исследуемой на оборудовании серии «L-микро».

Решающее значение в деле подготовки учащихся к активному восприятию демонстрационного эксперимента имеет принцип параллельных измерений.

Основная задача учителя при использовании новых средств измерения – убедить учеников в том, что компьютерный и цифровой способы измерений дают достоверные результаты. Идея принципа параллельных измерений состоит в том, что одна и та же величина одновременно измеряется цифровым (компьютерным) способом и способом, сущность которого известна учащимся.

Другая модернизация принРис. ципа параллельных измерений – это совместное использование компьютерных измерительных систем и «классических демонстраций». Например, сначала демонстрируется качественный опыт по взаимодействию тележек и только потом – количественная демонстрация с использованием компьютерной измерительной системы.

Проблема наглядности имеет для демонстрационного эксперимента принципиальное значение. Создание видимого образа – только часть проблемы. Роль зрительного воспринимаемого объекта оказывается почти нейтральной для понимания сути демонстрируемых явления, процесса или закономерности, если визуально воспринимаемая информация не помогает проверить уже возникающих (или возникших, созданных учеником) вариантов, способов исследования. Демонстрационная установка только тогда наглядна, когда она позволяет показать, что будет происходить, если изменить параметры, характеристики и др. установки.

Современное оборудование, как это не парадоксально на первый взгляд, удовлетворяет принципу наглядности часто в большей мере, чем классическое.

Например, при введении понятия «ускорение» учитель не только ставит проблему: что будет, если сблизить оптодатчики (см. рис. 7 а), но может и обсудить проблему, и повторить опыт в измененной ситуации.

Современная учебная техника в значительной степени повышает роль демонстрационного эксперимента в решении проблемы освоения учащимися метода научного познания. Демонстрационный эксперимент на базе нового оборудования становится по большей части количественным, что приводит к изменению характера учебной деятельности школьника. Ученик становится не только наблюдателем в демонстрационном эксперименте, проводимом учителем, но и участником исследования: появляется возможность участия ученика в проверке статуса гипотез, выявлении эмпирических закономерностей, определении границ применимости физических законов, решении экспериментальных задач. В соответствии с теорией учебной деятельности демонстрационный эксперимент становится источником информации для выявления учащимися теоретических обобщений в эмпирическом материале.

Впервые создается возможность перейти от достаточно разработанной в отечественной методике проблемных опытов к педагогической технологии совместных исследований ученика и учителя: учитель работает с демонстрационным оборудованием, ученик – с фронтальным. Например, комплект по механике (см. рис. 7 а) может работать с цифровым секундомером, фронтальный комплект по механике также имеет цифровой секундомер. Ученики выясняют, сохраняется ли механическая энергия при движении бруска по наклонной плоскости. Оказывается, что нет. Что будет, если движение бруска происходит без трения? Получить ответ на этот вопрос из опыта ученики не могут. Установка же на воздушной подушке обеспечивает движение каретки почти без трения.

Возникает совершенно необычная ситуация: учитель проводит демонстрационный опыт, который проверяет гипотезу, выдвинутую учениками.

Иногда необходимость совместных исследований диктуется особенностями демонстрационного оборудования. Например, отсутствие стрелочного гальванометра не позволяет учителю продемонстрировать зависимость направления индукционного тока от характера изменения магнитного потока. Вместе с тем во фронтальном оборудовании имеется миллиамперметр с нулем в центре шкалы. Поэтому объяснение вопроса о направлении индукционного тока необходимо сопровождать фронтальной лабораторной работой.

МЫСЛИ ОБ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОФИЛЬНОГО

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Автор вынужден с сожалением констатировать, что отечественной педагогике свойственна застарелая болезнь, суть которой составляет тенденция к консервации и усугублению давно возникших и осознанных проблем. В частности, те цели, которые преследовались при открытии первых специализированных физико-математических школ в начале 60-х гг. прошлого века, нельзя считать полностью достигнутыми.

Например, во время учебы автора в школе-интернате при ЛГУ (середина 70-х) основная цель заключалась в том, чтобы дотянуть способных провинциалов до уровня конкурентоспособности с жителями столиц на вступительных экзаменах в вуз. И хотя с тех пор ситуация с качеством преподавания естественнонаучных дисциплин, в частности, в г. Кирове коренным образом изменилась в лучшую сторону, проблемы остаются. В настоящее время, на наш взгляд, гипертрофированное внимание уделяется подготовке учащихся к олимпиадам. Их участие и призовые места на заключительных этапах всероссийской и на международной олимпиаде – немаловажный показатель деятельности учителя и школы в целом.

Основная же цель, которая, как мы полагаем, заключается в обеспечении более раннего вхождения будущего ученого в науку, отходит как бы на второй план.

На наш взгляд, настало время поставить и радикальным образом решить вопрос о соотношении содержания школьной и вузовской физики. Без этого Россия рискует оказаться в арьергарде мирового научно-технического прогресса. Известно, что большинство принципиально новых идей в физике возникает у людей в сравнительно молодом возрасте – условно говоря, до 30 лет. К этому моменту отечественный физик успевает защитить кандидатскую диссертацию и в лучшем случае при удачном стечении обстоятельств определиться с темой докторской. На оформление кандидатской диссертации и формальности, связанные с ее защитой, затрачиваются годы – теряется драгоценное время. Объем информации, необходимый для того, чтобы выйти на передовые рубежи даже достаточно узкой области физики, настолько велик, что его усвоение будущим ученым за 5 или 6 лет обучения в вузе становится все более проблематичным.

Отсюда следует неизбежный вывод о необходимости более ранней специализации по сравнению с тем, что делается сейчас. Классические разделы вузовского курса общей физики (механика, термодинамика, электричество, оптика в связке с физикой атома), по крайней мере, в теоретико-идеологическом плане, вполне могут быть перенесены в курс физики 10–11-х классов. В них нет ничего такого, что было бы недоступно пониманию школьников соответствующего возраста, и имеющийся опыт физико-математических школ показывает, что это вполне реальная задача. Следует отметить также особенность физики, заключающуюся в преемственности идей классической и квантовой (неклассической) физики. В дидактическом плане это означает, что этап основательного изучения классической физики не может быть опущен ни при каких обстоятельствах.

В вузовском курсе общей физики необходимо сместить акценты в область техники современного физического эксперимента (включая широкое применение компьютерной электроники для регистрации и обработки результатов); особое внимание должно быть уделено также интерпретации экспериментальных результатов с квантовой точки зрения.

Думается, что на сегодняшний день в курсе физики специализированной школы ограничиваться формированием представления о физических закономерностях, выражаемых в виде однозначной функциональной связи между величинами, недостаточно. Выпускник школы физико-математического профиля, сознательно избравший физику в качестве основного объекта своей дальнейшей профессиональной деятельности, должен быть основательно подготовлен к восприятию концепций неклассической и постнеклассической физики. Перечислим те идеи, которые, на наш взгляд, требуют лучшего усвоения в курсе физики профильной школы.

1. Значительно более общим способом описания физических закономерностей, чем задание явной функциональной зависимости, являются дифференциальные уравнения. Причем наряду с обыкновенными учащиеся должны получить хотя бы элементарное представление о дифференциальных уравнениях в частных производных и их особенностях. В связи с этим нам представляется существенным для формирования адекватного стиля мышления осознание учащимися того факта, что сформулированная в виде дифференциального уравнения математическая задача может не иметь однозначного решения. Тем самым достигается гибкость, универсальность и широта охвата множества природных явлений при их описании посредством одного дифференциального уравнения.

2. На более глубоком уровне должны формироваться вероятностностатистические представления. В этом аспекте заслуживает внимания идея о том, что понятие функции наряду с однозначной связью между величинами может выражать также и вероятностную закономерность, если она представляет собой ту или иную функцию распределения вероятности (функция распределения Максвелла, волновая функция в квантовой физике). Вопросы математического описания статистических аспектов физики объективно трудны для восприятия; несмотря на то что указанные вопросы отчасти отражены в литературе [2, 3], число серьезных методических работ, им посвященных, очень невелико, и проблематика, связанная с формированием адекватных вероятностностатистических представлений, остается актуальной.

3. Из математических идей, имеющих непосредственное отношение к физике, важной представляется идея более общей связи между объектами, чем функциональная зависимость. Речь идет о геометрических преобразованиях, преобразованиях векторов и об операторах, превращающих одну функцию в другую. Последнее представляется наиболее важным, ибо операторная идеология лежит в основе современной квантовой физики.

Формированию научного мировоззрения школьников будет способствовать курс философии, который нужно ввести в школьную программу, не заменяя паллиативами вроде обществоведения или подобных ему предметов.

Возникает вопрос: где взять время для основательного увеличения объема материала, изучаемого в школьном курсе физики? Очевидно, необходимо сократить до минимума все то, что не имеет отношения к естественнонаучным дисциплинам. Такой подход нашел отражение в официальных документах, имеющих нормативный характер: «... Реализация профильного обучения возможна только при условии относительного сокращения учебного материала непрофильных предметов, изучаемых с целью завершения базовой общеобразовательной подготовки учащихся» [4].

Рассматривая проблемы обучения в специализированной школе, нельзя не согласиться с мнением психологов, которые утверждают, что «ребенка следует не воспитывать, а выращивать, развивая задатки, которые у него есть.

…Здорового ребенка чаще воспитывают неправильно, добиваясь от него усвоения программы и совершенно не считаясь с его задатками, а дефективного ребенка воспитывают верно, ибо развивают те задатки, которые у него есть» [1].