Статья "Проблемы в изучении физики в школе"

Проблемы в изучении физики в школе.

Один из самых главных вопросов, которые  сегодня  можно рассмотреть: дает ли школьный курс представление о физике, как области знания? Ответ будет неоднозначным: и да, и нет. С одной стороны, я хочу подчеркнуть, что нет никакой «школьной физики» (просто в школе проходят лишь некоторые разделы и не используют более сложный математический аппарат, как это делается в ВУЗах). Многие школьные задачи могут быть интересны и для профессионала в области физики (единственное, что профессионал видит в этих задачах то, что не видят школьники).

С другой стороны, характерная черта физики - приближенный, модельный характер всех конкретных результатов. И вот эта-то сторона науки в школьных учебниках проигнорирована. Утверждение, что «физика - точная наука» обычно понимается учениками очень наивно, буквально, как по возможности более точные вычисления по приведенным в учебнике формулам. В действительности же физика - не потому точная наука, что все ее результаты абсолютно точны, потому что есть определенные законы под которые подставляются числа и выводится точный результат, как это есть в понимании школьников, а потому, что физика отдает себе отчет о сути сделанных приближений, о роли отброшенных законов.

Идем далее - школьный курс не дает никакого представления о работе физика-исследователя. Более того, создает даже неправильное представление, как о человеке, занимающимся подстановками из формулы в формулу и вычислениями. Но только так называемые «стандартные» школьные задачи решаются прямым применением одной или нескольких формул. В работе физика-исследователя ситуация обычно совершенно противоположная: практически ни одна задача не решается точно. Например, в сколько-нибудь реальной задаче динамики обычно имеет место огромное количество различных взаимодействий. Попытка учесть все взаимодействия приводит к настолько математически сложной задаче, что решить ее не удастся. Существеннейшая часть решения любой задачи - построение модели данного закона или явления.

Работа над построением модели состоит в том, чтобы отбросить мелкие, несущественные эффекты (для той или иной задачи), оставив только главные. Это легко сказать, но нелегко сделать: ведь полная картина явления и закона еще не известна, и оценить роль некоторых эффектов можно только весьма предположительно (тем более для обычного школьника и не для каждого преподавателя это под силу). В  связи с этим созданную модель правильнее было сравнивать с очень контрастной фотографией, на которой потеряны мелкие детали. Модель должна быть достаточно простой, доступной для дальнейшего математического анализа, но в то же время должна отражать важнейшие стороны явления. Что происходит в школе с физикой?

В школе происходит следующее: ученики начинают рассматривать физику как раздел математики, как умение подставлять числа в формулы. Конечно, их на это толкают объективные причины: необходимость решения большого числа «стандартных» задач, которые решаются именно таким образом. Это же относится и к содержанию ЕГЭ при приеме в ВУЗы. Также многим преподавателям на частной практике, рассказывают родители следующее (и картина у многих похожая), дети приходя, домой рассказываю о том, какая у них плохая учительница по физике, потому что учительница дала задачу и не объяснила классу по какой формуле нужно решать! (К сожалению,  такое восприятие физики, у каждого ученика, начиная с самого начала изучения самого предмета). Основная часть домашних заданий и самостоятельные работы и выглядят обычно внешне как математические упражнения - подстановки в формулы. Многие преподаватели физики часто задают себе один и тот же вопрос: «Как  не допустить превращение физики в математику?» При объяснении решения задач детям нужно пояснять, что решение задачи - это текст, обосновывающий и поясняющий применение формул, это цепочка логических рассуждений и математических выкладок, позволяющая от фундаментальных законов прийти к конкретному результату». (Тезисы вузовских преподавателей). Так,  делают многие преподаватели, но этого бывает недостаточно, нужно все подтверждать  примером на определенных видах задач, по определенным темам. Так, например, в задачах на законы сохранения, необходимо указать, какие тела объединяются в систему, какие состояния системы рассматриваются, откуда отсчитывается потенциальная энергия, необходимо обосновать применение законов сохранения в какой-то определенной форме и т.д., и т.п. - увы, в школьных работах  видишь только математические выкладки.

Наши современные учебно методические пособия по физике, также создаются под шаблоны математических операций. Вот типичная задача из широко используемого сборника задач по физике В.И. Лукашик, Е.В. Иванова, задача для 8 класса «Какова масса медной проволоки длиной 2 км и сопротивлением 8, 5 Ом?». Даная задача является по большей степени неплохим тренажером для алгебраических преобразований, но меньше всего рассматривается физическое явление. Конечно, чтобы научить учеников решать серьезные, интересные задачи, потребуется намного больше времени, чем отпущено нам программой. В данном случае если открыть факультативы по физике, и это право дано не в каждой школе.

У учеников еще на ранних этапах формируется описанное выше отношение к физике. Попытки же преподавателя рассказать о специфике физики как науки (в частности о роли моделей) обычно наталкиваются на стену непонимания, даже в сильной аудитории. Ученики думают, что преподаватель «отвлекается» от основного – решения огромного количества задач (по шаблону), по ЕГЭ.

Многие ученики в современном мире, вообще считают, что физика слишком сложный предмет для них и особо не нужный для современного общества. В этом виноваты мы сами, физики-педагоги, и наша структура образования которая нацелена на ограниченность времени,  а также на решение только определенных видах  задач, в  виде ЕГЭ, в связи с этим, не зачем школьнику рассуждать, ничего не понимая, скажем, о специальной теории относительности или корпускулярно-волновом дуализме и т.д. и т.п.

Для того  чтобы перевернуть систему в физике «задача-формула-подстановка-ответ», нужны учебники другого типа: ясные, доступные, увлекательные, с большим количеством теоретических размышлений, исторических фактов и эмпирических законов.

Потому что в настоящее время школьники уже не умеют работать самостоятельно и рассуждать, их работа заключается, в поиске информации из всемирной паутины Интернет. Своих наблюдений и выводов у учеников нашего поколения - не наблюдается.  Вот такая ситуация в нашем образовании по школьному предмету физика, которую нужно исправлять.

Используемая литература:

1. Б.Т. Лихачев "Метологические основы педагогики", Самара, 1998 г.

2. В.И. Лукашик, Е.В. Иванова "Сборник задач по физике 7-9 класс"

3. А. Г. Гладун "Статья из образовательного журнала «Потенциал», зав.кафедрой общей физики МФТИ