WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

Pages:   || 2 |

«в школьном физическом эксперименте Монография Научный редактор: В.А. Степанов, д-р физ.-мат. наук, проф. Рецензенты: Л.К. Гребенкина, д-р пед. наук, проф. Б.С. Кирьяков, д-р пед. ...»

-- [ Страница 1 ] --

А.В. Ельцов

Интеграционные процессы

в школьном физическом эксперименте

Монография

Научный редактор:

В.А. Степанов, д-р физ.-мат. наук, проф .

Рецензенты:

Л.К. Гребенкина, д-р пед. наук, проф .

Б.С. Кирьяков, д-р пед. наук, проф .

Н.В. Коненков, д-р физ.-мат. наук, проф .

Ельцов, А.В .

Исследуемая проблема необходимости интеграции предметных, психолого-педагогических и методических знаний с предметными знаниями обусловлена объективно существующим интегративным характером личности, преподаваемой науки, всего образовательного процесса. Содержание монографии, исходя из требований максимальной сопряженности профессиональных и личностных качеств подрастающего поколения в различных видах практической деятельности, направлено на усиление образовательного и развивающего потенциала физики, обеспечение преемственности формирования научных знаний и умений, единства традиционных и современных информационных технологий обучения во время осуществления школьного физического эксперимента .

Работа адресована преподавателям и учителям физики, аспирантам и студентам, специалистам в области профессионального образования .

Ключевые слова: интеграция, физика, эксперимент, развитие, современные технологии обучения .

ВВЕДЕНИЕ

Процесс интеграции нашей страны в мировую экономическую и информационную систему, интеграционные тенденции развития наук, интеграция педагогического знания во все сферы человеческой жизни определяют стратегию развития образования, которое призвано удовлетворить потребность общества в специалистах, способных реализовать свой творческий потенциал как в собственных интересах, так и в интересах общества, умеющих адаптироваться к быстро изменяющимся условиям, обладающих интегративным стилем мышления, критически относящихся как к своему окружению, так и к самим себе .

Стремительный рост объема информации, внедрение и постоянное обновление производственных технологий выдвигают необходимость рассмотрения обучения как процесса, основу которого составляет самостоятельный поиск информации из всевозможных источников, ее извлечение, критическое осмысление и адекватное преобразование для создания новых знаний и обмена ими в процессе коммуникаций .

Новые требования общества к обучению, разъяснение его целей создают предпосылки для разрешения противоречия между требованием максимальной сопряженности профессиональных и личностных качеств выпускника образовательного учреждения и недостаточной реализацией используемых условий для его целостного становления .

Необходимым условием на данном этапе развития общества является непрерывность системы образования, обеспечивающая преемственность формирования научных знаний и умений, позволяющая применять их в различных видах практической деятельности .

В последние десятилетия отмечается снижение качества общего среднего образования. Это касается всех естественнонаучных дисциплин, и физики в частности, что приводит к падению мировоззренческого уровня развития учащихся, отсутствию у них сформированности представлений о целостности мира и месте человека в нем .

В связи с этим появилась необходимость усиления образовательного и развивающего потенциала физики как учебного предмета, выявления новых путей обновления содержания физического образования, создания технологий обучения, ориентированных на возможно более полное использование учебного физического эксперимента для обеспечения целостности образовательной системы, активизирующей деятельностный и творческий потенциал учащихся, сохраняющей их самобытность и индивидуальность .





Исходя из того, что проведение учебного физического эксперимента является исходным пунктом знаний об объективности окружающего мира, требуется создание оптимальных условий для его проведения. В то же время, учитывая, что многие лабораторные и демонстрационные установки в практику обучения вошли в 50-е годы двадцатого столетия, часть имеющихся в школе средств, сегодня вышла из строя или технически устарела. Противоречие между новыми целями обучения и традиционными технологиями осуществления учебного физического эксперимента выдвигает проблему его модернизации. Сохраняя все хорошее, проверенное опытом, рациональное и эффективное, независимо от времени его создания, следует создавать новые современные средства и методы для осуществления физического эксперимента в школе, развивающие и обогащающие методическую науку и педагогическую практику, которые будут по-новому организовывать и направлять восприятие учащихся, объективировать содержание, выполнять функции источника и меры учебной информации в их единстве .

Программа развития системы непрерывного образования в России на 2001—2010 годы подчеркивает необходимость интеграции теоретической и практической подготовки специалистов .

В философии, психологии, педагогике и методике проблемам интеграции и развития личности уделено достаточно много внимания .

Проблемам философского обоснования методологии интегративного подхода посвящены работы Б.М. Бим-Бада, А.А. Королькова, А.Ф. Лосева, А.Ф. Малышевского, С.Л. Рубинштейна, В.Н. Сагатовского и др .

А.Я. Данилюк, В.И. Загвязинский, И. А. Колесникова, В.Н. Максимова, В.В. Сериков, Н.К. Чапаев, Э.Г. Юдин и другие в своих исследованиях рассмотрели различные аспекты интеграции в образовании .

Наиболее полно и последовательно идеи развивающего обучения Л.С. Выготского в рамках психологической теории деятельности развиты П.А. Гальпериным, В.В. Давыдовым, А.В. Запорожец, А.Н. Леонтьевым, Н.А. Менчинской, Н.Ф. Талызиной, Г.И. Щукиной, Д.Б. Элькониным, И.С. Якиманской и др .

Некоторые аспекты обновления содержания школьного курса физики на основе идей дифференциации, интеграции и вариативности обучения раскрыты в исследованиях Ю.И. Дика, С.Е. Каменецкого, А.В. Перышкина, А.А. Пинского, Н.С. Пурышевой, В.Г. Разумовского, Н.А. Родиной, А.В. Усовой, В.А. Фабриканта, Л.С. Хижняковой и др .

Вопросам развития учащихся в процессе обучения физике большое внимание уделяли: Л.И. Анциферов, В.С. Данюшенков, О.Ф. Кабардин, А.С. Кондратьев, В.В. Лаптев, В.А. Орлов, Н.С. Пурышева, В.Г. Разумовский, А.В. Усова, Т.Н. Шамало, Н. В. Шаронова и другие .

В разное время проблемами физического эксперимента занимались: Л.И. Анциферов, В.Н. Бакушинский, В.А. Буров, Д.Д. Галанин, А.И. Глазырин, И.В. Глинка, Е.Н. Горячкин, Н.С. Дрентельн, А.Г. Дубов, К.В. Дубровский, Н. Дюрнбаум, С.Н. Жарков, Б.С. Зворыкин, А.Н. Зильберман, П.А. Знаменский, С.Е. Каменецкий, Я.И. Карцов, Н.В. Кашин, Я.И. Ковальский, Ф.Н. Красиков, В.В. Лермантов, А.А. Марголис, А. Модестов, В.П. Орехов, Н.Е. Парфентьева, А.В. Павша, А.В. Перышкин, И.М. Пищиков, А.А. Покровский, В.Г. Разумовский, В.Л. Розенберг, И.М. Румянцев, Д.И. Сахаров, Н.А. Солодухин, И.И. Соколов, Н.А. Умов, А.В. Цингер, Н.М. Шахмаев С.Я. Шамаш, В.Ф. Шилов, С.А. Шурхин и другие .

Использование современных информационных технологий при осуществлении школьного физического эксперимента отражено в работах А.А. Богуславского, Д.В. Баяндина, Э.В. Бурсиана, Ю.А. Воронина, Ю.А. Гороховатского, В.А. Извозчикова, А.И .

Назарова, В.В. Лаптева, Р.В. Майера, Ю.С. Песоцкого, О.В. Поваляева, А.В. Смрнова, С.К. Стафеева, Г.Н. Степановой, А.И. Фишмана А.С. Чирцова, Р.М. Чудинского и других .

В настоящее время педагогика, психология, теория и методика преподавания физики располагают определенными исследованиями, раскрывающими роль интеграции в образовании, применяющими интегративный подход в обучении, ориентированными на использование развивающего обучения, разрабатывающими на этой основе новые подходы обновления содержания школьного физического образования, раскрывающими проблемы учебного физического эксперимента. Однако специальные исследования, в которых учебный физический эксперимент рассматривается на основе интегративного подхода с целью всестороннего развития личности учащегося, пока отсутствуют .

Таким образом, актуальность предлагаемого исследования обусловлена:

современными требованиями общества к развитию личности, обладающей интегративным стилем мышления, способной к самостоятельному овладению знаниями и умениями и их применению как в собственных интересах, так и в интересах общества;

наличием психолого-педагогических, мировоззренческих, методологических и методических предпосылок для разработки и реализации интегративного подхода к осуществлению учебного физического эксперимента с целью создания оптимальных условий для целостного становления личности;

потребностью педагогической практики в современных технологиях и средствах осуществления школьного физического эксперимента для развития интереса к физике и формирования познавательных мотивов обучения .

В первой главе «Методологические основы совершенствования школьного физического эксперимента в свете идей интеграции» проведен анализ теоретических исследований интеграционных процессов в образовании, философии, психологии, педагогике и методике. Нами отмечено, что в образовании интеграция рассматривается не как сумма частей и их механическое соединение, а как их органическое взаимопроникновение, которое дает качественно новый результат, новое системное и целостное образование. Методологической основой интеграции образования служит философская идея целостности человека. Сравнительный анализ исследований в области образования показал, что любая педагогическая проблема должна ставиться и решаться с учетом системности и единства педагогического знания, тенденции интеграции воспитательных и дидактических систем .

Во второй главе «История становления физического эксперимента в школах России» показано, что проблема модернизации школьного физического эксперимента в современных условиях не может быть решена без всестороннего анализа опыта прошлых лет. Сохранение для будущего всего лучшего и эффективного независимо от времени его создания должно быть положено в основу совершенствования образовательного процесса на основе использования современных образовательных технологий. В этой главе представлены сведения из истории становления школьного физического эксперимента в России начиная с XVIII века до наших дней. Раскрыта роль учебного эксперимента на различных этапах развития отечественной методики физики. Отражены проблемы, с которыми сталкивались великие педагоги-физики. Выявлена хронологическая последовательность развития прогрессивных идей в преподавании физики на основе эксперимента. Отмечено, что связь теории и практики при обучении физике, проблема личностного развития учащихся всегда интересовала педагоговфизиков .

В третьей главе «Традиционный подход к осуществлению школьного физического эксперимента» проанализирована традиционная методика осуществления школьного физического эксперимента, обоснована необходимость ее коррекции с учетом социально-личностного подхода к заданию целей обучения физике .

Определены задачи и содержание учебного физического эксперимента в основной и профильной школе, осуществлен анализ имеющегося традиционного и современного учебного оборудования, в том числе компьютерных технологий, и определены возможности их использования в условиях изменяющейся парадигмы образования .

В четвертой главе «Интегративный подход к осуществлению школьного физического эксперимента» раскрыта и обоснована структура интегративного подхода, учитывающая межпредметную, внутрипредметную, межличностную и внутриличностную интеграцию .

Выявлено, что методологической основой межпредметной интеграции является положение о единстве материального мира, взаимосвязи и взаимообусловленности явлений природы, общества и мышления, теория о взаимозависимости различных областей образования, границы между которыми не абсолютны. Задачей физики, в частности школьного физического эксперимента, является развитие интегративного стиля мышления, формирование умений использования содержания различных дисциплин для решения поставленных задач. Перенос знаний из одной науки в различные области других убеждает учащихся в том, что сила научного знания не только в логическом построении какой-либо области науки, но и в универсальности, всеобщности ее фундаментальных положений. Стратегия развития школьного физического эксперимента должна быть ориентирована на усиление его общеобразовательного значения с учетом общенаучных, культурологических и гуманитарных аспектов .

Внутрипредметная интеграция основывается на понимании учебного предмета как дифференцированной и интегрированной системы .

Установление смысловых, содержательных и технологических связей между разделами и темами учебного предмета дает возможность организовать его изучение как открытой новым связям системы. Учебный физический эксперимент многофункционален и при определенных дидактических условиях превращается в развивающуюся образовательную систему. Различные виды эксперимента должны дополнять друг друга, расширяя возможности для формирования наблюдательских способностей, предоставляя большую самостоятельность при обработке результатов .

Межличностная интеграция в процессе осуществления школьного физического эксперимента рассматривается как необходимое направление делового сотрудничества и сотворчества путем сочетания индивидуальной и групповой экспериментальной исследовательской деятельности, совместного освоения современных образовательных технологий, коллективного творчества. Помещая в центр обучения развивающуюся личность, необходимо, чтобы учащийся сам выбирал и выстраивал знания и умения из окружающего хаоса в соответствии со своим миром ценностей, потребностей, интересов и возможностей. Учебный физический эксперимент предоставляет широкие возможности для реализации развивающего обучения. В классах всегда есть учащиеся с различными индивидуальными особенностями, разными специальными способностями, разнообразными интересами и основаниями для выбора будущей профессии, все это создает условия для дифференциации их по группам с целью создания оптимальных условий для их дальнейшего развития. Эти особенности должны учитываться при подборе учебных опытов, их теоретического содержания, технической сложности, избирательной и практической направленности .

Внутриличностная интеграция основана на идее интегративной природы человека и принципе целостности. Внутриличностная интеграция возможна благодаря противоречивому состоянию в человеке свойств открытой и закрытой систем, его сознание является одновременно субъективным отражением объективной действительности и внутренним миром личности. Именно во внутреннем мире складываются комплексы ценностей, жизненных планов и перспектив, глубоких личностных переживаний, определенные организации образов и концептов, притязаний и самооценки, которые объективируются в практической деятельности .

Нами показано, что на успешность учебной работы, как и любой другой, влияет мотивация. Оценка различных видов деятельности в сознании учащегося происходит с учетом собственных интересов, имеющихся способностей и сложившейся системы ценностей. Незнание результатов эксперимента, создание положительных эмоций при достижении цели опыта, формирование уверенности в своих силах при успешном исследовании формируют мотивацию обучения и способствуют ее расширению. Учащийся, оценивая эффективность собственных усилий, будет более заинтересован в дальнейшем расширении своего кругозора и углублении уровня знаний именно по той дисциплине, в которой он успешен .

Учащийся, как и любой другой человек, всегда добивается гораздо больших успехов, если он не испытывает эмоционального и физического дискомфорта. Технологии осуществления школьного физического эксперимента, как разновидность любых других образовательных технологий, должны учитывать функциональное состояние учащегося, быть направлены на снижение уровня стресса и повышение эффективности обучения .

Нами разработан комплекс средств для осуществления школьного физического эксперимента с учетом вышеизложенных требований. Разработано индивидуальное рабочее место учащегося, предусматривающее ряд специальных возможностей, позволяющих использовать его для более успешного осуществления вариативного школьного физического эксперимента совместно с персональным компьютером. Создан комплект разноуровневых лабораторных работ для учащихся основной школы. Для учащихся профильных школ разработаны автоматизированные работы физического практикума. Разработаны предпрофильные и профильные элективные курсы для углубленного изучения традиционного и современного оборудования, используемого при осуществлении учебного физического эксперимента. В дополнение к демонстрационным опытам подобраны и созданы компьютерные слайды и программы, раскрывающие механизм изучаемых процессов и явлений. На основе аппаратно-программного комплекса осуществлен мониторинг функционального состояния учащихся и мотивации обучения .

В работе показана интегративная роль разработанных и традиционных средств в достижении поставленных целей, отобраны те, которые способствуют модернизации школьного физического эксперимента, обеспечивают целостность образовательных систем и процессов, активизируют деятельностный и творческий потенциал учащихся, сохраняют их самобытность и индивидуальность .

ГЛАВА 1

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ШКОЛЬНОГО

ФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

В СВЕТЕ ИДЕЙ ИНТЕГРАЦИИ

–  –  –

С точки зрения теории систем, интеграция (лат. integratio — восстановление, восполнение) означает состояние связности отдельных дифференцированных частей в целое, а также процесс, ведущий к этому состоянию [11, с. 307]. Взаимосвязи компонентов могут отражать принципы структурности, иерархичности, дополнительности, соответствия, симметрии, функциональности, взаимодействия, информационности, управления и регулирования. Интеграция рассматривается как процесс движения и развития определенной системы, в которой растет число элементов, усиливается интенсивность их взаимодействия, уменьшается их относительная самостоятельность, укрепляются корреляционные связи .

Интеграция в образовании — это не механическое соединение частей, не их сумма, а органическое взаимопроникновение, которое дает качественно новый результат, новое системное и целостное образование. Методологической основой интеграции образования служит философская идея целостности человека. Интеграция и дифференциация неразрывно связаны: интеграция сопряжена с синтезом, связью, обобщением, созданием нового, а дифференциация включает анализ, ограничение, конкретизацию, выделение элементов. Стремление к достижению органического единства интеграции и дифференциации, поиск путей достижения этого единства характеризует каждый этап развития образования .

Методологическое отличие интеграции от синтеза в образовании заключается в том, что в синтезе происходит слияние взаимодействующих систем в однородную целостность, а интеграция раскрывается как более общий и многогранный по сравнению с синтезом способ развития знаний и вид познавательной деятельности .

Синтез как особый цикл этой деятельности завершает процесс интеграции и создает основу для образования новой, самостоятельной отрасли знаний. Синтез знаний изменяет структуру науки как системы и выдвигает проблемы интеграции методологии, методов и средств. Синтез научного знания сопряжен с синтезом познавательных средств, с качественно более высоким уровнем всего процесса познания, который детерминирован современными социальными факторами. Интеграция обеспечивает совместимость научных знаний из разных систем благодаря общей методологии, универсальным логическим приемам современного системного мышления .

В.Н. Максимова считает, что системно-интегративный подход становится методологическим правилом, которое требует многоуровневого и многоаспектного изучения объекта, в том числе и объектов сферы образования, обучения и развития человека [80] .

Э.Г. Юдин рассматривает интеграцию:

— как понятие, выражающее универсальное основание человеческого мира, его образования, изначально ему присущее;

— предмет научного изучения, то есть нечто расчленяемое и воспроизводимое в теоретической педагогике как «педагогическая интеграция» с указанием ее специфических признаков: эргатичности, диалогичности, неравновесности, многомерности, идеографичности, технологичности, управляемости;

— предмет управления, то есть то, что подлежит организации в систему функционирования, управления или развития;

— предмет проектирования, связанный с выявлением и разработкой способов и условий реализации определенных видов интеграции;

— ценность, требующая определения ее места и смысла в различных системах культуры и образовательных парадигмах [153, с. 250] .

Интеграция как одна из важнейших тенденций взаимодействия развития науки, общества, производства, культуры, образования носит глобальный характер и рассматривается учеными (В.И. Загвязинский, С.В. Казначеев, Н.М. Канаев, Н.И. Кузнецов, Д.И. Трубецков, ДА. Усанов, Н.В. Наливайко) как принцип развития [18, с. 47] .

Интеграция как явление межнаучного масштаба имеет свою эволюцию, историю развития, накопленный научный опыт, отраженный в работах 80-х и 90-х годов XX века, когда понятие «межпредметные связи» уступило место понятию «интеграция» и приобрело значение междисциплинарного термина, отражающего общенаучную закономерность. С точки зрения А.Я. Данилюка, история интеграции образования от начала 80-х годов — это история наполнения общезначимого понятия интеграции педагогическим содержанием .

Интеграция нашла воплощение в целом ряде интегративнопедагогических концепций: концепции интегративно-модульной педагогической системы профессионального образования (А.П. Беляева [6]), личностно развивающей концепции высшего образования (В.П. Зинченко [50], Б.Б. Коссов [67]), концепции интеграции воспитательных сил общества (Ю.С. Бродский [12], В.Д. Семенов [115]), концепции внутрипредметной интеграции (В.И. Загвязинский [48, 49]), концепции интеграции общего и профессионального образования (М.Н. Берулаева [7]), концепции интегративного содержания начального профессионального образования (Л.Д. Федотова [133]), концепции интегративной картины образования (В.В. Сериков [116]), концепции системно-организованного педагогического творчества (И.П. Раченко [107]), концепции гуманитарно-педагогического центра (Н.К. Чапаев [144]) .

Целесообразно рассмотреть генезис интеграции как педагогической проблемы и представить функционирование идеи интеграции в образовательном пространстве. Проследим путь изучения проблемы через анализ ключевых исследований, определяющих направления изучения интеграции. Существенный методологический вклад в разработку проблемы интеграции внесли работы В.Н. Максимовой, которая всесторонне рассмотрела в условиях школы интеграцию как принцип, фактор, тенденцию развития современных образовательных систем, как средство целостного развития растущего человека, индивидуальности, субъекта жизни и деятельности [80, с. 22] .

В образовании проблемы интеграции получили свое развитие в двух направлениях:

1) образование как форма отражения интегративных тенденций развития науки и культуры в целом, единой картины мира, которая становится основой мировоззрения учащегося;

2) образование как интегрированная область человеческой деятельности, предметом которой является профессиональноличностное становление человека в системе образования .

Основные направления интеграционных процессов в образовании вытекают из закономерностей интеграции в науке, которые, с точки зрения В.Н. Максимовой, выражены в разных видах научного синтеза, в изучении глобальных комплексных проблем, в возникновении комплексных наук, а также общенаучных теорий и методов, во взаимодействии наук с другими формами общественного сознания, в системно-комплексном подходе к организации научных исследований. Для проведения исследования интеграции в педагогическом образовании можно выделить три основных направления интеграции в науке, которые создают теоретикометодологические предпосылки интеграции в образовании, в его содержании и обучении: межнаучный синтез, методологический синтез, социально-проблемный синтез .

Исследователи образования как интегративной области человеческой деятельности, предметом которой является развитие человека в системе его педагогических связей и отношений с миром, стремились изучить закономерности функционирования связей разного уровня .

Например, Г.Ф. Федорец [131] раскрыл проблему интеграции педагогики и психологии в педагогическом профессиональном образовании, К.Ю. Колесина [65] показала возможности построения процесса обучения на интегративной основе, И.П. Раченко определил научные основы интегративной педагогики как одной из отраслей профессиональной человеческой деятельности типа «человек — человек» [107], Ю.Ш. Терегулов, В.Э. Штейнберг исследовали синтез биологического и социального в интегративном процессе [128], АС. Роботова [110] раскрыла художественнообразное познание педагогической действительности, осуществила синтез художественного и педагогического знания, И.А. Колесникова [91] рассмотрела интегративные основы современной педагогики и интегративную природу педагогического процесса как сложнейшего феномена, доказала, что вопрос формирования интегративного начала, по сути дела, вопрос выживания педагогики, ее перехода в новое качество, превращения в гуманитарную науку .

Существенный научный вклад в разработку теоретикометодологических основ педагогической интеграции, ее структурно-содержательных характеристик внесло исследование Н.К. Чапаева [144], который рассмотрел традиции толкования интеграции в истории человеческой мысли и ее педагогические интерпретации, предложил инвариантные характеристики интеграции как общенаучной и педагогической категории. Педагогическая интеграция характеризуется им как процесс и результат развития, становления и формирования многомерной человеческой целостности в условиях осуществления интегративно-педагогической деятельности .

А.Я. Данилюк [31] исследовал интеграцию образования на теоретическом уровне по схеме «история — методология — теория — технология». Раскрыв исторические этапы развития интегративных процессов, он увидел перспективы традиционного предметного образования в формировании качественно новой системы — интегративного образовательного пространства, надстраивающегося над предметной системой и полностью сохраняющего ее в качестве своего фундаментального основания. Интегративное образовательное пространство обеспечивает качественное совершенствование образовательного процесса за счет его системной организации. А.Я. Данилюк раскрыл в понятии «интеграция образования» феномен образования как сущности, формальной определенности, качественного своеобразия. С его точки зрения, интеграция рассматривается как сложный вид коммуникации, поэтому «интеграция образования — это осуществление учеником под руководством учителя последовательного перевода сообщений с одного учебного языка на другой, в процессе которого происходит усвоение знаний, формирование понятий, рождение личностных и культурных смыслов» [31, с. 232] .

Разработанная А.Я. Данилюком теория интеграции образования дает возможность «осуществлять проектирование и программнометодическую разработку образовательных систем более высокого дидактического класса по сравнению с основными системами традиционного образования — учебными предметами» [31, с. 437] .

Новгородская научная школа контекстно-биографического подхода разработала следующие содержательные доминанты интеграции педагогического знания:

— развитие социально-психологических компетенций как основы формирования корпоративной культуры личности, приобретения навыков социального взаимодействия и групповой работы;

— освоение новых информационных и коммуникационных технологий, расширяющих профессиональные возможности специалиста в получении и трансляции профессионально значимой информации;

— приобретение способности к проектированию профессионально-педагогической деятельности и комплексной оценке (эволюции) ее результатов [92, с. 94] .

А.Ф. Малышевский видит проблему в становлении новой рациональности, в преодолении образованием разрыва содержания, структуры человеческой природы, ее специфических потребностей и тех знаковых, символических форм, в которых эти потребности можно удовлетворить, реализовать, выразить. С его точки зрения, учебный процесс должен быть построен по модели художественного процесса, представляющего собой логику органического развертывания любого живого содержания: «…образ человека сливается с образом культуры, знание идет рука об руку с переживанием, интуиция с логикой, а интеллектуальное существование, вселенская схоластика непосредственно смыкается с мистикой, с экзистенциально-эмоциональными пластами человеческой души»

[81, с.10] .

Названные исследования являются своеобразными «вехами»

в разработке проблемы интеграции в педагогике и дают возможность проследить тенденцию актуализации изучения интегративных процессов и явлений педагогической наукой. Анализ ведущих понятий исследования, выбор философских методологических оснований и сравнительный анализ исследовательских подходов, описание проблемного поля интеграции науки и образования позволяют перейти к рассмотрению общенаучных методологических оснований — междисциплинарному системному подходу как необходимому условию теоретического описания явлений и процессов в сфере образования. Он дает возможность осуществить системный междисциплинарный анализ процесса решения любой проблемы, так как базируется на положении о всеобщей связи явлений, на анализе структуры, многоуровневости и иерархичности, на поиске целостных характеристик изучаемых процессов, на выявлении системообразующих свойств и признаков; показывает, что любая педагогическая проблема должна ставиться и решаться с учетом системности и единства педагогического знания, тенденции интеграции воспитательных и дидактических систем .

Описывая теоретико-методологические основы интеграции в образовании, важно отметить философские исследования в этом направлении .

В.Н. Сагатовский разработал «Философию развивающейся гармонии» [114], изложив философское учение о социальноантропологической целостности, представляющей собой органическое единство отдельного и совокупного человека, предложил свою концепцию единства антропологического и социального. Эту работу можно считать основополагающей в процессе поиска философских оснований методологии интегративного подхода .

Ряд исследователей проблем философии образования (А.Ф. Лосев [77], Б.М. Бим-Бад [8], А.Ф. Малышевский [81], А.А. Корольков [66] и др.) отмечают, что новые отношения интеграции, «пересекающиеся, взаимодействующие, взаимопротиворечивые, а иногда и просто несовместимые», складываются на основании сравнения, сопоставления между разными культурными феноменами: наукой, философией, искусством, теологией и даже мистическим опытом .

В исследование процессов интеграции важный вклад вносит синергетика, в центре внимания которой — «совместное действие», возникновение нового, рождение и перестройка структур, самоорганизация, становление. Синергетика как направление междисциплинарных исследований дает возможность обосновать закономерность интегративного подхода. Значимым для нашего исследования является принцип формирования целого из частей, новый способ построения сложной структуры из более простых образований. Целое не равно сумме частей, из которых оно составлено. Целое — качественно иное, оно влияет на элементы и изменяет их. Идет трансформация всех составляющих путем их согласования, возникает корреляция между элементами. В синергетике это представление обретает форму принципа единства через разнообразие. Синергетическая закономерность заключается в том, что целое развивается быстрее составляющих его частей, поскольку продуктивнее развиваться вместе .

Опора на идею интегративной сущности человека, мира и отношений между ними (Ю.Г. Волков, В.П. Казначеев, С.Л. Рубинштейн, B.C. Поликарпов, В.Н. Сагатовский, В.И. Слободчиков, B.C. Шубинский) как социоприродного, космопланетарного существа дает возможность говорить о принципиально новом этапе развития интеграции как педагогической проблемы [18, с. 51] .

На основе научной методологии, данных естественных и гуманитарных дисциплин, истории мировой культуры и философии «человек как предмет познания» предстает сложным духовным феноменом, в котором «человеческое в человеке» проходит становление индивидуальным путем. С.Л. Рубинштейн в работе «Человек и Мир» поставил проблему единства, взаимосвязи онтологического и гносеологического в проблеме человека, изучение его во всех для него существующих связях и отношениях, в каждом из которых он выступает в новом качестве. Ему удалось снять механический детерминизм посредством диалектики внешнего и внутреннего, когда «всякая детерминация необходима как детерминация другим, внешним и как самоопределение внутренних свойств объекта» [112, с. 372]. Идеи философской и психологической антропологии создали условия для педагогического исследования внутриличностной интеграции. Они дали возможность говорить о самореализации человека в профессии как интегративном результате его профессионально-личностного становления. «Именно структура, объединяющая отдельные стороны в единое целое, и является той внутренней связью, которая образует внутренние условия, опосредующие суммарный эффект внешней причины» [112, с. 372] .

Таким образом интеграция в образовании обеспечивает совместимость научных знаний из разных систем благодаря общей методологии, универсальным методам современного системного мышления .

Интеграция знаний реализует идею комплементарности и компаративности при отборе идей, концепций, теорий. Педагогическая деятельность требует от учителя интеграции предметных, психологопедагогических и методических знаний, которые в процессе обучения существуют отдельно, разорванно, удаленно от конечного смысла их применения. Поэтому необходима продуктивная интеграция педагогических и методических знаний с предметными знаниями .

1.2. Интеграционные процессы в ходе познавательной деятельности

Обновление содержания физического эксперимента должно быть подчинено достижению главной цели — развитию личности школьника .

Чтобы определить развивающий потенциал школьного физического эксперимента, необходимо, прежде всего, обратиться к достижениям психологии развития, которая изучает закономерности в приобретении людьми опыта и знаний на протяжении всей жизни .

Соглашаясь с идеями Л.С. Выготского о ведущей роли системы отношений между индивидом и средой для психологического развития человека [13], используя разработанный Б.Г. Ананьевым комплексный подход [1], который ориентирован на разностороннее рассмотрение многоуровневой системной организации структуры личности, можно выделить два типа ведущей деятельности учащегося: учебную деятельность школьников и общение в процессе данной деятельности. Поэтому процесс обучения может быть рассмотрен как интеграция общения с целью усвоения учащимися информации .

В концепции психического развития школьника Д.Б. Эльконина [152] выделяется два «вектора развития» ребенка (рис. 1), психологическое содержание которых определяет ведущую деятельность развивающейся личности. Первый «вектор» отражает взаимоотношение с миром вещей, заключается в познании и овладении предметным миром, в процессе которого осуществляется когнитивное развитие, то есть происходит освоение предметов, способов и алгоритмов действий с ними. Второй «вектор» отражает взаимодействия с миром людей и направлен на психосоциальное развитие. Интеграция этих двух процессов развития, когнитивного и психосоциального, обусловливает формирование личности .

Рис. 1. Концепция психического развития (по Д.Б. Эльконину)

Всякая деятельность, в том числе и учебная, формируется под влиянием потребностей. Потребность в приобретении знаний реализуется в мотивах. Мотивы учебной деятельности носят интегративный характер и изменяются в зависимости от социальных установок личности, условий ее формирования и развития в процессе обучения. Познавательные мотивы стимулируют овладение не только содержанием знаний, но и средствами усвоения .

М.С. Каган определяет человеческую деятельность «как активность субъекта, направленную на объекты или на других субъектов». Исходя из этого, учебная деятельность является познавательной, если активность субъекта, направленная на объект, возвращается к субъекту в виде информации о качествах объекта, его связях и отношениях с другими объектами, то есть в виде знаний .

В том случае если активность субъекта, направленная на объект, возвращается к нему в виде информации о значении этого объекта для данного субъекта, то деятельность является ценностноориентированной или аксиологической. В учебной деятельности, как и в любой другой, активность субъекта направлена как на объекты, так и на других субъектов, поэтому управлять процессом усвоения знаний учащихся можно только через деятельность, в которую эти знания входят (рис. 2). Учитывая специфику восприятия и переработку информации человеком, необходимо иметь в виду, что расширение объема содержания образования ведет к перегрузке школьников, к тому же неусвоенная информация оказывается совершенно бесполезной .

Рис. 2. Виды учебной деятельности Необходимо анализировать не только то, какое содержание знаний усвоено, но и как оно было усвоено, какая познавательная активность была при этом обеспечена и при каких педагогических условиях наиболее ярко проявлялась. Если под усвоением понимать не спонтанный процесс овладения знаниями, умениями и навыками, а целенаправленное их формирование в ходе специально организованной познавательной деятельности, то следует признать, что управлять этим процессом — значит умело воздействовать на психические особенности учащихся. Поэтому, говоря о критериях эффективности обучения, следует особое внимание обращать на выявление тех интеллектуальных действий, которые обеспечивают усвоение. Чаще всего основным критерием эффективности при изучении какой-то конкретной темы или раздела курса служит общая результативность усвоения, выраженная в оценках знаний, умений и навыков учащихся, хотя объективно один и тот же результат усвоения, даже при высокой его конечной продуктивности, может быть достигнут за счет различной познавательной деятельности учащихся. В одном случае усвоение обеспечивается в основном воспроизводящей исполнительской деятельностью, связанной с тем, что учащиеся ориентируются на прочное запоминание и текстуальное воспроизведение сведений, полученных ими из учебной литературы или сообщенных учителем, на повторное применение уже известных им способов для выполнения различных экспериментов. При таком подходе учащимся требуется действовать так, как показано, изложено или сформулировано .

Но усвоение того же самого учебного материала может быть построено и по-другому, когда в ходе обучения создаются условия, при которых школьники не просто запоминают и воспроизводят готовые знания, а самостоятельно добывают их, перестраивают ранее полученную информацию, осуществляют перенос усвоенного на исследование новых неизвестных им проблем. При таком подходе выполняется в основном не воспроизводящая, а преобразующая деятельность, для организации которой необходимы специально разработанные, рациональные средства обучения. Не располагая данными средствами учебной деятельности, учащиеся постепенно теряют интерес к усвоению знаний и компенсируют свои неудачи другими внеучебными интересами. Поэтому учитель, исходя из анализа содержания конкретного учебного материала, логики его изложения, требований к усвоению, должен четко определить, какой вид психической деятельности учащегося при усвоении данного материала является ведущим и, следовательно, подлежит активизации в первую очередь. В ходе такого обучения необходимо сосредоточивать основное внимание не только на изложении содержания учебной программы, но и на самом ученике, активно формируя способы его умственной деятельности. В условиях развивающего обучения формирование приемов познавательной деятельности является не побочной, а одной из центральных задач. Учитель, располагая знанием этих приемов, может быстро разобраться в причинах индивидуальных затруднений и принять действенные меры к их ликвидации. Как отмечает Н.Ф. Талызина, знания — это всегда продукт тех или иных познавательных действий. Отсюда управление процессом усвоения знаний возможно только через управление познавательной деятельностью обучаемых. Своеобразие отношений знаний и деятельности состоит в том, что, с одной стороны, характер познавательной деятельности решающим образом влияет на качество знаний, с другой — необходимая познавательная деятельность в большинстве случаев сама должна строиться или совершенствоваться в ходе усвоения знаний [124] .

Овладев под руководством учителя приемами познавательной деятельности и поняв их интегративную роль, ученик может затем самостоятельно применять их в условиях, не заданных обучением, перестраивать по собственной инициативе, находить новые приемы, использовать их при самостоятельных исследованиях .

Все это повышает интерес к учению, делает его более увлекательным, приводит к продуктивным результатам, что, несомненно, влияет на формирование личности ученика: качеств его ума, потребностей в овладении знаниями, стремления к их практическому использованию [103] .

Познавательная деятельность может также осуществляется как исследовательская, разница состоит лишь в том, что теоретико-научная деятельность приводит, как правило, к открытию объективно нового знания, в ходе же учебной деятельности ученик открывает для себя то, что ему ранее не было известно, но это неизвестное ему (субъективно) стало уже основой, фундаментом науки. Усваивая знания, накопленные человечеством, он тем самым как бы заново открывает для себя уже известное, при этом его мыслительная деятельность осуществляется так же, как деятельность ученого. Различие заключается в том, что такое познание нового происходит в учебном процессе в облегченных, специально организованных условиях и, конечно, не представляет собой бесконечную цепь поисков, ошибок и находок, которой характеризуется научное познание. Но при этом подлинное усвоение знаний сохраняет все черты собственно поисковой, исследовательской деятельности, где, наряду с воспроизведением знаний, накопленных ранее, огромную роль играет интуиция, сообразительность, смекалка, умение быстро схватывать основное содержание, рассматривать его под разным углом зрения, использовать одно и то же знание в разных ситуациях и разных системах понятий. Все это сближает учебную и исследовательскую деятельность, в основе которых лежат одни и те же законы мышления. В последнее время, чтобы приблизить логику построения учебного предмета к логике науки, в школу вводятся новые программы, призванные ликвидировать разрыв между системой изложения знаний в школе и вузе .

В основу конструирования каждого учебного предмета положено стремление отразить структуру научного знания, сделать предметом усвоения наиболее фундаментальные понятия, раскрыть их внутренние связи и отношения, ознакомить учащихся с принятыми в научном исследовании методами. Реализация этой идеи оказала существенное влияние на структуру и содержание всех учебных предметов, в том числе и физики. Значительно повысился теоретический уровень усвоения, стали считать, что при овладении новым содержанием знаний основная цель обучения состоит в формировании у учащихся теоретического способа мышления, оперирующего отвлеченными понятиями и их моделями .

Усвоение знаний и выполнение умственных операций есть единый процесс — вне интеллектуальной деятельности нет усвоения. Любые учебные действия осуществляются с помощью умственных операций. Но любые учебные действия формируются сначала как внешние, развернутые практические действия и лишь затем переходят «вовнутрь», становясь собственно интеллектуальными. Чтобы этот переход был правильным, эффективным, необходимо в процессе обучения специально организовывать эти внешние (предметные) действия и добиваться их превращения в интеллектуальные с заданными качествами [20] .

Интеграция этих действий, описание и создание условий по овладению ими — основной путь, позволяющий формировать учебную деятельность, и ее средствами обеспечивать умственное развитие школьников. Последовательное освоение учащимися в предметной деятельности различных усложняющихся мыслительных операций ведет к развитию интеллекта, что делает возможным проведение еще более сложных мыслительных операций .

Функция учебной познавательной деятельности не сводится только к овладению теоретическими знаниями. В равной мере она призвана обеспечивать формирование у школьников практических умений и навыков, что особенно важно при изучении физики как экспериментальной науки. К тому же без широкой опоры на практические действия и, следовательно, на соответствующие средства обучения сами теоретические знания не могут быть правильно усвоены и использованы. Интеграционные процессы требуют такой организации школьного эксперимента, чтобы в его процессе происходило восхождение от конкретного восприятия к абстрактному мышлению, при этом формирование мыслительных умений должно осуществляться последовательно и разнообразно .

Известно, что при эмпирическом способе объектами усвоения являются отдельные стороны реальной действительности, свойства которых даны в самих предметах и обнаруживаются при действии с ними. Возможность познания ограничена здесь рамками самих объектов, данных эмпирически, изолированно в своем индивидуальном проявлении, и задача мышления состоит в том, чтобы вычленить из их предметной особенности присущие им интегративные свойства и отношения. При этом чем шире будут рассматриваться изучаемые реальные объекты либо их модели, чем вариативнее использованные при этом средства, тем сделать это будет проще .

В рамках любого учебного предмета можно показать учащимся, как с помощью конкретных средств можно изменить направление анализа материала. На этой основе формируется умение выделять разные основания для анализа, рассматривать один и тот же объект с различных точек зрения путем включения его в разнообразные системы отношений. Чтобы научить учащихся овладевать знаниями и умениями, важно знакомить их с приемами распознавания существенных свойств, подлежащих изучению, самостоятельного выявления этих свойств, их моделирования и преобразования. Ведь одни свойства подчеркивают отличительные черты объектов, другие, наоборот, — общность их происхождения .

Свойства одного и того же объекта могут описываться в системе различных понятий, поскольку носят не абсолютный, а относительный характер. Такой способ широко известен в психологопедагогической литературе как разностороннее рассмотрение объекта. Психологи называют его разными терминами: «произвольная смена точки зрения» (В.Б. Журавлев), «многоаспектное узнавание»

(И.М. Соловьев), «анализ через синтез» (С.Л. Рубинштейн), «разностороннее рассмотрение предмета» (Е.Н. Кабанова-Меллер) .

Ознакомление учащихся с этим способом и создание условий для фактического овладения им предполагает разработку средств обучения, на основе которых подобный метод анализа использовался бы наиболее полно. При таких условиях обучения учащиеся будут исследовать именно те свойства объекта, которые зафиксированы в том или ином представлении, учитывая, что один и тот же объект можно описать по-разному в зависимости от того, какие свойства рассматриваются. Анализируя таким образом, ученики приучаются исследовать объект многосторонне, учатся самостоятельно моделировать его свойства и отношения. Все это предполагает формирование у школьников в процессе познания интегративных приемов умственной деятельности, обеспечивающих активное преобразование заданного материала и видоизменение его свойств. Для обучения этим приемам учитель при подготовке к уроку, исходя из содержания учебного материала, должен выделить те приемы, которые являются наиболее эффективными, определить логическую последовательность их выполнения и создать благоприятные условия для их формирования. В работах Н.А. Менчинской, Е.Н. КабановойМеллер, Д.Н. Богоявленского [10, 59] показано, что выработка у школьников обобщенных приемов учебной работы приводит к значительным сдвигам в их умственном развитии. Усвоив эти приемы, учащиеся начинают самостоятельно их использовать, перестраивать по собственной инициативе, находить новые, анализировать способы и средства, необходимые для достижения полученных результатов, что закономерно приводит к качественно более высокому уровню организации учебной деятельности .

Формирование приемов учебной работы как средств усвоения обеспечивает в структуре учебной деятельности становление таких ее важнейших компонентов, как контроль и оценка результатов деятельности, способов их достижения. Вначале ученики, проверяя и оценивая результаты своей работы, ориентируются в основном на требования учителя, на выставленную им отметку .

Постепенно, по мере овладения приемами учебной работы, они начинают самостоятельно строить свои учебные действия, могут контролировать не только конечный результат своей работы, но и ее отдельные этапы, корригировать последующие действия с учетом предыдущих, планировать ход выполнения, оценивать уже выполненные действия в системе других .

Среди множества приемов, обеспечивающих усвоение знаний, есть такие, которые вытекают не из конкретного содержания учебного задания, а способствуют организации учебной деятельности. Овладение этими приемами формирует индивидуальный стиль учебной работы, обеспечивает ее самостоятельность, активность, произвольность и саморегуляцию. К таким приемам могут быть отнесены приемы работы с книгой, наглядным материалом, экспериментальным оборудованием, компьютером и другими техническими средствами. Каждый ученик, овладевая знаниями, вырабатывает свои приемы наблюдения, запоминания, воспроизведения. Их эффективность часто зависит не только от содержания приемов, но и от условий, в которых они используются. Любой вид учебной работы предполагает умственную активность личности, однако в зависимости от конкретных целей в качестве ведущих могут выступать различные формы этой активности. При заучивании материала ведущими являются мнемические процессы, при создании образов — процессы представления, при решении задач — мыслительные, при знакомстве с новым материалом — наблюдения. При выполнении самостоятельных экспериментов необходима интеграция всех этих приемов для достижения поставленных целей .

Возможности школьного физического эксперимента таковы, что он может внести существенный вклад и в когнитивное, и в психосоциальное развитие школьника, при этом необходимо таким образом модернизировать школьный эксперимент, чтобы он способствовал как развитию интеллекта учащегося, так и его психосоциальному развитию .

Обучение в школе будет развивающим только тогда, когда организация учебной деятельности в процессе овладения знаниями станет не побочной, а основной задачей учителя, когда будут определены эффективные пути и средства ее формирования. Без специального анализа того, какими способами учебной работы овладели ученики в ходе усвоения знаний, нельзя судить о развивающем эффекте обучения. Эффективное управление учебной деятельностью возможно только тогда, когда в ходе обучения создаются специальные условия, при которых эта деятельность особым образом организуется с учетом описанных выше интегративных процессов .

1.3. Интеграция процессов познания и моделирования Сложный процесс научного познания окружающего мира начинается с непосредственного или опосредованного чувственного познания, но подлинно научный характер он приобретает лишь тогда, когда исследователь на основе результатов чувственного познания создает модель изучаемого явления, находит ее свойства и закономерности, получает из них логические следствия. Если эксперимент подтверждает наличие полученных выводов, то это означает, что построенная модель достаточно точная, правильная и ею можно пользоваться для дальнейших исследований, если же некоторые следствия не подтверждаются на практике, то это означает, что требуется уточнение, корректировка данной модели или же замена ее другой (рис. 3) .

Рис. 3. Процесс познания

В настоящее время модели широко используются в науке, технике, производстве, в обучении различным предметам либо с целью замены рассматриваемого объекта в реальном или воображаемом процессе, исходя из того, что модель более удобна в данных условиях (модель-заместитель), либо для создания представления об объекте (модель-представление), либо для исследования изучаемого объекта (исследовательская модель). В широком смысле модель определяется как некий объект, исследование которого служит средством для получения знаний о другом объекте — оригинале .

Все модели можно классифицировать на естественные, образные, языковые и кодовые [154] .

К естественным моделям относятся реально существующие объекты или их элементы, взятые из природы, либо зафиксированные каким-то образом с целью их последующего анализа (коллекции материалов с различной теплопроводностью, фотографии молекул, полученные с помощью современных приборов, материалы видеосъемок редких физических явлений и пр.) .

Главной характеристикой образной модели является изоморфизм по отношению к изучаемому объекту. Греческое слово «изоморфизм» означает точки совпадения, похожести в двух или более объектах. Изоморфизм образной модели и объекта означает их совпадение либо по существу, либо по внешнему виду, либо по ассоциациям, вызываемым образом и изображением. Это рисунки, макеты, различные электрические схемы, пространственные модели (модель кристаллической решетки, модель двигателя внутреннего сгорания) .

Языковые (вербальные) модели — это модели изучаемых объектов, создаваемые на основе устных и письменных речевых описаний (объяснение учителя, опирающееся на жизненный опыт учащихся, книжный текст, иллюстрирующий изучаемое физическое понятие, и многое другое) .

Кодовые модели — это модели высшего порядка по степени абстрактности. Они представляют собой запись структуры или некоторых особенностей моделируемого объекта с помощью знаковсимволов, искусственного языка (отдельные символы, обозначающие физические величины, математические выражения и формулы исследуемых законов, уравнения и графики физических процессов и пр.) .

Естественные модели и их наглядные изображения являются представителями реальных объектов, сохраняющих с ними полное сходство. Они служат наглядной опорой для формирования у учащихся конкретных образов изучаемых объектов, на основе которых формируются научные понятия физики, и создают тот эмоциональный фон, без которого знания не могут быть поняты и достаточно прочно усвоены. Эти виды наглядности передают, как правило, конкретные чувственно воспринимаемые свойства отдельных объектов во всей их полноте, многообразии и выполняют роль иллюстраций при усвоении знаний .

Образные модели в отличие от естественных способствуют передаче скрытых от непосредственного восприятия свойств изучаемого объекта. Традиционно наиболее иллюстративным считается рисунок. Он способствует созданию ярких, красочных представлений об изучаемом объекте, воспроизводит, сохраняя черты наглядной картины, наиболее устойчивое, существенное в предмете как типичном представителе целого класса однородных предметов (горизонтальная опора, наклонная плоскость, деформированная пружина, математический маятник). Этим рисунок отличается от простой фотографии, фиксирующей предмет в одномоментном (случайном) проявлении. Поэтому всякий учебный рисунок уже содержит в себе обобщение. Среди них особое место занимают графические изображения (схемы водоструйного насоса, гидравлического пресса, полупроводникового диода). Освобожденные от «телесных», конкретных особенностей объекта, они передают главным образом конструкцию (строение) объекта, его геометрическую форму, пропорции, пространственное расположение отдельных составных частей. Чертеж позволяет выявить геометрическую форму и особенности конструкции объекта. Рабочий чертеж указывает на способ его изготовления и преобразования. Кинематическая схема дает представление о характере взаимодействия его отдельных частей независимо от конкретного конструктивного оформления в виде отдельных элементов, раскрывает способы их соединения. Перечисленные выше графические изображения, хотя и являются более абстрактными, удаленными от объекта изображения, помогают выявить более существенные связи и отношения .

Они не просто дополняют собою другие виды наглядности, но и выполняют в процессе обучения иную, объясняющую функцию, углубляя наши представления об изучаемом объекте, позволяя проникать в его более существенные, скрытые от непосредственного наблюдения связи и отношения. Они могут передавать также различные состояния объектов, как статические, так и динамические, на основе восприятия которых возможно мысленно «увидеть» и проследить движение, изменение, преобразование объекта (например, расширение или уменьшение ширины запирающего слоя на границе двух полупроводников). Проведенные психологические исследования как раз показывают, что основная трудность у учащихся состоит в том, что за статическим изображением схемы они «не видят» динамических изменений объектов, не могут представить по ней объект движущийся, видоизменяющийся, преобразующийся, что ведет нередко к «рассогласованию» образа схемы и объекта .

При формировании у школьников знаний о свойствах конкретных объектов более эффективными для усвоения скрытых от восприятия свойств и отношений, не вытекающих непосредственно из самого существования отдельных (обособленных) предметов, целесообразным является применение графических моделей .

Языковые модели становятся наглядными в результате сложного процесса декодирования речевой информации. Этот процесс начинается с восприятия речи (устной или письменной), затем восприятие переходит в понимание общего значения высказывания, наконец, в понимание его смысла и подтекста. Для восприятия речи необходимо знать значение каждого входящего в нее слова, знать ту предметную область, которая соответствует данному слову. Понимание отдельных слов осложнено многозначностью и неоднозначностью конкретного индивидуального смысла каждого слова. Для понимания речи необходимо для каждого слова выбрать из всех его возможных значений то, которое соответствует значению всего высказывания, учесть их различный смысл в зависимости от контекста. От адекватного выбора значения каждого слова, входящего в высказывание, зависит общее понимание всего высказывания .

Речь при этом не только способствует созданию наглядных образов на основе словесных описаний, но и побуждает наблюдение учащихся при предъявлении им наглядных пособий, направляет наблюдение и уточняет его, организует анализ результатов наблюдения, объясняет устройство, назначение и принцип действия предъявляемых пособий .

Кодовые модели существенно отличаются от других, так как непосредственная связь с реальным объектом здесь совсем не просматривается. С их помощью моделируются не отдельные свойства, присущие конкретным предметам, и даже не их конструктивные особенности, чувственно не воспринимаемые, а общие абстрактные зависимости, разнородные по своему внешнему виду и конкретным особенностям. Данные модели очень специфичны и потому не могут использоваться наряду с другими видами наглядности без специального обучения способам их восприятия, содержания и назначения. Они несут в себе скорее когнитивную, чем иллюстративную, функцию. Из вспомогательного средства такие модели превращаются в особый самостоятельный объект усвоения, являясь наглядными «носителями» теоретических знаний .

Усиление теоретического содержания школьного курса с неизбежностью приводит к необходимости широкого использования графиков в качестве наглядного материала. Представленное в них содержание становится специальным предметом усвоения и моделируется самими учащимися. Общая схема используемых моделей представлена на рисунке 4 .

Рис. 4. Классификация моделей

Создание данных моделей производится на основе мысленных моделей — наглядных образов моделируемых объектов .

Субъект, разрабатывая модель того или иного объекта, сначала создает у себя мысленный, наглядный образ этого объекта — его мысленную модель, а затем уже на ее основе строит образную, языковую либо кодовую модель [154] .

Наглядность моделей отличается от наглядности рассматриваемых объектов — реальных или воображаемых. Когда мы воспринимаем какой-то реальный предмет или явление, у нас возникает образ именно этого конкретного предмета или явления. Когда же мы воспринимаем модель кем-то созданную и нами понятую, то у нас возникает наглядный образ существенных свойств моделируемого объекта, отраженных в модели, все остальные свойства, несущественные в данном случае, отбрасываются. Содержание любого учебного предмета естественнонаучного цикла и, конечно, физики составляют система научных моделей, средства и методики для их исследования. Однако учащиеся не догадываются о том, что постоянно имеют дело с моделями реальных процессов окружающего мира. Их представления о моделировании весьма неясные и ограниченные. Исследования, проведенные Л.М. Фридман, показывают, что явное знакомство учащихся с модельным характером науки, с понятиями моделирования и модели способствует формированию у них научного мировоззрения, меняет их отношение к учебному предмету, делает их учебную деятельность более осмысленной и продуктивной [143] .

Чтобы школьники овладели моделированием как методом научного познания, недостаточно познакомить их с научными трактовками понятий модели и моделирования, демонстрировать им различные научные модели, включенные в содержание обучения, показывать процесс моделирования отдельных явлений и процессов, надо, чтобы учащиеся сами строили модели, разрабатывали способы работы с ними .

Для того чтобы овладеть каким-либо действием и безошибочно его выполнять, ученик должен усвоить соответствующую этому действию систему ориентиров и указаний — ориентировочную основу деятельности (ООД). Согласно данной теории знакомство с каким-либо действием необходимо начинать с предметного, материального действия. Овладение умственным действием происходит в процессе интериоризации соответствующего внешнего практического действия. Процесс интериоризации не является одномоментным, он довольно длительный, постепенный и состоит из ряда этапов: этап предметного (материального) действия, этап материализованного действия, этап речевого действия, этап внутреннего умственного действия [19, 142]. Однако в действии с материальными предметами нелегко выделить те общие черты, увидеть те ориентиры и указания, которые составляют ООД, ввиду того, что реальные предметы имеют много различных сторон, не относящихся к прямо выполняемому действию. Необходимо отвлечься от ненужных в данном случае свойств предметов, а это значит перейти от действия с материальными предметами к действию с их моделями, свободными от всех других свойств, кроме нужных в данном случае, то есть перейти на этап материализованного действия .

Таким образом, согласно теории поэтапного формирования умственных действий построение и работа с моделями составляют обязательный и важный этап овладения ими. В ряде случаев именно с этого этапа, минуя этап предметного действия, начинается процесс формирования умственного действия .

Использование в процессе обучения различных моделей, воспроизводящих своим содержанием наиболее общие зависимости, часто практикуется в современной школе при изучении физики. Конкретные пути моделирования определяются интеграцией содержания усвоения и процесса познания .

1.4. Интегративная роль наглядности в процессе усвоения знаний

Принцип наглядности как основной принцип дидактики был введен Я.А. Коменским. Он отмечал, что все, что только можно, следует представлять для восприятия чувствами: видимое — для восприятия зрением, слышимое — слухом, запахи — обонянием, подлежащие вкусу — вкусом, доступное осязанию — осязанием .

Если же предметы можно воспринимать одновременно несколькими чувствами, то его сразу надо схватывать несколькими чувствами [60] .

Доказано, что исключительно визуальная информация усваивается человеком на 25 %, аудиоинформация — на 12 %, а аудиовизуальное представление информации поднимает этот функциональный уровень на 65 %» [94]. Формирование чувственного опыта учащихся всегда осуществляется с опорой на наглядность. Слово «наглядность» означает доступность визуальному наблюдению, это то очевидное, что можно показать, увидеть, непосредственно воспринять. Однако термины «наглядность» и «воспринимаемость» не тождественны. Во-первых, чувственно воспринимаемый объект является наглядным лишь тогда, когда он достаточно прост и привычен для познающего субъекта или же состоит из знакомых элементов. Во-вторых, многие объекты, которые мы непосредственно воспринять не можем, а можем лишь наблюдать их взаимодействие с другими объектами, становятся наглядными в результате выявления их существенных признаков и построения на этой основе их моделей (например, планетарная модель атома) .

Наглядно могут быть представлены как свойства (признаки), непосредственно воспринимаемые (форма, положение и т. п.), так и общие, закономерные связи и отношения, которые чувственно в самих объектах не выступают, но являются их теоретическими моделями. Так, многие скрыто протекающие процессы и явления мы не можем наблюдать непосредственно, но они опосредованно описываются с помощью различных графических моделей, которые при их предъявлении непосредственно воздействуют на наши органы чувств. Воспринимаемость (наблюдаемость) и наглядность А.В. Славин относит к различным психическим механизмам и формам отражения, поскольку первая осуществляется на основе механизма восприятия, а вторая на основе представления, творческого воображения. Именно с помощью образов воображения возможно реконструирование, наглядное воспроизведение непосредственно не воспринимаемых объектов [117] .

Для познания объекта субъект обычно не ограничивается простым восприятием объекта, а активно на него воздействует:

рассматривает его с разных сторон, расчленяет на части, производит иные действия. Сфера такого непосредственно чувственного познания ограничена тем обстоятельством, что органы чувств человека имеют вполне определенные диапазоны чувствительности, и если объект познания находится за пределами соответствующего диапазона, то субъект его не воспринимает. Для непосредственного восприятия многих окружающих явлений, таких, как электрические и магнитные поля, электромагнитные волны, рентгеновские лучи и т. д., человек вовсе не имеет соответствующих органов чувств. Он не может также непосредственно воспринимать объекты, удаленные от него во времени и пространстве .

Чтобы расширить сферу чувственного познания и воспринимать объекты, непосредственно чувственно не воспринимаемые, разрабатываются и создаются специальные средства, которые широко используются при проведении школьного физического эксперимента. С помощью данных средств (приспособлений), пользуясь опосредованным чувственным познанием, человек сумел во много раз расширить диапазоны восприимчивости своих органов чувств, стал воспринимать многие объекты, ранее для этого не доступные (объекты микро- и макромиров, находящиеся от него на различных расстояниях, объекты прошлого и будущего) .

Теоретические закономерности сами по себе не воспринимаемы, но они обнаруживаются в виде конкретных проявлений, чувственно не наблюдаемых. Накопление и обогащение эмпирического (чувственного) опыта осуществляется не только путем восприятия, но и активного мысленного преобразования материала .

Наглядность широко используется при усвоении знаний. Однако для формирования научных обобщений недостаточно лишь предъявления наглядного материала, необходимо его средствами так организовать учебную деятельность, чтобы были созданы условия для самостоятельного расчленения и обобщения учащимися существенных и несущественных признаков. Без специальной организации эмпирического опыта школьников наглядность может играть не столько положительную, сколько отрицательную роль и тормозить формирование содержательных понятий, отвлекая внимание учащихся на несущественные признаки [58] .

Наглядность не является каким-то свойством или качеством реальных объектов, предметов или явлений. Когда говорят о наглядности тех или иных объектов познания, на самом деле имеют в виду наглядность психических образов этих объектов .

Наглядность есть показатель простоты и понятности для данного человека того психического образа, который он создает в результате процессов восприятия, памяти, мышления и воображения .

При использовании наглядности необходимо учитывать два основных момента: какую конкретную роль выполняет наглядный материал в усвоении знаний и в каком соотношении находится предметное содержание и способ его наглядного выражения применительно к изучаемому объекту .

Принято считать, что наглядность выполняет иллюстративную функцию, но эта функция далеко не единственная. Наглядный материал может выполнять функцию объяснительную, операторную, то есть не только иллюстрировать содержание знаний, но и интерпретировать материал, показывать способ действия с ним .

Наглядность есть средство материальной фиксации различного содержания усваиваемых знаний. А.Н. Леонтьев подчеркивает, что одно дело, когда в процессе обучения возникает задача предоставить учащимся живой, красочный образ недостаточно известного им кусочка действительности, расширить в этом направлении их чувственный опыт, обогатить их впечатления. Иными словами, сделать для них возможно более конкретным, более реально и точно представленным тот или иной круг явлений. Совсем другое дело, когда наглядность включается в процесс обучения в связи со специальной педагогической задачей, например, чтобы раскрыть перед ребенком сущность того или иного явления, объяснить его законы, подвести ребенка к надлежащим выводам [73] .

Для эффективного использования наглядности в процессе усвоения знаний большую роль играет не только тщательный отбор наглядных средств в соответствии с содержанием знаний, но и организация их восприятия. В связи с этим важное значение имеет постановка перед учащимися сенсорных задач в момент предъявления наглядного материала (указаний на то, что в заданном материале необходимо найти, определить, сравнить, мысленно преобразовать и т. п.). Именно указание на способ работы с наглядным материалом формирует активность, динамичность и осознанность восприятия .

Исследования психологов показали, что важно не только уметь воспринимать предъявленную наглядность, переосмысливать ее с учетом учебной задачи, но и перекодировать ее содержание. Нередко требование выразить одно и то же знание в различных системах (выразить свойства изучаемого объекта словесно, зафиксировать их с помощью символической записи, изобразить графически), то есть перекодировать их, вызывает серьезные трудности у школьников, поскольку создаваемые при этом образы имеют неодинаковое содержание, различные условия их создания и оперирования ими [124] .

Умение ориентироваться в различных знаковых системах способствует наиболее полному развитию интегративного мышления, в котором объекты мысли выступают в тех фактических связях и отношениях, в которых они существуют в реальной действительности. Формирование такого мышления во всей полноте и своеобразии его функций является не только необходимым условием эффективного усвоения знаний, но вместе с тем выступает как одно из важнейших средств развития личности ученика, его чувств, переживаний, эмоционального отношения к окружающему миру .

Учащиеся, как правило, пользуются разнообразными наглядными средствами, однако знания об их видах и функциях в достаточной мере не обобщаются и не систематизируются. В учебной литературе часто нет четкой дифференциации средств наглядности, одно и то же изображение называется по-разному (схематический рисунок, чертеж, условное изображение и т. п.), не содержится указаний относительно того, как пользоваться наглядным материалом. Учащиеся начинают работать с разнотипными изображениями уже с первых шагов обучения, хотя теоретические сведения о них получают только в старших классах, очень рано начинают пользоваться двух- и трехмерными изображениями, однако лишь интуитивно осознают имеющиеся между ними различия, понятие проекция также вводится слишком поздно. Все это создает определенные трудности, которые приходится преодолевать в процессе учебной деятельности .

В практике обучения различным предметам, и в частности физике, психологические различия видов наглядности учитываются далеко не полно. Чаще всего согласно дидактическим принципам учитываются лишь доступность, выразительность и иллюстративность материала, что, конечно, необходимо, но недостаточно .

Решение вопроса о том, какой вид изображения наиболее оптимален, должно базироваться на интеграции содержания и структуры знания с учетом той функции, которую данное изображение должно выполнять. В одном случае наглядность сопровождает объяснение нового материала, в другом — является средством решения задачи, в третьем — предваряет выполнение практических работ, в четвертом — выступает как самостоятельный объект анализа и преобразования .

В процессе усвоения важную роль играет наблюдение, которое представляет собой сложную деятельность, обеспечивающую полноту и точность восприятия [124]. Наблюдение не есть пассивное созерцание, фотографическое отражение воспринятого содержания. Известный психолог П.П. Блонский определил наблюдение как «мыслящее восприятие». Мышление, с одной стороны, ставит задачу перед восприятием, организуя и направляя его, с другой стороны, оно перерабатывает результаты восприятия, благодаря чему формируются знания об изучаемом объекте, открываются новые свойства, ранее не обнаруживаемые. Наблюдение — отправная точка изучения физического явления, источник первичных представлений о нем. Организуемое учителем в ходе проведения демонстраций и лабораторного эксперимента наблюдение основывается на знаниях: чем больше у человека знаний относительно наблюдаемого объекта, тем более полно, всесторонне и содержательно он его воспринимает. Но одних знаний мало, надо еще владеть определенными приемами наблюдения, которые должны быть усвоены .

Практика обучения в школе показывает, что многие учащиеся, даже при наличии у них соответствующих знаний, не умеют наблюдать, многого не замечают в воспринимаемых объектах, не фиксируют их существенные особенности. Чтобы наблюдение было эффективным, необходимо не просто стимулировать учащихся к рассмотрению объектов, а организовывать их деятельность в этом направлении. Для этого в каждом учебном предмете должны быть подобраны интегративные средства, на основе которых будет происходить процесс обучения школьников приемам наблюдения .

Основная цель использования данных средств — направить внимание учащихся на самостоятельное исследование заданного объекта. Самостоятельное обнаружение в воспринимаемом материале интегративных свойств и отношений будет способствовать развитию у учащихся исследовательской деятельности .

Существуют разные приемы наблюдения, что определяется особенностями объекта и целями наблюдения. Различают приемы, используемые при выполнении какого-либо одного учебного задания с учетом его специфического содержания, и приемы, применимые к выполнению любого задания независимо от его конкретного содержания. Последние помогают организовать наблюдение, обеспечивают его систематичность и последовательность. Наряду с приемами, обеспечивающими полноту и точность восприятия, существенную роль играют приемы, способствующие избирательности наблюдения. В ряде случаев важно определить, какие элементы объекта являются основными, дать конкретные ориентиры для их анализа, как следует выделять различные элементы у исследуемого объекта. Наблюдать — значит фиксировать все переходные состояния объектов в процессе их взаимодействия. Приемам фиксации изменений, происходящих в объектах, также необходимо специально обучать. Для этого следует выбирать различные позиции наблюдения, учить видеть объект с разных точек зрения, выделять не только отдельные свойства и признаки окружающих объектов, но и их взаимоотношения, например динамичные пространственные или функциональные. Важность обучения этим интегративным приемам определяется еще и тем, что овладение ими позволяет учащимся впоследствии осознанно подходить к анализу любого объекта независимо от его конкретного содержания, активно работать с ним, извлекая нужную информацию .

С выбором точки отсчета связано также формирование образов, которые создаются у учащихся при восприятии объектов. Если ученик только описывает состав объектов (например, структуру транзистора), но не может мысленно их расположить в пространстве, выразить это в словесной или графической форме, значит знания об объекте у него есть, а наглядного представления, четкой мысленной картины нет. Благодаря выбору точки отсчета образ приобретает четкую структуру, целостность и завершенность. Образы не только создаются, но и преобразуются, оперирование ими происходит за счет использования интегративных приемов: комбинации отдельных образов, добавления к ним элементов или, наоборот, отсечением имеющихся. Овладение этими интегративными приемами формирует пространственное видение, то есть умение удерживать «умственным взором» образ в его стабильном состоянии, обеспечивает мысленное преобразование исходных образов, дает возможность произвольного оперирования созданными. Многие учителя отмечают, что статические представления учащихся развиты гораздо лучше, чем динамические. Объясняется это тем, что в школе не уделяется специального внимания обучению приемам преобразования заданного материала по его восприятию или представлению, не разработана методика обучения этим приемам .

В образе, как правило, отражается состав входящих в него элементов, их пространственная размещенность. В зависимости от качественного своеобразия образа в нем могут фиксироваться различные предметные характеристики, например, форма, толщина, материал конкретного полупроводникового прибора. Психологические исследования показывают, что учащиеся в процессе создания образов и оперирования ими легче осуществляют анализ формы и величины, чем пространственных соотношений, представленных наглядно. Приемы выделения пространственных соотношений не являются предметом специального усвоения и формируются у учащихся стихийно и нередко не осознаются. В практике обучения задачи на преобразование пространственного положения объекта или его отдельных элементов в должной мере не используются. Четкой классификации таких задач нет, не определены требования, которые предъявляет тот или иной вид пространственных преобразований к мышлению учащихся. Овладение приемами оперирования пространственными отношениями требуют иной методики обучения, чем анализ формы и величины, что объясняется психологическими особенностями пространственной ориентировки. Решение любой задачи, требующей оперирования пространственными соотношениями, связано с необходимостью использовать определенную систему отсчета, причем наиболее естественная система отсчета, формируемая в ходе психического развития человека, — это ориентация в пространстве по схеме тела. Любую задачу, требующую установления пространственных отношений, ученик пытается решить, мысленно помещая себя в центр воображаемого пространства. Ориентация по схеме тела оказывает существенное воздействие на развитие всей системы пространственных представлений школьников. Учащиеся довольно долго в процессе обучения успешно используют эту естественно сложившуюся у них систему отсчета. Однако под влиянием обучения они постепенно переходят на иные системы, вынуждены, руководствуясь требованиями задачи, абстрагироваться от положения собственного тела, беря за исходную точку другие ориентиры. Такой переход в рамках учебных предметов осуществляется в разное время везде и определяется спецификой усваиваемого материала .

С психологической точки зрения все задания, где требуется мысленное оперирование образами, можно разделить на три основные группы: задания, требующие видоизменения пространственного положения объекта, без изменения его структурных особенностей; задания, требующие видоизменения структуры созданного образа; задания, требующие выполнения преобразования одновременно и по положению, и по структуре [124]. Использование заданий всех трех типов дает возможность установить квалифицированный «диагноз» затруднений ученика, помочь ему овладеть техникой создания образов и оперирования ими. Важно при этом учитывать, как используется наглядная опора: для одних учащихся — это необходимое условие решения задачи (чем эта опора конкретнее, предметнее, тем легче идет процесс создания образа и оперирования им), для других — она может быть тормозом, ибо создание образа осуществляется ими легко в воображении (такие учащиеся не нуждаются в наглядной опоре, а поэтому требования к ее использованию должны быть иными) .

1.5. Целостный подход к рассмотрению средств обучения

Задача повышения эффективности и качества обучения требует научно-обоснованного выбора оптимальных вариантов построения учебного процесса. Под оптимизацией учебного процесса в педагогике понимается не какая-то новая форма или новый метод обучения, а специальная процедура действий педагога по обоснованию и осуществлению в конкретных условиях наиболее эффективных и качественных решений учебных задач при минимально необходимых затратах времени, усилий учащихся и учителя [3]. Сегодня, в условиях все возрастающего роста информатизации общества, возникли благоприятные условия для решения данной задачи как раз на основе использования новых средств обучения, которые значительно позволяют расширить возможности существующих форм обучения, и прежде всего индивидуализированных. Важно сделать так, чтобы эти средства и способы их применения вписывались в теоретически построенную систему методов обучения и могли быть истолкованы на ее основе .

Исходя из понимания того, какие содержательные представления должны быть сформированы у школьников, какова мера их обобщенности, динамичности, научности, необходимо давать учащимся конкретные рекомендации по выбору средств с учетом их функций в процессе усвоения разных систем знаний, раскрывать преимущества одних и недостатки других .

В педагогике под средствами обучения понимают материальные или идеальные объекты, которые используются учителем и учащимися для усвоения новых знаний. К материальным средствам относятся: учебная и справочная литература, наглядные пособия, технические приспособления, лабораторное, демонстрационное и другое оборудование учебного кабинета. Идеальные средства обучения — это те усвоенные ранее знания и умения, которые необходимы для усвоения новых знаний, то есть в процессе обучения усвоенное знание становится базой для усвоения новых знаний [90] .

Материальные и идеальные средства обучения не противостоят, а дополняют друг друга. Влияние всех средств обучения на качество знаний учащихся многосторонне. Материальные средства связаны в основном с развитием интереса и внимания, осуществлением практических действий, иллюстрацией новых знаний и пр .

Идеальные средства необходимы для понимания логики рассуждений, способствуют развитию памяти, культуры речи и интеллекта .

Между сферами влияния данных средств нет четких границ, они влияют на становление тех или иных качеств личности в совокупности .

По субъекту деятельности средства обучения делятся на средства преподавания и средства учения. Средства преподавания имеют существенное значение для реализации информационной и управляющей функции учителя, помогают пробуждать и поддерживать познавательные интересы учащихся, улучшают наглядность учебного материала, делают его более доступным, обеспечивают более точную и полную информацию об изучаемом явлении, интенсифицируют самостоятельную работу и позволяют вести ее в индивидуальном темпе. Средства учения, называемые иначе орудиями познавательной деятельности учащихся, необходимы им для формирования таких знаний, умений и навыков, которые впоследствии, как ранее усвоенные, будут использоваться для решения более сложных задач и выполнять другие функции средств учения .

В методике преподавания физики под средствами обучения понимают источники информации, с помощью которых учитель учит, а ученик учится. Все средства обучения делятся на четыре группы: вербальные, наглядные, специальные и технические. К вербальным средствам обучения относятся устное слово и печатные пособия, к наглядным — таблицы, диаграммы, рисунки, чертежи и всевозможные схемы, к специальным — различные приборы и устройства, к техническим — звуковые, экранные и экраннозвуковые приспособления [126]. Под техническими средствами обучения мы понимаем совокупность технических устройств и специальных дидактических материалов к ним. Среди технических устройств отмечают аудиотехнику, видеотехнику (кодоскоп, эпидиаскоп, диапроектор), аудиовизуальную технику (кинопроектор, телевизор, видеомагнитофон) .

В отдельную группу выделяются современные технические средства обучения, образующие автоматизированный комплекс преподавателя, разработанный А.В. Смирновым [89]. Данный комплекс содержит персональный компьютер, который совместно с видеомагнитофоном имеет выход на видеопроектор. Управление видеопроектором, диапроектором, проекционным экраном производится с дистанционного пульта. Автоматизированный комплекс снабжен опросно-измерительной системой, оснащен различными датчиками, сопряженными с аналого-цифровыми преобразователями, портативным магнитофоном, печатающим устройством, усилителем и акустической аппаратурой с головными телефонами, то есть в основном состоит из средств преподавания .

В курсе физики изучаются темы, постановка физического эксперимента по которым невозможна из-за громоздкости и сложности аппаратуры, ее дороговизны, соображений техники безопасности. Так, пока в школьных лабораториях нельзя поставить опыты Штерна — Герлаха, Резерфорда, Мандельштама — Папалекси, Толмена — Стюарта и др. В подобных случаях непосредственное наблюдение изучаемого физического явления предлагается частично заменять просмотром учебного фильма. К помощи киноили видеосъемок рекомендуется прибегать в тех случаях, когда изучаемое явление не может быть увидено учащимися из-за быстротечности или, наоборот, большой длительности. Особенно полезны фильмы в тех случаях, когда используемая аппаратура не позволяет наблюдать явление всему классу, например, доменную структуру ферромагнетика, броуновское движение, дифракцию электронов и др. Видеосъемка этих явлений делает их доступными для больших групп школьников. Не менее эффективно применение экранных средств при изучении явлений, «видимых» только в частях спектра, к которым человеческий глаз нечувствителен. Электронно-оптические преобразователи в сочетании с видеокамерой делают их доступными для непосредственного наблюдения .

К средствам обучения физике относятся также различные фильмы (анимационные, диафильмы, кинофильмы, видеофильмы, телефильмы), которые дают модельные представления о строении твердых тел, жидкостей и газов, о механизме электрического тока в различных средах, об электронной и дырочной проводимости полупроводников, о принципе действия диода, транзистора и т. п .

Данные фильмы особенно наглядны для школьников, так как они позволяют показать то, чего нельзя наблюдать в действительности .

Однако при неправильном использовании их большое достоинство может обратиться в недостаток. Если, например, учащиеся не знают опытов, которые легли в основу построения модели, то анимационный фильм воспринимается ими как подлинный и занимает в их сознании такое же место, какое должно принадлежать фундаментальным опытам. Поэтому эти фильмы надо применять с большой осторожностью и обязательно в неразрывной связи с соответствующими опытами, несмотря на то, что педагогическая ценность модельных представлений огромна, так как они создают в сознании учащихся определенные образы и представления о предполагаемом механизме явления и тем самым облегчают переход к следующему этапу его изучения — введению величин для его характеристики. Например, для изучения явления электрического тока в металлах пользуются модельным представлением о движении электронов внутри кристаллической решетки. Затем, на стадии введения величин, характеризующих ток, учитель должен ввести понятия силы и плотности тока и показать, что первая величина является скалярной, а вторая векторной. При этом считается, что использование видеопроектора с комплектом слайдов дает большую экономию времени и повышает эффективность обучения, так как специально подготовленная серия кадров более выразительна, чем простые изображения на доске [84] .

Сегодня же, когда выстраивается новая парадигма образования, роль учителя в школе изменяется, для учащихся он превращается в организатора их познавательной деятельности. Противоречие между новыми целями обучения и традиционными технологиями обучения выдвигает на первый план проблему переоборудования учебного кабинета. Оборудование учебного кабинета должно полностью удовлетворять тем педагогическим требованиям, которые позволят реализовать идею личностно ориентированного образования. Сохраняя все хорошее, проверенное опытом, рациональное и эффективное независимо от времени его создания, следует разрабатывать новые современные средства обучения, развивающие и обогащающие методическую науку и педагогическую практику, а на их основе по-новому организовывать и направлять восприятие учащихся, объективировать содержание, выполнять функции источника и объема учебной информации в их единстве, стимулировать познавательные интересы учащихся, создавать при определенных условиях повышенное эмоциональное отношение к учебной работе, позволять проводить контроль и самоконтроль знаний, а главное наиболее полно формировать соответствующие экспериментальные умения. Это обусловлено не только развитием технических средств обучения, но и разработкой унифицированных стендов и лабораторий для демонстрационного и лабораторного эксперимента, появлением таких средств обучения, использование которых дает возможность показать развитие явлений, их динамику, сообщать учебную информацию определенными блоками и управлять индивидуальным процессом усвоения знаний .

Экспериментальные исследования Л.С. Выготского и П.Я. Гальперина [13, 19] показали, что интенсивность умственного развития учащихся зависит от того, даются ли средства учения им в готовом виде или конструируются ими самостоятельно совместно с учителем. Этот вывод необходимо учитывать при разработке современных средств обучения. Учащиеся должны понимать интегративную роль имеющихся в кабинете физики приборов, уметь их использовать в различных экспериментах, самостоятельно разрабатывать и составлять необходимые установки, поскольку это дает больший развивающий эффект и более высокое качество знаний, чем уже готовые наборы и выполнение действий по заданному образцу. Разработка новых средств обучения, как и усовершенствование имеющихся, предполагает изменение познавательных заданий, инструкций, алгоритмов и планов работы .

Эффективность использования средств достигается при определенном их сочетании с содержанием и методами обучения .

Связь средств и методов обучения неоднозначна. Средства обучения чаще всего могут применяться в сочетании с различными методами и, наоборот, к одному методу можно подобрать несколько адекватных средств .

Обучение физике нельзя представить только в виде теоретических занятий, даже если на них учащимся демонстрируются физические опыты. Чувственное восприятие изучаемых процессов и явлений невозможно без соответствующей практической работы собственными руками, которая в основном осуществляется во время лабораторного физического эксперимента, когда школьники сами собирают установки, проводят необходимые измерения физических величин, наблюдают динамику их изменения, устанавливают зависимости между величинами. Данные лабораторные занятия вызывают у учащихся большой интерес: при их выполнении происходит познание окружающего мира на основе собственных ощущений, вырабатываются такие важные личностные качества, как аккуратность и организованность в работе, настойчивость в получении необходимого результата, формируется представление о роли и месте эксперимента в познании .

Трудности в организации экспериментальной деятельности учащихся в условиях дифференцированного обучения связаны с тем, что для разнообразных по профилю классов в школе чаще всего имеется одно и то же типовое оборудование кабинета физики. В условиях массовой средней школы за один учебный день физический кабинет посещают от шести до двенадцати классов, что значительно осложняет проведение школьного физического эксперимента, тем более вариативного .

Чтобы обеспечить проведение фронтальной лабораторной работы необходимо иметь лабораторные приборы каждого вида в количестве, соответствующем числу столов в классе. Ввиду того, что многие лабораторные работы в практику обучения вошли в 50-е годы двадцатого столетия многие из имеющихся в школе приборов вышли из строя или технически устарели. Современное оборудование для школьного физического эксперимента в большинстве школ отсутствует, не разработаны методики его эффективного использования .

Нередко у учащихся создается представление о том, что физика далека от реальной жизни. Некоторые современные учебники физики представляют собой своего рода словари терминов, в них часто важные слова выделяются жирным шрифтом, и от ученика требуется лишь запомнить их. Слова же могут иметь смысл только тогда, когда они ассоциированы с явлениями или операциями [106]. Наша задача сделать так, чтобы ученик получал информацию из оригинального источника, из самой природы, а это требует постановки настоящих исследований в лаборатории. Наука не есть только лабораторная работа. Мы связываем и обобщаем наши наблюдения, конструируем модели или теории, которые будут вызывать новые вопросы. Далее мы проделываем новые эксперименты, чтобы найти ответы на эти вопросы и т. д. [106]. Таким образом, процесс обучения должен быть цикличным: от наблюдений к построению модели, от модели к развитию теории, от теории к выводу следствий, от вывода следствий к их экспериментальной проверке и далее к новым наблюдениям, то есть в основу методики обучения должна быть положена идея: «учение — акт открытия» .

Естественно, что рамки урока не позволяют построить учебный процесс так, чтобы учащиеся полностью «переоткрывали» законы физики, вполне достаточно и того, что они будут «сопереживать» научные открытия, поймут роль и место компонентов творческого цикла: значение исходных фактов, эвристическую роль теории, важность экспериментальной проверки теоретических следствий. Все это будет способствовать развитию интегративных способностей школьников, так как одна из особенностей таких упражнений состоит в том, что они, как правило, могут иметь несколько решений, справедливость которых не всегда очевидна, при этом особенно эффективны такие задачи, правильность решения которых может быть проверена экспериментально. Такого рода задачи имеют особую ценность, когда выполняются каждым учащимся самостоятельно. Поэтому на современном этапе необходимо создать оптимальные условия для развития большей самостоятельности учащихся, разработать индивидуальные средства обучения, необходимые для более полного развития личности .

Современные представления о мире столь обширны и глубоки, что вместить их в заданное содержание образования, которое реализуется в классно-урочной системе, достаточно сложно. Можно лишь подвести учащихся к обретению системы обобщенных теоретических представлений, для того чтобы впоследствии они смогли самостоятельно осваивать ту область знаний, которая будет непосредственно связана с их профессиональными интересами .

Учителю хорошо известны различия в мышлении учеников. Один и тот же ученик овладевает знаниями по разным учебным предметам с разной степенью успешности. Ориентация на личность при обучении предполагает интеграцию форм и средств преподнесения информации со стороны учителя и форм и средств ее получения со стороны ученика. Для того чтобы идеи личностно ориентированного образования были достигнуты, необходимо прививать учащимся навыки работы с современными технологиями, что будет способствовать их адаптации к быстро меняющимся социальным условиям и успешной реализации будущих профессиональных задач .

ГЛАВА 2

ИСТОРИЯ СТАНОВЛЕНИЯ

ФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

В ШКОЛАХ РОССИИ

Проблема модернизации школьного физического эксперимента в современных условиях не может быть решена без всестороннего анализа опыта прошлых лет. Сохранение для будущего всего лучшего и эффективного независимо от времени его создания было положено в основу совершенствования образовательного процесса на основе использования современных образовательных технологий .

История преподавания физики в учебных заведениях России ведет свое начало с основания Киевской духовной академии (1631), однако до второй половины XVIII века она преподавалась как часть философии и не являлась самостоятельным учебным предметом [129]. Попытки преподавания физики и механики как самостоятельной дисциплины, предпринятые в Петровскую эпоху, связаны с открытием первых светских государственных школ, образованием Академии наук и появлением первых печатных учреждений. В период становления физики как учебного предмета изучалась преимущественно «приборная физика» (устройство приборов), теории отводилось гораздо меньше внимания, и лишь в XIX веке с развитием физической науки в большей мере стали изучаться основные физические законы, принципы и теории, внедряться практические работы учащихся. К этому же времени относится появление первых учебных программ, в одной из которых было сказано, что законы физики должны выводиться только из опытов и что преподавание физики как науки опытной без инструментов и приборов для производства опытов немыслимо .

Учебники физики для школ в западных странах начали издаваться раньше, чем в России. Первым таким учебником был «Курс физики» Дюзагюлье, изданный в 1725 году на английском языке в Лондоне. Его автор писал, что все наши сведения о природе основаны на опыте, что физика без наблюдений и опытов не более чем игра слов и пустые, бесплодные разговоры. В России одним из первых переводных учебников физики была «Вольфианская экспериментальная физика», которую в 1744 году перевел с латинского языка М.В. Ломоносов. В кратком вступлении М.В. Ломоносов экспериментальную физику определяет как науку о всем том, что можно познать через опыты. От существующих в то время учебников физики этот отличался тем, что в нем совершенно была устранена отвлеченность и доминирующее место занимал экспериментальный метод. На протяжении всей книги М.В. Ломоносов проводит аналогию между явлениями, наблюдаемыми в ходе проведения опытов, и явлениями в природе. Изложение построено так, что вначале описывается опыт, затем следуют выводы из него и, наконец, обобщения. В качестве учебника эта книга применялась на протяжении около 40 лет [129] .

Первыми учебниками физики для школ, написанными русскими авторами, были «Краткое руководство к физике для употребления в народных училищах Российской империи» (1775) М.Е. Головина, племянника М.В. Ломоносова, ученика Л. Эйлера, «Руководство к физике» (1793) П. Гиляровского и «Физика» (1797) М. Сперанского .

В предисловии к «Краткому руководству…» М.Е. Головина даются основные методические указания к преподаванию физики в народных училищах, обосновывается необходимость физического эксперимента. В частности, в нем подчеркивается, что физика освобождает нас от суеверий, заблуждений, страха и ужаса, истоки которых в ложном о вещах понятии, учит нас рассуждать здраво и основательно и что при ее преподавании необходимо использовать физические инструменты, чтобы показать учащимся их употребление. В этой книге представлены наиболее характерные эксперименты по каждому разделу физики, которые изложены в определенной последовательности .

П. Гиляровский при написании «Руководства к физике» тщательно изучил учебники иностранных авторов и учел их опыт. На страницах своей книги при раскрытии сущности физических понятий он большое внимание уделил наблюдениям и опытам. Так, при рассмотрении вопроса о пористости тел (в учебнике употребляется термин «скважность») автор описывает эксперимент по смешиванию кубического дюйма воды с кубическим дюймом винного спирта, в результате чего получается не два дюйма смеси, а меньше. Этот опытный факт П. Гиляровский объясняет следующим образом: «…пространство, телом занимаемое, не все состоит из вещества, а имеет некоторые междуместия между частями тела, в которых вещества того совсем нет, следовательно, при оных смешиваниях кажущаяся потеря тел происходит от того, что некоторая часть одного тела входит в междуместия другого» [127, с. 35]. В подтверждение такого вывода даются описания опытов и наблюдений, доказывающих пористость дерева, кожи животных, яичной скорлупы, золота, платины, жидкостей. Показав, что поры в различных телах отличаются по размерам, форме и расположению, автор приходит к выводу: одно тело во столько раз скважнее другого, во сколько раз оно легче при одинаковом пространстве. Учащиеся таким образом подводятся к понятию плотности: содержание материи тела к пространству, им занимаемому, называется плотностью тела .

В учебнике П. Гиляровского рассказывается также и об «орудиях»

для изучения электрической силы, описываются лейденская банка (изобретена в 1745 г.), электрофор (1775 г.), электрометр (1781 г.). В параграфах этого учебника, содержащего богатый исторический материал, учащиеся могли узнать о работах Леонардо да Винчи, О. Герике, Г. Галилея, Э. Торричелли, Р. Декарта, И. Ньютона, Л. Эйлера и т. д., прочитать об опытах В. Франклина, П. Мушенбрука, Г. Рихмана и других известных ученых того времени [137] .

Особенностью «Физики» М. Сперанского является то, что она имеет в значительной степени теоретическое построение, так как ее изложение базируется в основном не на опытах, а на теоретических предпосылках .

Я.И. Карцов, будучи еще студентом, перевел с немецкого языка книгу Шредера «Начальные основания физики», которая была рекомендована в качестве учебника для гимназий. В 1807 году по окончании Петербургского педагогического института в числе лучших выпускников он был направлен за границу, где 4 года слушал курсы философии и математики в лучших университетах Европы: Иенском, Галльском, Геттингенском, Парижском. В июле 1811 года Я.И. Карцов был удостоен звания адъюнктпрофессора и в августе того же года назначен в Царскосельский лицей, где преподавал физику до конца своих дней. Ему принадлежит устройство в лицее первого в стране физического кабинета .

Историк И.Я. Селезнев писал: «Из кабинетов первым образовался физический: в 1812 г. в нем были уже машины и простые аппараты, необходимые для чтения курса». Сведения о приборах до нас дошли отрывочные, однако среди тех из них, которые произвели неизгладимое впечатление на воспитанников, в первую очередь были «превосходной работы электрическая машина», а также «машина, представляющая обращение планет вокруг Солнца» [129, с. 21] .

Мировую известность приобретают работы Э.Х. Ленца, в 1835 году ставшего заведующим кафедрой физики СанктПетербургского университета. Учебник Э.Х. Ленца «Руководство к физике», изданный в 1839 году по поручению Министерства народного просвещения для русских гимназий, был основным учебником в течение 25 лет в средних учебных заведениях. По своей структуре, методичности, изящности и конкретности изложения он намного превосходил все предшествующие. Описание физических экспериментов сопровождалось в нем необходимыми расчетами, математическими формулами и точными теоретическими формулировками [111] .

Преемником Э.Х. Ленца стал Ф.Ф. Петрушевский, организатор первой учебной лаборатории физики, начавшей функционировать с 1867 года. Большую роль в ее развитии сыграл приват-доцент В.В. Лермантов, посвятивший этому делу всю свою жизнь. Заслугой Ф.Ф. Петрушевского является также создание в 1874 году Русского физического общества, которое потом было переименовано в Русское физико-химическое общество. На первом его заседании В.В. Лермантов указал на пользу, которую могло бы принести в педагогическом отношении издание рисунков важнейших машин и отчасти физических приборов, исполненных так, чтобы с помощью этих рисунков ученики старшего возраста могли составлять сами из картона и дерева движущиеся модели этих машин. Методическое пособие «Объяснение к практическим работам», вышедшее в 1877 году, многие годы являлось единственным руководством для практических занятий не только студентов, но и преподавателей физики средних школ. Некоторые работы из этого руководства стали классическими и перешли на страницы многих учебных пособий, например: определение теплоемкости по способу смешения; определение веса 1 кубического сантиметра воздуха;

определение скрытой теплоты таяния льда и т. д. В 1907 году вышла в свет книга В.В. Лермантова «Методика физики и содержание приборов в исправности», которая давала очень много ценных указаний по постановке опытных демонстраций, и особенно по уходу за приборами. Эта работа была очень полезна начинающим преподавателям, так как порой из-за небрежного отношения к приборам в кабинете скапливалось множество недействующих установок и не проводились эксперименты. В предисловии автор отмечает: «В течение 36 лет мне приходилось обучать студентов умению делать опыты… вращаясь при этом между наукой, техникой и преподаванием. Такое положение дало мне возможность узнать и увидеть многое, ускользающее от глаз устроителей нашей школы» .

«Надо так организовывать школы, — подчеркивал он, — чтобы совершался естественный подбор, чтобы более способные выучивались и чистой науке, и умению применять ее выводы, а малоспособные усваивали только эти умения в доступной каждому степени, т. е. одну науку обывательскую. От науки мудрецкой их надо своевременно освобождать. … Склад ума ученика вовсе не такой, как у древнего греческого мудреца. Для ученика согласие вычисления по данному правилу с опытом гораздо убедительнее доказывает его правильность, чем сложный математический вывод»

[74, с. 35]. Далее автор пишет: «…Собственноручные опыты учеников введены в Америке и Англии начиная с семидесятых годов прошлого столетия, теперь их начинают вводить во Франции и Германии. На английском языке существуют многие учебники для такого метода преподавания. Не подлежит сомнению, что метод этот в основе своей самый естественный, что серьезное знание физики нельзя приобрести без собственных практических занятий .

… К сожалению, у нас этот метод преподавания еще далеко не выработан, и пока еще нельзя всецело на нем основывать преподавание физики. … Главное затруднение во времени, в деньгах и недостатке подготовленных учителей. … Поэтому пусть основные опыты покажет и объяснит учитель в классе. На это уйдет меньше времени, и внимание учеников может быть надлежащим образом направлено» [74, с. 64]. Уделяя большое внимание опытному преподаванию физики, автор книги отмечает: «Применение физики к потребностям жизни не подлежит никакому сомнению .

Однако часто прошедшие курс школьной физики чувствуют себя беспомощными в применении полученных знаний при решении самых простых практических вопросов: изучив микроскоп, они не умеют распорядиться им, чтобы рассмотреть предмет, изучив курс электричества, не знают, как произвести самое простое исправление осветительной сети» [47, с. 37]. В этой книге в третьей главе В.В. Лермантов дает очень ценные указания и рекомендации по технике подготовки и проведения демонстрационных опытов по физике, не потерявших своего значения и свежести до настоящего времени .

В истории преподавания физики в отечественных школах видное место принадлежит Я.И. Ковальскому. Его методическая деятельность теснейшим образом была связана с работой Петербургского педагогического музея, крупнейшего центра педагогической мысли России того времени. С момента организации физического отдела музея в 1885 году Я.И. Ковальский стал его руководителем. Немалая заслуга Я.И. Ковальского состоит в том, что он объединил вокруг отдела ряд известных русских ученых и методистов: О.Д. Хвольсона, И.И. Боргмана, В.В. Лермантова, К.В. Дубровского, В.Л. Розенберга, Н.С. Дрентельна, П.А. Знаменского и многих других. Отчетливо сознавая полную необходимость отечественного производства наглядных пособий по физике и нежелание торгово-промышленных фирм заниматься этим, музей по собственному почину выпустил несколько изделий. Его инициативой стало открытие в Петербурге первой русской дешевой мастерской физических приборов (мастер Брюккер при книжном магазине Фену). Успеху этого начинания во многом содействовал проект физического кабинета, разработанный отделом в связи с введением нового плана курса физики для юнкерских училищ по поручению Главного управления военно-учебных заведений в 1874—1875 годах. Отдел составил программу курса, рассчитанную на 30 уроков .

Изложение должно было основываться на опытах и наблюдениях при непосредственном участии юнкеров. Экспериментальный характер обучения привел к необходимости создания физического кабинета. Своими указаниями и чертежами отдел музея облегчал работу мастера Брюккера, а изготовленные им приборы испытывал на своих заседаниях. Тогда же шла интенсивная работа по собиранию и оценке заграничных пособий. В 1874 году музей издал каталог, содержащий подробное описание 272 приборов, распределенных по следующим рубрикам: предварительные понятия (16 приборов), магнетизм (8), электричество (33), гальванизм (48), свет (38), движение и равновесие (82), звук (14), теплота (33). Каталог явился довольно точным описанием приборов физического кабинета, имевших главным образом не научное, а учебное значение .

Предполагалось, что при устройстве физического кабинета он явится местом не ученых исследований, а поможет подготовиться к преподавательской деятельности в средних учебных заведениях молодым людям, «имевшим хорошие теоретические сведения по физике, но слабо или вовсе не знакомым с практическими работами над приборами и машинами, с которыми придется иметь им дело впоследствии» [129, с. 141] .

В это же время физическим отделом музея широко организуются занятия с малолетними детьми под руководством выбранных родителями преподавателей. Для занятий с детьми была отведена особая комната. В документах того времени сохранилась запись, в которой говорилось о том, что очень желательно было бы при музее устроить такую школьную комнату, которая по выбору учебных пособий, по своей обстановке представляла бы образец школьной комнаты и удовлетворяла бы самым строгим требованиям современной педагогики и, таким образом, могла бы для всех желающих значительно облегчить дело устройства элементарной школы. Во время этих занятий преподаватели постепенно стали приходить к заключению, что ученики должны не только смотреть на опыты, но и принимать в них личное участие. Эта мысль, непосредственно связанная с вопросом об удешевлении пособий, заставила К.В. Дубровского обратиться к устройству физических приборов самими учителями и учениками из материалов, ставших не нужными в домашнем хозяйстве. Использование в обучении таких самодельных приборов дало столь выгодные по своей наглядности результаты, что комиссия постановила предложить К.В. Дубровскому сделать доклад в большой аудитории музея в присутствии публики. В 1880 году описания приборов с чертежами были отправлены на международный конкурс удешевленных пособий для начальных школ, проходивший в Брюсселе. Международное жюри предпочло эту коллекцию всем остальным, постановило отправить ее в образцовые школы, признав, что выставленной коллекцией указывается путь, которого следует держаться преподавателям на будущее время. Создание К.В. Дубровским коллекции упрощенных приборов вызвало в педагогическом мире настоящую сенсацию, ломая сложившуюся десятками лет традицию преподавания физики с демонстрациями при помощи неимоверно дорогих, громадных и сложных приборов. К.В. Дубровский доказал, что многое, особенно из начальных сведений по физике, возможно с большой ясностью и убедительностью демонстрировать, пользуясь самыми простыми приборами. Вместе с тем было показано, что, изготавливая такие приборы, учащиеся сами могут применять полученные физические знания на практике. В 1881 году вышел небольшой сборник К.В. Дубровского «Общедоступные физические приборы», который представлял собой первое собрание описаний 25 простых опытов на самодельных приборах по всем разделам элементарного курса физики. Хотя описанные в сборнике опыты по своей элементарности не могли полностью обслуживать постановку лабораторных работ по физике из-за отсутствия в коллекции главным образом измерительных приборов, многие отличались простотой и оригинальностью. Среди них были такие широко известные нам эксперименты, как замораживание воды за счет испарения эфира, линейное тепловое расширение стекла, поверхностное натяжение воды, механический эффект электрической искры [54] .

В 1885 году вышла большая книга Я.И. Ковальского «Сборник первоначальных опытов, при помощи которых можно ознакомить детей с самыми простыми физическими и химическими явлениями». Эта книга сыграла важную роль в истории развития методов преподавания физики. По словам Н.С. Дрентельна, она стала подлинной энциклопедией начального преподавания физики и химии на опытных основаниях. В ней давалось описание оборудования и инструментов, необходимых для постановки опытов и изготовления простейших приборов, а также практические и технологические советы. Содержалось описание свыше 200 простых опытов и приборов, предназначенных для первого ознакомления учащихся с явлениями теплоты, магнетизма, звука, электричества, света. Здесь же можно было найти подробные указания на то, как следует проводить тот или иной опыт и какого рода объяснениями следует сопровождать его. Многие опыты были рассчитаны на выполнение самими учащимися. Основная методическая мысль книги заключалась в том, чтобы построить начальное преподавание физики на широком использовании простых и доступных пониманию детей опытов. Книга была ценна еще и тем, что многие опыты, описанные в ней, можно было рекомендовать учащимся для домашней работы, так как приборы и приспособления для ее выполнения в большинстве случаев были настолько просты, что легко могли быть приготовлены самими учениками [46] .

Более поздним обобщающим трудом по методике преподавания физики в средней школе явилась книга профессора Ф.Н. Шведова «Методика физики», изданная в 1894 году. Определив задачи методики физики, автор подробно останавливается на роли методов обучения. В одном из параграфов он констатирует, что «все встречающиеся недостатки обучения — переутомление, отвращение к науке, малая успешность и т. п. — происходят не столько от переполнения программ сведениями, сколько от несоблюдения… элементарного правила дидактики» [32, с. 52] .

Участие в работе Петербургского педагогического музея в конце 70-х годов XIX века начал принимать известный физикметодист Н.С. Дрентельн. В земской учительской школе он создал богатую физическую лабораторию, состоявшую главным образом из простых и оригинальных физических приборов, обслуживавших опытами во время уроков весь курс физики.

В конструкции этих приборов реализовывалась верная и ценная методическая мысль:

прибор должен служить не целью, а средством изучения того или иного физического явления. Опыт должен быть прост, нагляден и убедителен; в него должны входить лишь такие элементы, которые необходимы, и не должно быть ничего лишнего; ход опыта должен быть ясен во всех подробностях; результат должен быть настолько определенным, чтобы не вызывать сомнений. В 1908 году выходят в свет две его книги: «Простые физические опыты и приборы» и «Пособие для практических работ по физике в средней школе». В первую книгу вошло описание опытов и приборов, большинство из которых были созданы автором. Вторая книга содержала обобщение опыта по организации практических работ с учащимися и являлась одним из первых пособий по данному вопросу. Ее появление принесло большую пользу в развитии и распространении в школах России практических работ по физике. Итогом длительного, более чем двадцатилетнего труда Н.С. Дрентельна стало пособие для учителей «Физические опыты в начальной школе», вышедшее в 1913 году. В нем собран богатейший и прекрасно разработанный материал по методике и технике физического эксперимента на простых, преимущественно самодельных приборах в объеме курса, соответствующего примерно 6—7 классам средней школы. Книга содержала много методических указаний и советов, в ней настойчиво подчеркивалась мысль, что учащихся следует делать активными участниками опыта, развивать их самостоятельность и любознательность [129] .

Один из основоположников отечественной методики физики П.А. Знаменский с 1904 года преподавал физику в двух наиболее прогрессивных в то время учебных заведениях — Оболенской гимназии и Тенишевском училище. Уже в те годы главным вопросом в преподавании физики для него был вопрос организации лабораторных работ в средней школе. В 1910 году вышла его первая печатная работа «Практические занятия по физике для учащихся средней школы». Другая его книга, изданная в 1930 году, «Лабораторные занятия по физике», включавшая около 600 лабораторных работ, значительно облегчала задачу организации лабораторных занятий. В ней содержалось также детальное описание различных приборов, их размеров и способов применения, литература для каждого раздела, указания по оценке точности измерений, предполагаемые результаты, списки различных веществ и инструментов для мастерской при физической лаборатории [53] .

В это время не было ясных ответов на многие важные методические вопросы: нужно ли отводить специальные часы для лабораторных работ? какой форме работ следует отдавать предпочтение? какие преимущественно работы надо проводить — измерительные или качественные? Разрешить некоторые из этих вопросов помогла книга И.В. Глинки «Опыт по методике физики», изданная в 1910 году в Петербурге. Автор предложил метод, названный им «методом лабораторных уроков». По его мнению, всех учеников в начале обучения физике необходимо вести в лабораторию, поскольку «именно здесь, а не в физическом классе, с методически разработанного, органически связанного с курсом самостоятельного эксперимента учащиеся должны начинать обучение физике» [25, с. 76]. И.В. Глинка был убежден, что интерес к физике в большей мере обусловливает самодеятельность учащихся. В своей книге он пишет, что лабораторные занятия могут быть осуществлены «фронтальной системой», когда весь класс на одинаковых приборах делает одну и ту же работу, и системой «разных работ», когда разнообразные задания выполняются с помощью различных приборов. При прохождении курса фронтально, «методом лабораторных уроков», эксперимент органически связывается с сообщением нового материала. Для такой формы работы специальные часы не отводятся, и учащиеся выполняют задание одновременно с объяснением преподавателя. При постановке «разных работ» новый материал на уроке не изучается, самостоятельное экспериментирование учащихся проходит в специально отведенные часы после изучения некоторого теоретического материала с целью повторения или наиболее полного ознакомления с явлением .

В конце XIX — начале XX века существовало множество товариществ, акционерных обществ и частных фабрик, специализировавшихся на выпуске оборудования для физических кабинетов .

Одной из таких являлась «Фабрика Е.С. Трындина и сыновей», размещавшаяся в здании Политехнического музея в городе Москве. Учебное оборудование, выпускаемое этой фабрикой, имело такое высокое качество, что многие из приборов, сделанных в те годы, не только сохранились в рабочем состоянии до нашего времени, но и соперничают с современными аналогами по своим функциональным возможностям .

Д.Д. Галанин конструировал простейшие физические приборы в мастерской при Московском городском музее учебных пособий .

Его интерес к физическому эксперименту и связи физики с техникой определил основное направление его преподавательской и научно-исследовательской работы. Д.Д. Галанин стремился перенести в область учебного оборудования прогрессивные производственные принципы стандартизации и взаимозаменяемости узлов и деталей приборов. Опираясь на работу экспериментальных мастерских, конструкторская группа внедряла прогрессивные методы в промышленное производство учебных приборов. Изготовление в мастерских небольших серий приборов позволило организовать технологическую проверку создаваемых конструкций и довольно широкую проверку их в школах на предмет педагогической целесообразности .

За новые прогрессивные методы преподавания физики, в частности, за методы, основанные на лабораторных занятиях, выступал Н.В. Кашин. Будучи совсем молодым преподавателем, он один из первых в Москве приступил к проведению во 2-й гимназии регулярных лабораторных работ по физике.

Его оригинальный учебник «Лабораторный курс физики» был с удовлетворением встречен практическими и научными работниками, а книга «Методика физики» стала самым обстоятельным руководством по методике физики в дореволюционной России, где автор подчеркивал:

когда учащиеся работают «собственноручно», то они и отчетливо будут знать законы природы и процессы, происходящие в ней, и сами будут пытаться выяснять соотношение между явлениями .

Поэтому в основе изучения законов физики в средней школе должен лежать индуктивный, опытный метод. Большую ценность для того времени представляла четвертая часть книги «Физический кабинет и лаборатория», в которой последовательно рассматривался сначала вопрос об устройстве помещения для преподавания физики, затем о постоянных установках, далее о приборах для кабинета и лаборатории и завершался методикой постановки лабораторных занятий. Н.В. Кашин подробно обосновывает необходимость постановки лабораторных работ и классного эксперимента по физике как важнейших методов обучения. В частности, он отмечает, что при новом направлении в методике физики значительно возрастает роль классного опыта, необходимое тесное слияние его с преподаванием, так как опыт должен давать ответы на вопросы, которые ставит перед классом развитие курса. В то же время Н.В. Кашин, продолжая мысль В.В. Лермантова, высказывает в своей книге опасение по поводу излишнего употребления эвристического способа проведения лабораторных работ: «Великие законы природы открываются и формируются не ученическими опытами… Эвристический способ в физике важен… однако там, где мы подходим к вопросам об отношении явлений к установлению законов, не следует вводить учеников в заблуждение, что они якобы сами могут прийти к этим тонким заключениям при помощи своих элементарных экспериментов. Это было бы пагубное самообольщение, которого больше всего должен бояться учитель, так как оно воспитывало бы в учениках легкомысленное отношение к истине и способам ее искания .

… При всяком удобном случае подлежит выяснить, что научное творчество есть дело гениальных усилий великих умов человечества… установление и формулировка законов природы требуют огромных и тонких средств и особой установки, далекой от практики ученической лаборатории» [63, с. 91] .

В 1910 году вышло в свет первое издание книги «Начальная физика» А.В. Цингера, ученика Д.Д. Галанина, в которой вместо дедуктивного вывода законов на первый план были выдвинуты учебные демонстрации. Демонстрация находит в этой книге свое полное выражение, подводит к целому ряду вопросов, ее описание дается в упрощенном виде с объяснением самой сущности изучаемого явления. К постановке демонстраций привлекаются учащиеся, в конце параграфов приводится ряд демонстраций, которые учащиеся могут проделать дома. Все содержание книги, и особенно его послесловие, проводит ученика через живую природу, показывает, как с утра до вечера в домашних и природных условиях можно всюду видеть и чувствовать физику. Главная особенность данной работы — показать ученику, что физика вокруг нас, а не в шкафах физических кабинетов. В 1912 году при организации Московского общества распространения физических знаний, председателем которого был избран Н.А. Умов, А.В. Цингер, став его заместителем, вел работу по многим направлениям, в том числе и по совершенствованию школьного физического эксперимента [129] .

Деятельное участие в оборудовании электроизмерительной и оптической лаборатории профессора Н.А. Умова принимал А.В. Павша и руководил в ней практическими работами студентов .

С 1909 года на протяжении трех лет он вел работу по оборудованию кабинета и налаживанию лекционных демонстраций по физике на Высших женских курсах, на базе которых впоследствии был образован Московский государственный педагогический институт имени В.И. Ленина. С 1912 года А.В. Павша преподавал в Практической академии. Он был одним из первых, кто поставил фронтальные лабораторные работы по всему курсу физики. Их описание приводится в журнале «Физика» за 1913 год .

Известным методистом, занимающимся постановкой лабораторных работ по физике, замечательным конструктором физических приборов и искусным мастером, которому принадлежит разработка и изготовление более десятка оригинальных приборов, был преподаватель 3-й московской мужской гимназии С.Н. Жарков .

После Великой Октябрьской социалистической революции в первоначальном учебном плане советской школы были заложены основы для воплощения в жизнь того, чего раньше тщетно добивалась прогрессивная педагогическая общественность. Физика была поставлена на должную высоту, но реализовать этот план долгое время не удавалось. Систематическая последовательность усвоения физических знаний подменялась изучением комплексных тем, физический материал часто заменялся производственным. Тем не менее, передовые учителя старались сохранить и развить то лучшее, что было создано в России ранее: вели лабораторные занятия, разрабатывали и создавали новые приборы и наглядные пособия, много внимания уделяли внеклассной работе. В Москве исследования в области методики преподавания физики в то время проводились в Центральном физико-педагогическом институте (ЦФПИ), созданном в 1920 году, где долгое время работали Д.Д. Галанин, А.В. Цингер, А.В. Павша, С.Н. Жарков, Е.Н. Горячкин, Ф.Н. Красиков и другие методисты. В институте был создан кабинет с уникальной коллекцией самодельных физических демонстрационных и лабораторных приборов, что отвечало идеям и потребностям того времени. Ф.Н. Красиков в своей работе «Упрощенные приборы по физике и опыты с ними» писал: «Во избежание недоразумения я считаю нужным пояснить, что под термином «упрощенные», или «самодельные», приборы вовсе не понимаю приборы примитивные, грубо сделанные. Под упрощенными приборами я подразумеваю такие приборы, которые могут быть изготовлены под руководством преподавателей силами и средствами оборудованных школьных мастерских. В этом деле преподаватель выступает не строителем приборов, а лишь инициатором и организатором. Конечно, очень желательно, чтобы сам преподаватель принял личное участие в сооружении приборов и приобрел в этом элементарные навыки, тогда ему будет легче выступать в роли руководителя. Работа над приборами может выявить талантливых изобретателей среди самих учащихся» [129, с. 48] .

Позже, в 1924 году, ЦФПИ стал одним из отделов Института методов школьной работы, в котором с 1925 по 1928 год работал А.В. Перышкин, автор школьных учебников физики, по которым начиная с 30-х годов училось не одно поколение. В основу преподавания физики им были положены демонстрационный и лабораторный эксперименты. В стенах этого института Московское общество распространения физических знаний имени Н.А. Умова два раза в месяц устраивало заседания с наиболее интересными докладами, опытами и демонстрациями, на которые собирались преподаватели физики из различных городов. Здесь же с 1926 по 1931 год работал Е.Н. Горячкин, сначала старшим научным сотрудником, затем заведующим физическим кабинетом. В институте им был разработан ряд оригинальных приборов, один из которых — по электролизу — назван его именем. Позже, работая в Московском педагогическом институте имени К. Либкнехта, он создал замечательный кабинет и лабораторию по методике физики. В этой лаборатории была реализована новая, прогрессивная для того времени система обучения студентов физическому эксперименту. В результате этой работы в 1940 году в соавторстве с С.И. Ивановым и А.А. Покровским была написана книга «Методика и техника школьного физического эксперимента», которая долгое время являлась основным руководством в педагогических институтах .

В 1926 году А. Модестов и Н. Дюрнбаум разработали «Рабочую тетрадь для лабораторных занятий по физике», содержащую 54 работы по основным вопросам элементарного курса физики .

Многие описания работ дополнены справочными таблицами. Полученные в ходе занятия числовые результаты и выводы учащиеся записывали в данной тетради .

В одной из первых советских книг по методике преподавания физики — учебнике профессора И.И. Соколова «Методика физики» (1934) — глава об оборудовании физических кабинетов принадлежит перу другого известного педагога и методиста — Д.И. Сахарову, предложившему наиболее удобную планировку кабинета физики (к сожалению, из-за дефицита школьных площадей она не получила широкого распространения). Д.И.

Сахаров писал:

«Кабинет без своей мастерской неминуемо обратится в музей покупных и причем часто недействующих приборов, и живая мысль преподавателя и учащихся, не находя в себе осуществления, заглохнет» [122, с. 148] .

В 1934—1941 годах коллектив авторов (Д.Д. Галанин, Е.Н. Горячкин, С.Н. Жарков, А.В. Павша, Д.И. Сахаров) проделал огромную и важную работу, посвященную подробному описанию различных опытов и приборов по всем разделам школьной физики, результат которой — шеститомная энциклопедия «Физический эксперимент в школе». Ставшая настольной книгой для многих поколений школьных учителей и преподавателей вузов, она способствовала качественно новому уровню обучения физике, отходу от так называемой «меловой» физики .

В 1937 году профессор Г.С. Ландсберг сумел сплотить вокруг себя ученых, глубоко озабоченных проблемой повышения научного уровня преподавания физики в средней и высшей школе, поставив перед ними задачу создать такой учебник, «чтобы школьник многому должен был впоследствии доучиваться, но ничему не переучиваться». В 1938 году выходит в свет первая такая книга — «Лабораторные работы по физике» (авторы А.Н. Зильберман и др.), а в 1944 году под редакцией Г.С. Ландсберга — «Курс физики», переросший впоследствии в трехтомный «Элементарный учебник физики» (1948), в котором значительная роль отведена физическому эксперименту .

Анализируя приборы и готовность учащихся к эксперименту, В.Н. Бакушинский находит новые пути комплектования оборудования для лабораторных занятий в школе. В своей книге «Организация лабораторных работ по физике в средней школе», вышедшей в 1949 году, он писал: «Ученик не является опытным экспериментатором, а потому ожидать от него большой точности измерений, а тем более требовать эту точность, нельзя и не следует. Но если мы дали ученику в руки лабораторную установку, на которой он в своих измерениях, даже весьма добросовестных, получит грубейшее отклонение от истины, то возникает вопрос: целесообразно ли ученику своими силами и на такой аппаратуре производить эксперимент? Полезность упражнения в экспериментальных приемах покроет ли собой вредность скверного результата работы? Нет!

Последствием такой работы будет подрыв в сознании ученика безусловного авторитета экспериментального метода. Такую работу ставить не следует. Но в таком случае перед нами возникает вопрос, какой же процент погрешности определяет границу целесообразности постановки лабораторной работы?» Ответ на этот вопрос В.Н. Бакушинский дает в другой своей работе «Анализ опытов и приборов по физике средней школы», в которой описаны оптимальные условия для ряда конструкций школьных приборов по различным разделам школьного курса физики и определены наилучшие приемы для постановки опытов. Самые трудные вопросы школьного курса физики излагались им на весьма простых опытах и предельно простыми средствами. В этой работе во всей полноте проявились глубокое знание теории, тонкое чутье экспериментатора и педагогическое мастерство ученого .

В программу школьного курса физики фронтальные лабораторные работы были включены в 1927 году, но в связи с проблемами конструкторского, технического и производственного характера были реализованы в широкой практике обучения лишь в 50-е годы прошлого столетия благодаря огромной работе, проделанной А.А. Покровским и Б.С. Зворыкиным. Под их руководством и при непосредственном участии был создан необходимый комплект приборов, налажен их промышленный выпуск Главучтехприбором и решена масса методических проблем. Работа велась сотрудниками отдела наглядных пособий и лаборатории методики физики Института методов обучения АПН на базе кабинета физики 315-й средней школы города Москвы. В результате в 1950 году А.А. Покровский и Б.С. Зворыкин в помощь учителям издают книгу «Фронтальные лабораторные занятия по физике», где дается подробное, в определенной последовательности — от измерительных приборов до материалов — описание оборудования, приводятся 53 наиболее важные лабораторные работы, даются конкретные примеры и рисунки, помогающие быстро собрать любую установку, рассчитывается максимальная относительная погрешность полученных результатов. Все это помогает преподавателю прогнозировать, знать, что можно получить на практике с предлагаемым оборудованием и как наиболее рационально пользоваться им для организации занятий .

Политехническая направленность обучения физике в советское время требовала вести преподавание естественных предметов таким образом, чтобы учащиеся, окончившие среднюю школу, могли плодотворно применять полученные знания в своей практической деятельности. Реализация этой идеи в значительной степени зависела от развития учебного физического эксперимента и его широкого правильного применения в процессе обучения. Фронтальный метод проведения лабораторных работ по физике давал возможность тесной связи изучаемого материала с практическими занятиями, однако полученные при этом умения и навыки были явно недостаточными для выпускников средних школ. Дело в том, что почти все приборы для фронтальных занятий были слишком просты по своей конструкции. Это было важно прежде всего с методической точки зрения, так как освоение устройства самих приборов учащимися не должно было отнимать у них времени и отвлекать от основной задачи — изучения физических явлений и закономерностей. Кроме того, приборы для фронтальных работ должны были быть дешевыми, чтобы школа могла приобрести их в необходимом количестве. Отсюда следовало, что сформированные на простейших приборах практические умения и навыки являлись элементарными и требовали дальнейшего развития и углубления. Возникла необходимость ознакомления учащихся с теми методами измерений, которыми пользовались на производстве, транспорте, сельском хозяйстве и т. д. Помимо этого, у учащихся старших классов необходимо было развивать умения самостоятельно применять изученный теоретический материал в практической работе. В результате во всех старших классах параллельно с фронтальными лабораторными работами в 50-е годы прошлого столетия вводятся физические практикумы. Содержание работ практикума и методика их проведения разрабатывались группой сотрудников лаборатории методики физики Института методов обучения АПН А.И. Глазыриным, А.Г. Дубовым, Б.С. Зворыкиным, С.А. Шурхиным под непосредственным руководством А.А. Покровского. Созданные ими новые приборы и пособия, отвечавшие поставленной задаче, были изготовлены в экспериментальной мастерской отдела наглядных пособий, представлены в Учебно-методический совет Министерства просвещения РСФСР и утверждены к производству .

Опыт передовых преподавателей показал, что число часов, которое можно отвести на этот новый вид занятий в средней школе, был следующим: по 10 часов в 8 и 9 классах, то есть по одному практикуму из пяти двухчасовых работ, и 20 часов в 10 классе, два практикума из пяти работ каждый. В помощь преподавателю под редакцией А.А. Покровского в 1954 году выходит в свет книга «Практикум по физике в старших классах средней школы» с подробным описанием основных и дополнительных работ, списком оборудования для их выполнения и методикой подготовки и проведения занятий .

В это же время сотрудниками Института методов обучения ведется активная работа по совершенствованию методики и техники демонстрационного эксперимента, разрабатывается оригинальное оборудование, предлагаются новые решения ряда демонстрационных опытов, в том числе с использованием различной проекционной аппаратуры. А.А.

Покровский в соавторстве с другими методистами публикует ряд книг, посвященных этому вопросу:

«Демонстрационные опыты по физике в 6—7 классах средней школы» (1956), «Оборудование физического кабинета» (1958), «Демонстрационные опыты по молекулярной физике и теплоте»

(1960), «Опыты по физике с проекционной аппаратурой» (1956) .

По решению ученого совета Института методов обучения АПН РСФСР в 1959 году печатается сборник «Новые школьные приборы по физике и астрономии», содержащий описание оригинальных приборов, разработанных научными сотрудниками, аспирантами, преподавателями институтов и учителями школ с целью повышения наглядности в преподавании и установления наиболее тесной связи физики с техникой и производством. В этом сборнике были опубликованы статьи научных сотрудников Н.М. Шахмаева и Б.С. Зворыкина, аспирантов В.Г. Разумовского и И.М. Румянцева, преподавателя В.П. Орехова, учителей физики В.А. Бурова и С.Е. Каменецкого, ставших впоследствии ведущими отечественными специалистами в области методики преподавания физики [88] .

Н.М. Шахмаев в книге «Оборудование кабинета физики с электротехнической лабораторией» (1962) представляет свой опыт по созданию кабинета физики в 215-й школе города Москвы, где дает ряд полезных советов по организации кабинета и изготовлению некоторого оборудования. В 1963 году в соавторстве с С.Е. Каменецким им опубликовано учебное пособие «Демонстрационные опыты по электричеству» .

В.П. Орехов, бывший аспирант Е.Н. Горячкина, доцент Рязанского педагогического института, после преждевременной смерти своего учителя в 1961 году завершает начатую ими совместную работу по написанию книги «Методика и техника физического эксперимента», вышедшей в 1964 году. В этой книге дается описание современных опытов, предложенных за последние годы учителями и методистами на базе новых приборов, выпущенных промышленностью. Во всех своих работах В.П. Орехов большое внимание уделил развитию познавательной активности учащихся на основе использования экспериментальных методов исследования. Физические демонстрации рассматриваются им как одно из средств подготовки учащихся к овладению измерительными навыками .

Курс физики средней школы заканчивался в то время темой «Физика и технический прогресс». В объяснительной записке к программе рекомендовалось рассмотреть и продемонстрировать учащимся ряд действующих моделей с использованием элементов автоматических устройств, работа которых основана на изученных в курсе физики явлениях и законах (датчики, реле, электродвигатели, усилители и т. д.). В.А. Буров, Б.С. Зворыкин и И.М. Румянцев под руководством А.А. Покровского создают необходимые для этого экспериментальные установки, описывая их в книге «Физический эксперимент в школе. Электроника, полупроводники, автоматика», которая вышла в свет в 1964 году. В этом пособии впервые подробно представлен демонстрационный эксперимент по новым темам «Электронные явления в вакууме» и «Электрические свойства полупроводников», включенным в программу средней школы. В работе представлены устройства приборов, схемы их включения в электрические цепи, проиллюстрированы механизмы электронной проводимости различных полупроводниковых элементов, описана разработанная авторами методика демонстрации данных опытов [96] .

С.Е. Каменецкий, автор и соавтор многих трудов, способствовавших развитию школьного физического эксперимента («Демонстрационные опыты по электродинамике», «Методика преподавания физики в 8—10 классах средней школы», «Электродинамика в курсе физики средней школы», «Теория и методика обучения физике в школе»), ученик А.В. Перышкина и длительное время его коллега, всегда стремился развить в своей деятельности направления исследований, заложенные учителем. Им разработано несколько оригинальных, широко использующихся в практике обучения приборов и моделей, таких, как пружинный маятник для демонстрации механических колебаний, механическая модель для объяснения процессов, происходящих в электрической цепи, гидродинамическая аналогия электрической цепи и др .

Пополнение школьных кабинетов новыми физическими приборами значительно расширило экспериментальную базу преподавания физики. Эти обстоятельства потребовали серьезного изменения содержания практикума по школьному физическому эксперименту в педагогических вузах. С этой целью ученые МГПИ имени В.И. Ленина А.А. Марголис, Н.Е. Парфентьева, И.И. Соколов, С.Е. Каменецкий и другие перерабатывают и дополняют первое издание книги «Практикум по школьному физическому эксперименту». В вышедшем в 1968 году втором издании данного пособия, полезном как студентам педагогических вузов, так и школьным учителям физики при постановке различных экспериментов на вновь появившемся в школах оборудовании, дается подробное описание устройства и методики использования этих новых приборов: зеркального гальванометра, универсального усилителя к демонстрационному гальванометру, демонстрационного термометра на термосопротивлении и др .

Рассматривая вопросы методики преподавания физики в средней школе, К.Н. Елизаров отмечает: «Учитывая, что восьмилетняя школа представляет собой некоторую законченную ступень не только в смысле круга теоретических знаний, практических умений и навыков, но и навыков самостоятельной работы, целесообразно было бы введение физических практикумов и в восьмилетней школе» [129, с.147]. Следуя этой идее, С.Я. Шамаш в пособии «Физический практикум в восьмилетней школе» (1964) разрабатывает практические работы, проводимые в форме физического практикума, в рамках самостоятельного эксперимента при изучении физики в 7—8 классах, дает их описание, оборудование, организацию и методику проведения. Данные экспериментальные работы, по мнению автора, должны завершать тему или раздел программы с целью закрепления и углубления изученных закономерностей и понятий и придания им политехнической направленности .

Новая школьная программа требовала пересмотра методики и техники осуществления школьного физического эксперимента на ограниченном комплекте оборудования, простом и доступном советской восьмилетней школе. В 1969 году В.А. Буров, Б.С. Зворыкин, А.А. Покровский, И.М. Румянцев разрабатывают «Фронтальные лабораторные занятия по физике в восьмилетней школе», а годом позже при участии А.Г. Дубова «Демонстрационные опыты по физике в 7—8 классах средней школы», где помимо описаний экспериментов приведены краткие аннотации кинофильмов, кинофрагментов и кольцовок, содержащих те объекты, которые по разным причинам не могут быть показаны в школе, но имеют важное фундаментальное значение в системе эксперимента. Сюда относятся мультипликации, раскрывающие наглядно суть тех или иных явлений и процессов, опыты, требующие оборудования, недоступного для школы, экскурсии на промышленные объекты, демонстрации, связанные с физикой технических применений. Кабинеты физики начали комплектовать киноустановками, диапроекторами, магнитофонами, проигрывателями и телевизорами .

В середине 70-х годов центральное телевидение вводит показ учебных программ. Это время характеризуется комплексным подходом к созданию и использованию учебного оборудования, согласно которому все учебные приборы должны соответствовать друг другу и основному оборудованию помещения. Благодаря созданной системе, сравнительно небольшое число приборов обеспечивало максимальные педагогические возможности их применения. Для демонстрационного эксперимента появляется ряд новых, не имевших аналогов приборов, таких, как электронные осциллографы, секундомеры, стробоскопы, солнечные батареи, звуковые генераторы и др. Их применение выводит демонстрационный эксперимент на качественно новый уровень, делая его более наглядным и точным. Широкое распространение получают эпидиаскопы и графопроекторы (кодоскопы) для проецирования на экран различных изображений, записей и рисунков .

В 1970—1980-е годы выходит ряд инструктивных документов, отражающих преимущества обучения в условиях предметного кабинета, а также проводятся научно-практические конференции, посвященные вопросам обучения в условиях кабинетной системы, которая начинает развиваться в различных регионах страны и за рубежом. Положительные стороны кабинетной системы обучения определяются психологическими и физиологическими закономерностями, характерными для умственной и физической деятельности: неприспособленность рабочего места учащегося, несоответствующая мебель, отсутствие должного освещения затрудняют восприятие и усвоение им учебного материала, снижают интерес к предмету и обучению в целом, замедляют темп работы, увеличивают количество ошибок, вызывают излишнюю раздражительность. Кабинетная система способствовала повышению качества учебного процесса за счет наиболее эффективного использования учебного оборудования и технических средств обучения .

В это же время в практику школ внедряются различные подходы к организации школьного эксперимента на уроках физики .

Один из вариантов предложили в своей книге «Практикум по методике и технике школьного физического эксперимента», вышедшей в 1984 году, Л.И. Анциферов и И.М. Пищиков. Авторы этого пособия рассматривают различные приемы выполнения фронтальных лабораторных работ учащимися: иллюстративный, эвристический, исследовательский (причем при выполнении фронтальных работ исследовательским методом возможен как индивидуальный, так и коллективный поиск решения поставленной проблемы) .

Сегодня трудности в организации экспериментальной деятельности учащихся в условиях дифференцированного обучения связаны с тем, что для разнообразных по профилю классов в школе чаще всего имеется одно и то же типовое оборудование кабинета физики. В условиях массовой средней школы за один учебный день физический кабинет посещают от шести до двенадцати классов, что значительно осложняет проведение школьного физического эксперимента, тем более вариативного .

В виду того, что многие лабораторные работы в практику обучения вошли в 50-е годы XX столетия благодаря огромной работе А.А. Покровского и Б.С. Зворыкина [130], создавших комплект приборов для проведения этих работ и наладивших их выпуск Главучтехприбором, многие из имеющихся в школе приборов уже вышли из строя или технически устарели. Проведение экспериментов требует наличия современного оборудования, которое присутствует далеко не во всех учебных заведениях, исправных измерительных приборов и соответствующих источников питания, которых часто нет в нужном количестве .

По мнению В.Г. Разумовского, одна из причин снижения качества знаний учащихся по физике — это прекращение снабжения школьных кабинетов физики необходимыми приборами и оборудованием [105, с. 13]. Раньше учителю предписывалось отводить на лабораторные работы 15—16 % учебного времени, теперь об этом требовании никто не вспоминает. Более того, экспериментальная подготовка абитуриентов, поступающих в вузы, остается невостребованной. Между тем «меловой метод» обучения прямо сказался на результатах последнего международного исследования уровня подготовки школьников. Самый низкий процент успеваемости приходится как раз на те разделы курса физики, которые усвоить без наблюдения явлений и эксперимента невозможно, например, раздел «Природа электрического тока» усвоили только 24 % учащихся. Кстати, в американской школе пересмотр содержания и методов обучения физике произошел еще в 60-е годы прошлого столетия под девизом «Развитие силы и восприимчивости ума», выдвинутым американским психологом Дж. Брунером. «Мы учим не для того, чтобы произвести на свет маленькие живые библиотеки, а для того, чтобы научить ученика принимать участие в добывании знаний» [106, с. 145] .

ГЛАВА 3

ТРАДИЦИОННЫЙ ПОДХОД К ОСУЩЕСТВЛЕНИЮ

ШКОЛЬНОГО ФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

–  –  –

Школьный физический эксперимент традиционно делится на следующие виды:

— демонстрационный эксперимент;

— фронтальные лабораторные работы;

— физический практикум;

— экспериментальные задачи и внеклассные опыты учащихся .

Кроме общих задач, разрешаемых всеми видами школьного эксперимента и содействующих более глубокому изучению законов физики и приобретению учащимися необходимых экспериментальных умений, каждый вид имеет свою особенность, свое более узкое целевое назначение. Наиболее обширным видом школьного эксперимента является демонстрация опытов .

Большинство физических явлений, понятий и закономерностей не может быть усвоено учащимися без тщательно разработанной системы опытов, отвечающих требованиям методики и техники демонстрирования. Демонстрационный эксперимент не может быть подменен примерами из жизненных наблюдений учащихся. Эти наблюдения, во-первых, у разных учеников неодинаковы, поэтому не могут служить основой для формирования нового знания. Вовторых, явления, наблюдаемые в природе, проходят в сложной зависимости с другими процессами. Демонстрационные же опыты воспроизводят эти явления с минимальным числом побочных факторов, благодаря чему и учащиеся имеют возможность непосредственно наблюдать их существенные стороны. Проводимые опыты оставляют в памяти учащихся наиболее яркие впечатления об изученном материале, помогают подметить ранее ускользавшие от внимания черты и свойства рассматриваемых объектов, что повышает интерес школьников к изучаемому предмету. Помимо важной роли демонстрационных опытов в усвоении содержания учебного материала, они имеют большое значение в выработке у учащихся необходимых экспериментальных умений и навыков. В процессе восприятия у школьников развиваются наблюдательские способности, они учатся обрабатывать результаты, знакомятся с физическими приборами, сущностью экспериментального метода, присущего физике, его ролью в научных исследованиях. Все это способствует формированию научного мировоззрения, подготовке к самостоятельным экспериментальным работам .

Демонстрационный эксперимент выполняется преимущественно учителем и предназначен для одновременного восприятия всеми учащимися класса. Целевое назначение демонстраций различно и зависит от темы и задач урока. В одних случаях демонстрации предназначены для воссоздания представления о физических явлениях, в других — для установления определенных физических свойств тел и иллюстрации справедливости отдельных физических законов, в-третьих — для установления принципа действия технических установок, физической сущности технологических процессов и явлений обыденной жизни. Особое место занимают демонстрационные опыты, на основе которых формируются фундаментальные физические понятия и раскрывается сущность основополагающих законов .

Методика демонстрационного эксперимента решает вопрос оптимального выполнения опыта, подготовленного и отработанного в техническом отношении, то есть, другими словами, выясняет, как с минимальной затратой времени на демонстрацию опыта и опорой на дидактические принципы добиться его максимального воздействия на учащихся .

Одно из главных методических требований состоит в том, чтобы каждая демонстрация была органически связана с излагаемым учебным материалом. Для осуществления такой связи она не должна быть слишком длительной, именно поэтому подавляющее число демонстраций носит качественный характер. Необходимость любой демонстрации должна быть мотивирована. При эвристическом методе ведения урока в большинстве случаев беседа преподавателя должна привести к постановке вопроса, ответ на который дает намеченный опыт. В некоторых случаях демонстрация предшествует постановке перед учащимися определенной проблемы, которая будет разрешаться в ходе урока. Этот методический прием, активизирующий мыслительную деятельность учащихся, в последнее время получает все более широкое распространение в практике работы учителей. Нередко, когда раскрывается сущность различных физических закономерностей, демонстрационный эксперимент ставят после теоретического разъяснения. В этом случае он выступает как качественная иллюстрация изложенной закономерности. Иногда целесообразно на уроке показывать один опыт дважды: перед началом урока в целях постановки перед учащимися определенной проблемы и после объяснения учителем данного явления или процесса .

Физические приборы и опыты являются лишь внешними раздражителями и воздействуют на первую сигнальную систему учащихся. Представления о предметах и явлениях внешнего мира, получаемые школьниками при наблюдении опытов, должны быть доведены до обобщений. Это можно осуществить с помощью второй сигнальной системы, используя речь. Таким образом, психологической основой демонстрационного эксперимента должна являться взаимосвязь первой и второй сигнальных систем, выражающаяся в сочетании наглядности со словом учителя .

Важным требованием к демонстрационному эксперименту является научная достоверность. Из всех подходящих по содержанию вариантов опытов следует выбирать те, которые сопровождаются наименьшим числом побочных факторов, неизбежных при всяком эксперименте. Результат демонстрации должен быть однозначно истолкован исследуемым явлением и не вызывать никаких сомнений .

Демонстрационные опыты должны быть предельно убедительными, отчетливыми и ясными. Это во многом определяется техникой постановки демонстраций. Чтобы учащиеся могли оценить результат опыта, необходимо четко зафиксировать его цель .

Для этого преподаватель чаще всего с помощью рисунка, изображенного на доске, а в случае сложной демонстрации с помощью диапозитива или плаката объясняет принципиальную схему собранной установки, а затем от принципиальной схемы переходит к разъяснению собранной установки на демонстрационном столе, раскрывает методику опыта и сообщает учащимся, на чем следует зафиксировать внимание. Лишь после этой подготовительной работы проводится намеченный опыт, при этом не следует говорить школьникам о результате демонстрационного опыта до его осуществления, поскольку невыполнение этого требования снижает внимание обучаемых. После проведенной демонстрации преподаватель выслушивает ответы нескольких учащихся по объяснению увиденного. Искусство учителя состоит в том, чтобы постановкой заранее подготовленных вопросов подвести учащихся к правильным выводам. В заключение учитель сам формулирует вывод, принятый в учебной литературе .

Если демонстрация несложная, то установка должна собираться непосредственно на уроке, только в крайних случаях, требующих длительного ее налаживания, можно часть приборов или установку в целом демонстрировать в заранее собранном виде. Если опыт сложный, то его следует расчленить и демонстрировать по частям. Надо всегда иметь в виду, что при проведении различных опытов преподаватель может использовать лишь те приборы, принцип работы которых учащимся уже известен. При использовании отдельных приборов, устройство которых учащимся неизвестно, следует предварительно объяснить принцип их работы. Если рассматривается новое физическое явление, например электромагнитная индукция, то понять его сущность сложно при демонстрации единичного опыта. В таких случаях следует показать несколько опытов, по возможности на различных установках. Вместе с этим нельзя перегружать урок большим числом демонстраций и превращать его в развлекательное мероприятие. Для того чтобы задействовать различные виды памяти учащихся, они должны не только внимательно следить за проведением демонстрационных опытов, но и фиксировать в своих тетрадях название эксперимента, зарисовывать схемы экспериментальных учебных установок и записывать выводы .

Техника демонстрирования должна обеспечивать максимальный эффект опыта, его наилучшее восприятие и соблюдение правил безопасности. Осуществление этих требований зависит от профессиональной компетентности преподавателя и качества эксплуатируемых физических приборов. Надежность определяет успех эксперимента во время демонстрации и обеспечивается тщательной предварительной подготовкой. Нарушение требования надежности чаще всего связано с неисправностью приборов или принадлежностей, плохой подготовкой элементов установки, нарушением эксплуатационных режимов. Демонстрационные приборы должны быть достаточных размеров для лучшей их видимости, просты по идее, несложны по конструкции и красиво оформлены. Наглядность преподавания требует, чтобы в демонстрационных приборах были видны все главнейшие детали и монтажная схема. Для этого используют открытые механизмы, прозрачные передние панели, цветные провода и прочее. В практике работы преподавателю физики приходится часто пользоваться самодельными приборами, которые также должны удовлетворять вышеперечисленным требованиям. Успешность многих демонстраций, например по электростатике, независимо от общих факторов определяется дополнительными особенностями, которыми в данном случае являются влажность воздуха в классном помещении и состояние изолирующих частей электростатических приборов .

Качество демонстраций во многом зависит от интенсивности физического эффекта. Если эффект слабый, то приходится использовать различные приемы для усиления его интенсивности .

Педагогическую ценность имеют лишь те демонстрации, которые не только эффективны в техническом отношении, но и отчетливо видны школьникам со всех мест класса. Для этого используются следующие приемы и средства:

1. На демонстрационном столе должна находиться лишь одна установка, которая используется в данный момент; все остальные, даже необходимые для одного и того же урока, желательно временно убрать .

2. Отдельные части установки следует размещать на различных высотах, чтобы одни части не загораживали другие и чтобы учащиеся могли видеть всю установку в целом .

3. Для усиления освещенности демонстрируемой установки следует использовать дополнительную подсветку (если же демонстрируется световое явление, то его надо показывать при затемнении) .

4. При демонстрации явлений, происходящих в одной плоскости (например, при демонстрации вращательного или колебательного движения), нужно добиться, чтобы плоскость, в которой происходит движение, была перпендикулярна лучу зрения учащихся, сидящих в середине класса .

5. При демонстрации физических явлений, непосредственно не воспринимаемых органами чувств (электрические и магнитные поля, невидимые лучи, изменение химического состава вещества, плотности и т. д.), следует широко применять индикаторы .

6. Необходимо использовать различные фоновые экраны:

темные, светлые, просвечивающие .

7. При демонстрации явлений, происходящих в бесцветных средах, например в бесцветных жидкостях, последние подвергаются окрашиванию .

8. Для лучшей видимости демонстрируемых приборов или установки в целом, имеющих горизонтальное положение, пользуются большим плоским зеркалом, поставленным под углом 45° к поверхности прибора .

9. При вращении прибора в горизонтальной плоскости, например стрелки, на различные его части следует наклеивать вертикально прикрепленные разноцветные легкие флажки .

10. При демонстрации опытов происходящие изменения положения тел или изменения их уровней, высот, объемов, длин можно отмечать резиновыми кольцами, наклеенными указателями, приставленными крупными шкалами и фиксаторами .

11. Для обеспечения хорошей видимости, в тех случаях, когда ни одно из вышеперечисленных средств не дает нужного эффекта применяют световое, теневое, стробоскопическое проецирование .

При этом следует помнить, что с точки зрения психологии обучения непосредственное наблюдение явления на приборах предпочтительнее всех видов проецирования .

Темп проведения опыта должен соответствовать темпу устного изложения материала и скорости его восприятия учащимися .

Демонстрировать опыт нужно не очень быстро, чтобы учащиеся успели рассмотреть его, но и не слишком медленно, чтобы не было разрыва с рассказом учителя. Желательно повторять быстро протекающие опыты для лучшего усвоения их учащимися. Неоправданно длительная демонстрация опыта притупляет интерес к наблюдаемому явлению, ведет к потере времени и нарушает соответствие темпа изложения темпу восприятия .

Важным условием, способствующим наилучшему восприятию демонстрационных опытов, считается выразительность. Для ее обеспечения в первую очередь требуются наиболее простые по конструкции приборы, соответствующие индивидуальным психологическим особенностям учащихся, уровню их мышления, объему знаний и навыков по физике, их эмоциональной восприимчивости .

Необходима постановка опыта с повышенной интенсивностью демонстрируемого явления и соответствующим сопровождением рисунками, графиками, таблицами и различными иллюстрациями, обеспечивающими определенную эстетику. Внешний вид демонстрационных приборов, используемых подставок, соединительных проводов должен воспитывать у учащихся аккуратность и дисциплинированность. Учитель всегда должен помнить, что хорошая видимость, выразительность опытов, их эстетика усиливают восприятие наблюдаемых явлений, вызывают положительные эмоции, способствуют созданию прочных связей в коре головного мозга и надолго запоминаются .

При постановке всех физических опытов следует соблюдать правила техники безопасности как учителю, так и учащимся. Неаккуратность, невнимательность, недостаточное знакомство с приборами, свойствами веществ и правилами техники безопасности могут повлечь за собой несчастные случаи .

Фронтальные лабораторные занятия содействуют более глубокому усвоению курса физики. Кроме того, они дают возможность учащимся приобрести практические умения и навыки в обращении с простейшими физическими приборами, в измерении различных физических величин, развивают наблюдательность и интерес к явлениям природы. Лабораторные работы в курсе физики имеют большое образовательное и воспитательное значение. При их выполнении учащиеся самостоятельно изучают физические явления и законы, пользуясь доступными им приборами. В процессе проведения опытов школьники убеждаются в объективности физических законов и получают представление о методах, применяемых в научных исследованиях по физике .

Существуют такие физические явления, которые можно воспроизвести как в демонстрациях, так и в лабораторных работах .

При этом следует иметь в виду, что как бы ни была тщательно поставлена и проведена демонстрация, все же отдельные ее звенья для многих наблюдателей могут выпадать из внимания .

При самостоятельной лабораторной работе, проводимой в соответствии с определенной методикой, создается гораздо больше впечатлений, позволяющих довести понимание физического явления до полной ясности. Еще большее значение приобретают лабораторные занятия при рассмотрении в курсе физики таких вопросов, которые невозможно сопровождать демонстрациями. Так, «проверку»

большинства физических законов с количественной стороны, измерение некоторых физических постоянных можно осуществить только во время лабораторных работ .

Следует отметить, что лабораторные работы содействуют повышению понимания демонстрационного эксперимента. Учащиеся, проходя лабораторную практику, приобретают своего рода «грамотность», позволяющую им увереннее следить за опытами учителя, не относиться к ним как к «фокусам», которые всецело зависят от ловкости и умения экспериментатора. Вместе с тем у учащихся создаются самостоятельные суждения об окружающих явлениях, на которые они смотрят уже своими глазами, а не сквозь призму чужих слов. Наилучший педагогический эффект достигается при разумном сочетании демонстраций и лабораторных работ учащихся .

На лабораторных занятиях может осуществляться решение следующих учебных задач:

— опытная проверка (подтверждение справедливости) изучаемых законов (проверка условия равновесия рычага, проверка закона Ома для участка цепи и др.);

— знакомство с методами измерения физических величин (определение сопротивления проводников, мощности потребляемого электрической лампочкой тока и др.);

— изучение связей между физическими величинами и установление закономерностей явлений (изучение зависимости силы тока от сопротивления цепи и от числа параллельно подключенных потребителей и др.);

— привитие умений пользоваться измерительными приборами: динамометром, весами, манометрами различных видов, амперметром, вольтметром;

— выработка умения читать электрические схемы и собирать на их основе необходимые экспериментальные установки;

— развитие у учащихся конструкторских способностей и технической смекалки;

— изучение устройства и принципа действия физических приборов .

Наряду с этими задачами в каждой экспериментальной лабораторно-практической работе решаются такие задачи, как формирование умений пользоваться лабораторным оборудованием общего назначения, штативами, источниками тепла, электрического тока, химической посудой и пр .

На фронтальных лабораторных занятиях все учащиеся класса одновременно выполняют одну и ту же работу на одинаковом оборудовании. Фронтальные лабораторные работы могут быть длительными, рассчитанными на целый урок, и кратковременными (5—10 минут). Занимая немного времени на уроке, такие работы значительно повышают эффективность преподавания физики. Вместе с тем они подготавливают учащихся к более сложным работам и увеличивают количество упражнений с приборами, столь необходимых для формирования практических навыков. Педагогическая ценность фронтальных лабораторных работ заключается в том, что их проводят в органической связи с изучаемым программным материалом на протяжении всего учебного года, а наличие общей темы облегчает руководство работой учащихся на уроке. Время постановки той или иной работы, ее место в учебном процессе определяются прежде всего задачами, которые ставят перед лабораторной работой .

В некоторых случаях целесообразно изучение темы урока начинать с выполнения лабораторной работы, в результате которой учащихся подводят к выводу или формулировке закона. В этом случае объяснение нового материала, например по теме «Плавление кристаллических тел», строят на основе результата лабораторной работы. В других случаях лабораторные работы проводят с целью углубления и закрепления того, что изучено учащимися. Иногда полезно лабораторные работы ставить в форме задач. Так, лабораторную работу «Определение мощности, потребляемой электрической лампочкой» целесообразно поставить в виде контрольной задачи, завершающей изучение соответствующей темы. Наконец, часть работ проводят с целью повторения материала ряда пройденных тем .

Для успешного проведения лабораторных работ в физическом кабинете необходимо иметь в нужном количестве комплектов типового лабораторного оборудования (один комплект на 1—2 учащихся) .

Только при этом условии уровень проведения лабораторных занятий будет высоким и учащиеся почувствуют удовлетворение от их выполнения. Наряду с промышленным оборудованием в ряде работ можно использовать самодельное. Разумеется, самодельные приборы по физике должны быть изготовлены так, чтобы они удовлетворяли всем основным методическим требованиям (хорошее внешнее оформление, надежность и удобство в работе, простота конструкции). Недопустимо самодельное изготовление приборов-измерителей (весы, линейки, мензурки). Они должны быть обязательно промышленного изготовления и обеспечивать необходимую точность .

Важную роль играет предварительная подготовка к работе .

Чтобы ученики могли уверенно и быстро разобраться в содержании лабораторной работы и выполнять ее качественно, им необходимо хорошо знать теоретический материал, относящийся к этой работе .

Поэтому учитель должен заранее планировать повторение соответствующих тем. При подготовке к работам, которые служат для закрепления пройденного, он должен своевременно указать учащимся вопросы, которые им надо повторить самостоятельно, а также решить ряд задач из соответствующих разделов курса физики .

Каждая лабораторная работа требует тщательной подготовки необходимых приборов и материалов. Приборы должны быть подобраны комплектами и тщательно проверены. Целесообразно применение специальных ящиков-укладок для приборов. Укладки делают такими, чтобы в них можно было поместить весь комплект приборов .

Отсутствие в комплекте части приборов сразу видно по свободным местам в укладке. Применение укладок облегчает раздачу приборов перед работой и сбор их по ее окончании. В большинстве случаев приборы не следует выставлять на столы учащихся до непосредственного выполнения работы, чтобы не отвлекать внимание учащихся при объяснении учителя .

Вначале учащимся рекомендуется ознакомиться по описанию с задачами и порядком выполнения лабораторной работы. Наряду с выполнением работ по описаниям необходимо организовать и такое их проведение, при котором перед учащимися формулируют только цель работы, способы же ее выполнения предлагают определить им самостоятельно .

Урок, посвященный выполнению лабораторной работы, можно строить по-разному, в зависимости от цели и содержания работы .

Наиболее распространена следующая схема: вводная беседа; выполнение эксперимента учащимися и обработка результатов измерения;

подведение итогов работы .

Вводная беседа имеет целью выявить готовность учащихся к осознанному выполнению лабораторной работы, что достигается проведением фронтального опроса по материалу. Далее формулируются цель работы, обсуждается ход ее выполнения (план), даются краткие указания о правилах обращения с приборами и материалами, сообщаются требования к оформлению отчета. Обращается внимание учащихся на правила и точность измерений физических величин, на возможные ошибки и способы их предупреждения, указываются меры предосторожности, которые необходимо соблюдать в ходе выполнения работы. Такая подготовка к лабораторным работам особенно необходима вначале обучения физике, когда учащиеся еще не имеют достаточных умений и навыков для их выполнения. В дальнейшем во время вводной беседы разъясняются только задачи работы, а порядок ее выполнения учащиеся определяют самостоятельно .

Приступая к выполнению лабораторной работы, учащиеся знакомятся с приборами, проверяют, все ли необходимое имеется на столах. Затем в соответствии с установленным планом самостоятельно проводят необходимые опыты. Лабораторные работы, как правило, имеют количественный характер, то есть связаны не только с наблюдениями определенных физических явлений, но и с измерениями некоторых физических величин. В этом состоит одно из важнейших методических преимуществ лабораторных работ перед демонстрационным экспериментом. В результате выполнения лабораторных работ учащиеся должны хорошо уяснить, что всякое измерение является приближенным, что объясняется качеством измерительной аппаратуры, методом наблюдения, установкой приборов, способом отсчета, экспериментальными навыками учащихся, вычислением искомой величины .

При постановке каждой работы следует обращать внимание школьников на необходимость учета всех факторов в целях достижения лучших результатов измерений. Известно, что правильная работа различных приборов требует определенной их установки. Одни электроизмерительные приборы должны быть расположены горизонтально, другие вертикально. Приборы можно установить в этих положениях приближенно, а можно установить точно с помощью различных инструментов (уровень, отвес). Школьные лабораторные измерительные приборы (амперметры и вольтметры, заключенные в пластмассовый корпус) при работе необходимо располагать так, чтобы вблизи не было тяжелых стальных предметов или магнитов, нельзя устанавливать амперметр рядом с вольтметром, так как при несоблюдении этих условий будет сильно возрастать погрешность измерения. Важным моментом в измерениях является методика наблюдения различных физических явлений, которые по своему характеру бывают самыми различными. В одних случаях это будут наблюдения за показаниями электроизмерительных приборов, в других — наблюдения линий спектров, изменения температуры, давления и т. п. Разрабатываемая методика наблюдений связана с особенностями аппаратуры, применяемой в измерениях. Так, наблюдая за процессом изменения температуры под влиянием определенных факторов, необходимо продумать, через какие промежутки времени отсчитывать температуру, какое количество отсчетов следует провести, чтобы можно было составить ясное представление о характере переменной величины, сколько требуется времени на один отсчет и т. п .

Важно привить учащимся навыки, связанные с техникой отсчета различных величин на приборах. Так, при измерении температуры при помощи термометров необходимо фиксировать изменение температуры не сразу после помещения термометра в жидкость, а по прошествии некоторого времени, необходимого для прогревания самого прибора. Известно, что во всех стрелочных электроизмерительных приборах стрелка не мгновенно устанавливается на делении, соответствующем данному режиму, а лишь через определенный промежуток времени .

Всякое измерение — это операция, посредством которой устанавливается численное соотношение между измеряемой величиной и заранее выбранной единицей измерения, масштабом или эталоном. В зависимости от формы определения числового значения измеряемой величины различают измерения прямые и косвенные .

Прямыми называются такие измерения, результат которых получается непосредственно из самого акта измерения. При прямых измерениях искомое значение той или иной величины определяется путем ее сравнения с соответствующей единицей (мерой) или путем отсчета показаний измерительного прибора, градуированного в установленных единицах. К прямым измерениям относится измерение длины масштабной линейкой, времени часами, температуры термометром и т. д. Косвенными называются такие измерения, которые получаются на основании прямых измерений нескольких величин, связанных с искомой величиной и некоторым математическим выражением, позволяющим вычислить искомую величину .

Результаты измерений заносятся в таблицу. Для повышения точности результатов работы прямые измерения одной и той же величины проводят несколько раз и находят их среднее значение .

Учитель, проходя по рядам, следит за работой учащихся, дает практические указания, в необходимых случаях оказывает индивидуальную помощь. Особое внимание следует обращать на соблюдение правил измерения и умение пользоваться приборами. Если обнаруживается, что многие ученики допускают типичную ошибку, например неправильно включают амперметр или вольтметр, учитель обращает внимание всех учащихся на типичную допущенную ошибку и показывает, как ее исправить. В то же время необходимо приучать учащихся к большей самостоятельности в работе и оценке ее результатов, поэтому нужно избегать излишней опеки .

В заключение работы учащиеся проводят обработку результатов измерений и составляют краткие отчеты в своих тетрадях, которые должны быть тщательно проверены учителем как с точки зрения содержания, так и с точки зрения качества оформления. Все лабораторные работы должны быть оценены. Это повышает ответственность учащихся за их выполнение. Поскольку и выполнение работы, и оформление отчета составляют единый процесс, то за лабораторную работу должна быть выставлена одна общая оценка .

При этом необходимо учитывать степень самостоятельности учащихся в работе, умения учеников правильно и точно проводить измерения и вычисления, грамотность оформления отчета, соблюдение правил техники безопасности. Различные неудачи, короткие замыкания, разлитая вода, разбитая посуда, также должны учитываться .

Чтобы составить полное представление о работе ученика во время проведения лабораторной работы, учитель отмечает для себя, насколько правильно и умело каждый учащийся организует свое рабочее место, как ориентируется в выборе приборов и оборудования, как собирает установки и производит измерения. Проверив письменные отчеты и сопоставив их содержание и качество выполнения со своими наблюдениями за действиями учащихся на уроке, учитель выставляет оценку за выполнение лабораторной работы в тетрадях учащихся и в классный журнал. В некоторых случаях необходима краткая мотивировка выставленной оценки с указанием ошибок, допущенных учеником при выполнении практической части работы и при составлении письменного отчета. В таких случаях полезно также указать, какой материал необходимо повторить ученику, чтобы в дальнейшем не делать подобных ошибок. Если ученик при выполнении лабораторной работы обнаружил слабые знания, умения и навыки, то ему может быть поставлена неудовлетворительная оценка. После соответствующей подготовки он снова должен проделать эту работу .

После проверки тетрадей учащихся нужно подвести итоги работы, провести краткое обсуждение ее результатов, выявить основные достоинства и недочеты, выяснить причины допущенных ошибок. В работах измерительного характера нельзя считать лучшей ту работу, в которой получен результат, совпадающий с табличным значением, так как из-за несовершенства школьных приборов, методов измерений, неопытности экспериментаторов такого совпадения чаще всего не происходит. Учитель должен заранее знать предполагаемый результат данной работы и наибольшую допустимую погрешность. Об этом нужно сообщить учащимся при анализе результатов работы. При выполнении некоторых заданий полезно находить средний результат работ, выполненных учащимися всего класса .

В середине прошлого столетия наряду с фронтальными лабораторными работами был введен в программу в старших классах физический практикум. Это было вызвано тем, что фронтальный метод проведения лабораторных работ, несмотря на его положительные стороны, формировал лишь начальные экспериментальные навыки и умения. Он устанавливал тесную связь изучаемого материала с практическими занятиями, позволял ставить лабораторные работы как введение к тому или иному небольшому разделу курса, как иллюстрацию к объяснению учителя, как обобщение уже известного материала и повторение пройденного, приучал учащихся к коллективной работе, когда всякая допущенная ошибка быстро исправлялась указаниями учителя или более успевающего товарища, постепенно воспитывал у учащихся навыки и умения правильного пользования с простейшими физическими приборами. Однако полученные при этом умения и навыки были явно недостаточными для выпускников средних школ. Дело в том, что почти все приборы для фронтальных занятий были слишком просты по своей конструкции. Это было важно, прежде всего, с методической точки зрения, так как освоение устройства самих приборов учащимися не должно было отнимать много времени и отвлекать их внимание от основной задачи — изучения физических явлений и закономерностей. Кроме того, приборы для фронтальных работ должны были быть дешевыми, чтобы школа могла приобрести их в необходимом количестве. Отсюда следовало, что практические умения и навыки, приобретенные при работе с такими простейшими приборами, являлись элементарными, требующими дальнейшего развития и углубления. Возникла необходимость ознакомления учащихся с теми методами измерений, которыми пользовались на производстве, в научных лабораториях, медицине, сельском хозяйстве и т.д. Помимо этого, у учащихся старших классов необходимо было развивать умения самостоятельно собирать более сложные установки и проводить эксперименты с ними, пользуясь соответствующей литературой .

Физический практикум проводится преимущественно в конце учебного года или полугодия и позволяет расширить практические умения и навыки учащихся. Постановка более широких экспериментальных работ, связанных с определенным разделом физики или с углубленным изучением какого-либо явления, предоставляет учащимся возможность приобрести разносторонние экспериментальные умения и навыки на более сложной физической аппаратуре, способствует развитию большей самостоятельности учащихся, знакомит их с методами измерений, используемых в современной физике. Различные группы учащихся выполняют разные работы, для выполнения которых требуется больше времени. Физический практикум требует хорошей практической подготовки, поэтому его целесообразно ставить тогда, когда ученики уже овладели навыками самостоятельной работы, научились пользоваться разнообразными приборами, таблицами и справочниками .

При постановке физического практикума требуется большая подготовительная работа учителя, чем при постановке фронтальных работ, так как экспериментальные работы практикума гораздо шире по объему и труднее по содержанию.

Подготовительная работа к ним выполняется в следующей последовательности:

— уточнение тематики экспериментальных работ по отдельным классам;

— выбор методики проведения отдельных экспериментальных работ;

— комплектование работ приборами, принадлежностями и материалами;

— выявление особенностей действия приборов и установок по отдельным работам;

— исследование выбранной методики проведения эксперимента;

— составление письменной инструкции для учащихся с учетом проведенного предварительного исследования или указаний к печатным руководствам;

— окончательная регулировка приборов и установка их на рабочие места .

Тематика работ физического практикума должна дополнять фронтальные лабораторные работы. Практикум должен представлять логическое завершение работы по систематизации знаний, совершенствованию практических умений и навыков учащихся. Поэтому лучшей подготовкой к нему считается своевременное, проводимое при изложении учебного материала знакомство учащихся с приборами и содержанием теоретического материала, составляющего основу работ .

Необходимо специальное вводное занятие, на котором следует рассказать о работах практикума, их кратком содержании, выставить на демонстрационном столе основное оборудование, познакомить с принципом его работы и предупредить возможные затруднения, объяснить, как работать с инструкциями и составлять отчеты. Здесь же сообщаются правила техники безопасности, говорится о необходимости поддерживать полный порядок на рабочем месте и о его уборке после занятия. Повторяются правила записи результатов измерений, округления полученных результатов и расчета погрешностей. Перед началом работ в физическом кабинете следует вывесить график работ с указанием домашнего задания к ним, чтобы каждый ученик знал, что он должен сделать к очередной работе .

Рядом с графиком желательно вывесить образец отчета, который должен содержать схему экспериментальной учебной установки, описание порядка выполнения опыта, результаты наблюдений и измерений, оформленные соответствующим образом, полученные выводы .

Опыт работы школ показывает, что учащиеся старших классов с большим желанием и интересом оказывают учителям посильную помощь в подготовке работ физического практикума .

Внеклассные опыты учащихся представляют собой особый вид домашних заданий, при выполнении которых используются предметы домашнего обихода, самодельные приборы, проводятся наблюдения и простейшие эксперименты .

Домашние экспериментальные занятия помогают учащимся увидеть проявление изучаемых физических законов в окружающей жизни, тем самым способствуя связи теории с практикой, развитию наблюдательности, приобретению практических умений и навыков .

Если учитывать обеспечение учащихся необходимыми для выполнения работ приборами, то домашние экспериментальные опыты можно разделить на три основных вида:

— опыты, в которых учащиеся пользуются предметами домашнего обихода и подручными материалами;

— опыты, в которых учащиеся экспериментируют с самодельными приборами;

— опыты, выполняемые на приборах, выпускаемых промышленностью .

Наиболее просто организовать работы первого вида. Однако более ценны как раз два других вида работ. Изготовление простейших самодельных приборов давно практикуется в школах и по ним накоплен большой опыт .

Чрезвычайно полезно, чтобы учащиеся имели дома набор простейших физических приборов и подсобных материалов. Создание такого набора хотя и представляет трудности, но при желании учащихся и помощи родителей каждый ученик может иметь дома в своей лаборатории самодельную проградуированную мензурку, динамометр, резиновые и стеклянные трубки, магниты с железными опилками, магнитную стрелку, соединительные провода и другие подсобные материалы .

Чтобы задания в полной мере приносили пользу, нужно требовать от учащихся, чтобы результаты домашних экспериментов были отражены в их рабочих тетрадях в виде кратких отчетов. Необходимо проверять в классе выводы из домашних наблюдений, обсуждать и анализировать их .

Для учителей имеются специальные пособия по домашнему экспериментированию учащихся. Многие задания экспериментального характера включены в учебники. Все это создает благоприятные условия для более широкого распространения таких экспериментов .

3.2. Физический эксперимент в основной школе

Современное содержание курса физики основной школы является логически завершенным, содержит материал из всех разделов физики и учитывает знания, полученные учащимися на предшествующих этапах, в том числе при изучении предметов «Окружающий мир», «Природоведение», «География», «Биология». В соответствии с идеей генерализации все содержание курса пронизано такими фундаментальными понятиями, как энергия, взаимодействие, вещество, поле. Программа физики основной школы предполагает осмысление связи развития физики с развитием общества, касается мировоззренческих, нравственных и экологических проблем .

За время обучения учащиеся должны овладеть умениями проводить наблюдения природных явлений, пользоваться простыми измерительными приборами, представлять результаты в виде таблиц, графиков, диаграмм, описывать и обобщать их, выявлять на основе эмпирических зависимостей необходимые знания для объяснения разнообразных природных явлений и процессов, познакомиться с принципом действия важнейших технических устройств, необходимых для решения практических задач повседневной жизни [118] .

Сегодня недостаточно передать учащемуся ту или иную сумму знаний и умений, предусмотренных содержанием образования. Модернизация системы образования экстенсивным способом, основанным только на расширении программ, бесперспективна .

Необходимо такое обновление содержания образования, которое ориентирует учителя на использование современных технологий обучения, призванных обеспечить каждому учащемуся достижение такого индивидуального уровня развития, который максимально полно соответствует его возможностям и потребностям .

В процессе преподавания физики самостоятельность и инициативность учащихся наиболее полно проявляется при выполнении разнообразных экспериментальных работ. Необходимо не только совершенствовать уже имеющиеся формы эксперимента, но и разрабатывать новые, которые в большей степени способствовали бы активизации учащихся .

Обучение должно позволить каждому школьнику самостоятельно находить и извлекать необходимую информацию из разнообразных источников, включая эксперимент, формировать творческие умения и критическое отношение к полученным результатам .

Учебная информация, полученная из различных экспериментов в основной школе, должна актуализировать жизненный опыт учащихся, позволять сравнивать знания, полученные в быту, с научными знаниями, уточнять, расширять и проводить коррекцию этих знаний, ориентировать обучаемых на новое уточненное применение этих знаний в жизни и приводить их в соответствие с современной естественнонаучной картиной мира .

В 60-е годы прошлого столетия на все виды лабораторных работ в основной школе отводилось 20 % учебного времени [109] .

В основной школе в той или иной степени применяются следующие виды школьного эксперимента: демонстрации, фронтальные лабораторные работы, экспериментальные задачи и внеклассные опыты учащихся. Современная программа не предусматривает выполнение в основной школе работ физического практикума, который в отличие от фронтальных работ формирует не только простейшие экспериментальные умения и навыки, но и более сложные, требующие большей самостоятельности и позволяющие учащимся знакомиться с методами и техникой, применяемой в научных исследованиях .

Демонстрационный эксперимент в основной школе необходим для ознакомления учащихся с качественной стороной изучаемых явлений, процессов и закономерностей, с устройством и действием приборов и установок. Он помогает накоплению фактов для построения абстрактных моделей (материальная точка, идеальный газ, точечный заряд, луч света), которые составляют основу теории и служат для проверки справедливости теоретических выводов .

Здесь учащиеся впервые получают представление об искусственно созданных моделях, имеющих некоторое сходство с рассматриваемым объектом и служащим для его изучения. С.Е. Каменецкий и Н.А. Солодухин считают, что с моделями всех типов учащихся необходимо знакомить с самого начала обучения физике, но особое внимание следует уделять тем моделям, которые непосредственно связаны с демонстрационным экспериментом [61] .

Учащиеся основной школы, наблюдая, обсуждая и вникая в сущность демонстраций, видя и мысленно повторяя действия учителя, получают первоначальные экспериментальные умения, учатся устанавливать причинно-следственные связи, излагать изученный материал с использованием специальных терминов, делать зарисовки опытных установок, анализировать взаимосвязи между величинами, характеризующими наблюдаемое явление .

На данном уровне изучения физики вырабатываются навыки аккуратного обращения с физическими приборами, организованность и целенаправленность в проведении экспериментальных исследований, способности индукции и дедукции. Постепенно на основе проделанных опытов учащиеся должны научиться систематизировать изученный материал, делать обобщения, записывать в математической форме выявленные зависимости и законы, приводить примеры и доказательства существования в природе однозначных причинно-следственных связей, понимать условия и границы справедливости тех или иных физических закономерностей (условия дифракции света). Далее самостоятельность обучаемых должна проявляться в умении выдвигать и проверять гипотезы на основе эксперимента, анализировать полученные формулы, графики, схемы, связывать вопросы физики с другими науками .

Тематическое и поурочное планирование к учебникам А.В .

Перышкина (2 часа в неделю) практически на каждом уроке предполагает проведение демонстрационных опытов. В методических рекомендациях к демонстрациям содержатся указания по использованию имеющегося оборудования, предлагаются возможные варианты его замены, иллюстрируются рисунки, сопровождающие эксперименты, сообщается последовательность выполнения опытов, предполагаются возможные затруднения и даются способы их преодоления [136, 137, 138]. Согласно данному планированию в седьмом классе выполняется 10 фронтальных лабораторных работ, в восьмом — 10 и в девятом — 4 (всего 24 работы) .

7 класс

1. Определение цены деления измерительного прибора .

2. Измерение размеров малых тел .

3. Измерение массы тела на рычажных весах .

4. Измерение объема тела .

5. Определение плотности вещества твердого тела .

6. Градуирование пружины и измерение сил динамометром .

7. Определение выталкивающей силы, действующей на тело .

8. Выяснение условий плавания тела в жидкости .

9. Выяснение условия равновесия рычага .

10. Определение КПД при подъеме тела по наклонной плоскости .

8 класс

11. Исследование температуры остывающей воды .

12. Сравнение количества теплоты при смешивании воды разной температуры .

13. Измерение удельной теплоемкости твердого льда .

14. Сборка электрической цепи, измерение силы тока на различных участках .

15. Измерение напряжения на различных участках цепи .

16. Регулирование силы тока реостатом .

17. Измерение мощности и работы тока в электрической лампе .

18. Сборка электромагнита и испытание его действия .

19. Изучение электрического двигателя постоянного тока .

20. Получение изображения при помощи линзы .

9 класс

21. Исследование равноускоренного движения без начальной скорости .

22. Исследование свободного падения .

23. Исследование периода и частоты свободных колебаний маятника .

24. Исследование явления электромагнитной индукции .

Фронтальные лабораторные работы необходимы для проверки справедливости теоретических следствий и накопления фактов для новых обобщений. Они позволяют учащимся конкретизировать ранее полученные теоретические сведения, совершенствовать и развивать имеющиеся знания, рассматривая их с количественной стороны. При выполнении данных работ приобретаются первоначальные умения при работе с физическими приборами и другой аппаратурой .

В основу современного курса физики основной школы положена идея вариативности, позволяющая выбирать учащимся собственную «траекторию» изучения курса. Для этого в программе предусмотрено осуществление уровневой дифференциации изучения материала: обычный, соответствующий образовательному стандарту, и повышенный. Перечень фронтальных экспериментов также включает работы, обязательные для всех, и работы, выполняемые учащимися, изучающими курс повышенного уровня. При этом предполагается, что повышенный уровень включает материал основного (базового) уровня и дополнительные вопросы .

Программа основного общего образования по физике (7—9 классы) Н.С. Пурышевой и Н.Е. Важеевской предусматривает выполнение 62 фронтальных работ на основном уровне и 22 на повышенном. Ниже приводится тематика данных работ [118] .

Основной уровень 7 класс

1. Измерение размеров тела, объема жидкости, температуры жидкости .

2. Измерение времени .

3. Измерение размеров малых тел .

4. Изучение равномерного движения .

5. Измерение массы тела .

6. Измерение плотности вещества .

7. Градуировка динамометра и измерение сил .

8. Измерение коэффициента трения скольжения .

9. Изучение условия равновесия рычага .

10. Измерение КПД при подъеме тела по наклонной плоскости .

11. Наблюдение колебаний звучащих тел .

12. Исследование периода колебаний груза, подвешенного на нити, от ее длины .

13. Наблюдение зависимости громкости звука от амплитуды колебаний .

14. Наблюдение прямолинейного распространения света .

15. Наблюдение образования тени и полутени .

16. Изучение явления отражения света .

17. Исследование изображения в плоском зеркале преломления света .

18. Изучение изображения, даваемого линзой .

19. Измерение фокусного расстояния и оптической силы линзы .

8 класс

1. Наблюдение делимости вещества .

2. Наблюдение явления диффузии в газах и жидкостях .

3. Наблюдение зависимости скорости диффузии от температуры .

4. Измерение выталкивающей силы .

5. Изучение условия плавания тел .

6. Изучение видов деформации твердых тел .

7. Наблюдение теплопроводности воды и воздуха .

8. Наблюдение конвекции в воде .

9. Сравнение количества теплоты при смешивании воды разной температуры .

10. Измерение удельной теплоемкости вещества .

11. Наблюдение процессов плавания и отвердевания .

12. Измерение удельной теплоты плавления льда .

13. Исследование скорости испарения жидкости от различных параметров .

14. Измерение влажности воздуха .

15. Изучение зависимости давления газа данной массы от объема .

16. Изучение зависимости объема газа данной массы от температуры .

17. Наблюдение электризации тел и взаимодействия наэлектризованных тел .

18. Изготовление простейшего электроскопа .

19. Сборка электрической цепи .

20. Измерение силы тока в цепи .

21. Измерение напряжения на участке цепи .

22. Измерение сопротивления проводника амперметром и вольтметром .

23. Изучение последовательного соединения проводников .

24. Изучение параллельного соединения проводников .

25. Реостат. Регулирование силы тока в цепи .

9 класс

1. Исследование равноускоренного движения .

2. Изучение второго закона Ньютона .

3. Изучение третьего закона Ньютона .

4. Исследование зависимости силы упругости от деформации .

5. Исследование зависимости силы трения от силы нормального давления .

6. Измерение механической работы и механической мощности .

7. Изучение колебаний математического маятника .

8. Изучение колебаний груза на пружине .

9. Изучение магнитного поля постоянных магнитов .

10. Сборка электромагнита и испытание его действия .

11. Действие магнитного поля на проводник с током .

12. Изучение работы электродвигателя постоянного тока .

13. Изучение явления электромагнитной индукции .

14. Изучение работы трансформатора .

15. Наблюдение интерференции света .

16. Наблюдение дисперсии света .

17. Изучение фотографий планет, комет, спутников .

Повышенный уровень 7 класс

1. Измерение малых величин .

2. Измерение средней скорости .

3. Изучение равноускоренного движения .

4. Исследование зависимости периода колебаний математического маятника .

5. Исследование зависимости периода колебаний пружинного маятника .

6. Изготовление перископа .

7. Получение и исследование изображения, даваемого вогнутым зеркалом .

8. Изучение закона преломления света .

9. Сборка оптических приборов .

8 класс

1. Измерение размеров молекул .

2. Наблюдение роста кристаллов .

3. Наблюдение изменения внутренней энергии тела при совершении работы .

4. Изучение одного из газовых законов .

5. Изучение связи между объемом газа, его давлением и температурой .

6. Электростатическое поле точечного заряда и заряженной плоскости .

7. Измерение удельного сопротивления проводника .

8. Измерение работы и мощности электрического тока .

9 класс

1. Измерение ускорения свободного падения с помощью маятника .

2. Измерение жесткости пружины с помощью пружинного маятника .

3. Наблюдение явления самоиндукции .

4. Сборка детекторного радиоприемника .

Сравнивая перечни работ, можно отметить, что на повышенном уровне он значительно шире по содержанию, но примерно в 3 раза меньше по количеству работ, гораздо больше работ выполняется в девятом классе, имеется возможность выбора экспериментов в зависимости от поставленных задач и имеющегося оборудования .

Широкое применение фронтальных работ в современной основной школе должно привести к значительному повышению качества обучения физике. Уже на данной ступени обучения учащимся будут прививаться необходимые экспериментальные умения, которые в дальнейшем должны развиваться и совершенствоваться. Такое полномасштабное внедрение фронтальных работ в основную школу будет зависеть от своевременного изготовления необходимого оборудования промышленными предприятиями, от планомерной работы по снабжению школ новыми техническими средствами обучения, модернизации имеющегося оборудования, готовности преподавателей к использованию современных приборов и их профессиональной компетентности. Необходимо учитывать, что лабораторное оборудование изнашивается гораздо быстрее, чем демонстрационное, поэтому оно должно своевременно обновляться. Для учителей физики при университетах и институтах повышения квалификации должны быть организованы специальные курсы по методике и технике проведения современного школьного физического эксперимента. Необходимо издание для этих целей соответствующих учебно-методических комплектов и размещение их электронных версий для дистанционного обучения в сети Интернет на соответствующих образовательных порталах .

3.3. Эксперимент в условиях профильной старшей школы

Наличие существенного разрыва между современными требованиями к образованию и существующим его уровнем в современной школе, между содержанием предметов, изучаемых в школе, с одной стороны, и уровнем развития соответствующих наук — с другой стороны, говорят о необходимости совершенствования системы образования в целом.

Этот факт отражается в сложившихся противоречиях:

— между итоговой подготовкой выпускников учреждений общего среднего образования и требованиями системы высшего образования к качеству знаний абитуриентов;

— единообразием требований государственного образовательного стандарта и многообразием склонностей и способностей учащихся;

— образовательными потребностями молодых людей и наличием жесткой экономической конкуренции в образовании .

Согласно европейским стандартам и руководящим документам Болонского процесса, «поставщики» высшего образования несут основную ответственность за его гарантию и качество. В этих документах говорится также о том, что должно поощряться развитие культуры качества образования в высших учебных заведениях, что необходима разработка процессов, с помощью которых образовательные учреждения могли бы демонстрировать свое качество как внутри страны, так и на международной арене .

Объективно оценить степень соответствия содержания и уровня подготовки выпускников средних школ требованиям государственных образовательных стандартов сложно в части внешней независимой оценки. Трудно также объективно сравнить результаты обучения одного образовательного учреждения с результатами других образовательных учреждений, хотя в этом есть заинтересованность всех участников образовательного процесса: учащихся, преподавателей, родителей, руководства данного образовательного учреждения и профессорско-преподавательского состава вузов, в которые будут поступать будущие выпускники школ .

По данным Российского аккредитационного агентства, проведенный в декабре 2005 года Интернет-экзамен, в котором добровольно участвовало 180 вузов и тестировалось 122 тысячи студентов, показал, что физику на уровне требований государственного образовательного стандарта усваивают всего 35 % от общего числа тестируемых, информатику — 38 %, математику — соответственно 45 %. Естественно предположить, что одна из причин таких результатов — низкий уровень знаний, полученных ими в школе .

Если учитывать, что в вузы в основном попадают наиболее подготовленные учащиеся, то применительно к другим выпускникам школ этот уровень знаний был бы предположительно не выше .

При условии того, что в ближайшем будущем все школы планируется сделать профильными, можно предположить, что выпускники этих школ существенно сократят разрыв в знаниях в рамках выбранной специализации. Однако сегодня, по данным Министерства образования и науки Российской Федерации, до 70 % старших классов школ больших и средних городов России уже являются профильными. Среди других причин сложившегося уровня знаний называют дидактическую парадигму образования, ориентированную на усвоение объема знаний, готовых выводов науки и способов действия. Такая парадигма отодвигает на второй план задачи развития творческого мышления, что сопровождается снижением уровня духовности как составной части интеллекта и ослаблением социальной мотивации. Одной из проблем является также отсутствие педагогических кадров, имеющих специальную подготовку для осуществления профильного обучения .

Решить проблему повышения уровня профессиональной компетенции учителей за счет соответствующих курсов переподготовки часто не удается из-за их скоротечности, фрагментарности и несистематичности. Конечно, нельзя отрицать возможность самостоятельного приобретения дополнительных знаний педагогами в рамках преподаваемой дисциплины, но и это не решает проблему в целом при существующем социальном статусе педагога. В педагогических университетах нет четкой концепции методики формирования у будущих выпускников знаний и умений, необходимых при работе в профильных классах. Разработка данной методики осложнена тем, что не последнюю роль в этом играют межпредметные связи. Так, например, дифференцированное изучение предметов естественнонаучного цикла предполагает интеграцию таких предметов, как физика, химия, биология, физическая география и пр. Подготовить учителя, одновременно хорошо владеющего знаниями из всех перечисленных дисциплин, — довольно сложная задача, особенно если решать ее необходимо в массовом порядке .

По нашему мнению, специалисты такого уровня как массовый продукт системы переподготовки из учителей родственных дисциплин не могут появиться, так как знания из смежных областей каждому учителю-предметнику нужно будет освоить не на фактологическом, а на методологическом уровне, для чего потребуется привлечь для переподготовки на новую специальность высококлассных специалистов-предметников, которых немного. В таком случае встает вопрос: кто работает и кто будет работать в профильных классах? Сейчас в рамках методики преподавания физики необходимо готовить выпускников таким образом, чтобы они могли преподавать эту дисциплину, по крайней мере, в трех различных классах: гуманитарном, где физика изучается как часть культуры; базовом — для тех, кому физика может пригодиться в их будущей профессии; профильном — с углубленным изучением, где физика станет фундаментом для выбранной специальности. В рамках отведенного учебного времени при отсутствии разработанных учебно-методических комплектов и стандартов сделать это качественно крайне трудно. Учитывая, что вооружить будущих учителей необходимо не только соответствующими знаниями, но и умениями, связанными с осуществлением школьного вариативного эксперимента, решение поставленной задачи значительно усложняется. Кроме того, в рамках педагогической практики, призванной проверить уровень сформированности имеющихся знаний и умений, в случае дифференцированного обучения необходимо создать такие условия, чтобы каждый будущий учитель имел возможность опробовать свои способности в классах с различным уровнем преподавания предмета, что накладывает особый отпечаток на выбор школ, классов и учителей .

Процесс перехода на профильное обучение предполагает существенную трансформацию учебных планов и программ в старших классах общеобразовательных школ. Вводимая модель профильного обучения предусматривает изучение дисциплины «Физика» как самостоятельного предмета только в семи из двенадцати рекомендуемых профилей: физико-математическом, физико-химическом, индустриально-технологическом, химико-биологическом, биолого-географическом, агротехнологическом и информационно-технологическом. В оставшихся пяти профилях предполагается изучение дисциплины «Естествознание», интегрирующего сведения из физики, химии, биологии, астрономии, экологии и философии. При этом только в трех из семи физика будет изучаться как профильная дисциплина. В четыре других профиля физика включена как непрофильная дисциплина. А это означает, что в соответствии со стандартом образования на изучение физики будет отводиться всего 2 часа в неделю. В ныне действующих учебных планах такой уровень трудоемкости изучения физики рассчитан на учащихся, планирующих продолжить образование в гуманитарной сфере. В классах гуманитарной направленности предлагается снять малоэффективные «одночасовые» предметы «Физика», «Химия», «Биология» и ввести предмет «Естествознание», где экспериментальные работы не предусмотрены [118, с. 59] .

Согласно сборнику нормативных документов [118], среднее (полное) общее образование на базовом уровне по физике предусматривает достижение следующих целей в овладении умениями:

проводить наблюдения и выполнять эксперименты, выдвигать гипотезы и строить модели, применять полученные знания для объяснения разнообразных физических явлений и свойств веществ, использовать физические знания на практике, оценивать достоверность естественнонаучной информации .

В образовательном минимуме содержания основных образовательных программ [118] обязательны только опыты, демонстрирующие проявление принципа относительности, законов классической механики, сохранения импульса и механической энергии, эксперименты по изучению простых механизмов, свойств газов, жидкостей и твердых тел, иллюстрирующие тепловые процессы и агрегатные превращения вещества, исследование явлений электромагнитной индукции, свойств электромагнитных и световых волн, явлений фотоэффекта и радиоактивного распада, работы лазеров и дозиметров, наблюдение движений небесных тел. Однако этого явно недостаточно, чтобы выполнялись основные требования к уровню подготовки выпускников [118], которые содержат в себе: умения описывать и объяснять физические явления и свойства тел, делать выводы на основе эксперимента, показывать, что наблюдение и эксперимент являются основой для выдвижения гипотез и теорий, проверять истинность теоретических выводов, приводить примеры практического использования физических знаний, использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни .

Для сравнения рассмотрим обязательное содержание школьного эксперимента в классах с углубленным изучением физики (профильный уровень) [118]. Это: наблюдение и описание различных видов механического движения, равновесия твердого тела, взаимодействия тел; исследование равноускоренного движения, свободного падения, движения по окружности, колебательного движения, инертности тел и трения, законов сохранения импульса и энергии; рассмотрение броуновского движения, поверхностного натяжения жидкости, изменения агрегатного состояния вещества, способов изменения внутренней энергии тела, различных изопроцессов в газах; измерение давления газа, влажности воздуха, удельной теплоемкости вещества, удельной теплоты плавления, теплопроводности и теплоемкости различных веществ, зависимости температуры кипения воды от давления; объяснение устройства и принципа действия паровой и газовой турбины, двигателя внутреннего сгорания, холодильника; наблюдение магнитного взаимодействия проводников с током, самоиндукции, электромагнитных колебаний, излучения и приема электромагнитных волн, отражения, преломления, дисперсии, интерференции, дифракции и поляризации; измерение параметров электрических цепей при различных соединениях, ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока, электроемкости конденсатора, индуктивности катушки, показателя преломления вещества, длины световой волны; объяснение устройства и принципа действия мультиметра, полупроводникового диода, электромагнитного реле, электродвигателя постоянного и переменного тока, электрогенератора, трансформатора, лупы, микроскопа, телескопа, спектрографа, фотоэлемента, лазера, газоразрядного счетчика, камеры Вильсона, пузырьковой камеры; наблюдение и исследование оптических спектров излучения и поглощения, фотоэффекта, радиоактивности, движения небесных тел .

Учитывая, что в условиях современной школы не всегда выполняется даже то, что обязательно, естественно предположить, что для большинства российских школьников экспериментальный характер изучения физики будет утрачен .

В связи с этим предполагаемая модель модернизации школьного образования может привести:

— к дальнейшему падению уровня естественнонаучного образования населения страны, неизбежно приводящему к вытеснению и замещению научной картины мира невежественными, мистическими и псевдонаучными представлениями;

— распространению опыта рефлексивной деятельности, оторванного от естественнонаучного эксперимента, уводящего мышление в сторону стереотипов массовой внушаемости, что активно поддерживается сейчас уже большинством средств массовой информации;

— к продолжающемуся снижению уровня познавательной мотивации к изучению любых дисциплин на фоне частичного или полного агностицизма;

— возможному поступлению в технические и военные вузы, а также соответствующие факультеты университетов и их окончанию в среднем лишь не более 20 % российских школьников .

Таким образом, профильное обучение в том виде, как его предполагается внедрять в учебный процесс, вместо декларируемых позитивных преобразований, может быть чревато серьезными негативными последствиями как в экономическом, так и социальном плане развития страны .

Согласно программе среднего образования по физике (автор В.А. Касьянов) [118] на изучение физики базового уровня отводится по 68 часов в 10 и 11 классах (2 часа в неделю) и углубленного по 170 часов (5 часов в неделю). При этом базовый уровень предусматривает всего 3 фронтальные работы в 10 классе и 3 работы в 11 классе, углубленный — соответственно 9 лабораторных работ в 10 классе и 8 в 11 классе. Физический практикум на базовом уровне не предусматривается и часов на него не отводится, он предусмотрен только на углубленном уровне (20 часов в год). При этом, например, на изучение законов сохранения энергии в механике базовый уровень отводит 7 часов, причем за это время должны быть рассмотрены следующие темы: импульс материальной точки, закон сохранения импульса, работа силы, потенциальная энергия, кинетическая энергия, мощность, закон сохранения механической энергии. В рамках этого времени проводится фронтальная лабораторная работа «Абсолютно неупругое и абсолютно упругое столкновение», однако, сколько времени отводится на ее проведение, не ясно. Методические рекомендации по использованию учебников В.А. Касьянова [118] не содержат приведенной выше лабораторной работы. Тематика работ физического практикума не определена .

Программа профильного курса физики (авторы Н.К. Ханнанов, Г.А. Чижов) предусматривает физический практикум и в 10 и в 11 классах по 20 и 12 часов соответственно, но совсем не предусматривает выполнение фронтальных лабораторных работ .

Программа курса физики для общеобразовательных учреждений 10—11 классов (автор Г.Я. Мякишев) [102] содержит 12 часов фронтальных лабораторных работ и 20 часов лабораторного практикума .

Программа, написанная Н.В. Шароновой к учебникам автора С.В. Громова «Физика-10» и «Физика-11» (профильный уровень) [102], выделяется наличием необходимых экспериментов: 40 часов демонстрационных опытов, 5 часов лабораторных работ по механике, 66 часов демонстраций, 10 часов лабораторных и 6 часов физического практикума по электродинамике, 15 часов демонстраций и 8 часов лабораторных работ по оптике, 29 часов демонстраций, 10 часов лабораторных работ и 8 часов практикума по тепловым явлениям, строению и свойствам вещества. Таким образом, всего 150 часов демонстраций, 33 часа лабораторных работ и 14 часов практикума с указанием примерных тем работ .

Учебник с углубленным изучением физики под редакцией А.А. Пинского и О.Ф. Кабардина имеет подробное описание 14 лабораторных работ для 10 класса и 6 работ для 11 класса. В каждой работе определено необходимое оборудование, указано задание, содержание и метод работы, определен порядок ее выполнения, приведены отчетная таблица, способ расчета погрешностей, примеры дополнительных заданий [139, 140] .

Физический практикум для классов с углубленным изучением физики под редакцией Ю.И. Дика и О.Ф. Кабардина [141] содержит 14 работ по механике, 13 по молекулярной физике, 16 по электродинамике, 15 по электромагнитным колебаниям и волнам, 10 по квантовой физике. В нем имеется материал о физических величинах и видах измерений, рассказывается, как проводить вычисления, прямые и косвенные измерения, расчеты погрешностей и оценку их границ. Все это позволяет выбирать лабораторные работы в зависимости от уровня сложности и используемого оборудования .

Для рациональной и успешной организации сегодняшнего профильного обучения в старшей школе предлагается предпрофильная подготовка школьников в 8—9 классах, так как во многом от правильного выбора профиля зависит дальнейшая судьба старшеклассника. Уже в основной школе ученик должен иметь возможность получить информацию о возможных путях продолжения образования, оценить свои силы и принять ответственное решение. С этой целью необходимо введение элективных курсов, которые будут помогать учащимся в выборе профиля школы и будущей профессии.

При организации таких элективных курсов, чтобы у ученика была возможность выбора, необходимо учитывать:

— вариативный характер предлагаемых курсов, количество которых должно быть «избыточным»;

— информацию, расширяющую сведения по учебным предметам, содержащую оригинальный материал, выходящий за рамки школьной программы, которая знакомит учеников со способами деятельности, необходимыми для успешного освоения программы того или иного профиля;

— индивидуальные и возрастные особенности учащихся при соблюдении личностно-деятельностного и субъект-субъектного подхода;

— междисциплинарную интеграцию, содействующую становлению целостного мировоззрения .

Элективные курсы в первую очередь вводятся для изучения ключевых проблем современности, ориентируют учащихся в особенностях будущей профессиональной деятельности, дополняют и углубляют материал, изучаемый в школьном курсе, способствуют совершенствованию навыков познавательной и организационной деятельности .

Профильное обучение превращает учителя из единственного источника знаний в «проводника» в мир знаний, эксперта при изучении теоретического материала, консультанта при выполнении самостоятельных заданий .

Примерная структура программы элективного курса содержит название, пояснительную записку (обоснование необходимости данного курса, цель, задачи, методы и варианты его использования в учебном процессе), содержание курса с указанием количества часов, отводимых на изучение тем и разделов, ресурсное обеспечение (список используемой литературы и технических средств обучения), планируемый результат и средства диагностики знаний .

С целью повышения привлекательности элективного курса для учащихся и повышения шансов его продвижения на рынке образовательных услуг желательно, чтобы формы и содержание контроля уровня достижений учащихся в рамках данного курса согласовывались с требованиями контрольно-измерительных материалов единого государственного экзамена по базовым предметам .

Для проведения итоговой аттестации по результатам изучения курса можно использовать как балльную шкалу, так и специальную зачетную или тестовую работу .

Например, в разработанном элективном курсе «Оптические приборы» [42] рассматривается устройство лупы, микроскопа, фотоаппарата, телескопа, закладываются основы и развиваются умения построений изображений, получаемых с помощью данных приборов, приводятся сведения о структуре глаза, о способах устранения близорукости и дальнозоркости .

Элективные курсы полезны и в старших классах. Так, например, уникальные свойства лазерного излучения обусловили широкое применение лазеров в науке, промышленности и быту. Сегодня без использования лазеров невозможно представить производство современных компьютеров, устройств для чтения и записи CD и DVD дисков, лазерных принтеров, мышек и указок, которыми постоянно пользуются учащиеся .

Высокая степень монохроматичности, когерентности и направленности лазерного излучения позволила создать приборы для диагностики и лечения различных заболеваний, использовать лазер как уникальный современный медицинский инструмент. Для обеспечения обороноспособности нашей родины созданы спутниковые системы связи, разработаны различные системы наведения, автопилоты, работа которых также основана на применении лазеров .

Примером использования оптических квантовых генераторов (ОКГ) в промышленности могут служить высокоточные дальномеры, современные аппараты для сварки, резки и термообработки материалов, устройства для производства микросхем. Везде — от студенческих лабораторий до установок управляемого термоядерного синтеза и космических исследований — лазеры являются незаменимым рабочим инструментом .

Согласно сборнику нормативных документов изучение лазеров предусмотрено в 11 классе как на базовом, так и профильном уровнях [118]. Требования к уровню подготовки выпускников включают формирование у них умений приводить примеры практического использования лазеров .

Программа курса физики для 10—11 классов (профильный уровень) предполагает изучение вынужденного излучения и лазеров в объеме 3 часа и предусматривает использование демонстрационного эксперимента, раскрывающего свойства лазерного излучения [102]. За это время невозможно получить даже базовые знания о процессах, происходящих при генерации света, типах лазеров и их применении. Материал учебников не позволяет учащимся самостоятельно восполнить недостающие знания. В школьной учебной литературе не представлена классификация лазеров, схемы работы лазера раскрыты не полностью, указываются не все способы возбуждения активной среды, оптические резонаторы упоминаются вскользь, проведение лабораторных работ не предусматривается .

Разработанный элективный курс, посвященный проблеме создания лазеров, их устройству и применению в различных сферах деятельности человека, позволит значительно расширить знания учащихся и будет способствовать развитию их познавательного интереса .

Материал, который может быть предложен ученикам для знакомства и изучения значителен по объему, поэтому некоторые разделы целесообразно оформить в виде рефератов и докладов учащихся с последующим представлением их на обсуждение в классе на уроке или школьной конференции. Фундаментальные вопросы, связанные с рассмотрением физических основ работы лазера, необходимо рассматривать непосредственно на уроке с применением современных технических средств обучения: лазерной указки, компьютера и мультимедийного проектора .

Опыты с применением лазерной указки, представленные в аудитории, обеспечивают необходимую надежность, видимость и выразительность. Для иллюстрации принципов генерации вместо учебного диафильма «Квантовые генераторы» лучше использовать компьютерную обучающую программу, моделирующую при необходимости изучаемые процессы в динамике их протекания. На основе компьютерных программ можно проводить виртуальные лабораторные работы по изучению различных типов лазеров и принципов их работы. С помощью компьютера, оснащенного звуковой картой, лазерной указки и фотоприемника (либо web-камеры) можно поставить опыты по изучению лазеров, например, нахождение порога зажигания лазерного диода или расходимости лазерного луча .

Проанализировав полученные результаты по окончании обучения, можно сделать вывод, что элективные курсы повышают познавательный интерес школьников, способствуют формированию необходимых экспериментальных умений, приучают их к самостоятельной работе с дополнительной литературой, устраняют психологические барьеры, препятствующие активному изучению физики .

Обращение к истории помогает увидеть, как раньше, например, реализовывалась программа, направленная на усиление политехнической направленности в преподавании физики. Эта программа требовала вести преподавание естественных предметов таким образом, чтобы учащиеся, окончившие среднюю школу, могли плодотворно применять полученные знания в своей практической деятельности .

Реализация этой идеи в значительной степени зависела от развития учебного физического эксперимента и его широкого правильного применения в процессе обучения. Фронтальный метод проведения лабораторных работ по физике давал возможность тесной связи изучаемого материала с практическими занятиями, однако полученные при этом умения и навыки были явно недостаточными для выпускников средних школ .

В результате во всех старших классах параллельно с фронтальными лабораторными работами в 50-е годы прошлого столетия были введены физические практикумы. Их содержание и методика проведения разрабатывались группой сотрудников лаборатории методики физики Института методов обучения АПН. Созданные ими новые приборы и пособия, отвечающие поставленной задаче, изготовленные в экспериментальной мастерской отдела наглядных пособий, были представлены в Учебно-методический совет Министерства просвещения РСФСР и утверждены к производству .

Исходя из опыта передовых преподавателей было определено количество часов, которое можно было отнести на этот новый вид занятий в средней школе. Чтобы преподавателю не приходилось самому подбирать и ставить работы, под редакцией А.А. Покровского в 1954 году вышла в свет книга «Практикум по физике в старших классах средней школы», содержащая подробное описание основных и дополнительных работ, список оборудования для их выполнения и методику подготовки и проведения занятий .

Сейчас, в рамках изменяющейся парадигмы образования, никакой подобной работы по осуществлению перехода к профильному обучению не ведется. В городах и областях отсутствует конкретная и полная информация о переходе на профильное обучение .

До сих пор неизвестно: во всех ли школах будут создаваться профильные классы, какие и сколько? на основании каких критериев учредители будут принимать решение о реализации того или иного профиля в данной конкретной школе? будет ли учитываться при этом мнение работодателей и специальных учебных заведений?

каковы будут условия поступления учащегося в данный профильный класс и возможности его перехода в класс другого профиля при изменении выбора им дальнейшей профессии? должны ли родители учащихся осознавать, что никакие подготовительные курсы не смогут заменить плановых занятий по предмету со всеми образовательными компонентами?

В массовой практике работы школ необходимо жестко согласовывать содержание образования с отводимым на него временем .

Нужно восстановить экспериментальный компонент образования, для чего модернизировать материальную базу кабинетов. Следует обеспечить преемственность программ обучения в школах, профессиональных училищах, средних специальных учебных заведениях и вузах, соблюдая единство требований к оценке уровня достижений учащихся .

В европейских странах, в частности Германии, от идеи повсеместного профильного обучения отказались более 15 лет назад .

Главным аргументом в пользу данного отказа явилось мнение большинства школьных педагогов, согласно которому, прежде чем углубленно изучать какой-либо предмет, необходимо найти учащихся, способных его изучить на качественно другом уровне. Сделать это в рамках школы или гимназии трудно и практически невозможно, так как еще не ясны и не раскрыты способности каждого учащегося, а судить о них по субъективному мнению родителей, результатам существующих тестов, имеющимся желаниям не всегда оправданно. Школьное образование должно быть прежде всего базовым, всеобъемлющим и направленным как раз на возможность раскрытия имеющихся у учащихся способностей .

3.4. Анализ школьного учебного оборудования по физике Основная цель оснащения школьного кабинета учебным оборудованием состоит в создании оптимальных условий для проведения учебного физического эксперимента, являющегося исходным пунктом знаний об объективности окружающего мира .

Материальной основой для проведения учебного физического эксперимента являются учебные приборы. Они используются непосредственно для сборки экспериментальных установок и составляют наибольшую часть в учебном оборудовании кабинета физики. Учебное оборудование содержит также специальные устройства и приспособления, обеспечивающие необходимые условия для проведения опытов, реактивы и инструмент для поддержания работоспособности учебных приборов. В кабинете физики имеются различные печатные пособия, диафильмы, кинофрагменты и транспаранты, к применению которых прибегают в основном тогда, когда показать какое-то физическое явление в условиях школьного кабинета не представляется возможным .

Эффективность обучения физике в школе во многом зависит от того, насколько полно укомплектован физический кабинет учебным оборудованием и насколько эффективно оно эксплуатируется учителем .

Перечень учебного оборудования физического кабинета представляет собой постоянно развивающуюся систему дидактических средств, отвечающих целям обучения и воспитания школьников, соответствующую действующим программам по физике и определенным требованиям. Учебное оборудование должно обеспечивать полноту, точность, осмысленность и прочность знаний учащихся, вооружать их необходимыми экспериментальными умениями, знакомить с приемами и методами научного познания, содействовать формированию научного мировоззрения, политехнического кругозора, раскрывать связь обучения с жизнью, способствовать трудовому, нравственному и эстетическому воспитанию учеников, обеспечивать научную организацию труда во время учебных занятий, достоверность результатов проводимых опытов, согласованность конструкций соединительных узлов и эксплуатационных характеристик, надежность в работе. Запас прочности прибора должен обеспечить его работоспособность при кратковременных перегрузках и возможных транспортировках. Оборудование должно стимулировать учителя к применению прогрессивных форм и методов обучения, развивающих мышление и восприятие учащихся, соответствовать современным требованиям эргономики, эстетики и техники безопасности .

Классифицировать учебное оборудование можно по виду эксперимента, для которого оно предназначено. Традиционно оно подразделяется на общее оборудование физического кабинета, демонстрационные приборы, оборудование для фронтальных лабораторных работ, приборы для физического практикума и вспомогательное оборудование.

При определении требований, которым должен удовлетворять учебный прибор, необходимо учитывать, для проведения какого вида учебного эксперимента он предназначен и какую функцию в экспериментальной установке выполняет:

измерительную, для наблюдения и изучения физических явлений, для демонстрации принципа действия технических устройств, вспомогательную .

Общее оборудование подразделяется на специальное и основное. К специальному относятся классная доска, чертежные инструменты, демонстрационный стол и другая мебель, система электроснабжения, устройство для полного или частичного затемнения аудитории, различные проекционные экраны, метрологические приборы, газовая горелка, водяной кран. В комплект основного оборудования входит электродвигатель с принадлежностями, машина центробежная, вакуум-насосы, выпрямители, регулятор напряжения школьный (РНШ), усилитель низкой частоты, осциллограф, аппарат проекционный (ФОС-115), диапроектор, графопроектор, эпидиаскоп, стробоскоп, осветитель для теневого проецирования, различные экраны, универсальные штативы, наборы грузов .

В последнее время из-за ужесточения требований техники безопасности, в школы перестали поставляться регулятор напряжения школьный (РНШ) и электрораспределительный шит (ЩЭ), допускавшие возможность плавного изменения выходного напряжения. Отказаться от этих приборов пришлось по причине использования в них автотрансформатора, не обеспечивающего необходимой защиты от поражения электрическим током. Приборы, которые выпускаются для их замены, выполнены на современной элементной базе, в полной мере отвечают требованиям техники безопасности, но не всегда соответствуют характеристикам своих прототипов. Например, электронный пульт управления (аналог РНШ) допускает меньшую токовую нагрузку, распределительный шит из комплекта электроснабжения кабинета физики КЭФ-10 (аналог ЩЭ) не имеет индикаторов выходного тока и напряжения, не допускает их плавной регулировки .

Современные комплексы технических средств предполагают наличие в кабинете физики компьютера, видеомагнитофона, телевизора, мультимедийного проектора, акустических систем, видеокамеры, документ камеры, аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей с набором различных датчиков .

Демонстрационные приборы традиционно разбиваются на десять групп: измерительные приборы, приборы для изучения механики, гидро- и аэростатики, гидро- и аэродинамики, молекулярных свойств тел, теплоты, колебаний и волн, электростатики, электродинамики, оптики и физики атомного ядра .

К измерительным демонстрационным приборам относятся линейка масштабная, модель штангенциркуля и микрометра, измеритель малых перемещений, уровни, мензурки, сосуды с отливом, бруски равного объема и равной массы, различные весы и разновес к ним, различные динамометры с приспособлениями, барометры, манометры, микроманометры, метроном, секундомеры, песочные часы, генераторы, всевозможные термометры, гальванометры с усилителями, амперметры, вольтметры, ваттметры .

Электроизмерительные приборы, предназначенные для обеспечения демонстраций, имеют вертикальное рабочее положение, снабжены сменными шкалами в зависимости от выбранных пределов измерения, соответствующими шунтами и добавочными сопротивлениями. Размеры нанесенных на шкалы меток, интервалов, цифр и букв должны давать возможность определения цены деления и показаний прибора с задней парты класса-аудитории и сводить к минимуму ошибки отсчета показаний. В тех случаях, когда невозможно нанести штрихи различной длины, например на шкалу цилиндрической формы у трубчатого демонстрационного динамометра, прибегают к чередующейся раскраске делений .

Оборудование для изучения механики содержит набор по статике, различные простые механизмы (рычаги, блоки, трибометры), тележки, призму наклоняющуюся, ворот, прибор для демонстрации действия винта, двойной конус, прибор по кинематике и динамике, машину Атвуда, прибор для демонстрации сложения движений, трубку Ньютона, прибор для демонстрации независимости действия сил, желоб дугообразный, диск вращающийся с принадлежностями, два тела разной массы на стержне, регулятор центробежный, модель центрифуги, центробежную дорогу, прибор для демонстрации взаимодействия тел, баллистический пистолет, маятник Максвелла .



Pages:   || 2 |


Похожие работы:

«anaprilin_instrukciya_po_primeneniyu_otzyvy_analogi.zip Несчетно обстучав заварушку путепрокладчики вишь скрипят о приветствиях пока бишь подотрут пробель в экзостозах тридцатилетие хоть дель отнесут покраснения. Моя любимая флора флора :tulpan · проходимки 3 сезонтак душно проторговывать 3 доспех весь тривиум скопировала ничего таки в...»

«Государственно бюджетное образовательное учреждение детский сад №52 Фрунзенского района Санкт-Петербурга РОЛЬ СКАЗКИ В ЖИЗНИ РЕБЕНКА Гудкова Варвара Сергеевна, воспитатель Санкт-Петербург Роль сказки в жизни ребенка “Через сказку, фантазию, игру, через неповторимое детское творчество – верная дорога к сердцу ребенка. Сказка, фанта...»

«Сценарий 25летнего юбилея школы Звучит музыка "Как здорово, что все мы здесь." "С днём учителя Вас" 1-Ведущий:Добрый день, дорогие друзья! Добрый день, дорогие коллеги! 2-Ведущий: Добрый день, дорогие гости! Поздравляем вас с Днём учителя. 1-ученик: Ахмед Учитель! Призвание у Вас такое сложное, Но и п...»

«Министерство культуры Российской Федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "КРАСНОДАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КУЛЬТУРЫ И ИСКУССТВ" Консерватория Кафедра хорового дирижирования УТВЕРЖДАЮ З...»

«1 СОДЕРЖАНИЕ I. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА..3 II. СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ: учебный (тематический) план (по годам обучения)..12, 17, 22 содержание учебного (тематического) плана (по годам обучения). 13, 18, 23 III.ФОРМЫ АТТЕСТАЦИИ И ОЦЕНОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ. Ошибка! Закладка не определена....»

«Д. Г. Мирошин, Т. В. Шестакова, О. В. Костина ТЕХНОЛОГИЯ ПРОГРАММИРОВАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ СТАНКОВ С ЧПУ Екатеринбург РГППУ Министерство образования и науки Российской Федерации ФГАОУ ВПО "Российский государственный профессионально-педагогический университет" Учреждение Российской академии образования "Ура...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОУ ВПО "КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. В.П. АСТАФЬЕВА" АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ НЕМЕЦКОЙ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ДИАЛЕКТОЛОГИИ (памяти Г. Г. Едига) Материал...»

«паспорт безопасности GOST 30333-2007 Селен ROTI®METIC 99,999 % (5N) номер статьи: 4547 дата составления: 13.04.2016 Версия: GHS 2.0 ru Пересмотр: 29.09.2016 Заменяет версию: 13.04.2016 Версия: (GHS 1.0) РАЗДЕЛ 1: Иде...»

«Артикул № 36517 Даты поездки: чт, 13.12.2018 пн, 17.12.2018 5 дней Длительность: 338 р.Цена: 135 € Эквивалент: 40 р.Туруслуга: Рождество в Европе Маршрут: Вроцлав Дрезден Лейпциг Майсен Выезд из городов: Гродно Ночн...»

«"Игра в жизни, воспитании, обучении и развитии детей дошкольного возраста". Консультация Гончарова О.Н., воспитатель МБДОУ д/с № 1 Игра — основная деятельность детей. Силой воображения, игровых действий, роли, способностью перевоплощаться в образ дет...»

«Детские, христианские стихи 5+ Детские, христианские стихи 5+ Оглавление 1. Лежебока стр. 3 2. Два пятна 4 3. Родничок 5 4. Анечка 6 5. Весна 7 6. Вася 8 7. Метель 9 8. Зависть 1...»

«Московская городская педагогическая гимназия-лаборатория №1505 Курсы по выбору – одна из форм организации учебно-познавательной и учебноисследовательской деятельности гимназистов Сборник авторски...»

«popular? Guatemala. 2003. 330 р.8. Prez, O. L. Justicia y comunidad: tras las huellas de un encuentro//EL OTRO DERECHO, 2002. nmero 26-27. Рр. 179-191.9. Santilln, A. Linchamientos urbanos. “Ajusticiamiento popular en tiempos de la segu...»

«МУНИЦИПАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СТАРОЩЕРБАКОВСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА БАРАБИНСКОГО РАЙОНА НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ Принято решением ШМО Согласовано учителей начальных классов с заместителем директора протокол № 1 от 29 августа 2016 г. по учебно-в...»

«1 Департамент образования города Москвы Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования города Москвы "Московский городской педагогический университет" Самарский филиал ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ / ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ СТУДЕНТОВ ОП ВО...»

«ЭКСПЕРТНОЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ на Федеральный закон "О внесении изменений в Федеральный закон "О рекламе", Федеральный закон "О внесении изменений в статью 14 Федерального закона "О рекламе" и Федеральный закон "О внесении изменений в статью 21 Федерального зак...»

«Ковалюк Вадим Викторович Сверхпроводниковый однофотонный детектор на оптическом волноводе из нитрида кремния 01.04.05 – Оптика ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Научный руководитель д. ф.-м. н., проф. Гольцман Г.Н. Москва –...»

«ОГЛАВЛЕНИЕ ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ. I. ЦЕЛЕВОЙ РАЗДЕЛ. 1.1. Пояснительная записка. 1.2. Психолого-педагогическая характеристика слепых и слабовидящих детей с умственной отсталостью (интеллектуальными нарушениями). 1.3. Особые образовательные потребности слепых и слабовидящих обучающихся с умственной отсталостью (интеллектуальными нарушениями). 1...»

«yuta_bondarovskaya_pioner_geroj_biografiya.zip Тот, что держал в руке хлеб, поднял его над головой и показал, что надо прыгать за угощением. "Пока по нашей земле ходит хоть один фашист — не уйду, и всё!" — сказала пионерка. Остались ночевать. Ни разу никто не слышал, чтобы она жаловалас...»

«Приложение к Образовательной программе основного общего и среднего общего образования МАОУ Ленской СОШ Утверждено директором школы Приказ №105 от 30.08.2016г. Рабочая программа учебного предмета "Астрономия " 8 класс Составитель: Буш...»

«Муниципальное бюджетное дошкольное образовательное учреждение детский сад № 4 "Чиполлино" муниципального образования г. Саяногорск Рабочая программа коррекционно-развивающей направленности для детей 5-6 лет с нар...»

«Обучение без учителя и статистический подход для сегментации и распознавания вьетнамских слов1 Ле Чунг Хьеу Санкт-Петербургский государственный университет vkhhieukien@yahoo.com В работе рассматриваются д...»







 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.