Статья на тему: "Место физики в системе образования и воспитания"

МЕСТО ФИЗИКИ В СИСТЕМЕ ОБРАЗОВАНИЯ И ВОСПИТАНИЯ

Величайшим достижением человеческого гения является то, что человек может понять вещи, которые уже не может вообразить. Л. Ландау

Введение. Школьный курс физики − основной компонент естественнонаучного образования. Изучение физики в школе имеет важное значение в подготовке учащихся к жизни в современном мире техники, а также в становлении их общего мировоззрения. До недавнего времени основной целью школьного физического образования считалось формирование у школьников глубоких и прочных знаний основ физики. Но сейчас на первое место выдвигаются задачи развития и воспитания учащихся в процессе обучения физике [1, 7, 10]. Поэтому перед физическим образованием в настоящее время стоят следующие основные задачи: формирование основ научного мировоззрения учащихся, развитие их интеллектуальных способностей и познавательных интересов, политехническое образование и подготовка учащихся в процессе обучения физике к выбору профессии.

"Без хорошего знания физики нельзя подготовить квалифицированных специалистов – ни инженеров, ни айтишников, ни технологов, ни нефтяников. А без таких специалистов вывести экономику страны на мировой уровень невозможно" (ректор Казанского федерального университета Ильшат Гафуров).

Физика очень непростая дисциплина. В этом мнении сходятся и ученики, и их родители, и администрация, и преподаватели, ведущие другие предметы. При изучении физики школьник впервые сталкивается с объектами, явлениями и процессами, которые не может вообразить. Поэтому возникают психологические трудности, препятствующие пониманию и усвоению материала. Преодоление этих трудностей развивает абстрактное мышление учащегося, а необходимость последовательного усвоения физических знаний на языке математики - логическое мышление.

Физика тесно связана со всеми науками о природе и служит теоретическим фундаментом современной техники. Ее теории и методы широко применяются в химии, астрономии, биологии, геологии и во многих областях техники. Она является основой многих направлений научно- технического прогресса. Гуманитарное значение физики как составной части общего образования состоит в том, что она вооружает школьника научными методами познания и является важнейшим фактором воспитания и развития полноценной личности.

Современные реалии требуют коренного пересмотра содержания школьных курсов и создания курса, в котором единство, системность и самоорганизация будут основными идеями, вокруг которых будут формироваться все изучаемые в школе дисциплины [5]. Вероятнее всего, физика будет занимать центральное место в структуре системы школьного построения дисциплин нового типа, так как физика является фундаментом современного естествознания. Именно в рамках курса физики на простейших моделях можно в доступной для школьников форме показать понятия единства, системности и самоорганизации.

Изучение физики предполагает овладение модельным подходом к анализу явлений, процессов и систем; освоение экспериментальных методов исследования природы; приобретение навыков решения не только идеализированных, но и реальных физических задач.

Модельный подход. Основа изучения физики и одновременно главная трудность для ученика - построение моделей и познание с их помощью процессов и явлений окружающего мира. С помощью физических моделей физика получает информацию об изучаемом предмете, анализирует и обрабатывает полученные данные, включает их в систему известных научных знаний.

Сущность модельного подхода заключается в выделении главного в изучаемом объекте и отказе от несущественного. Отказ от несущественного для выделения главного - это большая личностная проблема для подростка и в учебе, и в повседневной жизни. Строго говоря, все природные процессы, явления физика рассматривает не в их натуральном виде, а сводя процесс или явление к некоей упрощенной версии, отбрасывая несущественные, второстепенные черты. Таким образом, научная (в данном случае физическая) модель - это мысленно представленная или материально реализованная система, которая адекватно отображает предмет исследования и способна замещать его так, что изучение модели позволяет получить новую информацию об этом объекте [7].

Наиболее сложно школьникам усвоить тот факт, что моделирование - это метод создания и исследования моделей (главное преимущество такого метода

-          целостность представления информации), который основывается на синтетическом подходе - вычленяет целостные системы и исследует их функционирование [7]. Затрудняет понимание модельного подхода и необходимость вводить очень много допущений и упрощений, прибегать к условным схемам. Именно модельному подходу может и должна учить физика школьников, так как это является одним из основных методов современного научного изучения действительности. Наглядным свидетельством эффективности модельного подхода могут служить виртуальные компьютерные модели. При работе с ними повышается интерес учащихся к физике, максимально используются психофизические и интеллектуальные ресурсы личности учащегося, развивается творческий потенциал, расширяется кругозор, устанавливается связь теории и практики [2].

Учащимся трудно привыкнуть и осознать относительность истин в физике. Им хочется усваивать абсолютные истины, им хочется наглядных представлений о физических процессах и явлениях. Например, каков «на самом деле» электрический ток или свет, что представляет собой электрон или атом, что такое спин электрона и т.д. Необходимость признания, что ответить однозначно на эти вопросы невозможно, вызывает у них невольный внутренний протест. Но именно эта особенность даёт возможность учителю развивать у учащихся диалектический подход к явлениям окружающего мира, включение которого в систему взглядов ученика является для него значительной проблемой [9].

Учитель должен отметить для себя, что диалектический путь познания истины состоит в установлении закономерностей и законов, максимально "уплотняющих" информацию, которой владеет наука, и сокращающих её объем [11]. Это сокращение достигается не сокращением "ненужной" информации, а путем сведения единичных зависимостей к существенным отношениям. Исходя из этого, закономерности и законы одновременно как бы проясняют знания, упрощают их, придают им более рациональную форму, удобную для хранения и передачи.

Благодаря закономерностям и законам человек может оперировать несравненно меньшим количеством информации, но информация эта будет более высокого качества. Именно в воспитании человека, с легкостью оперирующего подобной информацией, и заключается главная цель преподавания любой науки и физики, в частности.

Учащийся также должен осознать существование абсолютных законов (например, закона сохранения импульса или энергии) - всеобщих и универсальных законов материального мира, действие которых проявляется во всех областях действительности, и законов - запретов (например, запрета на существование вечного двигателя) [10]. Осознание существования подобных законов для учащегося представляет определённую трудность, так как требует отказа от многих сложившихся ранее обыденных представлений. Поэтому учителю необходимо обратить на это особое внимание, поскольку подобный подход к видению окружающего мира является мощным психологическим фактором формирования личности учащегося, критически настроенного к современным псевдонаучным суевериям.

Физический эксперимент. В исследовательском аппарате физики существует мощный метод познания природы - физический эксперимент. Физика в основе своей экспериментальная наука, поэтому наблюдения и опыты являются основным (а чаще всего единственным) источником знаний о природе физических явлений. Учащиеся в процессе изучения физики должны четко осознать, что опыт является средством проверки любой физической теории, основным критерием истины. Они должны понять, что вне опыта никакое высказывание нельзя считать верным и что справедливость любого закона проверяет эксперимент.

Для ученика это не простая задача, так как он привык многое принимать на веру (в частности, безоговорочно принимать и не подвергать сомнению

слова учителя или воспитателя). Выработка подобных взглядов приучает к экспериментальной доказательности любых утверждений, что является одной из важнейших целей изучения физики в современной школе. Этому служат различного рода эксперименты, демонстрации и лабораторные работы в рамках физического практикума. Они сопровождаются изучением различных приборов и устройств, что обычно нравится школьникам. Но их очень удивляет подход с рассмотрением достоинств и недостатков каждого устройства. В воображении подростков наличие достоинств исключает наличие недостатков. Такой подход обычно сильно меняет самооценку школьников. Они начинают понимать, что и каждый человек, и всякая вещь обладают как достоинствами, так и недостатками, что не бывает идеальных во всех отношениях людей и вещей.

Физика - первый для школьников учебный предмет, главным инструментом которого является опыт [11]. Умения наблюдения и анализа в процессе проведения эксперимента для них - дело крайне непростое. Несомненными преимуществами физического практикума являются высокая степень активности и самостоятельности учащихся при выполнении эксперимента, выработка умений работы с приборами и навыков обработки результатов наблюдений и измерений. Важно также, что при этом устраняется промежуточное звено между учеником и изучаемым им явлением природы. При выполнении физического практикума весьма полезно использовать метод проектов [3, 12]. Он даёт учащимся возможность приобрести опыт самостоятельной конструктивной работы. При выполнении коллективных проектов развиваются коммуникативные навыки практической деятельности в команде. Очень важно организовывать самостоятельную исследовательскую и проектировочную деятельность школьников во внеурочное время на основе ТРИЗ - педагогики [3, 4].

Все            вышеперечисленное           способствует           формированию естественнонаучного мировоззрения учащегося, а также обучает его умению планировать и проводить эксперимент, что является краеугольным камнем в здании любой современной науки (будь то биология, химия или педагогика). Причём для ученика очень важно научиться делать выводы из полученных в ходе эксперимента данных, соответствующие цели проводимого эксперимента. Конкретное мышление подростков мешает выходить на уровень обобщения, но если этот шаг удается сделать, то они начинают совсем иначе рассуждать и делают гораздо более зрелые выводы. При этом у них развивается разумная самокритика, взвешенный подход к окружающей действительности.

В сочетании с физическим экспериментом следует активно использовать в учебном процессе и мысленный эксперимент. Предположения и допущения в ходе мысленного эксперимента не только позволяют наметить новый подход к проблеме, но и приводят к новым, зачастую весьма неожиданным и революционным, теориям и практическим решениям. Но школьникам бывает очень трудно что-либо «допустить». Допущения лишают их привычного подхода, толкают их к неопределенности и непредсказуемости. Мысленный эксперимент - самый сложный для учащегося, но овладение способностью мысленного проектирования и "прокручивания" той или иной ситуации

является немаловажным для учащегося не только для изучения какой - либо науки, но и для повседневной жизни, например при решении конфликтных ситуаций или планировании своих действий.

Решение физических задач. Одной из самых сложных проблем для ученика и учителя в процессе изучения физики является научение умению решать задачи. В процессе решения учащемуся приходится рассматривать различные варианты решения, не зная, правильный ли путь выбран (в отличие, например, от уроков математики, где учебная задача требует от ученика узнавания и применения стандартных теорем и формул) [6]. Движение на ощупь - не самый любимый для многих учащихся путь, им хочется уверенности в правильности своего решения. Навык осмысленного риска - вот что дает решение задач по физике душам детей.

Физическая же задача представляет некий системный объект, включающий содержание и средство решения. Физические объекты, физические явления и процессы в задачах рассматриваются не во всей полноте, а применимо к определённым условиям, то есть идеализируются.

При обучении умению решать задачи чаще всего, в качестве примера, рассматриваются решения типовых задач средней трудности. Это наиболее примитивный и малоэффективный метод, часто приводящий к формализму. Для достижения высоких результатов необходимо использовать методы, способствующие развитию самостоятельного мышления, исследовательских умений и творческого подхода к делу (например, проблемно - поисковый метод, метод правдоподобных рассуждений, графический метод, метод подобия, метод векторных диаграмм, методы симметрии и размерности).

Очень важным является научение школьников самостоятельной проверке правильности решения задачи и анализу проведенного решения [8]. Сюда включается, например, решение новой задачи, сформулированной на базе данной; поиск нового способа решения; проверка итоговой формулы методом размерности и т.д. Обучение методам анализа решенной задачи представляет для ученика значительную трудность. Преодолев ее, он сумеет в будущем не только с легкостью анализировать полученную информацию, но и делать на ее основе выводы. Именно таким образом в процессе изучения физики и закладываются основы научного мышления.

Заключение. Подводя итоги всему вышесказанному, отметим, что успешное решение школьниками всех проблем, возникающих перед ними в процессе изучения физики, вооружает их системой знаний основ физики, способствует развитию научного мышления (исследовательского и теоретического). В ходе и в результате усвоения физических знаний закладываются основы научного мировоззрения - могучего орудия в творческой деятельности человека. Оно предполагает глубокое понимание явлений природы и общественной жизни, формирование умения сознательно объяснять эти явления и определять свое отношение к ним, умение сознательно строить свою жизнь, ставить цели и планировать их достижение.

Сознательное усвоение системы физических знаний содействует развитию абстрактного и логического мышления, памяти, внимания, воображения, умственных способностей, развитию склонностей и дарований. Успешное изучение физики, как правило, сопровождается успешным изучением и других естественных, гуманитарных и общественных дисциплин. Не случайно многие физики внесли большой вклад в развитие философии, химии, экологии, синергетики, педагогики и других наук.

Для обновления школьного физического образования, для создания оптимальных условий развития каждого ученика, для воспитания человека с новым уровнем сознания, способного к самооценке и критическому мышлению, основанному на естественнонаучном мировоззрении, прежде всего, необходимы систематизация и анализ методологических и организационных проблем преподавания физики в современной средней школе.

В настоящее время рассматривается несколько концепций современного школьного физического образования, каждая из которых имеет свои достоинства и недостатки. Но в любом случае не следует забывать, что учащиеся будут вовлечены в процесс изучения физики и смогут преодолеть все возникающие перед ними проблемы только тогда, когда этот предмет сможет раскрыть их собственный потенциал. "Погружение в физику" состоится только в том случае, если будут развиваться умственные способности учащихся по мере совершенствования их способностей к восприятию природы с научной, не предвзятой точки зрения, не отягченной идеологическими и религиозными догмами и предрассудками.

По мере постепенного обучения у каждого из учащихся должна развиваться способность визуально представлять себе те или иные процессы, и тогда физика станет стимулом для тех, кто в будущем собирается активно включиться в процесс объяснения существующего и созидания нового мира.

Таким образом, цель преподавания физики в современной школе - это развитие у учащихся способности наблюдать и размышлять, а также зарождение интереса к проблемам окружающего мира и к их решению. Физика должна научить их вести наблюдения, классифицировать, связывать между собой явления и давать им объяснения. Особый акцент в преподавании физики в современной школе должен быть сделан не только на формировании и развитии мышления, предметных знаний и умений, а на воспитании информированного и думающего гражданина, способного осмыслить научные вопросы в контексте социальных и личностно значимых задач. Формированию такого видения мира способствуют интегрированные курсы. В таких курсах должны рассматриваться история физики как науки, вопросы охраны окружающей среды, социальные и этические проблемы, возникающие в обществе в связи с использованием физических знаний.

Список литературы

1.      Манаков, Н. А. Место физики в системе общего и специального образования / Н. А. Манаков, А. С. Вдовин и.др. // Педагог. - 2001. - № 2 (11). - с. 48-51.

2.      Манаков, Н. А. Проблемы внедрения компьютерных технологий в образовательный процесс / Н. А. Манаков, Р. С. Вдовин и др. // Технологическое образование (проблемы и перспективы развития): Сб. трудов региональной научно-практической конференции. – Новосибирск: Изд. НГПУ, 2002. - с. 89- 95.

3.         Манаков, Н. А. Ваш первый научный проект: методические рекомендации / Н. А. Манаков, О. Ю. Наумова. – Оренбург: ОЦДНТТ, 2006. – 35 с.

4.   Манаков, Н. А., Ваша первая научная работа: методические указания / Н. А. Манаков, Г. Г. Москальчук. – Оренбург: ОЦДНТТ, 2006. – 33 с.

5.     Ольховая, Т. А. Ценностно-синергетический подход к исследованию проблемы становления субъектности студентов университета / Т. А. Ольховая // Вестник ОГУ. - 2011. - № 2 (121). - с. 268-273.

6.    Оноприенко, О. В. Проверка знаний, умений и навыков учащихся по физике / О. В. Оноприенко. - М.: Просвещение, 1998. - 128 с.

7.   Подласый, И. П. Педагогика: учебник для бакалавров / И. П. Подласый.

-  М.: Издательство Юрайт: ИД Юрайт, 2015. - 696 с.

8.     Разумовский, В. Г. Развитие творческих способностей учащихся в процессе обучения физике / В. Г. Разумовский. - М.: Просвещение, 1975. - 272 с.

9.      Старовиков, М. И. Формирование диалектического мышления как необходимое условие развития и саморазвития личности школьника / М. И. Старовиков, Н. А. Манаков // Материалы региональной научно-практической конференции «Новые технологии обучения. Их роль в развитии и саморазвитии личности школьника». – Бийск, 1997. – с. 93-94.

10.    Теория и методика обучения физике в школе: Общие вопросы / С. Е. Каменецкий, Н. С. Пурышева и др.. - М.: Издательский центр "Академия", 2000. - 368 с.

11.       Фронтальные лабораторные занятия по физике в 7-11 классах общеобразовательных учреждений: Книга для учителя / В. А. Буров и др.; Под ред. Г. Г. Никифорова. - М.: Просвещение, 1996. - 368 с.

12.      Якупов, Г. С. Метод проектов в процессе развития творческих способностей учащихся / Г. С. Якупов, О. Ю. Наумова и др. // Материалы всероссийской научно-практической конференции «Вызовы XXI века и образование» (3-8 февраля, 2006 г.). Секция 3. Университетский округ: механизмы интеграции и социальное партнерство. – Оренбург, ОГУ, 2006. – с. 217-223.

13.