Формирование научного мышления на уроках физики
методическая разработка

Формирование научного мышления на уроках физики

Научное мышление – это некий склад ума, позволяющий логически мыслить не в одной плоскости, а в разных плоскостях для того, чтобы генерировать определенные мысли и идеи, проекты, которые он может впоследствии реализовать. Признаками научного мышления являются:

• научная грамотность – обладание непротиворечивыми знаниями об устройстве мира и связями между ними, способствующими формированию единой картины;
• широта кругозора;
• большие масштабы пространства и времени по сравнению с «обыденным мышлением;
• познавательная интенция;
• способность синтезировать на основе знаний о мире некие выводы, которые позволят предположить развитие текущей ситуации.

Формирование научного мышления начинается уже с начальной школы. Именно на этом этапе важно сохранить и преумножить то естественное любопытство детей, которое является основой и движущей силой любой науки во все времена. Так, учителя в начальных классах считали Эйнштейна глуповатым ротозеем. Они жаловались на то, что Альберт Эйнштейн постоянно нарушает дисциплину в классе, задавая дурацкие вопросы. Один учитель даже напрямик заявил мальчику, что предпочел вообще не видеть его в своем классе. Но ведь гениальность таких людей связана с тем, что они задают очевидные и невинные вопросы, ответы на которые оказываются катастрофически. Один из таких вопросов был следующий: как выглядел бы луч света, если его удалось бы поймать? Благодаря этому вопросу он в дальнейшем и сформулировал один из принципов специальной теории относительности: скорость света одинакова во всех системах отсчета, которые двигаются с постоянной скоростью. Это одно из величайших научных творений человеческого разума.

Мы замечаем положительные изменения в школе, которая переходит от передачи знаний к передаче навыков по получению знаний. Об этом свидетельствует и выполнение индивидуального проекта обучающимися под руководством учителя в старших классах. Такие проекты демонстрируют достижения учеников в самостоятельном освоении избранных областей знания и способность их к проектированию и осуществлению результативной деятельности. Многое делается для того, чтобы заинтересовать школьника научной работой. Так, в гимназии №631 Приморского района Санкт-Петербурга имеется лаборатория биотехнологии, учащиеся под руководством доктора биологических наук и профессора СПбГУ изучают деление клеток под микроскопом, работают с геномом, учатся проводить ПЦР – тесты.

Однако, многие эксперты замечают, что до идеального состояния очень далеко, многое зависит от конкретной школы. Индекс образованности по разным странам показывает, что наше общество еще мыслит образами, ассоциациями, стереотипами, но не научно. Это может быть связано и с тем, что в современном обществе такие профессии, как учитель и ученый, менее популярны, чем 60-70 лет назад: химизация всей страны, атомные проекты – те большие совершения были на слуху. Ученые и учителя воспринимались обществом, как те, кто делает будущее.

Выделяю следующие компоненты, которые тормозят развитие школьного образования, как формирующего научного мышления:

1. Кадровая проблема. Без хорошего учителя невозможно сформировать у ученика нужную картину мира и способ мышления, так как передача способа мышления переходит непосредственно через личный пример. Так, один из моих учеников, выполняя индивидуальный проект, столкнулся с метаматериалами. Мне пришлось его сориентировать в этом направлении, так как это действительно интересная область в физике. Это такие вещества, которые обладают несуществующими в природе оптическими свойствами. В вещество внедряются крошечные импланты, по которым циркулирует электрический ток, тем самым вынуждают электромагнитные волны выбирать нестандартные пути. Использование метаматериалов позволяет объект полностью сделать невидимым. Впервые такие материалы были предсказаны советским физиком Виктором Веселаго в 1967 году. Поклонникам Гарри Поттера уже не придется ждать настоящего плаща-невидимки, он уже существует, ученые сейчас работают только лишь с определенными сложностями, которые позволят сделать такой плащ более реалистичным.
2. Проблема учебников. Многие учебники, допущенные к использованию в школе, могут содержать смесь из представлений различных картин мира, которые уже успели устареть. Часто встречал в учебниках биологии не мРНК, а по старому иРНК. Этот пример содержится в учебнике биологии 10 класса В.Б. Захарова и С.Г.Мамонтов. То же самое касается классификации лейкоцитов в известных справочниках по подготовке школьников к экзаменам.
3. Заточенность последних классов школ на подготовку к ЕГЭ. Мы понимаем, что такой формат проведения экзаменов позволяет облегчить поступление детей из провинции в сильные Вузы, но «натаскивание» на запоминание ответов тормозит развитие научного мышления у школьников современной школы.
4.  Низкий рост популяризации науки в среде школьников.

За последние 15 лет с появлением специализированных отделов науки в федеральных интернет – СМИ наблюдается рост популяризации науки, но отмечен низкий рост в среде школьников. Но важно учитывать и то, что сейчас появляется много некачественного контента, основной целью которого является лишь привлечение зрителей и читателей, выполнение фундаментальных законов физики в таком изложении материала может ставиться и вовсе под сомнение. Считаю, что государство и школа должны поддержать лучшие просветительские проекты. Этот вопрос часто выносится в нашем государстве на обсуждение. Президент России Владимир Путин признает, что популяризация науки необходима.

Считаю, что школа должна проводить мероприятия, направленные на популяризацию науки. Это может быть выпуск еженедельной школьной газеты с последними открытиями в науке и технике, публикация интересных статей самих школьников по результатам своих индивидуальных проектов. Когда я был студентом университета ИТМО, именно такая концепция позволяла понимать состояние науки на данный момент времени. Это мотивировало и направляло студента в получении качественных знаний.

Возможность каждой школы иметь тесные связи с университетами, максимально широкое привлечение ученых в работу школ на примере 631 гимназии Приморского района. Необходимо дать возможность личного общения ребенка с ученым и личного знакомства с наукой. Здесь способны помочь и проектные смены, участие детей в кружковом движении.

Привлечение нестандартных методов представления информации: популяризация сложных тем в науке через комиксы. Так в одном из исследований группе участников был дан для изучения небольшой отрывок из комикса Ларри Гоника. Вторая группа участников читала материалы из традиционного учебника, охватывающая ту же тему. В этом исследовании приняли участие 76 студентов Вуза. После прочтения участникам была дана короткая викторина о материале, охваченном в тексте. Вывод: та группа, которая прочла комикс, лучше прошли викторину, чем те, кто читал традиционный учебник.

Нетрадиционные технологии способны трансформировать образование. Персонализированное обучение является целью многих стран, таких как ОАЭ, Южная Корея и Финляндия. Персонализированное обучение помогает школьникам и студентам адаптировать учебные темы и методы обучения к собственным потребностям и интересам.

Решение качественных задач по физике тоже является одним из эффективных способ популяризации науки. Каждое решение такой задачи охватывает большой круг знаний и умений, часто обращаешься к научной литературе для более глубоко понимания физического процесса. Стремишься найти более простой способ объяснения фундаментального закона физики.

Еще одной важной задачей школы в формировании научного знания у учеников является использование на уроках известные офлайн проекты (сеть информационных центров атомной энергетики, школьная лига Роснано, фестиваль актуального научного кино), печатные издания (Наука и жизнь, Кот Шредингера, Троицкий вариант), научно-популярные интернет-СМИ, детские медиа в начальной школе (Смешарики.Пин-код, Фиксики и Галилео).

Научное мышление необходима в современном обществе, однако его распространенность пока недостаточна. Часто сами ученые используют его выборочно. Однако все равно ситуация характеризуется как положительная, эксперты говорят об устойчивом росте частоты использования мышления в жизни общества.