Особенности преподавания физики в школе
статья по физике по теме

Якимова Н.А.
ГБОУ СОШ №201
СПб

Особенности преподавания физики в школе

Физика рассматривается как фундамент естественнонаучного образования, философии естествознания и научно-технического прогресса. Физика как наука имеет своей предметной областью общие закономерности природы во всем многообразии явлений окружающего нас мира. Характерные для современной науки интеграционные тенденции привели к существенному расширению объекта исследования по сравнению с физикой ХIХ века, включая космические явления (астрофизика), некоторые явления живого мира и свойства живых объектов (биофизика, молекулярная биология), информационные системы (полупроводниковая, лазерная и криогенная техника как основа ЭВМ). Физика стала не только теоретической основой современной техники, но и ее неотъемлемой составной частью, они органически переплелись друг с другом. Энергетика (в частности, ядерная и термоядерная), связь (лазеры, волоконная оптика) - это создание материалов с заранее заданными свойствами и т.п. - убедительные примеры взаимопроникновения физики и техники. Этим определяется образовательное значение учебного предмета «Физика» и его содержательно-методические линии – движение и силы, вещество,  поле, энергия,  методы научного познания.

В аспектном ракурсе физика рассматривает пространственно-временные формы существования материи в двух видах – вещества и поля, фундаментальные законы природы и современные физические теории, проблемы методологии естественнонаучного познания.

В объектном ракурсе физика изучает различные уровни организации вещества: микроскопический – элементарные частицы, атом и атомное ядро, молекулы; макроскопический – газ, жидкость, твердое тело, плазма, космические объекты как мегауровень. В объектном ракурсе изучаются также четыре типа взаимодействий (гравитационное, электромагнитное, сильное, слабое). Свойства электромагнитного поля (включая оптические явления), а также обширная область технических применений физики (механизация, автоматизация, энергетика, полупроводниковая и лазерная техника, обработка и передача информации и т.п.) и связанных с этим экологических проблем.

В «послеспутниковый» период физика во всем мире стала частью не только естественнонаучного, но и гуманитарного образования, стала парадигмой современного научного мышления.

В школе физика должна рассматриваться как один из предметов, выполняющих не только познавательную, но также развивающую и воспитывающую функцию. Этот предмет необходим всем – естественникам и гуманитариям, так как содержит мощный гуманитарный потенциал, имеющий непосредственное отношение к развитию мышления, формированию мировоззрения, раскрытию целостной картины мира через основные законы и принципы природы. Воспитанию эстетического чувства, развитию духовности.

Закономерности психического развития детей требуют, чтобы при изучении ими естественнонаучных предметов содержание знаний, их структура, принципы, методы и формы обучения опирались на фундаментальные закономерности природы. Те же закономерности психического развития детей показывают, что естественнонаучное образование является базовым, оно необходимо для направленного развития сознания и не может быть заменено другим

В процессе преподавания важно научить школьников применять основные положения науки для самостоятельного объяснения физических явлений, результатов эксперимента, действия приборов и установок. Выделение основного материала в каждом разделе курса физики помогает учителю обратить внимание учащихся на те вопросы, которые они должны глубоко и прочно усвоить. Физический эксперимент является органической частью школьного курса физики, важным методом обучения.

Решение основных учебно-воспитательных задач достигается на уроках сочетанием разнообразных форм и методов обучения. Большое значение придается самостоятельной работе учащихся: самостоятельному повторению и закреплению основного теоретического материала, выполнению фронтальных лабораторных работ и работ физического практикума, изучению некоторых практических приложений физики, когда теория вопроса уже изучена, применению знаний в процессе решения задач, обобщению и систематизации знаний. Следует уделять больше внимания на уроке работе учащихся с книгой: учебником, справочной литературой, книгой для чтения, хрестоматией и т. п. При работе с учебником необходимо формировать умение выделять в тексте основной материал, видеть и понимать логические связи внутри материала, объяснять изучаемые явления и процессы.

В старших классах рекомендуется проведение семинаров обобщающего характера, например по таким темам: законы сохранения импульса и энергии и их применение (IX класс); применение электрического тока в промышленности и сельском хозяйстве (X класс); поле и вещество—два вида материи (XI класс) и др.

Решение физических задач должно проводиться в оптимальном сочетании с другими методами обучения. На первой ступени обучения физике можно ориентироваться на содержание и уровень сложности задач, данных в стабильном учебнике; предпочтение отдается задачам в одно-два действия и качественным задачам. На второй ступени большее значение приобретают задачи, в решении которых используется несколько закономерностей; решение задач проводится, как правило, сначала в общем виде.

Основной учебный материал должен быть усвоен учащимися на уроке. Это требует от учителя постоянного продумывания методики проведения урока: изложение нового материала в форме бесед или лекций (в старших классах), выдвижение учебных проблем; широкое использование учебного эксперимента (демонстрационные опыты, фронтальные лабораторные работы, в том числе и кратковременные), самостоятельная работа учащихся. Необходимо совершенствовать методы повторения и контроля знаний учащихся, с тем, чтобы основное время урока было посвящено объяснению и закреплению нового материала. Все это способствует решению ключевой проблемы — повышению эффективности урока физики.

Важное значение придается самостоятельному выполнению школьниками учебного эксперимента. Число указанных в программе фронтальных лабораторных работ, как и демонстраций, является обязательным. В зависимости от условий в каждой школе учитель может заменить отдельные работы или демонстрации равноценными. Учитель может увеличить число лабораторных работ за счет введения кратковременных экспериментальных заданий. Проводя школьный физический эксперимент, учитель обязан соблюдать правила техники безопасности, утвержденные Министерством просвещении России.

При подготовке учащихся к проведению лабораторных работ дается понятие о способах вычисления погрешностей измерений. В дальнейшем при выполнении учащимися лабораторных работ следует развивать умения вычислять погрешности измерений физических величин.

При отборе работ для физического практикума в каждом классе следует обеспечить охват основных вопросов разных тем программы.

Домашнее задание служит, как правило, для закрепления уже изученного материала, отработки соответствующих умений и навыков. Чтобы домашнее задание не вызывало перегрузки школьников, его необходимо строго дозировать, сопровождать четкими разъяснениями и указаниями (что запомнить, на какие вопросы ответить, как заполнить таблицу и т.д.). Иногда полезно дифференцировать объем и сложность домашних заданий с учетом индивидуальных особенностей учащихся. Время выполнения домашних заданий определяется средними нормами, установленными Министерством просвещения России для всех учебных предметов.

Поиски новых путей в преподавании всегда были важной частью любой науки. Преподавание, следуя развитию науки, должно непрерывно менять свои формы, ломать традиции, искать новые формы. Однако в этом процессе необходимо проявлять большую осторожность. Выдвигая новые технологии образования, нужно постоянно помнить о требованиях к выпускнику лицея, к его конечным знаниям, обеспечивающим беспроблемное поступления в любой ВУЗ, согласно выбранному направлению в творчестве.

Известно изречение древних: «Лошадь можно подвести к воде, но нельзя заставить ее пить». Эта истина весьма применима к процессу учения. Никакая пылкая фантазия относительно формы проведения урока не сможет восполнить главного – устремленности ученика к овладению знаниями. И ее нужно будить!

Неотъемлемым качеством всякого урока должны быть понятные всем ученикам в классе конечная цель урока и путь ее достижения. Более того, каждый учащийся должен заранее знать,  на сколько уроков рассчитана изучаемая тема и каковы будут требования учителя к конечному результату. При этом каждый предыдущий урок должен быть средством, обеспечивающим следующего.

Эффективность учебно-воспитательного процесса зависит не только от направленности и устремленности школьников, но от их познавательной самостоятельности. Для этого всегда на уроке должно быть ясно, что они должны делать, чтобы научиться. Иначе говоря, школьники должны всегда знать, что они изучают, и владеть методами познания, т.е. прежде всего, иметь яркое представление о самом этом процессе. А оно заключается в следующем: мы наблюдаем явления природы. На основе сопоставления их между собой и известными нам фактами у нас возникают проблемы. Для решения мы строим различные гипотезы; эти гипотезы мы проверяем экспериментально – либо непосредственно, либо косвенно – через вытекающие из них следствия; далее мы находим способы использования изученных явлений. Центральным моментом в процессе научного познания является выдвижение гипотезы. Это захватывающе интересно! Вот почему школьники любят проблемное обучение. Дальнейшее совершенствование всей методики обучения будет зависеть от того, насколько нам удастся расширить возможности для познавательного творчества учащихся.

Одна из задач, которую мы ставим перед собой на уроке физики – углубление внутрипредметных связей. Это требует некоторого пояснения.

В школьном курсе физики традиционно изучается такие разделы, как механика, молекулярная физика, электродинамика, квантовая физика, сведения из которых адаптированы к познавательным возможностям учащихся. При этом каждый из разделов использует преимущественно «свой» понятийный аппарат, а качественное рассмотрение многих физических явлений ограничивает возможности их повторения. Вот и получается, что та глубокая внутренняя связь между объектами и процессами материального мира, которая существует в природе, оказывается не очевидной для учащихся, ускользает от их внимания.

Как же быть? Как, не перегружая программу и следуя логико-понятийному содержанию учебника, более эффективно реализовать внутрипредметные связи курса физики?

Это можно сделать в процессе адаптации учебного материала к познавательным особенностям учащихся, используя разные методические приемы.

Один из них – систематическое соотнесение новых знаний с ранее полученными в форме сравнения, логико-структурных схем, в которых не только выделяются элементы знаний, но и отражаются отношения между ними.

Другое – решение комбинированных задач, в которых сочетаются знания из различных разделов курса физики.

Широкие возможности для установления связей между пройденными разделами открываются при изучении сквозных понятий физики (например, энергии) и последовательном проведении через весь курс стержневых физических идей (принципов относительности, соответствия, симметрии, законов сохранения).

Большое значения на уроке должно получить решение задач. Проблема с которой сталкиваются традиционная методика решения учебной задачи, заключаются в том, что ни содержание стандартных школьных задач, ни процесс их решения обычно не вызывают у учеников познавательного интереса. Основными «стимулами» к работе над задачами оказываются внешние факторы – требовательность учителя и угроза наказания неудовлетворительной оценкой. Внутренние же побудительные мотивы, как правило, отсутствуют.

Каким же образом разрешить противоречие между необходимостью работать над стандартной учебной задачей и отсутствием познавательного интереса учеников к такого рода деятельности?

Нам кажется, что первый шаг на этом нелегком пути – принятия постулата: основная цель решения учебной физической задачи - познания. Тренировка, отработка учебного материала, приобретение умения и навыков (в том числе умений применять теоретические знания на практике), углубления понимания изучаемых вопросов – элементы важные, но все же лишь сопутствующие достижению основной цели – познанию.

Сформулированный выше постулат необходимо дополнить следующим утверждением: интерес учеников на каждом этапе учения связан познанием. Определим познание в контексте данного анализа как обнаружение существенно нового и неизвестного ранее, представляющего для учащихся значимость в связи с их предшествующими знаниями и представлениями, повседневным опытом, доступной  и известной им практикой. Имеется в виду познание не вообще, а личностное, индивидуальное, т.е. открытие для себя идеи, закона, метода. Причем особый акцент в учебной задаче должен делаться на выявление нового содержательного факта, интеллектуально и практически интересного самого по себе или окрашенного специально методическими средствами в привлекательный цвет, обличенного в занимательную форму и т.д.

Сформулируем требования к постановке и решению учебной физической задачи, обеспечивающие, согласно данной гипотезе, познавательный интерес учеников. Задача, с этой точки зрения, должна иметь новизну (ситуативную и содержательную), связь с практикой (в частности, с жизненным кругозором учащихся), практическую ценность, исследовательский элемент, информативную насыщенность, в работе над задачей должны использоваться методологически корректные постановка и решение, анализ полученного результата должен быть алгебраическим (функциональным), физическим, образным.

Главное действующее лицо на уроке - ученик! Причем, ученик, самостоятельно «создающий» новые знания и применяющий их для решения задач. Учитель при этом – организатор его деятельности. Разрабатывать такие уроки не просто: необходимо знать логику получения новых знаний, указанных в образовательной цели урока, адаптировать ее к лицейским условиям. Все это требует много времени. Один из способов обойти эту трудность – планировать самостоятельную познавательную деятельность лицеистов не для отдельного урока, а для всей темы.

Первый шаг в этом планировании – формулирование целей познавательной деятельности учащихся. Для этого целесообразно вспомнить, что формулировка цели любой деятельности должна удовлетворять следующему требованию: в ней должны быть указаны вид деятельности, ее конечный продукт и его свойства.

Обобщая вышесказанное, можно предположить ориентиры при выстраивании целей познавательной деятельности учащихся в определенной логической последовательности:

* анализируя текст учебника, устанавливаем каковы предметы изучения в данной теме: физическое явление, объект, сущность явления (объекта) или  группы явлений (объектов);

* составляем схемы деятельности на эмпирическом и теоретическом уровнях познания применительно к ним;

* решаем: на каком уровне целесообразно организовать познавательную деятельность лицеистов; при этом учитываем:

а) имеющиеся у учеников данного класса занятия;

б) длительность получения знаний на каждом уровне;

в) степень сложности деятельности на том и другом уровнях (выясняем какой путь проще);

г) наличие оборудования в физическом кабинете;

д) придумываем исходную ситуацию, выражаем познавательную потребность, возникающую в данной ситуации, в виде вопроса, формулируем цель познавательной деятельности,  соответствующую этой потребности.

Для реализации на уроках физики вышеперечисленных задач, педагогических идей и инновации в своей деятельности мы руководствуемся следующими принципами, осуществляем следующие подходы и формы работы:

·деятельностный подход в изучении физики. Деятельность – это активное взаимодействие человека с окружающей средой. Она играет решающую роль в становлении физических и духовных качеств личности. Педагогами и психологами доказано: учебный процесс эффективен в отношении усвоения знаний и умственного развития учащихся только тогда, когда он вызывает и организует их собственную познавательную деятельность. Доказано и то, что способности человека проявляются в деятельности, но главное в том, что они создаются в ней.

Конечный продукт деятельности учителя на уроке – учащиеся, владеющие определенными знаниями, умениями и обладающие определенными качествами личности. Это общее представление о целях, но его надо конкретизировать.

Знание – это физические суждения, подлежащие усвоению. Их выделяют при анализе содержания учебного материала. Они определяют образовательные цели урока.

Для конкретизации умений мы используем технологию, основанную на том, что в каждом продукте человеческой деятельности  (материальном или идеальном) заложено два вида деятельности: по его созданию и его применению. Так все физические знания (понятия, законы, теории, научные факты) представляют собой обобщения, которые в природе не существуют, а создаются людьми в ходе их различной предметно-практической деятельности. Вместе с тем можно выделить виды деятельности, в которых эти знания используются в качестве опорных, базовых. Если каждое физическое суждение, сформулированное в образовательных целях урока, отнести  к тому или иному элементу физического знания, то это позволяет определить виды деятельности, в которых это знание создано и применяется. Они-то и есть те конкретные умения, которые могут быть сформированы у учащихся на данном уроке.

·групповые формы работы. Многие уроки новых типов, например, уроки-соревнования, дидактические игры, путешествия, новые разновидности уроков традиционных типов (семинары, зачеты, конференции и т.д.), целые системы преподавания, да и ряд отдельных приемов обучения физике связаны с работой учеников в микро-коллективах – командах, рядах, звеньях, группах, экипажах, экспедициях, парах и т.д. Обобщая опыт многих педагогов-новаторов, следует отметить, что групповая деятельность применяется с успехом и при ознакомлении с новым материалом, и при его отработке и закреплении, и при решении задач, и на уроках–экскурсиях, и при сдаче зачетов, и, конечно, во всех дидактических играх.

·развитие самостоятельности учащихся. Формирование самостоятельности молодого поколения – важнейшая задача школы. Она стала особенно актуальной в связи с расширением свобод и всякого курса на построение демократического, правового государства.

Активных, инициативных, самостоятельных людей, обладающих чувством сопричастности к происходящему в стране обновлению, ждут сейчас все отрасли нашей экономики: они нужны в промышленности, науке, медицине, социально–бытовой сфере. Все сознают, что лишь мыслящий, самостоятельный человек, воспитанный в этом духе со школьной скамьи, способен противостоять жизненным проблемам. И все прогрессивно настроенные учителя, в том числе и физики, конечно, понимают, что они должны воспитывать в молодых людях эту самостоятельность и инициативу, воспитывать на всех школьных занятиях.