Доклад " Актуальные проблемы изучения отдельных учебных тем в свете реализации Концепции преподавания учебного предмета «Физика» (РМО учителей физики)
статья

«Актуальные проблемы изучения отдельных учебных тем в свете реализации Концепции преподавания учебного предмета «Физика»

(РМО учителей физики)

                                                            Подготовила:

                                                            учитель физики

                                                         МБОУ СОШ п.свх. Агроном

                                                               Рябцева Антонина Прокофьевна

2020г

«Актуальные проблемы изучения отдельных учебных тем в свете реализации Концепции преподавания учебного предмета «Физика»

Настоящая Концепция представляет собой систему взглядов на базовые принципы, приоритеты, цели, задачи и основные направления развития естественнонаучного образования в Российской Федерации, а также определяет механизмы, ресурсное обеспечение, целевые показатели и ожидаемые результаты от ее реализации. Концепция имеет целью совершенствование системы естественнонаучного образования в Российской Федерации.

1. Значение учебного предмета «Физика»

в современной системе общего образования

Естественнонаучное образование выполняет системообразующую и мировоззренческую функции, играет принципиальную роль в формировании научного мировоззрения обучающихся. Естественные науки, основы которых изучаются в рамках предметной области «Естественнонаучные предметы», объединяет общий объект изучения – природа и общий метод изучения окружающего мира – естественнонаучный метод познания. Это позволяет рассматривать естественнонаучные предметы как единый комплекс, обуславливает общность целей их изучения в общем образовании и общие подходы к совершенствованию преподавания естественнонаучных предметов.

«Физика» – системообразующий учебный предмет для предметной области «Естественнонаучные предметы», поскольку физические законы лежат в основе процессов и явлений, изучаемых химией, биологией, астрономией и физической географией. Использование и активное применение физических знаний определило характер и бурное развитие разнообразных технологий в сфере энергетики, транспорта, освоения космоса, получения новых материалов с заданными свойствами и др. Без физики было бы невозможным само появление информационных технологий, лавинообразное развитие вычислительной техники.

В качестве школьного предмета физика вносит основной вклад в формирование естественнонаучной картины мира школьников и предоставляет наиболее ясные образцы применения научного метода познания, то есть способа получения достоверных знаний об окружающем мире. Наконец физика – это предмет, который наряду с другими естественнонаучными предметами, должен дать школьникам представление об увлекательности научного исследования и радости самостоятельного открытия нового знания.

Физическое образование должно готовить российских граждан к жизни и работе в условиях современной инновационной экономики, которая только и может обеспечить реальное благосостояние населения и выход России на передовые позиции в мире в науке и технологиях. Задачи школьного физического образования состоят не только в выявлении и подготовке талантливых молодых людей для продолжения образования и дальнейшей профессиональной деятельности в области естественнонаучных исследований и создании новых технологий. Не менее важным является формирование естественнонаучной грамотности и интереса к науке у основной массы учащихся, которые в дальнейшем будут заняты в самых разнообразных сферах деятельности. Научно грамотный человек способен к критическому анализу информации, самостоятельности суждений, пониманию роли науки и технологических инноваций в развитии общества. И наоборот, человек, не обладающий минимумом естественнонаучной грамотности, будет жить в плену мифов и предрассудков, а не доказательных суждений, не сможет оперировать фактическими данными для обоснования своей точки зрения, не будет осознавать важности научных исследований и их связи c нашим материальным окружением и состоянием окружающей среды.

Важнейшим требованием является последовательный и непрерывный характер освоения системы физических знаний и способов деятельности на протяжении всего периода обучения. Цели изучения физики варьируются в зависимости от этапа обучения. На протяжении всего школьного периода для физики, как и для других естественнонаучных предметов, неизменными остаются цели формирования позитивного отношения к науке, естественнонаучной грамотности, включая ее физическую составляющую, развития личностных качеств и индивидуальных способностей.

Целями обучения физике в школе являются:

 формирование интереса и стремления учащихся к научному изучению природы, развитие их интеллектуальных и творческих способностей;

 развитие представлений о научном методе познания и формирование исследовательского отношения к окружающим явлениям;

 формирование научного мировоззрения как результата изучения основ строения материи и фундаментальных законов физики;

 формирование умений объяснять явления с использованием физических знаний и научных доказательств;

 формирование представлений о системообразующей роли физики для развития других естественных наук, техники и технологий;

 развитие представлений о возможных сферах будущей профессиональной деятельности, связанных с физикой.

Достижение этих целей обеспечивается решением следующих задач в процессе изучения физики

на уровне начального общего образования:

 приобретение представлений о физических явлениях, о видах энергии и ее превращениях, агрегатных состояниях вещества;

 знакомство с простейшими способами изучения физических явлений;

 приобретение базовых умений работы с доступной информацией о физических явлениях и процессах.

на уровне основного общего образования:

 приобретение учащимися знаний о дискретном строении вещества, механических, тепловых, электромагнитных и квантовых явлениях, первоначальных сведений о строении Вселенной;

 описание и объяснение явлений с использованием полученных знаний;

 освоение решения задач, требующих создания и использования физических моделей, творческих и практико-ориентированных задач;

 приобретение умений наблюдать природные явления и выполнять опыты, лабораторные работы и экспериментальные исследования с использованием измерительных приборов, широко применяемых в практической жизни;

 освоение приемов работа с информацией физического содержания, включая информацию о современных достижениях физики; анализ и критическое оценивание информации;

 знакомство учащихся со сферами профессиональной деятельности, связанными с физикой, и современными технологиями, основанными на достижениях физической науки.

на уровне среднего общего образования:

 приобретение системы знаний об общих физических закономерностях, законах, теориях, включая знания основ механики, молекулярной физики, электродинамики и квантовой физики, а также элементов астрономии и астрофизики;

 приобретение умений применять теоретические знания для объяснения физических явлений в природе и для принятия практических решений в

повседневной жизни;

 освоение способов решения задач на основе самостоятельного создания физической модели, адекватной условиям задачи, в том числе задач инженерного характера;

 понимание физических основ и принципов действия технических устройств и технологических процессов, их влияния на окружающую среду;

 овладение методами самостоятельного планирования и проведения физических экспериментов, анализа и интерпретации информации, определения достоверности полученного результата;

 приобретение умений проектно-исследовательской, творческой деятельности; развитие интереса к сферам профессиональной деятельности, связанной с физикой.

В начальной школе изучение элементов физики должно являться частью учебного предмета «Окружающий мир», в 5-6 классах – частью интегрированного предмета «Естествознание». В 7-9 классах изучается систематических курс физики с рекомендуемым объемом учебной нагрузки 2 часа в неделю в 7 классе, 2 часа в неделю в 8 классе и 3 часа в неделю в 9 классе. В средней школе предполагается уровневый подход к изучению физики. Для классов гуманитарной направленности предусмотрено изучение интегрированного курса естествознания, в рамках которого содержание физики занимает ведущую позицию. Для классов, где физика не выбирается в качестве одного из профильных предметов, но является необходимым условием получения качественного образования и востребована при получении будущей профессии (например, в химико-биологических, медицинских, спортивных классах) изучается базовый курс физики с рекомендуемым объемом учебной нагрузки 3 часа в неделю в 10 и 11 классах. В профильных классах (например, физико-математических или технологических), где физика выбирается обучающимися как предмет для получения дальнейшей профессии, изучается углубленный курс физики с объемом учебной нагрузки не менее 5 часов в неделю в 10 и 11 классах. Основы астрономических знаний на уровне начального и основного общего образования являются частью курсов окружающего мира, естествознания и физики. На уровне среднего общего образования изучается отдельный предмет «Астрономия».

2. Проблемы изучения и преподавания учебного предмета «Физика»

2.1 Проблемы мотивационного характера

Физика – объективно трудный учебный предмет. Физику нельзя просто выучить, ее надо понимать, а для этого школьнику необходимо прикладывать серьезные интеллектуальные усилия. Но усилия прикладываются только если есть заинтересованность, мотивация. Проблемы мотивационного характера у большого числа учащихся возникают, когда при изучении физики доминирует теоретическая составляющая и сведена к минимуму экспериментальная деятельность учащихся. Школьники не могут понять смысла изучения физики, если вся их работа сводится к заучиванию определений, формул и решению типовых задач, в которых они имеют дело с идеализированными, не имеющими отношения к жизни объектами.

Таким образом, важнейшим элементом любой результативной методики обучения физики в школе должны быть методы формирования мотивации к изучению этого предмета. Наиболее надежный путь к этому – органическое включение элементов живого исследования в учебный процесс, постановка увлекательных проблем, решаемых с помощью физики, демонстрация возможностей физики в объяснении явлений окружающего мира и применения физики в современных технике и технологиях.

2.2 Проблемы содержательного характера

Важнейшим требованием к системе школьного естественнонаучного образования является последовательный и непрерывный характер освоения естественнонаучных знаний и способов деятельности на протяжении всего периода обучения. Это означает, что и в содержании естественнонаучного образования должны постоянно и сбалансированно присутствовать все основные содержательные области естествознания: физика, химия, биология, география, астрономия.

Сравнение программы естественнонаучного содержания тестов TIMSS для 4 классов c отечественными примерными программами предмета «Окружающий мир» показывает существенное расхождение как в объеме изучаемого содержания (отечественный курс содержит меньшее число содержательных единиц), так и в наполнении отдельных тем. В блоке «Физические науки» в нашей программе отсутствует целых семь больших тем: источники энергии, тепловые явления, световые и звуковые явления, электрические и магнитные явления, силы и движение. Это позволяет говорить о необходимости корректировки содержания курса «Окружающий мир», введении в него элементов содержания, позволяющих познакомиться учащимся с основными физическими явлениями.

В 5-6 классах предусмотрено изучение только систематических курсов биологии и географии, во ФГОС произошел полный отказ от существовавшей ранее возможности изучения в младшем подростковом возрасте интегрированного курса естествознания, который включал и физическую составляющую. Между тем, именно возраст 10-12 лет (что соответствует 5-6 классам), который отличает высокая любознательность и стремление исследовать природу, наиболее активно используется во всех странах для формирования первоначальных исследовательских умений, азов естественнонаучной грамотности и научного мировоззрения. Искусственный разрыв в два года приводит к утрате у многих учащихся интереса к естественным наукам, а также забыванию тех первоначальных естественнонаучных знаний и умений, которые были получены ими в начальной школе в рамках предмета «Окружающий мир».

Результаты решения задач в ЕГЭ по физике (наиболее важный вид деятельности, востребованный при поступлении в инженерно-физические вузы) показывают, что не более четверти участников экзамена осваивают решение задач на применение знаний в измененных ситуациях. Это говорит о недостатке учебного времени, о том, что физика изучается преимущественно на базовом уровне с нагрузкой 2 часа в неделю, при которой учителя стремятся изучить весь спектр теоретических вопросов традиционного курса физики, но времени на формирование сложных видов деятельности (в том числе и на освоение решения задач) явно не хватает. Эти данные в совокупности с данными международного исследования TIMSS свидетельствуют о малой численности обучающихся, изучающих профильный курс физики, и, соответственно, о недостатке числа профильных физико-математических классов.

2.3 Проблемы методического характера

Результаты международного сравнительного исследования PISA и всероссийских проверочных работ свидетельствуют о том, что в методике обучения физике недостаточно внимания уделяется формированию таких умений, как постановка задачи исследования, выдвижение научных гипотез и предложение способов их проверки, определение плана исследования и интерпретация его результатов, использование приемов, повышающих надежность получаемых данных. В процессе обучения российским учащимся предлагается недостаточно заданий, при выполнении которых необходимо объяснить природное явление на основе имеющихся знаний, аргументированно спрогнозировать развитие какого-либо процесса. Имеющиеся учебно-методические комплекты по физике для основной школы и для базового уровня в средней школе (физика и естествознание) не решают в полной мере задачу формирования естественнонаучной грамотности обучающихся.

Результаты исследования TIMSS для основной школы и данные ОГЭ по физике свидетельствуют о дисбалансе в формировании способов деятельности: наиболее высокие результаты достигаются при выполнении заданий на воспроизведение знаний и их применение в типовых учебных ситуациях, дефициты фиксируются при выполнении заданий на применение знаний в измененных ситуациях, при объяснении явлений и описаниях наблюдений и опытов. Анализ аппарата усвоения учебно-методических комплектов показывает недостаточную насыщенность заданиями, формирующими сложные умения строить логически связные рассуждения, объяснять результаты опытов, самостоятельно выдвигать гипотезы и проводить исследования.

По результатам ЕГЭ и международных исследований в 10-11 классах практически по всем способам деятельности существует тенденция более высоких результатов выполнения заданий по механике, чем по квантовой физике и последним темам электродинамики (при одинаковой сложности задания по механике имеют более высокие средние проценты выполнения). Это свидетельствует о существующем в процессе обучения «перекосе» затрат учебного времени между разделами физики в пользу механики, а также о недостаточном внимании в программах по физике фактам и закономерностям, связанным с достижениями современной физики (раздел «Атомная и ядерная физика»).

Результаты решения расчетных задач показывают, что необходимы изменения в методиках обучения решению задач, которые должны быть направлена не на заучивание способов решения типовых расчетных задач, а на обучение умениям самостоятельно выбирать физическую модель при решении задачи, обосновывать выбор необходимых законов и формул.

Важнейшим условием качественного обучения физике является материально-техническое оснащение кабинета физики, включающее демонстрационное и лабораторное оборудование. Оборудование должно обеспечивать наблюдение и исследование ключевых явлений, исследование эмпирических закономерностей и большинства фундаментальных законов, измерение изучаемых величин. Лабораторное оборудование обеспечивает самостоятельный ученический эксперимент, при этом нормативно-обязательным вне зависимости от уровня изучения физики (базовый или углубленный) и образовательной программы (основная или средняя школа) является фронтальный ученический эксперимент. Измерительный комплекс кабинета физики должен быть сформирован на основе оптимального сочетания классических (аналоговых) и современных (цифровых и компьютерных) средств измерений и способов экспериментального исследования явлений и исследования законов и закономерностей.

Отечественная учебная промышленность серийно выпускает для школ различное оборудование для изучения физики на экспериментальной основе. При этом отсутствуют единые требования как к перечню оборудования, так и к параметрам приборов и материалов. Реальное положение с оснащенностью учебных кабинетов вызывает тревогу, и без исправления ситуации крайне затруднена модернизация физического образования.

Традиционно в нашей стране экспериментальные задания на реальном оборудовании были частью государственной итоговой аттестации, но в КИМ ЕГЭ по физике такие задания отсутствуют. У учителей формируется отношение к учебному эксперименту как малозначительному и необязательному виду деятельности, что приводит к пренебрежению лабораторными работами и, как следствие, к неудовлетворительному уровню формирования экспериментальных умений, которые являются неотъемлемой составляющей естественнонаучной грамотности.

2.4 Кадровые проблемы

Направление педагогической подготовки в вузах, на которой обучаются будущие учителя физики, мало востребованы в связи с низким престижем профессии учителя физики. Кроме того, на это направление подготовки не требуется сертификат о сдаче ЕГЭ по физике, что приводит к набору на эту специальность выпускников, не мотивированных к изучению физики и не имеющих достаточного уровня подготовки для освоения вузовской программы курса общей физики.

Школы, особенно в регионах, испытывают существенный дефицит учителей физики, что объясняется не только их низким социальным статусом и маленькой зарплатой, но и тем, что многие педагогические вузы, особенно после объединения с другими вузами, прекратили подготовку учителей физики. Данные международных сравнительных исследований и национальных исследований качества образования говорят о высоком среднем возрасте учителей физики, малочисленности группы учителей с опытом работы до 10 лет.

Процедура отбора экспертов в региональные предметные комиссии по проверке заданий с развернутым ответом ОГЭ и ЕГЭ косвенно свидетельствует о недостаточном уровне предметной подготовки части учителей физики.

3. Цели и задачи Концепции

Целью Концепции является повышение качества преподавания и изучения физики в образовательных организациях с учетом перспективных направлений научно-технического развития Российской Федерации. Указанная цель достигается посредством решения следующих задач:

 обновление документов, регламентирующих содержание физического образования;

 обновление содержания образовательных программ для уровней начального, основного и среднего общего образования с учетом преемственности и учета концептуальных подходов к изучению вопросов физики;

 обновление учебно-методических комплектов, технологий и методик обучения;

 совершенствование материально-технической базы школьных кабинетов физики;

 совершенствование системы оценки учебных достижений обучающихся,

 совершенствование системы подготовки учителей физики и повышение их квалификации с использованием современных педагогических технологий и методов обучения, содействие их профессиональному росту.

4. Основные направления реализации Концепции

Обновление содержания образования, относящегося к области физики должно базироваться на следующих основаниях:

В начальной школе элементы физики должны входить в содержание предмета «Окружающий мир», программа которого должна включать в себя знакомство с наиболее яркими физическими явлениям, агрегатными состояниями вещества, различными видами энергии и их взаимными превращениями. Акцент в обучении должен делаться на усилении наглядности при знакомстве школьников с физическими явлениями и на формировании таких действиях, как наблюдение, описание явлений, предположения об их причинах, простейшие опыты и измерения.

В 5-6 классах основной школы элементы физики должны изучаться в рамках интегрированного предмета «Естествознание». Здесь знакомство с основными физическими явлениями должно переходить на новый качественный уровень, предполагающий проведение простейших исследований, измерений и даже обработку данных с помощью компьютера. Именно на этом этапе школьники способны переходить к научным объяснениям некоторых явлений и пониманию взаимосвязи разных наук о природе, осмысленно использовать такие понятия, как факт, гипотеза, модель, проверочный эксперимент. Сформированные в рамках «Естествознания» первоначальные научные представления и экспериментальные умения подготавливают возможность для последующего изучения систематического курса физики и других естественнонаучных предметов на основе активной познавательной деятельности, включая элементы самостоятельного исследования.

В 7-9 классах физика должна изучаться в виде обязательного для всех учащихся систематического курса. Ключевым здесь должно являться экспериментальное исследование физических явлений, изучение эмпирических законов, применение физических знаний в реальных жизненных ситуациях, понимание связи физики с окружающими нас устройствами и технологиями. Должно быть расширено использование исследовательского подхода в ученическом эксперименте, а в требованиях к результатам обучения акцент перенесен с решения расчетных задач на объяснение физических явлений на основе имеющихся теоретических знаний (качественные задачи). Усиление практической части курса основной школы (расширение числа ученических практических работ) должно обеспечивать мотивацию к изучению предмета, увеличение доли обучающихся, выбирающих физику в качестве профильного предмета в средней школе.

В 10-11 классах физика может изучаться либо в рамках интегрированного курса, либо отдельного предмета. Основной целью изучения предмета на базовом уровне в средней школе должно стать формирование естественнонаучной грамотности, что требует существенного усиления методологической составляющей курса и расширение аппарата усвоения учебно-методических комплектов заданиями практико-ориентированного характера.

На углубленном уровне физика изучается как научная дисциплина, имеющая непосредственное отношение к будущей научной или инженернойпрофессиональной сфере деятельности, выбранной учащимся. Обновление содержания здесь – это введение вопросов, связанных с современной физикой. Содержание профильного курса физики в средней школе нуждается в изменениях в части наполнения раздела «Атомная и ядерная физика» фактами и закономерностями, связанными с достижениями современной физики.

Стержневыми элементами курса физики основной школы являются физические явления (формирование знаний о природе физических явлений, их причинах, основных физических понятия и знаний феноменологических законов физики). Стержневой идеей курса физики средней школы является физическая теория.

Нуждаются в доработке документы, регламентирующие содержание физического образования. Во ФГОС ООО необходимо внести требования к предметным результатам по предмету «Естествознание» в 5-6 классах, включающие содержательные элементы физики, биологии, географии, астрономии, химии. В ПООП ООО и СОО необходимо усовершенствовать планируемыми результатами освоения содержания программы по физике. При отборе планируемых результатов следует учитывать не только познавательные результаты (как это сделано в настоящее время), но и коммуникативные и регулятивные действия, освоение которых наиболее эффективно осуществляется средствами физики, а также те ценностные установки, которые необходимы для формирования естественнонаучных компетенций.

Обновление содержания физического образования требует совершенствования программ и учебных методических комплектов по предмету «Окружающий мир» и разработки содержания, программ и учебных методических комплектов предмета «Естествознание» для 5-6 классов.

Необходима разработка отдельной программы расширенного изучения физики в 8-9 классах для образовательных организаций, реализующих программы повышенного образовательного уровня по математике.

Обновление программ и учебных методических комплектов по физике должно обеспечить реализацию деятельностного подхода к изучению предмета, что может осуществлено путём усиления прикладного характера учебного материала; расширение доли ученического эксперимента; переориентации учебного процесса на применение знаний в контексте жизненных ситуаций; увеличения доли заданий на объяснение и доказательства в аппарате усвоения учебников и т.п. Необходимо создать дидактические материалы (задачники, рабочие тетради, сборники диагностических материалов и пр.), содержащие не только традиционные расчетные задачи, но и задания, выполнение которых требует не просто решить задачу, следуя изученному алгоритму, но и дать пояснения, доказать и обосновать свою точку зрения, применить знания к решению проблем.

Важной составляющей обновления содержания физического образования является совершенствование инструментария для оценки учебных достижений по физике, включая расширение инструментария для учительского оценивания, внешней оценки на уровне внутреннего мониторинга образовательной организации, муниципальных и региональных систем оценки качества образования, обновление контрольных измерительных материалов для проведения ЕГЭ, ОГЭ, ВПР и других оценочных процедур. В качестве направлений совершенствования рассматриваются: переориентация на проверку планируемых результатов обучения, усиление роли качественных задач, увеличение доли заданий практико-ориентированного характера, расширение спектра заданий на проверку методологической составляющей курса, введение экспериментальных заданий в КИМ ЕГЭ по физике. Экспериментальная часть ЕГЭ может выполняться в отдельный от письменной части день в специальном центре, оснащенном необходимым лабораторным оборудованием. Для выполнения экспериментальных заданий могут используются наборы оборудования на базе традиционных приборов и материалов, включенных в перечень оборудования для школьных кабинетов физики, либо компьютерный измерительный блок (компьютер и подключенные к нему датчики для измерения различных физических величин).

Модернизация подходов к преподаванию физики как в основной, так и в средней школе должна обеспечиваться внедрением современных технологий обучения, таких как: технология использования компьютерного моделирования в процессе исследовательского обучения, технология, основанная на использовании планшетных компьютеров и мобильных телефонов, технология сотрудничества в обучении (работа в малых группах сотрудничества), технология «перевернутого» обучения (самостоятельное изучение нового материала до проведения урока), технология дополненной реальности (виртуальные объекты и информация дополняют сведения о физических объектах и окружающей среде при проведении учебных исследований); технология формирования экспериментальных умений учащихся. Приоритетным методом является проектно-исследовательская деятельность обучающихся, которая носит интегративный характер и осуществляется на основе новой образовательной среды, которая делает учащихся активными участниками образовательного процесса, дает возможность широкого выбора в области будущего профессионального развития на основе фундаментальной естественнонаучной и математической подготовки.

Для обновления содержания физического образования необходимо обеспечить подготовку учителей:

 начальной школы к преподаванию предмета «Окружающий мир», включающего новые дидактические единицы, относящиеся к области физики;

 предметов естественнонаучного цикла к преподаванию интегрированного курса «Естествознание» в 5-6 классах;

 физики к преподаванию систематического курса физики; программы подготовки (повышения квалификации) должны предусматривать блоки предметного содержания (решение сложных задач, вопросы современных научных исследований и т.д.) и блоки методического характера, обеспечивающие освоение оборудования для компьютеризированного эксперимента и освоение эффективных педагогических практик формирования естественнонаучной грамотности обучающихся.

Важнейшим показателем оценки деятельности учителя физики должен быть показатель динамики образовательных достижений обучающихся, о которой можно судить как на основании внешних оценочных процедур, так и на основании внутреннего мониторинга образовательной организации.

Для преподавания учебного предмета «Астрономия» в качестве самостоятельного предмета на уровне среднего общего образования необходимо при получении высшего педагогического образования присваивать квалификацию «учитель физики и астрономии».

Необходимо разработать специальный профессиональный стандарт для учителей физики, расширив и конкретизировав необходимые умения в обобщенных трудовых функциях (например, умения, связанные с обеспечением функционирования лаборатории кабинета физики, обеспечением экспериментальной части программы по предмету).

5. Реализация концепции

Реализация настоящей Концепции обеспечит новый уровень изучения и преподавания физики, будет способствовать реализации Стратегии научно-технологического развития Российской федерации.

Планируемым механизмом реализации настоящей Концепции является включение соответствующих задач в осуществляемые мероприятия целевых федеральных и региональных программ и программ развития отдельных образовательных организаций, финансируемых за счет средств федерального, региональных и муниципальных бюджетов.