Зачем изучать физику в школе
Обновлено: 04.07.2024
Зачем изучать в школе вопросы современной физики?
Совсем недавно было совершено много физических открытий высочайшего уровня, в том числе Нобелевских. Это связано с появлением новых теоретических представлений и методов, со стремительным развитием экспериментальных методик, использованием инновационных научных установок и технологий. Современная физика исследует явления и процессы, открытые за последние полвека в области макро-, микро- и мегафизики, используя фундаментальные физические теории, передовые методы и инновационные технологии.
Как изучение новейших физических вопросов меняет представления подростков о науке?
Основные проблемы изучения современной физики в школе и их решения
Решение: совмещать историко-физический подход, адаптировать материалы, избегать излишнюю математизацию.
- На уроках отсутствует необходимый эмоциональный фон, мотивирующий учеников осмыслить проблемы современной физики.
Решение: демонстрировать панорамный взгляд (без раскрытия всех деталей и нюансов) на то или иное достижение современной физики с акцентом на его уникальность и важность в ряду других событий.
- Остаются неопределенными содержательные аспекты изучения современной физики.
В учебнике на современном уровне изложены фундаментальные вопросы школьной программы, представлены основные применения законов физики, рассмотрены методы решения задач. Книга адресована учащимся физико-математических классов и школ, слушателям и преподавателям подготовительных отделений вузов, а также читателям, занимающимся самообразованием и готовящимся к поступлению в вуз.
Учебник предназначен для учащихся 10 классов, изучающих физику на базовом уровне, создан с учётом современных научных представлений и включает следующие разделы: "Механика", "Молекулярная физика и термодинамика" и "Электродинамика" ("Электростатика").
Состав УМК: рабочая программа (скачать бесплатно), учебники в печатной форме, учебники в электронной форме (апробировать), методические пособия (скачать бесплатно), сборники задач.
Для чего нужна физика не только школьникам, но и всем взрослым.
7 причин знать физику
Как заинтересовать физикой детей?
В одном классе с моим 12-летним сыном учится славный мальчик Гоша, который в шестом классе знает физику так, что ему могут позавидовать многие восьмиклассники. Мальчик посещает школьные факультативы, спрашивает учителей о работе термоядерных двигателей, рассказывает одноклассникам о веществах с отрицательной массой. Откуда у шестиклассника такие познания в сложной науке?
Однажды я не выдержала и задала этот вопрос юному дарованию. Выяснилось, что с детства родители покупали Гоше множество научно-познавательных книг с яркими картинками. Сидя на продлёнке, он зачитывался словарями и энциклопедиями, особенно интересуясь устройством различных механизмов. Когда к мальчику попал советский учебник по физике, где по его словам всё понятно и интересно рассказано, увлечение физикой окрепло ещё больше.
Автор текста — читатель нашего канала. Если у вас есть интересный опыт школьной жизни и вы хотите им поделиться на страницах нашего канала — свяжитесь с нами .
Самая распространенная жалоба школьника на трудность предмета звучит так: “Зачем мне эта дурацкая …. (тут можно поставить что угодно – физику, математику, историю, биологию), если я не собираюсь заниматься ей после школы?!”
Действительно, а нужно ли бедному ребеночку зубрить формулы и разбираться с законами Ньютона и Фарадея? Может, ну ее, эту пакость, займемся лучше чем-то интересным? Удивительно, но многие взрослые и сами не понимают, зачем учили физику в школе и искренне не видят связи между этой занимательной наукой и повседневной жизнью. Давайте же найдем эту связь!
Представьте себе свой обычный день. Вот вы встали с кровати, потянулись и посмотрели в зеркало. И законы физики заработали прямо с началом вашего дня!
Движение, отражение в зеркале, гравитация, которая заставляет вас идти по земле, а воду течь в раковину, а не вам в лицо, сила, которая требуется для того, чтобы поднять сумку или открыть дверь – все это физика .
Обратите внимание на лифт, легко и быстро поднимающий вас на нужный этаж, автомобиль или другой транспорт, компьютеры, планшеты и телефоны. Без физики все это никуда бы не поехало, не включилось и не заработало.
Развитие физики можно приравнять к прогрессу.
Сначала люди поняли законы оптики и изобрели простые очки , чтобы те, кто плохо видит, могли лучше ориентироваться, читать и писать. А затем на свете появились микроскопы , с помощью которых ученые сделали невероятные открытия в таких областях, как биология и медицина. И телескопы , в которые астрономы увидели планеты, звезды и целые галактики и смогли сделать выводы об устройстве Вселенной. Каждое открытие в физике помогает человечеству сделать новый шаг вперед.
Хорошо, скажете вы. Но ведь для всего перечисленного, для всех этих открытий и разработок существуют физики. То есть люди, сознательно выбравшие именно эту науку своей основной профессией. Причем же здесь остальные, да еще и гуманитарии? Им-то на что эти знания, если можно просто прочитать инструкцию к своему телефону и этого будет достаточно для его использования?
Мы уже писали, что в каждом гуманитарии может обнаружиться и технарь, но кроме этого, приведем несколько примеров из повседневной жизни, когда базовое знание физики может пригодиться каждому. Причем, разберем только один раздел физики, практически полностью созданный Исааком Ньютоном, - механику.
Движение, скорость, ускорение.
Итак, все во Вселенной постоянно двигается, включая нашу планету и землю, по которой мы ходим. А ходим мы почти ежедневно в разные места. Значит, мы постоянно рассчитываем, насколько быстро доберемся до театра, работы, друзей, чтобы не опоздать. Задачи на скорость мы решаем в средней школе в рамках курса математики, но на самом деле это базовая физика.
Теперь представьте, что вы выбираете машину. У вас есть желание получить резвый автомобиль, но вам нужно возить семью, поэтому размер тоже имеет значение. То есть резвый и большой. И как же понять, какой подойдет? На что вы обратите внимание? На ускорение , конечно! Есть такой параметр – постоянное ускорение, то есть разгон от 0 до 100 км за количество секунд. Так вот чем меньше время от 0 до 100, тем бодрее будет ваша машина на старте и виражах. И это подскажет вам физика!
Когда вы начинаете (и продолжаете) водить машину, кое-что из базового курса физики вам очень пригодится. Например, вы сами поймете, что резко тормозить на трассе при скорости 120 км/ч только потому, что вам внезапно захотелось полюбоваться красивым видом, пожалуй, не стоит.
Даже если за вами не едет на такой же скорости еще несколько автомобилей, водители которых могут не успеть среагировать. Просто при торможении ускорение отрицательное, поэтому всех, кто сидит в машине, резко бросает вперед. Поверьте, впивающиеся в тело ремни и растянутые шейные мышцы – это неприятно. Просто имейте в виду такое понятие из физики, как ускорение.
Сила тяготения, импульс и другие полезности.
Физика расскажет о законе тяготения . То есть мы уже и так знаем, что если бросить предмет, то он упадет на землю. Что это значит? Земля притягивает нас и все предметы. Мало того, планета Земля притягивает даже такой тяжелый космический предмет, как Луна. Заметим, что Луна не улетает по своей траектории и каждый вечер показывается людям. Также не зависают в воздухе любые штуки, которые мы в сердцах бросили на пол. На брошенные предметы действует еще и ускорение, потому что у Земли огромная сила притяжения. А также сила трения.
Поэтому, зная об этих законах, можно понять, что происходит, если человек прыгает с парашютом. Связана ли площадь парашюта связана с замедлением скорости падения? Может, стоит просить парашют побольше? Как действует импульс на коленки парашютиста, и почему нельзя приземляться на прямые ноги?
А как выбрать горные лыжи? Вы отлично катаетесь или только начинаете? Подумайте о трении, уточните именно эти параметры своих новых лыж. Если вы новичок, не знающий физики, то очень вероятна ошибка в выборе. Успеете ли вы остановиться?
Окей, вы не собираетесь прыгать с парашютом и ничего не хотите знать про горные лыжи.
Вернемся к повседневности. Вот перед вами гайка и гаечный ключ. За какую часть ключа нужно взяться, чтобы приложить к гайке максимальную силу? Те, кто изучал физику, возьмутся за ключ как можно дальше от гайки. Чтобы открыть тяжеленную дверь в старое здание, нужно давить на нее с самого краю, подальше от петель. Нужно ли рассказывать про рычаг и точку опоры, которой так не хватало Галилею?
Наверное, этих примеров пока достаточно для иллюстрации ежедневного присутствия физики в нашей жизни. И это была только механика! А ведь есть еще оптика, которую мы упоминали в начале статьи, и электричество с магнитными полями. И это мы скромно молчим про теорию относительности.
Поверьте, физика на базовом уровне необходима каждому, чтобы не выглядеть глупо и смешно в самых обычных ситуациях.
Почему школьная программа не оставляет у выпускников почти никаких знаний? Что в ней устарело, а что нуждается в кардинальном пересмотре?
Начинаем серию статей о проблемах и устаревших концепциях в школьной программе и предлагаем порассуждать о том, зачем школьникам нужна физика, и почему сегодня её преподают не так, как хотелось бы.
Для чего современный школьник изучает физику? Или для того, чтобы ему не надоедали родители и учителя, или же затем, чтобы успешно сдать ЕГЭ по выбору, набрать нужное количество баллов и поступить в хороший вуз. Есть ещё вариант, что школьник физику любит, но эта любовь обычно существует как-то отдельно от школьной программы.
В любом из этих случаев преподавание ведётся по одинаковой схеме. Оно подстраивается под систему собственного контроля — знания должны преподноситься в такой форме, чтобы их можно было легко проверить. Для этого и существует система ГИА и ЕГЭ, а подготовка к этим экзаменам в результате и становится главной целью обучения.
Как устроено ЕГЭ по физике в его сегодняшнем варианте? Задания экзамена составляются по специальному кодификатору, куда входят формулы, которые, по идее, должен знать каждый ученик. Это около сотни формул по всем разделам школьной программы — от кинематики до физики атомного ядра.
Большая часть заданий — где-то 80% — направлена именно на применение этих формул. Причем другие способы решения использовать нельзя: подставил формулу, которой нет в списке — недополучил какое-то количество баллов, даже если ответ сошелся. И только оставшиеся 20% — это задачи на понимание.
В результате главная цель преподавательской работы сводится к тому, чтобы ученики знали этот набор формул и могли его применять. А вся физика сводится к несложной комбинаторике: прочитай условия задачи, пойми, какая формула тебе нужна, подставь нужные показатели и просто получи результат.
В элитарных и специализированных физико-математических школах обучение, конечно, устроено иначе. Там, как и при подготовке к всевозможным олимпиадам, присутствует какой-то элемент творчества, а комбинаторика формул становится намного сложнее. Но нас здесь интересует именно базовая программа по физике и её недостатки.
Стандартные задачи и абстрактные теоретические построения, которые должен знать обычный школьник, очень быстро выветриваются из головы. В результате физику после окончания школы уже никто не знает — кроме того меньшинства, которому это почему-то интересно или нужно по специальности.
Получается, что наука, главной целью которой было познание природы и реального физического мира, в школе становится донельзя абстрактной и удаленной от повседневного человеческого опыта. Физику, как и другие предметы, учат зубрёжкой, а когда в старших классах объём знаний, который необходимо усвоить, резко возрастает, всё зазубрить становится просто невозможно.
Но это было бы и необязательно, если бы целью обучения было не применение формул, а понимание предмета. Понимать — это, в конечном счёте, намного легче, чем зубрить.
Формировать картину мира
Задачки, которые нам здесь предлагают решить — не количественные, а качественные: нужно не подсчитать какой-то абстрактный показатель вроде коэффициента полезного действия, а поразмышлять, почему вечный двигатель невозможен в реальности, можно ли выстрелить из пушки до луны; нужно провести опыт и оценить, каким будет эффект от какого-либо физического взаимодействия.
Одним словом, заучивать формулы здесь не обязательно — главное понимать, каким физическим законам подчиняются предметы окружающей действительности. Проблема только в том, что знания такого рода куда сложнее поддаются объективной проверке, чем наличие в голове школьника точно определённого набора формул и уравнений.
Поэтому физика для обычного ученика оборачивается тупой зубрежкой, а в лучшем случае — некой абстрактной игрой ума. Формировать у человека целостную картину мира — совсем не та задача, которую де факто выполняет современная система образования. В этом отношении, кстати, она не слишком отличается от советской, которую многие склонны переоценивать (потому что раньше мы, мол, атомные бомбы разрабатывали и в космос летали, а сейчас только нефть умеем продавать).
По знанию физики ученики после окончания школы сейчас, как и тогда, делятся примерно на две категории: те, кто знает её очень хорошо, и те, кто не знает совсем. Со второй категорией ситуация особенно ухудшилась, когда время преподавания физики в 7-11 классе сократилось с 5 до 2 часов в неделю.
Большинству школьников физические формулы и теории действительно не нужны (что они прекрасно понимают), а главное — неинтересны в том абстрактном и сухом виде, в котором они преподносятся сейчас. В итоге массовое образование не выполняет никакой функции — только отнимает время и силы. У школьников — не меньше, чем у учителей.
Attention: неправильный подход к преподаванию точных наук может иметь разрушительные последствия
Если бы задачей школьной программы было формирование картины мира, ситуация была бы совершенно иной.
Лекция Уолтера Левина — хороший пример того, как можно соединить физические теории и формулы с конкретными наблюдениями.
Физика – одна из основополагающих наук, которая объясняет множество явлений, происходящих в нашей жизни. Благодаря физике мы имеем огромное количество благ. Знание физики даёт множество инструментов в руки человечества. Плюс ко всему, это просто интересно.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока "Почему важно знать физику?"
И действительно, как объяснить подростку, которому физика не интересна, если он не собирается связывать с ней профессию, что ему надо учить все эти формулы, законы и теории? Давайте попробуем ответить на этот вроде бы простой, но в то же время сложный вопрос.
Но знание физических закономерностей устройства нашего мира так или иначе нужно знать любому человеку. Это такая же часть общекультурного базиса, как и знание основных правил русского языка, как ориентация в географии или в истории, как знакомство с общими принципами биологической эволюции.
Вот раньше люди ездили на тарантасах, запряжённых лошадьми, жали серпами пшеницу и рожь, проводили вечера при свете лучин. А в сказках мечтали о чудесах: ковре-самолёте, топоре-саморубе и многом другом. Стала ли сказка былью? Конечно да. Ведь сегодня люди летают на самолётах. Комбайны убирают урожай в поле (некоторые даже без участия человека!). Электро- и бензопилы в считанные минуты спиливают деревья. А энергосберегающие лампочки освещают наши дома и квартиры.
Мобильная связь расширила возможности общения людей друг с другом. Ракеты выводят на орбиту искусственные спутники Земли. В конце концов человек достиг космоса. Всё это стало возможным благодаря достижениям различных наук, главной из которых является физика.
Только физика поможет нам понять, почему появляется радуга, как работает телефон, как появляется изображение на экране телевизора или монитора.
Только зная физику, можно проектировать и строить дома, заводы, машины и электростанции. Чтобы создавать радиоприёмники, автомобили, космические аппараты, даже просто одежду и продукты питания, надо знать физику.
Например, на уроках биологии часто приходится работать с микроскопом. А его устройство и принцип действия основаны на законах физики. Те же очки, телескопы, фотоаппараты и видеокамеры можно было сделать лишь потому, что физики изучили, как распространяется свет в воздухе и стекле.
А, например, конструирование и изготовление кораблей, самолётов и воздушных шаров основано на знании закономерностей, которым подчиняются жидкости, газы и движущиеся в них тела.
Без знания физики нельзя было бы сделать ни часы, ни телефон, ни пылесос, ни телевизор. И мы были бы лишены многих полезных вещей, которые помогают нам готовить и сохранять пищу, убирать квартиру, слушать музыку и даже общаться с друзьями на расстоянии.
Занимаемся спортом эффективнее
Практически во всех видах спорта (игры с мячом, стрельба, бильярд, зимние виды спорта, водные виды спорта и так далее) знание физики может здорово помочь. Можно долго и упорно практиковаться, а можно подучить теорию и понять, почему мяч (или другой снаряд) движется именно так.
Вот представим, как люди на коньках катаются. У нас так хорошо получается скользить, потому что при повышении давления лёд плавится. Создаётся водяная прослойка, выполняющая роль смазки между лезвием и твёрдой поверхностью, в результате трение о лёд уменьшается. На подошве у нас получилось бы проехать куда хуже.
Так и в кёрлинге: игроки жёсткими щётками натирают лёд перед камнем, от трения температура ледяных бугорков повышается, они начинают таять и покрываются мельчайшими капельками воды. Они играют роль смазки между камнем и льдом. В результате, если натирать лёд точно перед камнем, он будет двигаться дольше, а если натирать участок, находящийся чуть в стороне от траектории движения центра камня, он начнёт смещаться, ведь с этой стороны трение будет меньше. Итог – движение камня корректируется в зависимости от работы членов команды. Так что, если занимаешься тем же кёрлингом, ты тоже немного физик.
Открываем для себя новые карьерные возможности
Без физики врачи, наверное, до сих пор боролись бы со всеми болезнями кровопусканием. Кстати, этот способ лечения в XIX веке привёл к открытию одного из самых фундаментальных законов физики – закона сохранения энергии. Многие современные медицинские приборы появились за счёт развития науки. Например лазер. Чего только с помощью него не делают: зрение корректируют, проводят диагностику и операции (косметическая хирургия, стоматология, урология, лапароскопия), удаляют вены.
Конечно, не всем программистам знания физики пригодятся потом в работе, но некоторым – очень. Например, тем, кто занимается симуляцией физических процессов в играх: программирует гоночные симуляторы, воздушные, танковые. В этом случае просто необходимо знать физические законы, иначе видеоигры будут скучными, а анимации не будут выглядеть реалистично.
Выходит, физика – необходимый этап в карьере программиста.
Как ответить, не зная физику? Вот и мы не знаем.
Дети задают много вопросов про окружающий мир, и отвечать на них можно, конечно, по-разному. Даже если вы забыли какие-то детали или сложную формулу, но достаточно хорошо поняли суть дела, то даже через 10–20 лет легко сумеете объяснить ребёнку дошкольного или младшего школьного возраста все такие штуки – кратко и с учётом его уровня понимания. Этим и определяется образование: если можешь рассказать что-то пятилетнему ребёнку, значит, ты действительно понимаешь принцип явления, а не прикрываешься умными словами.
Таким образом, можно без преувеличения сказать, что знания, добытые физиками за века развития науки, присутствуют в любой области человеческой деятельности. Окиньте взглядом то, что вас сейчас окружает – в производстве всех находящихся вокруг вас предметов важнейшую роль сыграли достижения физики.
Знания, полученные при изучении физики, пригодятся вам в повседневной жизни и поспособствуют развитию ваших интеллектуальных способностей. Физику нужно изучать для того, чтобы понимать, как устроен окружающий мир. Понимать хотя бы в общих чертах. И тогда человек не будет делать многих глупостей в жизни. А окружающий нас мир будет для нас безопаснее и интереснее.
Читайте также: