Проблемы с физикой в школе что делать

Обновлено: 04.07.2024

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Проблемы в изучении физики в школе.

Работа над построением модели состоит в том, чтобы отбросить мелкие, несущественные эффекты (для той или иной задачи), оставив только главные. Это легко сказать, но нелегко сделать: ведь полная картина явления и закона еще не известна, и оценить роль некоторых эффектов можно только весьма предположительно (тем более для обычного школьника и не для каждого преподавателя это под силу). В связи с этим созданную модель правильнее было сравнивать с очень контрастной фотографией, на которой потеряны мелкие детали. Модель должна быть достаточно простой, доступной для дальнейшего математического анализа, но в то же время должна отражать важнейшие стороны явления. Что происходит в школе с физикой?

Многие ученики в современном мире, вообще считают, что физика слишком сложный предмет для них и особо не нужный для современного общества. В этом виноваты мы сами, физики-педагоги, и наша структура образования которая нацелена на ограниченность времени, а также на решение только определенных видах задач, в виде ЕГЭ, в связи с этим, не зачем школьнику рассуждать, ничего не понимая, скажем, о специальной теории относительности или корпускулярно-волновом дуализме и т.д. и т.п.

Потому что в настоящее время школьники уже не умеют работать самостоятельно и рассуждать, их работа заключается, в поиске информации из всемирной паутины Интернет. Своих наблюдений и выводов у учеников нашего поколения - не наблюдается. Вот такая ситуация в нашем образовании по школьному предмету физика, которую нужно исправлять.

1. Б.Т. Лихачев "Метологические основы педагогики", Самара, 1998 г.

2. В.И. Лукашик, Е.В. Иванова "Сборник задач по физике 7-9 класс"

Помните мой пост с аналогичным названием о математике? Давайте теперь разберёмся и с физикой. С ней в школе тоже серьёзные проблемы.

1. Физика — индуктивная наука с множественными элементами дедукции, а не чисто дедуктивная наука

К сожалению, не видел ни одного заведения, где достаточно ясно и подробно объясняли эти два сильно отличающихся подхода: дедукцию и индукцию. Кстати, есть ещё абдукция. Вообще научный метод и философию познания в стенах школы обсуждать как-то не принято, этого попросту нет.

В результате это закладывает базу сначала непонимания, а затем и незнания предметов естественно-научного и математического круга, равно как и нежелание заниматься тем, что совершенно непонятно и лишь представляет из себя набор несвязанных формул и странных идей. Как можно изучать то, основы чего остались за кадром? Почему-то с естественными и точными науками сегодня в школе дела обстоят примерно так.

2. Никакой ясности, что такое определение, экспериментальный закон и дедуктивно выведенная формула

Предметники-естественнонаучники как будто очень плохо разделяют все эти понятия на своих уроках и в некоторых своих книжках. Я снова плюну в огород первого пункта: если нет нормального фундамента (а понимание различий определения, экспериментального закона и дедуктивного закона есть не что иное, как основы), то хорошее здание науки в голове учащегося не построить.

Радий — элемент-убийца, который долгое время считали лекарством. История Марии и Пьера Кюри

В этом пункте хочу отметить, что история (как и литература) абсолютно оторвана от физики, химии, биологии, математики, что в корне образовательного процесса неверно. Мы все на истории должны запомнить о каких-то там нескольких сотнях царьков, а не о том, каков был дух времени: что в конкретное десятилетие-двадцатилетие думали философы? О чём мечтали поэты и что изобретали инженеры и учёные? А также что происходило с основными религиями? Кто правил миром и к чему стремился привести свою страну тот или иной правитель?

3. Продолжим обсуждение учебников

Мне повезло в этом году наткнуться на задачники по физике, по которым учат в новомодной питерской школе № 777, для всё того же восьмого класса. Они хороши. После них можно ЕГЭ сдавать перед девятым классом. А почему бы и нет? Дети периодически решают задачи уровня десятого класса, ещё чуть их напрячь, и они в восьмом за год пройдут всю школьную программу. Но будет ли толк?

Можно решить сотню-другую непонятных задачек, но осмысления предмета это не даст. Есть неплохой пятитомник Мякишева за 10-11 класс, но кто готов прочесть порядка 2000 страниц за год-другой? Некоторые советуют трёхтомник Бутикова, но, на мой взгляд, он слишком краток. В принципе и теорфизику Ландау и Лифшица можно в школе почитать, но эффект будет в среднем никакой. Другое дело — американские учебники, которые мне довелось редактировать, рецензировать, дописывать и переписывать. Они с нашими не сравнятся, в хорошем смысле в пользу США.

4. Сила или слабость математики

Почему-то так сложилось в нашей стране, что задачки по физике часто опережают необходимые для их решения знания математики. В среднестатистической школе это обычно проявляется только к 10-11 классу, когда было бы хорошо уже уметь решать дифференциальные и интегральные уравнения, отлично владеть дифференциально-интегральным исчислением, но это не критично, почти из любой ситуации можно выкрутиться и обойтись без высшей математики.

Я вижу ещё много проблем у бедной физики: отсутствие перспектив в России, отсутствие талантливых преподов, ещё меньшая по сравнению с математикой мотивация у учащихся заниматься, отсутствие в школе нормального знакомства с квантовой механикой и другие. Но давайте остановимся и на этом и порадуемся, что три закона Ньютона ещё вызывают в народе какие-то ассоциации, а инженеры всё ещё добывают нефть и газ! Хороших всем образовательных будней!

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.

Разбор проблемы. Одной из многих. Очень много текста, но так надо.

Проблема

Дети не понимают решения задач по физике. Хотя, что там не понимать?

Прочитал, "дано" записал, формулу "подставил", решил.

Схема простая . Её и дают учителя в школе.

И по этой простой схеме дети пытаются действовать. Результат нам известный: в школах максимум 1 человек на параллель звзедит - решает, а остальные тупо из гдз списывают.

Кстати, списывают иногда очень интересным образом: ищут в интернете формулу для решения задачи №736 из Рымкевича, потом уже сами - подставляют, вычисляют, ответ пишут. И говорят учителю: "я сам решал, только формулу в интернете подсмотрел". Решение даже очень сложных задач получается весьма изящным. В одно действие всегда (или почти всегда).

Учитель, конечно, может сказать: молодец, но впредь формулы учи, чтобы подсматривать не пришлось, на контрольной не получится подсмотреть. Даже не обязательно вслух это говорить - дети, они же экстрасенсы, они и так поймут

Во всем виноваты формулы?

Такой формульный подход создаёт иллюзорное представление у ребёнка, что для решения каждой задачи нужна своя формула. На каждый чих должна быть своя формула. А если задача не решается, значит, просто формулу забыл.

Если Вы учитель физики (даже если и литературы), спросите у детей в каком-нибудь 10м классе, что важнее всего при решении задач по физике? Ответ будет единогласный: формулы . Кое-кто добавит "дано" или "единицы измерения".

Это - очень серьёзная проблема ещё и потому, что такое формульно-магическое отношение к физике и математике подогревают всевозможные петерсоны, которые в учебниках пишут разные "формулы" для умножения на трёхзначное число, содержащее ноль в разряде десятков, и на двузначное число. А ещё весь интернет пестирит памятками типа "300 самых важных формул кинематики".

Да чего уж греха таить, такие памятки дают детям сами учителя. Мол, заучите все 300 штук, и задачи все решите.

Это "жжжж" неспроста.

Почему так?

Учителей физики и математики, раздающих налево и направо стопки формул, понять можно. Они "вынуждены" это делать.

Дети же не читают задачи . Они смотрят, какие в них есть числа, и подставляют их в формулу, которая, как им кажется, более подходит к этим числам, вычисляют, пишут ответ. Оценка учениками релевантности формулы - тема отдельной статьи, и её я когда-нибудь обязательно напишу.

Выполнение преобразований для того, чтобы выразить из формулы нужную величину - уже высший пилотаж, с этим справится не каждый ученик физмата. Вот и появляются вместо одной формулы три: ρ=m/V, m=ρ•V и V=m/ρ. А чтобы легче было запомнить, нужны "треугольники" величин.

Но понять - не значит простить.

Что делать?

Здесь кое-кто может сказать: мы на уроках, решая задачу у доски, каждый раз выводим формулу из фундаментальных законов.

Как вот на это возражать?

Не работает это , разве не видите? Я как-нибудь отдельно напишу, почему.

Но я более или менее представляю, что сработает.

Ноги закопаны вообще в другом месте.

Я не зря сказал, что дети не читают текст задачи, а ищут там числа. Это легко проверить. Дайте ребёнку задачку из, скажем, термодинамики. И когда он полезет за формулами, отберите текст и спросите: а о чем задача, кто и что там делает?

9 из 10 не смогут ответить. В лучшем случае скажут, что давление нагревалось . Смысл текста они даже не забыли, просто не стали это читать. Им для решения это было не нужно. Десятому тоже не нужно, но у него фотографическая память.

Называется сие ни много, ни мало, смысловым чтением . Прокачка именно его существенно облегчит детям решение задач, а учителю работу.

Как именно читать задачи

Как уж учитель сможет перебить желание в задаче вычитать числа-формулы и на его место установить понимание ситуации - зависит только от учителя, но сделать это необходимо. При чём сделать это тем сложнее, чем успешнее ученик решал задачи по формульной схеме, и чем больше формул помнит.

Я бы, например, рекомендовал разделить решение задачи для "начинающих" на два этапа - черновой и чистовой. В первом делаем непривычные действия, а во втором, как обычно, ищем формулы и подставляем всех, кого сможем.

Сначала отвечаем на вопросы "кто?" и "что делал?". Задача - разобраться с ситуациями, понять, сколько ситуаций, сколько предметов участвует в задаче, сколько у каждого состояний и сколько процессов перехода между этими ситуациями. Список может получиться приличный, но и начинать нужно с простых задач, где мало таких вещей.

Например (практика)

От станции равноускорено тронулся поезд и через 50 с, достиг скорости 20 м/с. Определите путь, пройденный поездом.

Сначала я разберу как решают дети эту задачу

Формульный ребёнок сразу ломанётся подставлять формулы и, может, даже угадает. Правда, если заранее не подсказывать, то с большой долей вероятности он возьмёт формулу s=v•t и получит путь в 1000 м. Потому что дано t=50с и v=20м/с, а у него в голове есть треугольник. Более прошаренный ребёнок обратит внимание на ключевое слово "равноускорено" и возьмёт формулу s=v•t/2, которая в некоторых справочниках приводится, как "формула для вычисления пути по времени и конечной скорости при равноускоренном движении из состояния покоя". И всё просто у таких детей, никаких проблем ни у тех, ни у других не возникнет. Проблемы возникнут позже на более сложных задачах.

Теперь, что надо на черновике писать, чтобы позже проблем не было.

2. Перечислить все состояния поезда и все процессы между этими состояниями. Чтобы ученику было легче это записать, лучше спрашивать "сколько". Сколько состояний у поезда рассматривается в этой ситуации, сколько процессов? После п.1 это выполнить будет легко, но в сложной ситуации и тут могут возникнуть проблемы. Решить эти проблемы самостоятельно ребёнок сможет только набравшись опыта такого разбора задач, посему можно смело после 1-2х неудач давать правильный ответ. Должно быть записано что-то типа "два состояния - в начале движения и через 50 с после начала" и "один процесс - движение в течение 50 секунд". Их можно выписывать как заголовки столбцов (получится 3 столбца)

Это были необходимые этапы с более или менее однозначным результатом. А вот дальше можно позволять кое-чего не выписывать (по ходу дела поясню)

3.1 Величины, описывающие каждое состояние и каждый процесс. Проблема этого этапа в том, что в каждом состоянии, в каждом процессе можно измерить такое количество физических и геометрических величин, что никакого урока не хватит для этого. Ребёнок должен чётко понять, что в каждой конкретной ситуации есть "нужные" и "ненужные" величины. Во взрослой физике это называется физическим моделированием . Так вот, если ребёнок выпишет "лишние" величины, то задачу он решить сможет, а если не выпишет хотя бы одну "нужную", то задача не будет решена. Ещё один важный момент: одна и та же величина может быть измерена несколько раз, и даже если при этом получатся одинаковые значения, выписывать надо каждый раз. В результате должно получиться что-то типа такого: "в начале движения поезда: скорость (мгновенная), текущее время, координата", "в конце движения поезда: скорость (мгновенная), текущее время, координата", "в процессе движения: пройденный путь, средняя скорость, ускорение, время в пути". Величины не возбраняется записывать буквами, но надо понимать, что если у одной величины разные значения в разные моменты, то буква должна быть разная (vₓ и vₒₓ, например), а если значение одинаковое, то можно использовать одно обозначение (t для времени и промежутка времени)

3.2 К каждой величине на этом этапе вполне можно записать значение. Желательно сразу в единицах СИ. Если ребёнок в уме вычислил значение какой-то величины (например, пройденный путь, как разность координат), нельзя запрещать ему выписывать это число вообще, но нужно обратить его внимание на процесс вычисления и желательно записать действие, каким было получено число. В некоторых (очень простых случаях) решение задачи на этом заканчивается, так как правильный ответ в уме вычисляется. И - невероятно - половина заданий ЕГЭ первой части именно такие. Результатом этого этапа будут числа (по-первости можно даже без единиц измерения, если в СИ) рядом с буквами

4.1 И вот только тут формулы нужны. Правильный процесс выбора и применения формул я опишу как-нибудь потом, а пока просто скажу, что есть два типа формул - "формулы состояний" и "формулы процессов". Деление очень условное, поэтому я бы его вообще приберёг для самых продвинутых учеников. Разница вот в чём: В нашей задаче два состояния (стопкадра) - можно применять два раза одну и ту же "формулу состояния" - и один процесс - можно применить один раз "формулы процессов". К "формулам состояния" я бы отнёс формулу типа x=xₒ+vₒₓ•t+aₓ•t²/2. И здесь она должна быть записана дважды, для момента времени t=0 и t=50c. А "формула процесса" - aₓ=(vₓ-vₒₓ)/Δt, и её записываем один раз.

4.2 На этапе выбора формул ребёнок может заметить, что он не все величины выписал (например, забыл, что в первом состоянии у поезда тоже есть мгновенная скорость, хоть она и нулю равна. Поэтому не будет ничего страшного в том, что ученик вернётся к п. 3.1. Кроме того, в некоторых случаях, при записи формулы, он может просто увидеть значение какой-то величины, и вернуться к п. 3.2, заполнить ещё какое-то значение (тот же ноль у скорости начальной).

5. Алгебра и арифметика выходит за рамки данной статьи, скажу лишь, что, вообще говоря, не важно, будут ли дети сначала подставлять числа, а потом решать, или наоборот, сначала выводить формулу, а потом ставить числа и считать. В обоих случаях на первых порах важно довести до ответа таким способом, каким будет легче ребёнку. Во втором случае, кстати, ребёнок пройдёт и через формулу s=v•t/2, и, возможно, очень удивится и скажет "ах, вот откуда они в ГДЗ это взяли! Аналогично скажу про работу с единицами измерения: их можно ставить вначале, можно ставить после, можно отдельно "считать", или игнорировать вовсе (ссылаясь на то, что если мы в формулу ставим данные в СИ, то и результат гарантированно тоже будем получать в СИ)

Заключение

Текста получилось очень много, в него не вошли кое-какие нужные вещи, кое-что я повторил из предыдущих статей по решению задач. Общая картина получилась примерно такой, какую я хотел изобразить.

Ещё раз отмечу, что есть дети, у которых не возникает таких проблем, о которых я пишу. Это либо те, кто знает физику вопреки всем попыткам их научить, либо те, кто настолько привыкли не читать текст, что совершенно искренне не понимают, зачем его читать, если задачи и без того решаются.

Кроме того, есть учителя, которые, прочитав или просто пролистав мою статью, скажут (в комментариях):

зачем такие сложности для решения столь примитивной задачи? Расскажите лучше, как научить решать сложные задачи!

Я отвечу прямо с статье: подход и к сложным, и к простым задачам должен быть одинаковым . Точно так же можно решить и самую сложную задачу с десятью звёздочками. Разница лишь в том, что в этой задаче можно этапы 1-3.2 выполнить в уме (что учитель и делает, когда показывает решение у доски), а в сложных задачах удержать всё это в уме могут только очень опытные решальщики задач (не всегда это учитель).

То есть, эти этапы всё равно должны быть пройдены, и для отработки этого навыка нужны простые задачи , с которыми дети смогут работать (по большей части) самостоятельно. А чтобы учитель мог контролировать этот процесс, он должен быть письменным . Даже в задаче в одно действие, ибо к этому действию нужно привести малыша.

Семья, дети

Здравствуйте. Подскажите, что делать. Ребенок не понимает физику в упор просто, не понимает и все, репетитора нанимали-бесполезно.
А сдавать наверное ее придется, т.к. в медицинские ВУЗы вводят физику. Может литературу какую купить? 10 класс, сын

Грасильда

esteelauder

frau-fleur

mariya_mudraya

Императрица_всея

chaika_v2

Императрица_всея

mariya_mudraya

chaika_v2

Императрица_всея

chaika_v2

Императрица_всея

Человек-паук

chaika_v2

Человек-паук

Неженка

alpha

Человек-паук

mariya_mudraya

Человек-паук

Императрица_всея

mariya_mudraya

Неженка

Diddy_Fan

ir77

Брат_90Х

Неженка

nikolaidis

Larchen

Школьная физика на высоком (олимпиадном) уровне (особенно механика) как раз и изучается на кончике пера. В этом плане, она очень похожа на математику, только мерилом понимания законов является умение гибко применять их для разных случаев при решении задач. К сожалению, мало где в школах есть учителя, практикующие такой подход. В основном, физика в школе - это прочитать/рассказать параграф (гуманитарно-описательный подход) или сделать лабу по инструкции. Задачи сводятся к автоматизму в применении 1-2 формул без понимания их сути. Сопоставить несколько законов и выразить одну величину через другую не в состоянии 9 из 10 учеников. Проблема явно в области методологии преподавания.

Читайте также: