Экспериментальная физика для пятиклассников

В 2023 году в южно-сахалинских школах будут преподавать физику по-новому.

Одной из ключевых тем Южно-Сахалинского образовательного форума стала общественная презентация проекта «Новая физика» Московского педагогического государственного университета и Института «Эврика». Два дня в одном из шатров городского парка проходила «Физическая гостиная». Все желающие, а их оказались тысячи – дети, горожане всех возрастов, в том числе учителя и родители – смогли самостоятельно проделать сложные, но увлекательные физические эксперименты: газы, оптика, механика, электромагнетизм возникали не в лекциях и уроках, а в живых опытах и экспериментальных задачах. Группа физиков, сотрудников кафедры общей и экспериментальной физики Московского педагогического университета, предлагали всем желающим попробовать манипулировать со сложными приборами и веществами и даже не спрашивали, кто что знает из курса физики! Оказалось, что интересная и увлекательная задача помогает понять физику эффективнее, чем выученный параграф учебника. А 24 сентября в рамках форума состоялась панельная дискуссия, на которой эксперты и педагоги обсудили, как можно изменить курс физики в школе, чтобы ученикам было увлекательно, чтобы они не боялись, а наоборот – хотели учить физику.

Профессор Гольцман: физика – это увлекательно, а школьная физика почему-то отталкивает детей!

«Сегодняшние дети сильно отличаются от тех, которые были раньше. Их спрашиваешь: “Когда возник интернет?” Они отвечают: “Интернет был всегда”.

Вроде бы все технологии выросли из физики, а у детей этого понимания нет. К тому же физика воспринимается детьми как наука прошлая, затхлая, устарелая и непонятно зачем нужная. В результате ЕГЭ по физике сдают все меньше и меньше школьников», – говорит доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой общей и экспериментальной физики Московского педагогического университета Григорий Гольцман.

«Многие думают, что физика – неинтересная и сверхсложная наука: дети не хотят учиться, не хотят изучать физику в школе и становиться инженерами», – считает руководитель Центра социальных инициатив в МПГУ, руководитель проекта «Физическая гостиная» Ксения Теплякова.

Именно поэтому, из-за отсутствия мотивации, уровень освоения физики в школах довольно низкий, добавил научный руководитель Института проблем образовательной политики «Эврика» Александр Адамский.

Гольцман подтвердил: ЕГЭ по физике сдает мало школьников, в результате в вузы приходят студенты незаинтересованные и неподготовленные, поэтому даже несмотря на то, что с каждым годом в университетах появляется все больше бюджетных мест, набрать студентов не удается.

Именно поэтому восемь лет назад два выпускника физфака Ленинского пединститута, Александр Адамский и Григорий Гольцман, педагог и физик, придумали проект программы бакалавриата «Фундаментальная физика на английском языке». Если коротко, суть проекта: на базе изобретенной Григорием Гольцманом технологии производства фотонных детекторов (ловушек) разработать программу обучения физике, распределив студентов по технологическим операциям этого производства. А поскольку технология предполагает высокую концентрацию исследовательско-экспериментальных действий, на каждой операции встречаются сложные экспериментальные задачи, в процессе решения которых студент встречается с объективными сложностями, собственными дефицитами знаний и умений. А нужно выполнить две задачи: все-таки произвести технологическую операцию и написать учебный отчет, как при лабораторной. Поэтому студент сам обращается за консультацией к преподавателям и по-особому изучает предметы учебного плана, построенного синхронно технологии, на которой «сидит» бакалавр.

К тому же все это происходит на английском языке.

Вся эта система вызовов и трудных, но сверхувлекательных задач и создает мотивацию и осознанность учения. Результат – высококачественные специалисты, часть из которых проходит особый курс педагогики и с удовольствием идет работать в школу.

Вместе с Григорием Гольцманом в Южно-Сахалинск приехали выпускники этой программы, и все смогли воочию убедиться, что таким образом построенное изучение физики привлечет очень способных учеников, из которых получатся очень квалифицированные специалисты.

Так преодолевается пресловутый «двойной негативный отбор», из-за которого страдает качество подготовки учителей.

А при чем здесь английский?

Гольцман объясняет: английский язык – язык международного общения в науке; российская наука – это максимум два процента от мировой, и замыкаться на этих двух процентах значит деградировать.

«Меня критиковали – мол, вы что, физику на русском языке не можете преподавать, чтобы получались хорошо подготовленные специалисты? А на английском у вас вообще ничего не получится! Если даже подготовите, где они будут работать, что с ними будет? Но потом дело пошло, к нам стали поступать очень хорошие абитуриенты, просто потому что ни в одном другом вузе такой программы нет», – рассказал Гольцман.

Адамский: высокие технологии задают мотивацию

В чем принцип бакалавриата фундаментальной физики на английском языке?

«Подготовка физика-исследователя строится на включении студента в высокотехнологичное производство, – объясняет Александр Адамский. – И поскольку там не тупое воспроизводство какого-то действия, а исследовательская экспериментальная составляющая, у студента возникают знаниевые дефициты. На этом и строится его образование: он обращается к преподавателям не для написания реферата, сдачи экзамена или зачёта, а для решения производственно-исследовательской задачи».

То же самое должно происходить и в школе. Пока то, что делается сейчас на уроках физики в рамках лабораторной работы, не является экспериментальной задачей. Потому что ребенок должен чётко выполнить то, что предписано, а не искать свой способ решения. Экспериментальная же деятельность не предполагает готового решения. «Методика заключается в том, чтобы перевести действия ребенка в рефлексию того, что он делает», – считает эксперт.

Когда современные дети попадают в школу, и им предлагают строить отношения с миром простейшими способами, происходит закупоривание интеллектуальных каналов развития, уверен Адамский.

И вместо того, чтобы развиваться, дети деградируют, потому что сложность инструментов, с которыми им предлагают строить отношения с миром, намного ниже, чем то, чем они уже живут.

По мнению Григория Гольцмана, для изменения ситуации нужно, чтобы весь курс физики с примерами, на которых разбираются физические задачи, иллюстрируются физические законы, был выстроен по-другому.

«Чтобы в механике не лошадь тянула сани, чтобы в электромагнитной индукции были не просто катушечки и гальванометры, а чтобы был магнитный диск», – пояснил он. – Физика – это интересно, ярко, увлекательно и в конечном итоге дает новые технологии, приносит деньги, развивает регион и город».

Классно-урочная система давно вошла в противоречие с действительностью: дети должны сами, имея какие-то знания, пытаться их применить.

«А мы пытаемся понять, есть ли знания по физике у детей, которые вообще физику не учили и в школе у них ее не было. Оказывается, кое-какие знания есть. И дети даже почти доходят до правильного ответа», – говорит он.

Александр Адамский считает, что у ребенка есть интуитивные знания по физике.

«Лев Семенович Выготский писал, что, когда учитель приходит в класс и рассказывает ребёнку про круг и квадрат, он думает, что ребёнок впервые столкнулся с этими представлениями. Но ребёнок прожил жизнь, и в этой жизни у него точно были и круг, и квадрат», – говорит эксперт.

Поэтому, когда пятиклассникам задают экспериментальную задачу, и они находят решение, а курс физики при этом начинается в 7 классе, то мотивация у семиклассников уже потеряна. Поэтому в 9 классе интуитивные знания, вместо того чтобы активно развиваться, затухают.

Адамский провел аналогию с мышцами: «Если вы не тренируете мышцы, они атрофируются. То же самое с интеллектуальными способностями».

Экспериментальная деятельность отличается тем, что в ней результаты, дефициты и проблемы возникают стихийно. Нет заранее отрегулированной последовательности. А когда школьная программа устроена по календарно-тематическому принципу, физическая картина мира не формируется, потому что мышление устроено по-другому.

Почему экспериментальная деятельность?

Учителя физики пытаются добиться успеваемости по предмету любыми способами, считает научный руководитель Института проблем образовательной политики «Эврика», но предметные знания, согласно культурно-исторической теории Выготского, должны быть построены в соответствии с ведущей деятельностью ребенка согласно возрастной периодизации. Именно поэтому для развития в подростковом возрасте нужен эксперимент, проба, исследование.

«Подросток экспериментирует – он так живёт: выходит за границы норм, пробует что-то новое. Учительнице кажется, что он хулиганит. А он пробует другой способ отношения с миром. И если этот способ отношения мы не задаём на уроках физики, то физику не воспринимают 75% или даже больший процент учащихся», – уверен Адамский.

Экспериментировать для подростка – это естественно: для него неестественно оставаться все время в рамках, поэтому методика, при которой ребёнок сначала заучивает, а потом действует, крайне неэффективна.

«Мы через эксперименты показываем детям, что физика – интересная наука и почему ей стоит заниматься, – объясняет Ксения Теплякова. – Проводим исследования, объясняем, что опасно, а что нет, но не ждем, что дети будут давать готовые ответы на наши вопросы. Плюс создаем ситуацию успеха, когда, например, двоечник первым в классе придумывает решение».

Попробуем?

Научный руководитель Института проблем образовательной политики «Эврика» предложил южно-сахалинским педагогам войти в проект в 2023 году и ближайшие два года посвятить пробам, преподавая в школах физику по-другому: создавая вместе с учениками 5 класса банк экспериментальных задач, отрабатывая методику, занятия, систему аттестации и новый способ формирования нелинейной картины мира.

«Конечно, это требует определенной квалификации преподавания, педагогам придётся выйти за границы привычного и уже освоенного способа и восполнить свои собственные интеллектуальные дефициты», – поясняет Адамский.

Учителя физики сахалинских школ отнеслись к идее с интересом и согласились, что стоит попробовать и посмотреть, что получится.

Олеся Салунова

Сахалинский образовательный форум