МАРАФОН-2006:
МЕТОДИЧЕСКИЕ СТРАНИЦЫ

Проф. В.А.ОРЛОВ,
ИСМО РАО, г. Москва
karla886@chgnet.ru

Физика в профильной школе

Преподавание в условиях введения образовательных стандартов и ЕГЭ

При подготовке статьи были использованы материалы академика РАО В.Г.Разумовского, О.Ф.Кабардина, И.И.Нурминского, А.А.Фадеевой, А.Ю.Пентина, Г.Г.Никифорова.

I. Место физики как учебного предмета в учебном плане профильной школы

Федеральный базисный учебный план профильной школы в системе среднего (полного) общего образования имеет инвариантную и вариативную части. В первую входят обязательные учебные предметы на базовом уровне, а изучение физики предусматривается в составе учебного предмета «Естествознание», рассчитанного на 210 ч (по 3 ч/нед. в 10-м и 11-м классах). В вариативную часть входят учебные предметы по выбору, на базовом или профильном уровнях, при этом изучение физики предусматривается на базовом уровне в объёме 140 ч (по 2 ч/нед. в 10-м и 11-м классах) или на профильном уровне в объёме 350 ч (по 5 ч/нед. в 10-м и 11-м классах). В вариативную часть входят также региональный (национально-региональный) компонент (140 ч в 10–11-м классах) и компонент образовательного учреждения (не менее 280 ч). За счёт последнего компонента предполагается проведение элективных курсов, а также выполнение исследований и проектов.

МОиН РФ рекомендовано 12 примерных учебных планов для различных профилей обучения. Изучение физики предусматривается учебными планами:

• · на профильном уровне – для физико-математического, физико-химического и индустриально-технологического (по направлению электротехника/радиоэлектроника) профилей обучения;

• · на базовом уровне – для химико-биологического, биолого-географического и агротехнологического профилей, а также в случае непрофильного обучения;

• · в составе учебного предмета «Естествознание» – для социально-экономического, социально-гуманитарного, филологического, художественно-эстетического и оборонно-спортивного профилей.

Для информационно-технологического профиля предусматривается изучение физики на базовом уровне (140 ч) и изучение естествознания (210 ч).

Таким образом, в структуре профильного обучения предусматриваются два уровня изучения физики. Такой уровневой дифференциации недостаточно для полноценного изучения физики на разных профилях обучения. При выборе школьниками курса физики в качестве одного из профильных предметов в сочетании с другими профильными предметами существует объективная потребность учёта специфики выбранного комплекта профильных предметов.

В составе физико-математического профиля при отборе содержания обучения физике целесообразно учитывать повышенный уровень математической подготовки школьников и их интерес к проблемам, связанным одновременно с математикой и физикой (например, история открытий закона всемирного тяготения и дифференциального и интегрального исчислений). В составе физико-химического профиля при том же количестве учебных часов целесообразно учитывать повышенную потребность учащихся в более глубоком рассмотрении проблем атомно-молекулярного учения, молекулярно-кинетической теории, физики атома, элементов квантовой механики, а в составе индустриально-технологического профиля – повышенную потребность учащихся в более глубоком рассмотрении проблем электродинамики как основы электротехники и радиоэлектроники, физики полупроводников и лазеров. Таким образом, предмет «Физика» в старших классах средней школы нуждается в разработке различных вариантов как уровневой, так и профильной дифференциации.

Кроме того, нельзя признать обоснованным отсутствие физики в числе профильных предметов в таких профилях, как химико-биологический, биолого-географический и информационно-технологический, т.к. физика является основой для углублённого изучения химии, физической географии, элементов электроники. Для каждого из этих профилей целесообразно разработать свой профильный курс физики с учётом предоставляемого учебного времени и потребностей ведущих профильных предметов.

Особой проблемой является задача определения содержания курса физики для непрофильного обучения по примерному учебному плану для универсального обучения, т.к. в этом курсе при ограниченном учебном времени необходимо учесть весьма различные потребности разных учащихся. Многие школьники, обучающиеся по такому учебному плану, будут сдавать вступительные экзамены в вузы (в том числе и в форме ЕГЭ). Учитывая этот факт, представляется необходимым выделение на изучение физики в этом учебном плане не менее трёх недельных часов в 10-м и 11-м классах.

Для обеспечения организации профильного обучения в 10–11-м классах по перечисленным учебным планам необходимо разработать учебники для курса «Естествознание», курса физики базового уровня, курса физики профильного уровня и методические пособия для учителей к каждому из них. Учебники соответственно должны быть согласованы с образовательными стандартами по физике для базового и профильного уровней. При этом для каждого из профилей, в принципе, целесообразно подготовить учебники с учётом его особенностей.

Таким образом, задача учебно-методического обеспечения профильного обучения весьма непростая. Поэтому на первом этапе введения профильного обучения следует использовать существующие учебно-методические комплекты для обычных школ и УМК для школ и классов с углублённым изучением физики. Учёт особенностей типовых профилей можно реализовывать, делая акцент на специфику профиля в процессе тематического планирования учебного материала.

 II. Общие цели и задачи обучения физики

Среди основных целей общеобразовательной школы особенно важными являются две: передача накопленного человечеством опыта в познании мира новым поколениям и оптимальное развитие всех потенциальных способностей каждой личности. В реальности часто задачи развития ребенка отодвигаются на второй план образовательными задачами. Это происходит прежде всего потому, что деятельность учителя в основном оценивается по сумме знаний, полученных его учащимися. Развитие ребёнка очень трудно оценить количественно, но ещё труднее оценить вклад каждого учителя. Если знания и умения, которые должен приобрести каждый школьник, определены конкретно и практически на каждый урок, то задачи развития учащихся могут быть сформулированы лишь в общем виде на длительные сроки обучения. Однако это может быть объяснением, но не оправданием сложившейся практики смещения на второй план задач развития способностей учащихся. При всей важности знаний и умений по каждому учебному предмету нужно отчётливо осознать две непреложные истины:

1. Невозможно овладеть какой-либо суммой знаний, если не развиты необходимые для их усвоения умственные способности.

2. Никакие усовершенствования школьных программ и учебных предметов не помогут вместить в них всю сумму знаний и умений, которые необходимы каждому человеку в современном мире.

Любая сумма знаний, признанная сегодня по каким-либо критериям необходимой каждому, через 11–12 лет, т.е. к моменту окончания обучения в школе, не будет вполне соответствовать новым жизненным и технологическим условиям. Поэтому процесс обучения должен быть ориентирован не столько на передачу суммы знаний, сколько на развитие умений приобретать эти знания. Приняв за аксиому суждение о приоритетности развития способностей у детей, мы должны сделать вывод, что на каждом уроке необходима организация активной познавательной деятельности учащихся с постановкой достаточно трудных проблем. Где же найти такое количество проблем, чтобы успешно решать задачу развития способностей ученика?

Не нужно их искать и искусственно изобретать. Сама природа поставила множество проблем, в процессе решения которых человек, развиваясь, стал Человеком. Противопоставление задач получения знаний об окружающем мире и задач развития познавательных и творческих способностей совершенно лишено смысла – эти задачи неразделимы. Однако развитие способностей неразрывно связано именно с процессом познания окружающего мира, а не с приобретением определённой суммы знаний.

Таким образом, можно выделить следующие задачи обучения физике в школе: формирование современных представлений об окружающем материальном мире; развитие умений наблюдать природные явления, выдвигать гипотезы для их объяснения, строить теоретические модели, планировать и осуществлять физические опыты для проверки следствий физических теорий, анализировать результаты выполненных экспериментов и практически применять в повседневной жизни знания, полученные на уроках физики. Физика как учебный предмет в средней школе открывает исключительные возможности для развития познавательных и творческих способностей учащихся.

Проблема оптимального развития и максимальной реализации всех потенциальных возможностей каждой личности имеет две стороны: одна – гуманистическая, – эта проблема свободного и всестороннего развития и самореализации, а следовательно, и счастья каждой личности; другая – зависимость процветания и безопасности общества и государства от успехов научно-технического прогресса. Благосостояние любого государства всё в большей степени определяется тем, насколько полно и эффективно его граждане могут развить и применить свои творческие способности. Стать человеком – это прежде всего осознать существование мира и понять своё место в нём. Составляют этот мир природа, человеческое общество и техника.

В условиях научно-технической революции как в сфере производства, так и в сфере обслуживания всё больше требуется работников высокой квалификации, способных управлять сложными машинами, автоматами, компьютерами и т.д. Поэтому перед школой стоят следующие задачи: обеспечить учащихся основательной общеобразовательной подготовкой и сформировать навыки обучения, дающие возможность в короткие сроки овладеть новой профессией или быстро переквалифицироваться при изменении производства. Изучение физики в школе должно способствовать успешному использованию достижений современных технологий при овладении любой профессией. Обязательно должны войти в содержание курса физики в средней школе формирование экологического подхода к проблемам использования природных ресурсов и подготовка учащихся к сознательному выбору профессий.

Содержание школьного курса физики любого уровня должно быть ориентировано на формирование научного мировоззрения и ознакомление учащихся с методами научного познания окружающего мира, а также с физическими основами современного производства, техники и бытового окружения человека. Именно на уроках физики дети должны узнать о физических процессах, происходящих и в глобальных масштабах (на Земле и околоземном пространстве), и в быту. Основой для формирования в сознании учащихся современной научной картины мира являются знания о физических явлениях и физических законах. Эти знания учащиеся должны получать через физические опыты и лабораторные работы, помогающие наблюдать то или иное физическое явление.

От ознакомления с опытными фактами следует переходить к обобщениям с использованием теоретических моделей, проверке предсказаний теорий в экспериментах и рассмотрению основных применений изученных явлений и законов в человеческой практике. У учащихся должны сформироваться представления об объективности законов физики и их познаваемости методами науки, об относительной справедливости любых теоретических моделей, описывающих окружающий мир и законы его развития, а также о неизбежности их изменений в будущем и бесконечности процесса познания природы человеком.

Обязательными являются задачи на применение полученных знаний в повседневной жизни и экспериментальные задания для самостоятельного проведения учащимися опытов и физических измерений.

III. Принципы отбора содержания физического образования на профильном уровне

Рекомендуем следующие критерии отбора:

1. Содержание школьного курса физики должно определяться обязательным минимумом содержания физического образования. Необходимо уделять особое внимание формированию у школьников физических понятий на основе наблюдений физических явлений и опытов, демонстрируемых учителем или выполняемых учащимися самостоятельно.

При изучении физической теории необходимо знать экспериментальные факты, вызвавшие её к жизни, научную гипотезу, выдвинутую для объяснения этих фактов, физическую модель, использованную при создании данной теории, следствия, предсказанные новой теорией, и результаты экспериментальной проверки.

2. Дополнительные вопросы и темы по отношению к образовательному стандарту целесообразны, если без их знания представления выпускника о современной физической картине мира будут неполными или искажёнными. Так как современная физическая картина мира является квантовой и релятивистской, то более глубокого рассмотрения заслуживают основы специальной теории относительности и квантовой физики. Однако любые дополнительные вопросы и темы должны быть представлены в виде материала не для механического заучивания и запоминания, а способствующего формированию современных представлений о мире и его основных законах.

В соответствии с образовательным стандартом в курс физики для 10-го класса вводится раздел «Методы научного познания». Ознакомление с ними необходимо обеспечить на протяжении изучения всего курса физики, а не только этого раздела. В курс физики для 11-го класса вводится раздел «Строение и эволюция Вселенной», поскольку курс астрономии перестал быть обязательной составной частью общего среднего образования, а без знаний о строении Вселенной и законах её развития невозможно формирование целостной научной картины мира. Кроме того, в современном естествознании наряду с процессом дифференциации наук всё большую роль играют процессы интеграции различных ветвей естественнонаучного познания природы. В частности, физика и астрономия оказались неразделимо связанными при решении проблем строения и эволюции Вселенной в целом, происхождения элементарных частиц и атомов.

3. Значительных успехов невозможно достичь без интереса учеников к предмету. Не надо рассчитывать на то, что захватывающая красота и изящество науки, детективная и драматическая интрига её исторического развития, а также фантастические возможности в области практических применений откроются сами собой каждому читающему учебник. Постоянная борьба с перегрузкой учащихся и неуклонные требования минимизации школьных курсов «высушивают» школьные учебники, делают их малопригодными для развития интереса к физике.

При изучении физики на профильном уровне учитель может дать в каждой теме дополнительный материал из истории этой науки или примеры практических приложений изученных законов и явлений. Например, при изучении закона сохранения импульса уместно ознакомить ребят с историей развития идеи космических полётов, с этапами освоения космического пространства и современными достижениями. Изучение разделов по оптике и физике атома надо бы завершить знакомством с принципом действия лазера и различными применениями лазерного излучения, включая голографию.

Особого внимания заслуживают вопросы энергетики, включая ядерную, а также проблемы безопасности и экологии, связанные с её развитием.

4. Выполнение лабораторных работ физического практикума должно быть связано с организацией самостоятельной и творческой деятельности учащихся. Возможный вариант индивидуализации работы в лаборатории – это подбор нестандартных заданий творческого характера, например, постановка новой лабораторной работы. Хотя ученик и выполняет те же самые действия и операции, какие потом выполнят остальные учащиеся, но характер его работы существенно меняется, т.к. всё это он делает первым, а результат неизвестен ни ему, ни учителю. Здесь, по существу, проверяется не физический закон, а способность ученика к постановке и выполнению физического эксперимента. Для достижения успеха необходимо выбрать один из нескольких вариантов опыта с учётом возможностей кабинета физики, подобрать подходящие приборы. Проведя серию необходимых измерений и вычислений, ученик оценивает погрешности измерений и, если они недопустимо велики, находит основные источники ошибок и пробует их устранить.

Кроме элементов творчества в данном случае учащихся подбадривает и интерес учителя к полученным результатам, обсуждение с ним подготовки и хода эксперимента. Очевидна и общественная польза работы. Другим учащимся можно предложить индивидуальные задания исследовательского характера, где они получают возможность открыть новые, неизвестные (по крайней мере для него) закономерности или даже сделать изобретение. Самостоятельное открытие известного в физике закона или «изобретение» способа измерения физической величины является объективным доказательством способности к самостоятельному творчеству, позволяет приобрести уверенность в своих силах и способностях.

В процессе исследований и обобщения полученных результатов школьники должны научиться устанавливать функциональную связь и взаимозависимость явлений; моделировать явления, выдвигать гипотезы, экспериментально проверять их и интерпретировать полученные результаты; изучать физические законы и теории, границы их применимости.

5. Реализация интеграции естественнонаучных знаний должна обеспечиваться: рассмотрением различных уровней организации вещества; показом единства законов природы, применимости физических теорий и законов к различным объектам (от элементарных частиц до галактик); рассмотрением превращений вещества и преобразования энергии во Вселенной; рассмотрением как технических применений физики, так и связанных с этим экологических проблем на Земле и в околоземном пространстве; обсуждением проблемы происхождения Солнечной системы, физических условий на Земле, обеспечивших возможность возникновения и развития жизни.

6. Экологическое образование связано с представлениями о загрязнении окружающей среды, его источниках, предельно допустимой концентрации (ПДК) уровня загрязнения, о факторах, определяющих устойчивость окружающей среды нашей планеты, обсуждением влияния физических параметров окружающей среды на здоровье человека.

7. Поиски путей оптимизации содержания курса физики, обеспечения его соответствия меняющимся целям образования могут привести к новым подходам к структурированию содержания и методов изучения предмета. Традиционный подход основывается на логике. Психологический аспект другого возможного подхода состоит в признании в качестве решающего фактора обучения и интеллектуального развития опыта деятельности в сфере изучаемого предмета. Методы научного познания занимают первое место в иерархии ценностей личностной педагогики. Овладение этими методами превращает учебу в активную, мотивированную, волевую, эмоционально окрашенную, познавательную деятельность.

Научный метод познания – ключ к организации личностно ориентированной познавательной деятельности учащихся. Процесс овладения им при самостоятельной постановке и решении проблемы приносит удовлетворение. Владея этим методом, ученик ощущает себя наравне с учителем в научных суждениях. Это способствует раскованности и развитию познавательной инициативы ученика, без которой не может идти речь о полноценном процессе формирования личности. Как показывает педагогический опыт, при обучении на основе овладения методами научного познания учебная деятельность каждого ученика оказывается всегда индивидуальной. Личностно ориентированный учебный процесс на основе научного метода познания позволяет развивать творческую активность.

8. При любом подходе нельзя забывать о главной задаче российской образовательной политики – обеспечении современного качества образования на основе сохранения его фундаментальности и соответствия актуальным и перспективным потребностям личности, общества и государства.

IV. Принципы отбора содержания физического образования на базовом уровне

Традиционный курс физики, ориентированный на сообщение ряда понятий и законов за крайне малое учебное время, вряд ли увлечёт школьников, лишь малая их часть к концу 9-го класса (моменту выбора профиля обучения в старшей школе) приобретает чётко выраженный познавательный интерес к физике и проявляет соответствующие способности. Поэтому основное внимание должно быть уделено формированию их научного мышления и мировоззрения. Ошибка ребёнка в выборе профиля обучении может оказать решающее влияние на его дальнейшую судьбу. Поэтому программа курса и учебники физики базового уровня должны содержать теоретический материал и систему соответствующих лабораторных заданий, позволяющих ученикам самостоятельно или с помощью учителя глубже изучить физику. Комплексное решение задач формирования научного мировоззрения и мышления учащихся накладывает определённые условия на характер курса базового уровня:

– в основе физики лежит система взаимосвязанных теорий, обозначенных в образовательном стандарте. Поэтому нужно знакомить учеников с физическими теориями, раскрывая их генезис, возможности, взаимосвязь, области применимости. В условиях дефицита учебного времени изучаемую систему научных фактов, понятий и законов приходится свести к минимуму, необходимому и достаточному для раскрытия основ той или иной физической теории, её способности решать важные научные и прикладные задачи;

– для лучшего понимания сущности физики как науки учащиеся должны познакомиться с историей её становления. Поэтому принцип историзма должен быть усилен и ориентирован на раскрытие процессов научного познания, приведших к формированию современных физических теорий;

– курс физики должен быть построен как цепочка решения всё новых научных и практических задач с использованием комплекса научных методов познания. Таким образом, методы научного познания должны быть не только самостоятельными объектами изучения, но и постоянно действующим инструментом в процессе усвоения данного курса.

V. Принципы отбора содержания физического образования в курсе «Естествознание»

Согласно федеральному базовому учебному плану, «Естествознание» относится к числу обязательных базовых общеобразовательных учебных предметов на ступени среднего (полного) образования. Введение этого интегрированного учебного предмета позволяет:

– значительно экономить учебное время, высвободившийся резерв которого целесообразно использовать на расширение и углубление профильных учебных предметов (литературы, языков, истории и т.д.);

– заменить малоэффективные «одночасовые» предметы «Физика», «Химия» и «Биология» на полноценный интегрированный курс естествознания.

Федеральный компонент стандарта по естествознанию представлен только на базовом уровне среднего (полного) общего образования. Он ориентирован на формирование общей культуры и в основном связан с мировоззренческими, развивающими и воспитательными задачами общего образования, задачами социализации.

Структура целей изучения естествознания, как и других учебных предметов, отражает необходимость всестороннего развития личности и включает освоение знаний, овладение умениями, развитие, воспитание и практическое применение приобретённых знаний и умений (ключевые компетенции). При этом все представленные цели равноценны по значимости.

Новый интегрированный предмет «Естествознание» в старшей школе, может стать оптимальным решением задачи естественнонаучного образования учащихся, выбравших профили гуманитарной направленности. Он должен объединить в себе материал основных естественнонаучных дисциплин (физики, биологии, химии), не являясь, однако, их простой «суммой». Содержательные элементы этих дисциплин отобраны так, что они представляют в сконцентрированном виде ключевые идеи каждой из наук, ставшие основными составляющими естественнонаучной картины мира и оказавшие определяющее влияние на развитие современных технологий. Наряду с этим в курсе должен присутствовать материал мета- и междисциплинарного содержания, который прежде не входил в обязательные минимумы ни по одному из указанных предметов.

В содержании предмета должны быть учтены особенности учащихся, выбравших профили гуманитарной направленности. Курс, в первую очередь, должен быть ориентирован на обеспечение необходимого уровня естественнонаучной грамотности выпускников, которые в дальнейшем не предполагают продолжать образование и работать в области естественных наук. Среди отличительных особенностей этих учащихся, как правило, можно выделить невысокий уровень естественнонаучной и математической подготовки после окончания основной школы и недостаточную мотивацию к дальнейшему изучению этих дисциплин. В соответствии с этим отбор содержания должен отвечать прежде всего требованиям актуальности и доступности. Это означает, что, с одной стороны, содержание предусматривало бы знакомство с ключевыми достижениями естественных наук и их определяющим влиянием на развитие современных технологий, наше материальное окружение, а с другой, наглядный, качественный уровень освоения этого материала.

Описанный подход можно назвать прагматическим. Смысл его в том, чтобы учащиеся приобрели основные знания и умения, обеспечивающие кругозор выпускника в области естественных наук. Обладание им не предполагает глубокую академическую подготовку по естественнонаучным дисциплинам, владение сложным математическим аппаратом. Вместе с тем оно должно позволить выпускнику:

– ориентироваться в естественнонаучной информации на уровне сообщений СМИ и научно-популярных источников;

– иметь представление о естественнонаучном методе познания и использовать знакомство с этим методом для оценки достоверности информации, построения аргументации;

– использовать естественнонаучные знания и умения в повседневной жизни и практической деятельности, особенно когда это касается вопросов питания, медицины, применения средств бытовой химии, экологии, экономии энергии.

Другая сторона прагматизма – прямая заинтересованность гражданского общества в человеке, способном оценить значение науки для создания новых технологий, улучшения качества жизни, охраны окружающей среды. Оказавшись в роли избирателя, чиновника, политика, такой человек сможет определить свою позицию и принять обоснованное решение по вопросам поддержки научно-технических проектов, участвовать в общественной дискуссии по спорным проблемам, связанным с использованием научных достижений.

Курс «Естествознание» может быть построен в следующей логике. Выделяются три крупных раздела: «Современные естественнонаучные знания о мире», «Естественные науки и развитие техники и технологий», «Естественные науки и человек».

Большая часть первого раздела включает в себя наиболее важные идеи и открытия физики, химии, биологии, в основном определяющие современную естественнонаучную картину мира. Вот примерный список: дискретное строение вещества; реальность иной сущности – поле; квантовая природа света; направленность изменений в макросистемах; нестационарность и эволюция Вселенной.

Предметные темы второго раздела отражают практическую реализацию фундаментальных идей и открытий в энергетике и в современных технологиях.

Третий раздел посвящён фундаментальным открытиям в естествознании, помогающим понимать процессы, происходящие в человеческом организме и непосредственно использующиеся в быту.

Важной характеристикой курса «Естествознание» являются степень интеграции его содержания, предлагаемый в нём баланс между предметным и межпредметным материалом. Здесь существуют определённые ограничения, накладываемые на возможные масштабы интеграции. Главное из них – кадровые проблемы. В отсутствие специальности «Учитель естествознания» содержание программы курса должно оставлять возможность для совместного преподавания курса традиционными учителями-предметниками. Этим, в первую очередь, объясняется то, что обязательный минимум в основном составлен из предметных тем физического, химического и биологического содержания. Другая существенная причина такого предметного деления заключается в том, что именно фундаментальные достижения физики, химии и биологии (главных и исторически сложившихся естественных наук) в дальнейшем находят применение в технике и технологиях.

Вместе с тем в этом курсе должна обеспечиваться необходимая степень интеграции предметов. Это прежде всего темы, посвящённые методу научного познания; пространственно-временным характеристикам микро-, макро- и мегамира; преобразованиям и сохранению энергии в живой и неживой природе; случайным процессам и вероятностным закономерностям; эволюции на физическом, химическом и биологическом уровнях; процессам самоорганизации; информационным процессам в биологических, технических и социальных системах; проблемам глобальной экологии. Возможные межпредметные темы: использование электромагнитных волн в медицине, электрические ритмы сердца и мозга, роль макромолекул в человеческом организме. Подчеркнём, что само рассмотрение в рамках единого предмета и в единой логике фундаментальных достижений физики, биологии, химии и их прикладного значения также можно считать формой интеграции.

Работа с информационными источниками должна стать важнейшей составляющей учебного процесса. Анализ научно-популярных текстов (из журналов, газет, интернета) не только способствует формированию информационной компетентности учащихся, но и может сделать по-настоящему современным содержание предмета.

В преподавании естествознания, наряду с реализацией предметных целей и задач, необходимо уделять особое внимание формированию у школьников общеучебных умений, навыков, универсальных способов деятельности. К настоящему моменту не существует учебников и УМК по естествознанию, которые соответствовали бы перечисленным выше требованиям. Появление первых УМК ожидается к началу 2006/2007 уч.г. (авторская программа, учебник, методические рекомендации для учителя и, возможно, мультимедийное приложение).

VI. Система элективных курсов как средство эффективного развития разносторонних интересов и способностей школьников

В федеральный базисный учебный план для образовательных учреждений РФ с целью удовлетворения индивидуальных интересов учащихся и развития их способностей введён новый элемент: элективные курсы – обязательные, но по выбору школьников. В пояснительной записке сказано: «…Выбирая различные сочетания базовых и профильных учебных предметов и учитывая нормативы учебного времени, установленные действующими санитарно-эпидемиологическими правилами и нормативами, каждое образовательное учреждение, а при определённых условиях и каждый обучающийся, вправе формировать собственный учебный план.

Такой подход оставляет образовательному учреждению широкие возможности организации одного или нескольких профилей, а обучающимся – выбор профильных и элективных учебных предметов, которые в совокупности и составят его индивидуальную образовательную траекторию».

Элективные предметы являются компонентом учебного плана образовательного учреждения и могут выполнять несколько функций: дополнять и углублять содержание профильного курса или его отдельных разделов; развивать содержание одного из базовых курсов; удовлетворять разнообразные познавательные интересы школьников, выходящие за рамки выбранного профиля. Элективные курсы могут также явиться полигоном для создания и экспериментальной проверки нового поколения учебных и методических материалов. На них значительно эффективнее, чем на обычных обязательных занятиях, можно учесть личностную направленность обучения, запросы школьников и семьи к результатам образования. Предоставление учащимся возможности выбора различных курсов для изучения – важнейшее условие реализации личностно-ориентированного образования.

В федеральном компоненте государственного стандарта общего образования сформулированы также требования к умениям выпускников средней (полной) школы. Профильная школа должна предоставить возможность приобрести необходимые умения путём выбора таких профильных и элективных курсов, которые интереснее детям, соответствуют их склонностям и способностям. Особое значение могут приобрести элективные курсы в малокомплектных школах, в которых создание профильных классов затруднено. Элективные курсы могут помочь в решении ещё одной важной задачи – создать условия для более осознанного выбора направления дальнейшего обучения, связанного с определённым видом профессиональной деятельности.

Разработанные к настоящему времени элективные курсы* можно сгруппировать так**:

– предлагающие для углублённого изучения отдельные разделы школьного курса физики, в том числе и не входящие в школьную программу. Например: «Исследования ультразвука», «Физика твёрдого тела», «Плазма – четвёртое состояние вещества», «Равновесная и неравновесная термодинамика», «Оптика», «Физика атома и атомного ядра»;

– знакомящие с методами применения знаний по физике на практике, в быту, технике и на производстве. Например: «Нанотехнология», «Техника и окружающая среда», «Физико-техническое моделирование», «Методы физико-технических исследований», «Методы решения физических задач»;

– посвящённые изучению методов познания природы. Например: «Измерения физических величин», «Фундаментальные эксперименты в физической науке», «Школьный физический практикум: наблюдение, эксперимент»;

– посвящённые истории физики, техники и астрономии. Например: «История физики и развитие представлений о мире», «История отечественной физики», «История техники», «История астрономии»;

– нацеленные на интеграцию знаний учащихся о природе и обществе. Например, «Эволюция сложных систем», «Эволюция естественнонаучной картины мира», «Физика и медицина», «Физика в биологии и медицине», «Биофизика: история, открытия, современность», «Основы космонавтики».

Для классов различного профиля могут быть рекомендованы различные спецкурсы, например:

– физико-математический: «Физика твёрдого тела», «Равновесная и неравновесная термодинамика», «Плазма – четвёртое состояние вещества», «Специальная теория относительности», «Измерения физических величин», «Фундаментальные эксперименты в физической науке», «Методы решения задач по физике», «Астрофизика»;

– физико-химический: «Строение и свойства вещества», «Школьный физический практикум: наблюдение, эксперимент», «Элементы химической физики»;

– индустриально-технологический: «Техника и окружающая среда», «Физико-техническое моделирование», «Методы физико-технических исследований», «История техники», «Основы космонавтики»;

– химико-биологический, биолого-географический и агро-технологический: «Эволюция естественнонаучной картины мира», «Устойчивое развитие», «Биофизика: история, открытия, современность»;

– гуманитарные профили: «История физики и развитие представлений о мире», «История отечественной физики», «История техники», «История астрономии», «Эволюция естественнонаучной картины мира».

Пока нет программ и пособий для элективных курсов с явно выраженной профориентационной направленностью, предназначенные школьникам, которые уже определились с выбором будущей профессии и хотят начать подготовку к ней уже в школе. Для таких учащихся могут оказаться привлекательными, например, такие элективные курсы, как «Физика и компьютер», «Физика в медицине», «Физика автомобиля», «Физика живого организма», «Физика в вашем доме».

Тем школьникам, которые ещё не определились с выбором будущей профессии, но явно имеют склонность к изучению физики для практического применения полученных знаний, могут оказаться полезными элективные курсы, знакомящие с разнообразными направлениями современного научно-технического прогресса. Например, могут вызвать интерес элективные курсы типа «Физические основы современной энергетики», «Физика современной техники», «Основные направления научно-технического прогресса».

К элективным курсам предъявляются особые требования, направленные на активизацию самостоятельной деятельности учащихся, ведь эти курсы не связаны рамками образовательных стандартов и какими-либо экзаменационными материалами. Поскольку все они должны соответствовать запросам учащихся, возникает возможность на примере учебных пособий по курсам отработать условия реализации мотивационной функции учебника.

В этих учебных пособиях можно и весьма желательно обращаться к внешкольным источникам информации и образовательным ресурсам (интернет, дополнительное и самообразование, дистанционное обучение, социально-творческая деятельность). Полезно также учесть 30-летний опыт системы факультативных занятий в СССР (более 100 программ, среди них много обеспеченных учебными пособиями для учащихся и методическими пособиями для учителей). Элективные курсы наиболее наглядно демонстрируют ведущую тенденцию развития современного образования: усвоение предметного материала обучения из цели становится средством эмоционального, социального и интеллектуального развития учащегося, обеспечивающего переход от обучения к самообразованию.

VII. Организация проектной и исследовательской деятельности школьников

Метод проектов основан на использовании модели определённого способа достижения поставленной учебно-познавательной цели, системы приёмов, определённой технологии познавательной деятельности. Поэтому важно не смешивать понятия «Проект как результат деятельности» и «Проект как метод познавательной деятельности». Метод проектов предусматривает обязательно наличие проблемы, требующей исследования. Эта определённым образом организованная поисковая, исследовательская, творческая, познавательная деятельность учащихся, индивидуальная или групповая, предусматривающая не просто достижение того или иного результата, оформленного в виде конкретного практического выхода, но организацию процесса достижения этого результата определёнными методами, приёмами. Метод проектов ориентирован на развитие познавательных навыков учащихся, умений самостоятельно конструировать свои знания, ориентироваться в информационном пространстве, анализировать полученную информацию, самостоятельно выдвигать гипотезы, принимать решения по поводу направления и методов поиска решения проблемы, развитие критического мышления. Метод проектов может использоваться как на уроке (серии уроков) по какой-то наиболее значимой теме, разделу программы, так и во внеклассной деятельности.

Понятия «Проектная деятельность» и «Исследовательская деятельность» часто считают синонимами, т.к. в процессе выполнения проекта ученику или группе учеников приходится проводить исследования, а результатом исследования может быть конкретный продукт. Однако это должен быть обязательно новый продукт, созданию которого предшествуют замысел и проектирование (планирование, анализ и поиск ресурсов).

При проведении же естественнонаучного исследования отталкиваются от явления природы, процесса: оно описывается словесно, с помощью графиков, схем, таблиц, получаемых, как правило, на основании измерений, на базе этих описаний создаётся модель явления, процесса, которая и проверяется путём наблюдений, опытов.

Итак, цель проекта – создание нового продукта, чаще всего субъективно нового, а цель исследования – создание модели явления или процесса.

При выполнении проекта ученики понимают, что хорошей идеи недостаточно, необходимо разработать механизм её реализации, научиться добывать нужную информацию, сотрудничать с другими школьниками, изготавливать детали своими руками. Проекты могут быть индивидуальными, групповыми и коллективными, исследовательскими и информационными, краткосрочными и долгосрочными.

VIII. Модульно-рейтинговая система обучения в профильных классах

Принцип модульности обучения предполагает цельность и завершённость, полноту и логичность построения единиц учебного материала в виде блоков-модулей, внутри которых учебный материал структурируется в виде системы учебных элементов. Из блоков-модулей, как из элементов, конструируется учебный курс по предмету. Элементы внутри блока-модуля взаимозаменяемы и подвижны.

Основная цель модульно-рейтинговой системы обучения – формирование у выпускника навыков самообразования. Весь процесс строится на основе осознанного целеполагания и самоцелеполагания с иерархией ближних (знания, умения и навыки), средних (общеучебные умения и навыки) и перспективных (развитие способностей личности) целей.

М.Н.Скаткин (Скаткин М.Н. Проблемы современной дидактики. – М.: 1980, 38–42, с. 61.) справедливо отмечает, что отрицательное влияние на формирование мировоззрения и категориального строя мышления учащихся, на развитие интереса к учению вызывает «перегрузка излишними, малозначительными подробностями»: «Подробности не только увеличивают бесполезную работу памяти, но и заслоняют главное, из-за деревьев школьники перестают видеть лес».  Модульная система организации учебно-воспитательного процесса посредством укрупнения блоков теоретического материала, его опережающего изучения и значительной экономии времени предполагает движение ученика по схеме «всеобщее – общее – единичное» с постепенным погружением в детали и переводом циклов познания в другие циклы взаимосвязанной деятельности.

Каждый учащийся в рамках модульной системы может самостоятельно работать с предложенной ему индивидуальной учебной программой, включающей в себя целевой план действий, банк информации и методическое руководство по достижению поставленных дидактических целей. Функции педагога могут варьироваться от информационно-контролирующей до консультационно-координирующей. Сжатие учебного материала посредством укрупнённого, системного его представления происходит троекратно: при первичном, промежуточном и конечном обобщениях.

Внедрение модульно-рейтинговой системы потребует достаточно значительных изменений в содержании обучения, структуре и организации образовательного процесса, подходах к оценке качества подготовки учащихся. Изменяется структура и форма представления учебного материала, что должно придать образовательному процессу большую гибкость и адаптивность. Привычные для традиционной школы «протяжённые» учебные курсы с жёсткой структурой уже не могут в полной мере соответствовать возрастающей познавательной мобильности учащихся. Суть модульно-рейтинговой системы обучения состоит в том, что школьник сам выбирает для себя полный или сокращённый набор модулей (определённая их часть является обязательной), конструирует из них учебную программу или содержание учебного курса. В каждом модуле для учащихся указаны критерии, отражающие уровень овладения учебным материалом.

С позиций более эффективной реализации профильного обучения гибкая, мобильная организация содержания в виде учебных модулей близка к сетевой организации профильного обучения с её вариативностью, возможностью выбора, реализацией индивидуальной образовательной программы. Кроме того, модульно-рейтинговая система обучения своей сущностью и логикой построения обеспечивает условия для самостоятельной постановки цели самим обучаемым, что определяет высокую эффективность его учебной деятельности. У школьников и студентов вырабатываются навыки самоконтроля и самооценки. Информация о текущем рейтинге стимулирует учащихся. Выбор одного комплекта модулей из множества возможных определяется самим учеником в зависимости от его интересов, способностей, планов на продолжение образования при возможном участии родителей, педагогов и преподавателей вузов, с которыми сотрудничает конкретное образовательное учреждение.

При организации профильного обучения на базе общеобразовательной школы прежде всего следует познакомить школьников с возможными комплектами модульных программ. Например, для предметов естественнонаучного цикла можно предложить таковые для учащихся:

– планирующих поступление в вуз по результатам ЕГЭ;

– ориентированных на самостоятельное овладение наиболее эффективными методами применения теоретических знаний на практике в форме решения теоретических и экспериментальных задач;

– планирующих выбор гуманитарных профилей при последующем обучении;

– предполагающих после школы овладеть профессиями в сфере производства или обслуживания.

Важно иметь в виду, что ученик, желающий самостоятельно изучать предмет по модульно-рейтинговой системе, должен показать свою компетентность в области освоения данного курса основной школы. Оптимальный способ, не требующий дополнительного времени и выявляющий степень освоения требований образовательного стандарта для основной школы, – вводный тест из заданий с выбором ответа, включающих наиболее важные элементы знаний, понятий, величин и законов. Целесообразно предложить этот тест на первых уроках в
10-м классе всем учащимся, а право на самостоятельное изучение предмета по зачётно-модульной системе предоставить выполнившим более 70% заданий.

Можно сказать, что введение модульно-рейтинговой системы обучения в какой-то мере похоже на экстернат, но не в специальных школах-экстернатах и не при окончании школы, а после завершения самостоятельного изучения выбранного модуля в каждой школе.

IX. Интеллектуальные соревнования как средство развития интереса к изучению физики

Задачи развития познавательных и творческих способностей учащихся не могут быть полностью решены только на уроках физики. Для их реализации могут быть использованы различные формы внеурочной работы. Здесь большую роль должен сыграть добровольный выбор занятий учащимися по интересам.

Кроме того, должна осуществляться тесная связь обязательных и внеурочных занятий. Эта связь имеет две стороны. Первая: во внеурочной работе по физике опора должна быть на знания и умения учащихся, приобретённые на уроках. Вторая: все формы внеурочной работы должны направляться на развитие интереса учащихся к физике, на формирование у них потребности к углублению и расширению знаний, на постепенное расширение круга учащихся, интересующихся наукой и её практическими приложениями.

Среди различных форм внеурочной работы в классах естественно-математических профилей особое место занимают интеллектуальные соревнования, в которых школьники получают возможность сравнивать свои успехи с достижениями сверстников из других школ, городов и областей, а также других стран. В настоящее время в школах России распространён целый ряд интеллектуальных соревнований по физике, часть из которых имеет многоступенчатую структуру: школьные, районные, городские, областные, зональные, федеральные (всероссийские) и международные. Назовём два типа таких соревнований.

1. Олимпиады по физике. Это личные состязания школьников в умении решать нестандартные задачи, проводимые в два тура – теоретический и экспериментальный. Время, выделяемое на решение задач, обязательно ограничивается. Проверка олимпиадных заданий проводится исключительно по письменному отчёту школьника, а оценивает работу специальное жюри. Устное выступление школьника предусматривается только в случае апелляции при несогласии с выставленными баллами. Экспериментальный тур позволяет выявить умение не только выявлять закономерности заданного физического явления, но и «думать около», по образному выражению лауреата Нобелевской премии Г.Сурье.

Например, ученикам 9-го класса было предложено исследовать вертикальные колебания груза на пружине и установить на опыте зависимость периода колебаний от массы. Искомую зависимость, которую не изучали в школе, обнаружили 100 школьников из 200. Многие заметили, что кроме вертикальных упругих колебаний возникают маятниковые. Большинство пытались такие колебания устранить как помеху. И лишь шестеро исследовали условия их возникновения, определили период перекачки энергии из одного вида колебаний в другой и установили соотношение периодов, при котором явление наиболее заметно. Другими словами, в процессе заданной деятельности 100 школьников выполнили требуемое задание, но лишь шестеро открыли для себя новый вид колебаний (параметрические) и установили новые закономерности в процессе не заданной явно деятельности. Заметим, что из этих шести лишь трое довели до конца решение основной задачи: исследовали зависимость периода колебаний груза от его массы. Здесь проявилась ещё одна особенность одарённых детей – склонность к изменению идеи. Им часто неинтересно решать задачу, поставленную учителем, если появляется новая, более интересная. Эту особенность необходимо учитывать при работе с одарёнными детьми.

2. Турниры юных физиков. Это коллективные состязания школьников в умении решать сложные теоретические и экспериментальные задачи. Первая их особенность – на решение задач выделяется большое время, разрешается использовать любую литературу (в школе, дома, библиотеках), допускаются консультации не только с товарищами по команде, но и с родителями, учителями, учёными, инженерами и другими специалистами. Условия задач формулируют кратко, выделяется лишь основная проблема, так что предоставляется широкий простор для творческой инициативы в выборе путей решения проблемы и полноты её разработки.

Задачи турнира не имеют однозначного решения и не предполагают единственной модели явления. Учащимся необходимо упрощать, ограничивать рамками ясных допущений, формулировать вопросы, на которые можно ответить хотя бы качественно.

И физические олимпиады, и турниры юных физиков давно вышли на международную арену.

X. Материально-техническое обеспечение преподавания и внедрение информационных технологий

Государственный стандарт по физике предусматривает развитие у школьников умений описывать и обобщать результаты наблюдений, использовать измерительные приборы для изучения физических явлений; представлять результаты измерений с помощью таблиц, графиков и выявлять на этой основе эмпирические зависимости; применять полученные знания для объяснения принципов действия важнейших технических устройств. Принципиальное значение для реализации этих требований имеет обеспеченность физических кабинетов оборудованием.

Сейчас осуществляется планомерный переход от приборного принципа разработки и поставки оборудования к комплектно-тематическому. Оборудование физкабинетов должно обеспечивать три формы эксперимента: демонстрационный и два вида лабораторного (фронтальный – на базовом уровне старшей ступени, фронтальный эксперимент и лабораторный практикум – на профильном).

Вводятся принципиально новые носители информации: значительная часть учебных материало (тексты источников, комплекты иллюстраций, графики, схемы, таблицы, диаграммы) всё чаще размещаются на мультимедийных носителях. Появляется возможность их сетевого распространения и формирования на базе учебного кабинета собственной библиотеки электронных изданий.

Разработанные в ИСМО РАО и одобренные МОиН РФ рекомендации материально-технического обеспечения (МТО) учебного процесса выполняют функцию ориентира в создании целостной предметно-развивающей среды, необходимой для реализации требований к уровню подготовки выпускников на каждой ступени обучения, установленных стандартом. Создатели МТО (Никифоров Г.Г., проф. В.А.Орлов (ИСМО РАО), Песоцкий Ю.С. (Фгуп рнпо «Росучприбор»), г. Москва. Рекомендации по материально-техническому обеспечению учебного процесса. – «Физика» № 10/05.) исходят из задач комплексного использования материально-технических средств обучения, перехода от репродуктивных форм учебной деятельности к самостоятельным, поисково-исследовательским видам работы, переноса акцента на аналитический компонент учебной деятельности, формирование коммуникативной культуры учащихся и развитие умений работы с различными типами информации.

_______________

* В «Программах элективных курсов. Физика. Профильное обучение. 9–11 классы» (М: Дрофа, 2005) названы, в частности:

Орлов В.А., Дорожкин С.В. Плазма – четвёртое состояние вещества: Учебное пособие. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2005.

Орлов В.А., Дорожкин С.В. Плазма – четвёртое состояние вещества: Методическое пособие. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2005.

Орлов В.А., Никифоров Г.Г. Равновесная и неравновесная термодинамика: Учебное пособие. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2005.

Кабардина С.И., Шефер Н.И. Измерения физических величин: Учебное пособие. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2005.

Кабардина С.И., Шефер Н.И. Измерения физических величин. Методическое пособие. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2005.

Пурышева Н.С., Шаронова Н.В., Исаев Д.А. Фундаментальные эксперименты в физической науке: Учебное пособие. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2005.

Пурышева Н.С., Шаронова Н.В., Исаев Д.А. Фундаментальные эксперименты в физической науке: Методическое пособие. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2005.

Кабардин О.Ф. История физики и развитие представлений о мире. – М.: Астрель, 2005.

**Курсивом в тексте выделены курсы, которые обеспечены программами и учебными пособиями.