Г.Г.Никифоров, проф. В.А.Орлов (ИСМО РАО),
Ю.С.Песоцкий (ФГУП РНПО «Росучприбор»),
г. Москва
Рекомендации по материально-техническому обеспечению учебного процесса. ФИЗИКА
Настоящие рекомендации разработаны на основе федерального компонента государственных образовательных стандартов общего образования по физике и отвечают требованиям, предъявляемым к образовательным учреждениям в отношении материально-технического обеспечения (МТО) учебного процесса в условиях ввода этих стандартов.
Государственные стандарты по физике предполагают приоритет деятельностного подхода к процессу обучения, развитие у школьников умений проводить наблюдения природных явлений, описывать и обобщать результаты наблюдений, использовать простые измерительные приборы для изучения физических явлений; представлять результаты наблюдений или измерений с помощью таблиц, графиков и выявлять на этой основе эмпирические зависимости; применять полученные знания для объяснения разнообразных природных явлений и процессов, принципов действия важнейших технических устройств, для решения физических задач. Принципиальное значение для реализации этого подхода является обеспеченность физических кабинетов оборудованием.
В рекомендациях учтено, что настоящее время является переходным, когда приборный принцип разработки и поставки оборудования планомерно вытесняется комплектно-тематическим (в школах пока сосуществуют системы оборудования, отвечающие обоим принципам), когда в практику преподавания вводятся принципиально новые носители информации: значительная часть учебных материалов, в том числе учебные тексты, комплекты иллюстраций, графики, схемы, таблицы, диаграммы всё чаще размещаются не на полиграфических, а на мультимедийных носителях, появляется возможность их сетевого распространения и формирования на базе учебного кабинета собственной библиотеки электронных изданий. Предлагаемые рекомендации помогают создать целостную предметно-развивающую среду, необходимую для реализации требований к уровню подготовки выпускников на каждой ступени обучения, установленных стандартом. Они могут уточняться и дополняться в зависимости от уровня финансирования конкретных образовательных учреждений, а также их собственной базы МТО (в том числе в виде мультимедийных продуктов, создаваемых учащимися, электронной библиотеки, видеотеки и т.п.).
Специально проведённое обследование школ показало, что обеспеченность оборудованием для фронтального эксперимента (в основной и полной средней общеобразовательных школах) в среднем значительно ниже нормы. Ещё хуже обстоит дело с оборудованием для демонстрационного эксперимента. В этих условиях наиболее эффективным способом подготовки кабинетов физики к переходу на обучение в соответствии с государственным образовательным стандартом является разработка региональных, районных, муниципальных и школьных программ обновления МТО. Настоящие рекомендации как раз и направлены на оказание конкретной помощи в разработке таких программ.
Рекомендации представляют собой перечни книгопечатной продукции (библиотечный фонд), демонстрационных печатных пособий, компьютерных и информационно-коммуникационных средств, технических средств обучения, экранно-звуковых пособий, а также лабораторного оборудования (для фронтальных работ и работ лабораторного практикума) и демонстрационного оборудования. Главное в оснащении кабинета физики – это лабораторное и демонстрационное оборудование, причём для реализации практической направленности предмета в современных условиях измерительный комплекс должен насыщаться компьютерными и цифровыми средствами измерения, т.к. большинство школьников только в кабинетах физики могут ознакомиться с применением компьютерных технологий.
Ниже впервые приведены варианты комплектации кабинетов физики, каждый из которых обеспечивает экспериментальную поддержку Стандарта.
Количество учебного оборудования приводится в расчёте на один учебный кабинет при наполняемости класса 25–30 учеников. Используются следующие символические обозначения:
Б – библиотечные комплекты (по 5 экз.);
Д – демонстрационный экземпляр (по одному, кроме специально оговорённых случаев);
К – полный комплект (по экземпляру на каждого ученика);
Н – новое оборудование, разработанное, но пока не освоенное серийно;
Ф – комплект для фронтальной работы (по одному на двух учеников);
П – комплект, необходимый для проведения лабораторного практикума (по 3–4 экз.).
Номенклатура объектов и средств МТО за небольшим исключением взята из «Перечня учебной техники и наглядных средств обучения по физике», разработанного в ходе реализации подпрограммы «Кабинет физики» государственной Федеральной программы «Учебная техника» и одобренного МО РФ в феврале 2004 г. (см. «Сборник перечней по образовательным областям и предметным дисциплинам» (под ред. Ю.С.Песоцкого, Ю.И.Дика – М.: Педагогика, 2003. – 164 с.). У нас она тоже дифференцирована по трём уровням, но не по уровням А (2 ч/нед.), В (4 ч/нед.), С (6 ч/нед.), не соответствующим стандарту (уровень А вообще не предусматривает наличия фронтального оборудования для базового уровня старшей школы), а в соответствии с тремя типами эксперимента: демонстрационному и фронтальному в основной и старшей школах любого уровня, а также практикуму в старшей школе углублённого уровня). Кроме того, в наши рекомендации включено оборудование только промышленного изготовления, в том числе недавно освоенное (оно отмечено буквой «Н»), в то время как Перечень содержит значительный объём перспективной номенклатуры, которая разрабатывается или только осваивается в серийном производстве. Детально система оборудования описана в пособии для учителей «Учебное оборудование для кабинетов физики всех типов общеобразовательных учреждений» (Под ред. Г.Г.Никифорова. – М.: Дрофа, 2005).
В настоящих рекомендациях 3 раздела.
Раздел I. Содержит рекомендации по оснащению школ нормативной документацией, учебно-методическими комплектами, печатной продукцией, электронными и техническими средствами обучения в соответствии с требованиями стандарта.
Раздел II. Содержит рекомендации по оснащению школ лабораторным оборудованием, а именно: оборудованием общего назначения (и для фронтальных работ, и для работ практикума), оборудованием для фронтальных работ (тематические комплекты и отдельные приборы, структурированные по темам), а также оборудованием для практикума. Оборудование для фронтальных работ приобретается из расчёта 1 комплект на двух учеников. Что касается расчёта количества оборудования для практикума, то общепринята следующая схема: в итоговый практикум включается одинаковое число работ из четырёх разделов (механика, молекулярная физика, электромагнетизм, оптика и квантовая физика). Для определения количества экземпляров, необходимого для кабинета, надо число учащихся разделить на 8, т.к. каждую работу одновременно выполняют два ученика, а за время, отведённое на практикум, ученики должны выполнить по крайней мере по одной работе из каждого раздела. Например, если в классе 32 человека, то необходимо иметь 4 комплекта одинаковых экземпляров оборудования.
Раздел III. Содержит рекомендации по оснащению школ демонстрационным оборудованием. Иллюстрировать количественными опытами целый ряд явлений и закономерностей (например, кинематических закономерностей, закона сохранения импульса, изопроцессов) удаётся только на основе оптимального сочетания классического и современного оборудования, основанного на применении цифровых методов измерения и компьютерных измерительных систем. Постановка соответствующих демонстраций регламентируется примерными программами. Следует учитывать, что по ряду разделов примерных программ без перехода на современные методы измерения в принципе нельзя сформировать оптимальную систему оборудования. Например, в разделе «Механика» только цифровые или компьютерные средства позволяют исследовать кинематические закономерности, иллюстрировать количественно второй закон Ньютона и законы сохранения. Модернизированное классическое и новое оборудование эргономичны в такой степени, что часто исключают затраты времени на подготовку демонстраций. В школы сейчас поступает современное комплектное оборудование, разработанное в ходе выполнения государственной Федеральной программы «Учебная техника», а также оправдавшее себя классическое оборудование. При критическом уровне его состояния, а также для кабинетов физики школ-новостроек целесообразно формировать демонстрационный комплекс на базе универсальных тематических комплектов и наборов, которые являются ядром всей системы. При этом возможны два варианта: на базе компьютерной измерительной системы и на базе комбинированных цифровых средств измерения. Вместе с тем следует иметь в виду, что универсальные комплекты должны быть дополнены целым рядом тематических наборов и отдельных приборов для образования достаточной системы оборудования. При относительно хорошем состоянии демонстрационного оборудования за основу обновления целесообразно взять существующую систему оборудования, предусмотрев её постепенное совершенствование.
В представленной системе оборудования реализуется принципы вариативности и преемственности. В соответствии с первым возможны, по крайней мере, три варианта комплектации: на базе компьютерных измерительных систем, на базе цифровых систем обработки и представления результатов и на базе систем, обеспечивающих классические аналоговые методы. Все три варианта дополняют друг друга, тем более что фронтальное оборудование – общее в основной и старшей школах, а в системе же демонстрационного оборудования имеются дополнительные элементы для обучения в профильной старшей школе.
Раздел I. Рекомендации по оснащению школьных кабинетов физики печатными*, электронными и техническими средствами обучения
Новый стандарт для всех предметов, в том числе и физики, разработан для двух уровней изучения предмета: базового и профильного. Пока принято 8 профилей обучения с изучением физики (2 ч/нед.: универсальный, агротехнологический, биолого-географический, информационно-технологический, химико-биологический; 5 ч/нед.: индустриально-технологический, физико-математический, физико-химический), но их может быть и 20, и 30. Старый (пока не отменённый) стандарт предусматривал три уровня изучения: 2, 4 и 6 ч/нед. На новый стандарт школы сейчас переходят по мере готовности. Можно организовать изучение физики на углублённом уровне (4–6 ч/нед.), добавляя дополнительные часы за счёт элективных курсов. – Ред.