Формирование УУД школьников в основной школе

Особенность астрономии в том, что она глубоко затрагивает мировоззренческие вопросы, а значит, формирует общее представление об окружающем мире, его познаваемости и его неразгаданных тайнах, о нашей Земле как небольшой планете в безграничной Вселенной. Вопрос в том, нужно ли все это современной и без того перегруженной непонятно чем школе.
Мой ответ определенный: да, нужно. Причем астрономические представления об окружающем мире должны в той или иной форме прививаться в течение всего школьного обучения. Поскольку с различными небесными явлениями человек сталкивается с детства, а качественной или чаще некачественной астрономической информацией забит интернет, знакомство с элементами астрономии необходимо на различных уровнях доступности: от уровня детского восприятия до серьезного физико-математического подхода, реализуемого лишь в выпускных классах. Эта многослойность — важная особенность астрономии, благодаря которой легче пробудить интерес к познанию, к науке в широком смысле этого слова.

Я бы выделил здесь несколько важных моментов. Вот, на мой взгляд, для чего необходимо астрономическое образование (помимо простых объяснений наблюдаемых явлений на небе):

1. Иллюстрация того, как «работают» известные законы физики вне Земли. Демонстрация универсальности физических законов, возможности физического объяснения наблюдаемых явлений не только на Земле, но и в космосе.
2. Знакомство с быстроразвивающейся в наше время «космической» сферой деятельности человечества, в которую вовлечены все более-менее развитые страны и на которую тратятся большие средства (не только научные космические исследования, но и космическая связь, навигация, экономика, оборона, высокие технологии).
3. Удовлетворение естественной юношеской любознательности, формирование научного представления об окружающем мире и воспитание интереса к процессу познания природы (а через астрономию — к другим наукам).

Точка зрения | Перспективы космических программМнения экспертов ПостНауки о том, какое направление в области космических программ считается сегодня наиболее важным

Что мы имеем на сегодня? С астрокосмическим образованием в России сложилась парадоксальная ситуация. В разгаре двадцать первый век. В стране, открывшей миру дорогу в космос, астрономия фактически выдавлена из школы как ненужный предмет. При этом изучение других естественных наук также сведено к минимуму, а научная и мировоззренческая безграмотность значительной части населения просто зашкаливает. И это в то время, когда в мире происходит быстрое развитие физики, астрофизики, прикладной астрономии. Все фундаментальные физические теории проходят астрономическую проверку. За работы в области астрофизики выдаются Нобелевские премии. В космических исследованиях, в астрономических наблюдениях — наземных и/или внеатмосферных — участвуют все сколь-нибудь развитые в техническом отношении страны. Реализуются международные проекты создания гигантских высокотехнологичных наземных инструментов, открывающих новые возможности изучения Вселенной, из них четыре — стоимостью более миллиарда долларов: недавно созданный в Чили субмиллиметровый телескоп ALMA, проект европейского супергигантского телескопа E-ELT, американского гигантского обзорного телескопа LSST, международный проект всеволнового радиокомплекса SKA из нескольких тысяч отдельных радиоантенн. Участие России в этих проектах проблематично. Мало кто у нас вообще слышал о них.

В советское время был обязательный предмет — астрономия — в выпускном классе, и вели его чаще всего учителя физики, что вполне естественно. Но, поскольку на выпускных экзаменах вопросы по астрономии отсутствовали, а готовиться к экзаменам было необходимо, преподавание астрономии, особенно в конце года, часто было лишь формальным. Замечу, что куцый заключительный астрономический раздел современной программы по физике для выпускного класса имеет тот же недостаток, и на практике он нереализуем. Конечно, отдельный курс астрономии все же лучше, чем его полное отсутствие в абсолютном большинстве современных школ и гимназий. Но время ушло, и даже если этот предмет возродить снова, то окажется, что нет ни подготовленных учителей, ни методических материалов, ни достаточной мотивации для этих уроков, ни времени для них.

Как наилучшим образом выйти из положения, я не знаю. На мой взгляд, учитывая разнообразие российских школ и школьных программ, можно в зависимости от реальных условий рассмотреть несколько вариантов. Например, ввести, как это некоторыми предлагается, обязательный интегрированный курс под названием «Астрономия и космонавтика», или, что правильнее, «Астрономия и освоение космоса» (учебники и методические материалы можно создать за 1-2 года), либо разработать отдельный описательный курс астрономии для 8 или 9 класса с последующим обязательным включением элементов астрономии в курс физики для выпускных классов, причем не только в качестве заключительного раздела. При этом в школах с углубленным изучением естественных наук в старших классах предмет «астрономия», я считаю, должен быть обязательным.

Наконец, самое важное.

Астрономия — не изолированная дисциплина. Астрокосмическое образование в школе не поднять, даже если ввести отдельный обязательный курс, если при этом, например, будет убита или предельно упрощена школьная физика или математика, что сейчас представляется вполне реальным, и восторжествует узкопрагматичный взгляд на то, чему надо учить. Речь идет о достойном месте естественных наук в школе, о престижности науки в общественном сознании. От того, как будет решаться этот вопрос, во многом зависит воспитание нового поколения, не говоря уже о научно-техническом потенциале страны и, в конечном счете, о ее будущем.

Преподавание астрономии в российской школе

История преподавания астрономии в средних учебных заведениях дореволюционной России, Советского Союза и ряда зарубежных государств и основные этапы развития методики преподавания астрономии в школе рассматривались нами в монографии [259]. В ходе работы мы пытались, используя архивные материалы, различные литературные источники, труды по методике преподавания астрономии в средних и высших учебных заведениях, официальные нормативные документы, учебные программы, учебники и пособия, отчеты различных педагогических комиссий дореволюционной России, АПН СССР, РАО и ВАГО, материалы собственных исследований, протоколы педагогических съездов и конференций ВАГО, методической, научно-популярной и специальной литературы, периодических изданий, монографий и иных научных трудов, исследовать основные этапы развития дидактики астрономии, проследить развитие основных тенденций ее преподавания в школе, выявить факторы, оказывающие воздействие на развитие астрономических знаний подрастающего поколения и исследовать эволюцию учебных программ и учебников.

На основе анализа вышеупомянутых источников, были сделаны следующие выводы:
1. Сообщение астрономических знаний учащимся в средних и высших учебных заведениях России и большинства развитых стран мира имеет более чем 300-летнюю историю.
2. Преподавание астрономии в качестве отдельного учебного предмета в средних учебных заведениях России на протяжении 100 лет является оригинальным, редчайшим, если не единственным, явлением в мировой педагогике и методике, заслуживающим крупномасштабного подробного исследования.
3. Российская дидактика астрономии прошла долгий и сложный неуклонный путь развития и совершенствования. 
4. Современный уровень развития дидактики астрономии за рубежом не превышает уровень ее развития в России, сохраняющей приоритет по основным вопросам преподавания астрономии в средних учебных заведениях (общие вопросы методики преподавания, рациональное построение курса, методика формирования фундаментальных астрономических понятий, межпредметные связи и т.д.).
5. Развитие дидактики астрономии в средних учебных заведениях дореволюционной России находилось на достаточно высоком уровне, сравнимом с современным в области формирования основных понятий классической астрономии.
Уровень преподавания астрономии в средних учебных заведениях дореволюционной России, с учетом уровня развития науки, был более высоким по сравнению с современной общеобразовательной школой за счет: а) дифференцированного характера обучения в сочетании с обязательностью сообщения астрономических знаний учащимся; б) разнообразия учебных программ по астрономии, богатства выбора учебников и дидактических пособий; в) свободы преподавателей в разработке программ, методики и средств обучения.
6. Перед преподаванием астрономии в дореволюционной России стояли те же задачи, что стоят в настоящее время перед общеобразовательной школой. Так, среди условий, необходимых для преподавания космографии в соответствии с общеобразовательными целями, на всероссийском совещании преподавателей физики, химии и космографии в 1917 году были названы: "а) подготовленность к преподаванию космографии как с методической, так и с чисто астрономической стороны лиц, преподающих ее; б) достаточное число учебных часов; в) издание соответствующего учебника; г) введение практических занятий параллельно курсу и обязательных для учеников" [11, с. 225].

Анализ опыта преподавания астрономии в средних учебных заведениях дореволюционной России позволил нам сделать заключения:
- о возможности успешного преподавания астрономии в старших классах общеобразовательной школы как в интеграции с курсом физики, так и отдельным предметом: во П половине XIX века в большинстве средних учебных заведений астрономия преподавалась в интеграции с курсом физики, в начале ХХ века - отдельным учебным предметом в VП (VП-VШ) классах по 2 (реже - 1) уроку в неделю;
- о возможности формирования сложных астрономических понятий в сознании 14 - 16-летних подростков;
- о принципиальном совпадении современных концепций астрономического образования с идеями преподавателей космографии и ученых-методистов начала ХХ века, прошедших проверку в средних учебных заведениях дореволюционной России:
"Космография, являясь изложением главных законов космоса, охватывает физический мир в целом... В курсе космографии перед учащимися тот или иной физический закон разрастается за пределы физического кабинета до пределов целой Вселенной... перед учащимися происходит совместное действие различных физических, химических и механических законов...
Космография приобретает высокую эстетическую ценность, правильно преподаваемая, она внушает мысль о непреложности законов природы, невольно приковывает к себе интерес молодого ума и рождает у него массу новых вопросов, ... и не только может эти вопросы рождать, но и отвечать на них... Всецело опираясь на физику, космография в то же время и дополняет ее: уже одна обобщающая роль космографии выдвигает ее в качестве серьезного общеобразовательного предмета. Таким образом, цели преподавания элементарной астрономии или космографии: а) обобщение законов механики физики и углубление их в представлении учащихся; б) сообщение приведенных в систему фактических сведений об окружающем мире" [11, с. 216-225].

"Ввиду того, что большая часть учащейся молодежи не будет впоследствии заниматься астрономией, как предметом специального изучения, надо выдвигать в преподавании ее на первый план материал, ценный с общеобразовательной точки зрения, указывая на величие перспектив внешнего мира, поражающие размеры времени и пространства, единство механического и химического плана в устройстве Вселенной, связь между прогрессом астрономических знаний и историей умственного развития человека.
Курс астрономии в средней школе не должен быть лишь упрощенным университетским курсом: он должен быть построен не только на научном, т.е. логическом основании; но и на психологическом; на соответствии его содержания с реальными интересами учащихся.
Математические выводы при изучении начал астрономии должны быть по возможности упрощаемы. Преподаватель средней школы... должен вспоминать, что сложные объяснения на страницах элементарных учебников все же представляют немаловажное препятствие к пониманию учащимися сущности излагаемых астрономических истин..." [204, c. 215-216].

В течение первых 20 лет Советской власти развитие дидактики астрономии в России претерпело коренные изменения.
Изменился характер обучения астрономии: из элитарного, доступного лишь меньшинству населения России, оно стало достоянием широких народных масс.
Следствием этого резкого революционного перехода явилось вначале значительное ухудшение качества преподавания астрономии в средних учебных заведениях России в начале 20-х годов, сменившееся медленным постепенным улучшением, достигшим, благодаря реформам среднего и высшего образования в конце 30-х годов, современного уровня обучения астрономии в средней школе, а по некоторым показателям (глубине сообщения учащимся вопросов классической астрономии) значительно его превышающем.

В ходе многочисленных экспериментов 20-х годов было доказано, что наилучшее качество обучения астрономии обеспечивается преподаванием астрономии отдельным учебным предметом при условии овладения учащимися необходимым минимумом математических и естественнонаучных, в первую очередь физических, знаний. В 30-е годы этим требованиям лучше всего отвечал курс астрономии Х класса средней школы.

Стандартизация учебного процесса привела к созданию единых школьных программ по астрономии и основного учебника, к ограничению числа и разнообразия учебных пособий. Это сыграло свою положительную роль в середине 30-х годов, вызвав среди методистов своеобразное соревнование за создание лучшего учебника и программы, но затем стало тормозить развитие дидактики астрономии, ограничивая свободу преподавателей и методистов в разработке и применении программ, методов и средств обучения.

Содержание учебной программы в основном определялось социально-экономическими, политическими интересами и государственной идеологией "первого в мире социалистического государства", уровнем развития астрономии и советской педагогики. Была сделана попытка создать лучшие в мире учебную программу и учебник астрономии, эффективно реализующие мировоззренческую и практическую направленность курса.

К концу 40-х годов на десятилетия вперед определились основные формы, методы и особенности преподавания астрономии как одной из учебных дисциплин Х класса средней общеобразовательной школы СССР; была сформулирована главная цель преподавания курса - формирование научного мировоззрения учащихся, выделены общеобразовательные, воспитательные и развивающие задачи обучения, определена структура курса, не претерпевшие кардинальных изменений на протяжении 50 лет.

Дидактика астрономии стала особой самостоятельной педагогической наукой, исследующей теорию и практику, закономерности, пути и средства обучения астрономии.
В 50-е годы шла работа над улучшением программы и учебника астрономии и реализации всех возможностей улучшения преподавания астрономии в рамках вышеозначенной концепции. В зависимости от решений Министерства просвещения, обусловленных государственными интересами и идеологией, противоречивым образом менялись отдельные задачи преподавания, структура и, в меньшей степени, содержание курса, что практически не отражалось на самом процессе преподавания астрономии в школе в силу его инертности. Недостатки в подготовке будущих учителей астрономии в педвузах начали проявляться все явственнее в постепенном ухудшении качества астрономических знаний выпускников средней школы.

В 60-е годы были созданы все предпосылки для коренных изменений в преподавании астрономии в средних учебных заведениях СССР: начало космической эры, успехи СССР в освоении космического пространства привели к огромному росту интереса к астрономии среди широких масс населения, разгар III астрономической революции обусловил значительный приток новых сведений, в основном астрофизического характера; молодая наука - методика преподавания астрономии, подготовила к внедрению в учебный процесс подробные методические рекомендации по проведению всех уроков курса, внеклассных и внешкольных занятий, использования наглядных пособий и ТСО, выпуск которых освоили предприятия Главучтехпрома, шла интенсивная работа по разработке новых методов обучения астрономии и новых форм работы с учениками, использованию межпредметных связей; проведен ряд многообещающих педагогических экспериментов и т.д.

Однако "реформа" астрономического образования второй половины 60-х годов таковой не являлась, поскольку свелась к изменениям внутри содержания курса (который вначале стал почти целиком астрофизическим, но затем материал из классических разделов астрономии вернулся на свое место), расположении учебного материала и последовательности его изложения. Требования по улучшению подготовки учителей астрономии, расширению курса, увеличению учебного времени на его изложение и установление контроля за преподаванием астрономии со стороны органов народного образования остались нереализованными.

К концу 60-х годов дидактика астрономии почти исчерпала все внутренние резервы развития, заложенные в рамках концепции астрономического образования, разработанной применительно к единой унифицированной системе среднего образования в середине 30-х годов.
III астрономическая революция 50-70-х годов ХХ века, почти целиком обусловленная прогрессом физики и ее влиянием на технологию, оказала огромное влияние на развитие дидактики астрономии в нашей стране и во всем мире.

Астрономия стала всеволновой и всекорпускулярной экспериментальной эволюционной наукой. Новые формы взаимодействия астрономии и физики привели к коренному изменению прежних способов практического применения астрономических знаний.
Значительно возрос объем новой важной информации, требующей немедленного включения в школьный курс астрономии. Однако "нельзя справиться с потоком информации путем внесения частных изменений в учебные программы" - требовался полный пересмотр концепции астрономического образования с качественным изменением программ и учебников, содержания, объема и расположения материала внутри курса.

Попытки частичного изменения содержания курса в рамках прежней концепции с сохранением его 34-часового объема успехом не увенчались. Неизбежная экономия учебного времени вела к конспективности изложения даже основных вопросов курса, формализации преподавания и значительному падению интереса учащихся к изучению астрономии. Ситуация заставляла астрономов-методистов и добросовестных учителей искать выход в создании новых форм работы с учащимися путем максимального использования учебного времени, привлечения возможностей межпредметных связей.

К началу 80-х годов недостатки преподавания астрономии в средних учебных заведениях Советского Союза в рамках прежней концепции обозначились достаточно ясно, необходимость проведения реформы школьного астрономического образования была признана не только всеми ведущими учеными, педагогами, астрономической общественностью, но и чиновниками Министерства просвещения. Определенную (и значительную) роль сыграл усиливающийся кризис государственных структур, в их числе и системы образования заката эпохи "зрелого социализма". Последовавшие меры были нерешительными, половинчатыми и не решали ни одной из проблем по улучшению астрономического образования подрастающего поколения.

Однако был сделан "задел" на будущее - разрабатывались, проходили экспериментальные испытания, совершенствовались различные варианты новых программ и учебников по астрономии и интегративному курсу "Физика и астрономия", обобщавшие в себе опыт десятилетий преподавания астрономии в доперестроечный период, включавших сведения о новейших открытиях в астрономии и передовые идеи педагогики.

Конец 80-х - начало 90-х годов стали временем "лебединой песни" дидактики астрономии советской школы; временем, когда были практически исчерпаны возможности для улучшения сообщения астрономических знаний учащимся в рамках прежней концепции астрономического образования, когда были созданы все основания, обозначились, но остались в подавляющей степени нереализованными по не зависящим от творцов причинам новые многообещающие перспективы развития дидактики астрономии.

Современное критическое положение астрономического образования учащихся средних учебных заведений является одним из следствий глубокого кризиса всей российской системы образования, порожденного социально-политическим и экономическим состоянием страны.

Распад Советского Союза привел к разрушению единого образовательного пространства. Роль ученых и педагогов в жизни общества сознательно принижается. Издевательски недостаточное бюджетное финансирование работы вузов и средних учебных заведений (так, в Челябинской области в 1996-97 учебном году на обучение каждого школьника было потрачено по 41 неденоминированной копейке), создание крайне сложных условий для жизни и работы учителей (лишь 2% из них могут позволить себе выписать "Учительскую газету") ведет к потере преподавательских кадров, особенно молодежи, и оттоку детей из старших классов, в которых повсеместно практикуется взимание платы за разного рода "дополнительные услуги". Надежды определенных кругов на приватизацию учебных заведений и создание платных частных школ для детей богатых родителей тоже провалились из-за недостатка последних.

В результате, по данным исследований сравнительного уровня естественнонаучных знаний школьников 9 - 13-летнего возраста, проводившихся комиссией ЮНЕСКО, если в 1990-91 учебном году советские школьники занимали 4 место по математике и 5 место по естественным наукам из 19 стран мира (на первом месте оказались ученики из Южной Кореи, США - на 13 месте), то в 1992 году школьники России заняли уже 8 место (первое - школьники Венгрии), а в 1996 году - оказались на 18 месте (из 42 стран мира).

В конце 80-х - начале 90-х гг. группой ученых из Советского Союза (С.Н. Зигуненко и др.), ЧСФР, Польши и Германии были разработаны тестовые задания для проверки знаний по астрономии учащихся разных стран. На протяжение 3 лет (1988-90 гг.) тестирование охватывало 1500-2000 учащихся трех стран. В течение урока ученики должны были ответить 20 вопросов, к каждому из которых предлагался набор возможных ответов, но только один был правильным.

Анализ ответов российских учащихся в сравнении с ответами их сверстников из стран Восточной Европы выявил недостаток знаний по вопросам, связанными:
- с применением законов Кеплера;
- с взаимосвязью между светимостью и температурой звезд;
- с взаимосвязью между температурой и спектром звезд.
Учащиеся не знают химического состава и внутреннего строения основных классов звезд, не понимают основных причин эволюции звезд, не умеют решать астрофизические задачи на применение законов Вина и Стефана-Больцмана. Одним из выводов ученых говорит о том, что астрономическое образование в российских школах запаздывает по отношению к возрасту учащихся, что "наносит ущерб формированию мировоззрения учащихся и их развитию".

Одной из важнейших проблем современного образования стало создание государственных естественнонаучных стандартов, определяющих допустимый минимум знаний учащихся для возможного продолжения их дальнейшего обучения и достижения необходимого уровня общей культуры. Другими проблемами являются: целенаправленная переподготовка учителей, готовящая их к преподаванию новых интегративных предметов в соответствии с требованиями новых программ и учебников; обеспечение этих новых программ учебно-методическими комплектами; совершенствование и создание соответствующего учебного оборудования, средств наглядности и ТСО.

"Учительская газета" (N 27-29 от 6.07.93) опубликовала Базисный учебный план общеобразовательных учреждений Российской Федерации - основной государственный нормативный документ, определяющий минимальное количество часов на изучение общеобразовательных предметов и нагрузку учащихся, в котором астрономия уже отсутствовала как учебный предмет. Правда, в документе оговаривалось, что астрономия может входить в образовательную область "естественных дисциплин" наряду с физикой, естествознанием и другими предметами, но лишь "в том наборе часов и предметов, который необходим региону и школе" - то есть, изучение астрономии как базовой дисциплины в школе было признано необязательным (ненужным).

Какие "крохи" астрономических знаний уцелели тогда в учебных программах школ? Это некоторые астрономические сведения, включенные в курсы "Ознакомление с окружающим миром" II - III классов, природоведения III -V классов и естествознания V-VI классов. Обучение в начальной школе обеспечивало учащимся возможность узнать, что тела падают на Землю вследствие земного притяжения; Земля вращается вокруг своей оси, следствием чего является смена дня и ночи; Луна светит отраженным от Солнца светом; Солнце - главный источник энергии на Земле.

В основной школе на уроках естествознания и физики ученики получали представление о строении Солнечной системы (ранее этот материал изучался в курсе природоведения V класса), знакомились с законом Всемирного тяготения и наиболее распространенными явлениями: сменой дня и ночи, приливами и отливами, существованием атмосферы, влиянием перегрузки и перепадов давления на организм человека, устройством и принципом действия телескопа.

В средней полной школе ученики знакомились с законами Кеплера; методами измерения масс Солнца, звезд и планет; магнитным полем Земли; с первой и второй космическими скоростями; получали представление о реактивном движении и физических основах космонавтики.

Такими астрономическими знаниями должны были обладать учащиеся общеобразовательных школ согласно Стандарту физического образования - нормативного документа, определяющего требования к ядру содержания общеобразовательного курса физики, к базовому уровню его предъявления учащимся, объему учебной нагрузки и уровню обязательной подготовки школьников ["Учительская газета", (N 35-9440) от 7.09.93].

Учащиеся, заканчивающие начальную школу, должны уметь объяснять смену дня и ночи, времен года. Заканчивающие полную среднюю школу должны уметь использовать закон Всемирного тяготения для анализа движения тел, знать примеры использования реактивного движения. Но "понимать роль спектрального анализа в астрофизике" и "применять газовые законы, закон Всемирного тяготения и знания об ядерных реакциях для объяснения процессов, происходящих на планетах, Солнце и звездах" ученикам невозможно, поскольку это требует предварительного ознакомления их с астрофизикой как наукой, объектами, методами и инструментами ее исследований, изучения природы космических тел, что возможно в рамках поэтапного формирования фундаментальных астрономических понятий, но об этом ни в проекте Стандарта ни во "Временном Стандарте" физического образования не говорилось ни слова.

Стандарт физического образования 1993 года не содержал в себе положений, способствующих астрономическому образованию учащихся; в нем отсутствовали требования к уровню астрономической подготовки учащихся.
Переход от всеобщего 11-летнего к 9-летнему обучению привел к реанимации идеи объединения курсов физики и астрономии как единственной возможности формирования системы начальных астрономических знаний для всех учащихся основной школы. 
Объективная необходимость сообщения подрастающему поколению некоторого минимума астрономических познаний в условиях дифференцированного обучения в среднем и старшем звене общеобразовательной школы или иных типов средних учебных заведений привела к увеличению доли астрономического материала в учебных программах по физике.

В течение последнего десятилетия был опубликован ряд интересных работ по пропедевтике астрономических знаний в начальном и среднем звене обучения (Е.П. Левитан, Н.М. Никандров, А.Н. Широков) и по другим различным аспектам осуществления межпредметных связей и преподаванию интегративного курса "Физика и астрономия"(Е.П. Левитан, Ю.И. Дик, А.А. Пинский, Л.В. Тарасов и др.).

В рамках концепций естественнонаучного образования Института общеобразовательной школы РАО, НИИоСО и других исследовательских объединений и отдельных ученых предусматривается изучение элементарных астрономических сведений в рамках интегративных курсов "Окружающий мир" (I - IV классы), "Природоведение"(I - V классы) и "Естествознание" (V - VII классы), составляющих, по мнению авторов, "единое целое" с курсами "Физика и астрономия" VIII - IX и Х - XI классов.

В начале 90-х годов коллектив ученых кафедры методики преподавания физики Челябинского педагогического университета во главе с профессором А.В. Усовой предложил новую концепцию преподавания учебных дисциплин естественнонаучного цикла (физики, химии, биологии, географии), основанную на опережающем изучении физики (с V класса) и химии (с VI класса) с учетом широкого использования межпредметных связей. При этом предусматривается изучение разнообразного астрономического материала в курсе физики V - VII классов и интеграция физики с астрономией в VIII - IX классах.

Реформа системы школьного образования привела к созданию большого числа различных, в том числе многоуровневых программ по естественнонаучным дисциплинам с профильной дифференциацией учебного процесса, в чем проявились лучшие стороны демократизации процесса обучения - создания возможности для ученых, педагогов и учителей разрабатывать, экспериментировать и широко внедрять новые многообещающие учебные программы, учебники и пособия, методы и формы обучения, а у учащихся и их родителей - выбирать для обучения наиболее подходящий тип учебного заведения исходя из своих способностей и интересов.

Однако обусловленная общим политическим и экономическим кризисом страны реформа среднего образования быстро пошла "на самотек". Предоставленные самим себе, лишенные финансовой поддержки и содействия федеральных властей школы выходят из создавшегося положения, как могут. Ни о какой "демократичности" современной российской общеобразовательной школы не может быть и речи: полноценное среднее образование сейчас могут получать лишь дети "новых русских" - ничтожная доля процента всех учащихся. 

"Головокружение от свободы" выбора учебных дисциплин и организации учебного процесса продолжалось в головах директоров школ и работников местных отделов народного образования до середины 90-х годов. К 1994 году количество школ, в которых преподавалась астрономия, уменьшилось до 50-65% от их общего числа. Затем понимание необходимости сообщения некоторого минимума астрономических знаний школьникам привело к медленному постепенному возвращению астрономии в число школьных учебных дисциплин: так, с 1 сентября 1999 г. астрономия как региональный компонент образования стала обязательной учебной дисциплиной в XI классах средних школ г. Магнитогорска. 

В 1998/99 учебном году астрономия преподавалась в XI классах в 60-70% средних учебных заведений Челябинской области. В большинстве из них преподавание осуществляется по программам курсов А.В. Засова, Э.В. Кононовича и, чаще, Е.П. Левитана; едва ли не треть школ, особенно сельских, используют в учебном процессе старые учебники Б.А. Воронцова-Вельяминова. К сожалению, почти не нашли пока своего применения программа курса "Вселенная Человека" - из-за своей нестандартности, большого объема учебного времени, почти полной неподготовленности учителей к его преподаванию и отсутствия учебников. Сравнительно малое распространение получил курс "Физика и Астрономия" А.А. Пинского.

Опасным следствием пренебрежения сообщением школьникам первоначальных астрономических знаний, объясняющих повседневно (часто) наблюдаемые небесные явления, природу космических объектов и космических процессов и их воздействие на Землю, строение, структуру и свойства Вселенной стало значительное снижение внимания к атеистической пропаганде, играющей особенно важную роль в формировании научного мировоззрения учащихся, что стало одной из причин повального увлечения молодежи оккультизмом и астрологией. Равнодушие чиновников от педагогики к проблемам воспитания молодежи с успехом использует не только своя "родная" православная церковь, но и ее конкуренты - разного рода секты и конфессии, свободно ведущие пропаганду своих антинаучных взглядов на мир среди школьников и студентов.

В результате систематического исключения курса астрономии из учебных планов школ и других средних учебных заведений России "за ненадобностью" была ликвидирована специальность "учитель физики и астрономии". Прекращен набор студентов в группы с этой специализацией во всех пединститутах страны. Курс общей астрономии для студентов физико-математических (физических) факультетов педвузов был переименован в курс астрофизики и сокращен до минимума.

Это делает невозможным качественную подготовку учителей не только астрономии и интегративного курса "физика и астрономия", но и существенно ухудшает уровень естественнонаучного образования учителей физики. Будущие учителя не получают должной подготовки по своему предмету и не владеют в достаточной степени методикой его преподавания. 
Уменьшение числа часов, предусмотренных новыми учебными программами на изучение курса общей астрономии, затрудняет применение в процессе обучения учебников, изданных в 80-е годы (П.И. Бакулина и др.), ставших для этого "слишком обширными и подробными". Требуются новые программы курса общей астрономии и новые учебные пособия; ряд ученых (Л.В. Жуков, М.Д. Полануер, автор данного пособия и др.) начали работу над их созданием.

Насущной проблемой остается создание учебника по методике преподавания астрономии для студентов педвузов, содержащего сведения по работе учителя по новейшим программам курсов астрономии и "Физики и астрономии".

Осталась нерешенной проблема создания научной школы высококвалифицированных специалистов в области теории, методики и практики обучения основам астрономии: средний возраст современных астрономов-методистов превышает 50 лет.

Совещание Научно-методического совета по астрономии и комиссии Астрономического общества по астрономическому образованию, проходившее в Москве в марте 1993 года, признало, что: "В современный период кризисного развития общества астрономия оказалась более других наук уязвимой из-за невозможности коммерциализации, малочисленности кадров, громоздкости и прецизионности оборудования, установленного в местах, удаленных от крупных населенных пунктов... Стала реальной угроза быстрой деградации астрономического образования и отечественной астрономической науки в целом, что в перспективе может повлечь серьезные негативные последствия для развития страны".

С целью изучения состояния преподавания астрономии в средних учебных заведениях Российской Федерации в 1993 и в 1998 годах нами было проведено анкетирование директоров, завучей, учителей физики и выпускников средних школ и ПТУ Челябинской области. Тестирование охватило студентов I курса физико-математического факультета Магнитогорского пединститута из 33 средних учебных заведений Челябинской области, закончивших их в 1997 году. Треть из них не изучала астрономии в школе.

Анализ результатов анкетирования свидетельствует об ухудшении состояния преподавания астрономии в средних учебных заведениях России. Уменьшается число школ, в которых преподается астрономия, особенно сильно в отдаленных районах и в сельской местности. В тех школах, где астрономия продолжает оставаться одним из учебных предметов, она преподается нерегулярно, заменяясь в основном уроками физики. Большинство учителей астрономии пытается сохранить ее преподавание хотя бы на том низком уровне, каким он был в начале 90-х годов. 

Астрономия преподается, как в 80-е годы, в объеме 34-35 часов, по 1 уроку в неделю в основном по сохранившимся в школах старым учебникам Б.А. Воронцова-Вельяминова, не переиздававшимся с 1994 года. Новые учебники Е.П. Левитана и, особенно, А.В. Засова и Э.В. Кононовича, применяются значительно реже: обеспечить весь класс одинаковыми учебниками сложно даже для городских школ.

Из наглядных пособий и ТСО в большинстве школ чаще всего используются старые небесные карты и комплекты настенных таблиц, реже - сохранившиеся в отдельных школах диафильмы; наборы диапозитивов, учебные фильмы и модели по астрономии постепенно становятся редкостью; новые средства наглядности промышленностью почти не выпускаются, редко попадают в магазины наглядных пособий и недоступны по цене. Уголки астрономии при кабинетах физики сохранились лишь в 30% школ. Учебные астрономические наблюдения проводятся учителями все реже и реже.
Отметки по астрономии в аттестате завышены и не соответствуют истинному уровню знаний учащихся по предмету; чаще всего они выставляются автоматически, такие же, как по физике - основному предмету учителя. Согласно результатам нашего анкетирования, отличными знаниями по астрономии не обладает ни один из опрошенных студентов; отметку "хорошо" можно выставить 17,4% изучавших астрономию выпускников; отметку "удовлетворительно" - 65,2% выпускников. Лучший из студентов верно ответил на 78% вопросов; средний уровень верных ответов у изучавших астрономию - 58,6%, у прочих выпускников - 47,8%.

"Универсальная астрономическая анкета" проверяла уровень знаний выпускников по основным разделам астрономии и уровень формирования фундаментальных астрономических понятий "планета", "звезда" и "Вселенная". Для обработки полученных данных использовался разработанный профессором А.В. Усовой поэлементный метод анализа качества усвоения понятий [296].

Коэффициент полноты усвоения понятий определялся по формуле:  , где n(i) - количество существенных признаков понятия, выделенных i-тым учеником; n - количество подлежащих усвоению признаков; N - количество опрошенных учеников.
Коэффициент эффективности применяемой методики определялся по формуле: , где h₁ - коэффициент полноты усвоения понятий учащимися, изучавшими астрономию в XI классе; h₂ - коэффициент полноты усвоения понятий учащимися, не изучавшими астрономию в школе.

Анализ результатов анкетирования показал заметное снижение уровня знаний выпускников за прошедшие 15 лет; особенно низкими являются знания тех, кто не изучал астрономию в школе. 

Выпускники средней школы недостаточно знакомы с астрофизикой и, особенно, космогонией космических объектов и вопросами космологии, а эффективность применяемых в школе способов формирования астрономических знаний крайне незначительна.

Значение коэффициентов полноты усвоения фундаментальных астрономических понятий "Вселенная" и "звезда" почти одинаковы для группы опрошенных, изучавших астрономию в школе, и тех, кто обладает лишь "донаучными" астрономическими познаниями. Коэффициенты эффективности методики формирования этих понятий минимальны - близки единице, что говорит как об общей заинтересованности учеников к вопросам мировоззренческого характера - познанию природы космических объектов и всей Вселенной, так и о том, что учителя астрономии не выделяют фундаментальных понятий астрономии, не дают ученикам их определений и не осуществляют генерализацию вокруг них учебного материала. Наиболее полно усвоен комплекс существенных признаков понятия "Вселенная"; на вопросы о природе Метагалактики и Галактики студенты отвечали хуже, нежели на вопросы о характеристиках и свойствах всей Вселенной.

Выпускники школ довольно хорошо отвечают на качественные вопросы, связанные с описанием основных физических характеристик Солнца и звезд, в том числе о связи между спектральными классами, температурой и цветом звезд, но слабо помнят их количественные (с точностью до порядка) характеристики и плохо знают материал об эволюции звезд, о связи конечных этапов развития и возраста звезд с их массой и светимостью.

Уровень формирования фундаментального понятия "планета" в целом несколько выше у студентов, изучавших астрономию в школе. Выпускники, не изучавшие астрономии, ничего не могут рассказать о происхождении космических тел; изучавшие астрономию отвечали на эти вопросы так же плохо.

Табл. 3. Коэффициент полноты усвоения понятий

Понятия	Выпускники, изучавшие астрономию в школе	Выпускники, не изучавшие астрономии в школе
Вселенная	0,681	0,639
звезда	0,592	0,559
планета	0,606	0,486

Табл. 4. Коэффициент эффективности традиционно применяемой методики формирования понятий

Коэффициент эффективности	Понятия:
применяемой методики	планета	звезда	Вселенная
g = h1 / h2	1,25	1,06	1,08

Уровень астрономических умений выпускников намного ниже уровня их познаний: большая часть знает лишь созвездия Большой и Малой Медведицы; практическая проверка умений выпускников находить на небе "до 5-6 созвездий" во время проведения учебных вечерних наблюдений со студентами подтвердила это. Так, правила ориентации по Полярной звезде знают около 40 % выпускников, но найти ее на небе смогли лишь 4,6% проверенных. Ориентироваться на местности по Солнцу могут лишь от 6,6 до 11% опрошенных; умения остальных неполны или неверны.
Существующий Базисный учебный план вкупе со Стандартом физического образования малопригодны для реализации возможности получения начальных астрономических знаний всеми без исключения учащимися общеобразовательных школ.

Итогами широко разрекламированной кампании по интеграции курсов физики и астрономии в среднем и старшем звене общеобразовательной школы в настоящее время стало дополнение физического материала сведениями о законах Кеплера и по определению масс небесных тел - ранее не апробированными и не имеющими существенного значения для астрономического образования учащихся; остальной астрономический материал давно содержится в учебниках физики А.В. Перышкина, Н.А. Родиной и других авторов. 

Согласно проекту государственного стандарта физического образования [Физика в школе. - 1997. - N 1.- С. 21-24], в основной школе должно обеспечиваться "изучение основ физики в качестве законченного курса", на протяжении 3 лет в общем объеме 204 часов в базовых классах и 238 часов в физико-математических классах, и 170 часов в течение 2 лет в гуманитарных классах. В полной средней школе физика изучается "в зависимости от профиля обучения": физико-математического, физико-технического, естественнонаучного, биолого-химического, основного и гуманитарного, в объеме от 136-153 до 408-460 часов.

Возможность включения астрономических вопросов в основной курс физики, содержание, объем и структура астрономического материала проектом стандарта не оговариваются. Мы предполагаем, что доля астрономического материала должна составлять не менее 10% в физическом стандарте гуманитарного и химико-биологического профиля; 15 - 20% в стандарте основного и физико-технического профиля и до 25% в стандарте естественнонаучного и физико-математического профиля.

Мы считаем, что стандартизация естественнонаучного образования не должна сопровождаться сокращением современного объема изучаемого материала; уровень стандарта должен быть именно "разумным" - не слишком высоким, но и не слишком низким. Мы в корне не согласны с идеей, что "мир переживает сейчас потерю интереса к науке вообще, вера в ее неограниченные возможности сменилась разочарованием" [Физика в школе. - 1997.- N3.- С.75; 1995.- N6.- С.29]. Ни в коем случае нельзя отступать от строго научного характера изложения учебного материала, "дематериализовывать" курс физики и астрономии в угоду "модных" околонаучных проблем: недостаточное внимание к мировоззренческой значимости астрономических и физических знаний привело к росту интереса широких масс населения к астрологии и другим формам оккультного мракобесия.

Мировой опыт свидетельствует: 
1) Качество астрономического образования учащихся не зависит от того, сообщаются ли астрономические знания в рамках отдельной учебной дисциплины или при изучении интегративного курса. Согласно результатам тестирования выпускников средних учебных заведений европейских стран, проводившегося в начале 90-х годов, уровень астрономических знания учащихся Польши, Чехо-Словакии и, особенно, Венгрии был выше, нежели у советских школьников, несмотря на то, что в этих странах астрономический материал изучался в рамках отдельных разделов курса физики, а в СССР - отдельным учебным предметом. Следует отметить, что Венгрия свыше 10 лет входит в пятерку государств с самым высоким уровнем естественнонаучного образования.

2) Нет жесткой зависимости между количеством часов, отведенных на изучение курса астрономии, и качеством усвоения основных астрономических знаний. Уровень астрономического образования в СССР был ниже, нежели в ГДР, хотя немецкие школьники изучали курс астрономии в объеме 25 часов, а в советской школе - в течении 34 часов.

Выводы: уровень астрономических знаний выпускников средних учебных заведений РФ будет адекватен современным требованиям лишь по мере решения триединой задачи: 1) массовой подготовки учителя физики, обладающего необходимыми познаниями по астрономии и владеющего методикой ее преподавания в условиях дифференцированного обучения; 2) разработки методики сообщения астрономических знаний учащимся как в рамках интегративного курса "Физика и астрономия", так и отдельным учебным предметом, массового издания соответствующих методических пособий; 3) включение основных вопросов астрономии в Базисный план и иные нормативные документы основной и средней школы. Временная мерой должно стать создание учебника, который мог бы полностью компенсировать всю профессиональную некомпетентность современных учителей астрономии.

План

	1. Методы физических исследований.
	2. Место и роль экспериментального метода в школьном курсе физики.
	3. Этапы физического эксперимента в науке.
	4. Два вида научного эксперимента.
	5. Физическая теория.
	6. Анализ точек зрения на роль и место эксперимента в школьном курсе физики.
	7. Основные этапы познания при изучении физических явлений.

Методы физических исследований

Сущность научного метода познания окружающего мира – сочетание эксперимента и теории. Основоположником научного метода исследований природы был Г. Галилей. Методические рекомендации по проведению экспериментов Г. Галилея по свободному падению тел будут рассмотрены позднее.

В экспериментальном методе выявление существенных свойств и признаков объекта производится путем целенаправленного воздействия на этот объект, явления природы исследуются в контролируемых и управляемых условиях. В теоретическом методе осуществляется опосредованное познание объекта на основе соответствующей математической модели.

Экспериментальный метод включает в себя теоретическую и практическую подготовку эксперимента:

• формулирование гипотезы;

• постановку вопроса;

• выдвижение познавательной задачи;

• создание экспериментальной установки или экспериментального оборудования;

• проведение эксперимента в необходимых исследователю условиях;

• фиксация результатов, проведение нужных измерений;

• анализ данных эксперимента, описание открытого явления и его свойств, формулирование научного вывода или положения;

Место и роль экспериментального метода в школьном курсе физики

Ознакомление учащихся с методами научного познания стало общепризнанной задачей школы и нашло свое отражение в тех учебных предметах, в которых изучаются основы наук. В школьной физике реализуется принцип цикличности учебного познания (исходные факты = модель-гипотеза = логически вытекающие следствия = экспериментальная проверка следствий = практика).

В процессе обучения у учащихся должны формироваться умения и навыки экспериментальной деятельности.

Этапы экспериментальной деятельности учащихся следующие:

1. Формулирование познавательной задачи, цели в связи с экспериментальным методом.

2. Отбор оборудования и сборка экспериментальной установки.

3. Указание физического принципа, на основе которого предполагается применение экспериментального метода.

4. Наблюдение за явлением, процессом.

5. Измерение (снятие необходимых показаний с приборов, определение некоторых экспериментальных данных).

6. Описание, интерпретация полученных экспериментальных данных и их анализ.

7. Формулирование выводов, заключение, практическая значимость полученных результатов.

Таким образом, экспериментальный метод выступает как компонент физического образования, а также как источник знаний и как метод обучения.

В школьный курс физики, прежде всего, должны быть включены те экспериментальные методы, которые сыграли важную роль в формировании научных теорий, изучаемых в школе. Во-вторых, методы, позволившие открыть физические законы, закономерности, явления, процессы. В-третьих, методы, нашедшие широкое практическое применение в различных областях науки и техники как основополагающие. Например, метод атомных и молекулярных пучков в молекулярной физике и электродинамике; метод спектрального анализа в оптике и квантовой физике; метод рентгено - структурного анализа в физике твердого тела и др.

Этапы физического эксперимента в науке

Изучение нового физического явления начинается с наблюдения. Непосредственно за наблюдением следует качественный анализ, в ходе которого формулируются какие-то, часто не вполне определенные и четкие, представления о сущности явления, а также намечаются пути его экспериментального изучения. Так, например, английский ботаник Броун опробовал в 1827 году изобретенный в то время новый объектив для микроскопа. Наблюдая с помощью микроскопа взвесь цветочной пыльцы в воде, он был поражен зрелищем, открывшимся в поле зрения объектива. Как сам Броун, так и многие другие ученые считали, что причиной броуновского движения является особая «жизненная сила», которая якобы должна находиться в цветочной пыльце.

Физический эксперимент, хотя и связан с наблюдением, не менее существенно отличен от него. Это следующий, качественно новый этап чувственного восприятия изучаемого явления. Эксперимент включает в себя наблюдение как необходимую составную часть.

Очень важно подчеркнуть, что постановка того или иного эксперимента осуществляется по строго продуманному плану. С.И. Вавилов писал об эксперименте: «К опыту редко обращаются наудачу, в поисках новых неожиданных явлений… Экспериментатор всегда, прежде чем предпринять опыт, ставит вопрос о его целесообразности».

В ходе эксперимента не только воспроизводится явление, но и исследуется его зависимость от сопутствующих условий и от параметров, производятся измерения. Так, например, можно воспроизвести изменение давления газа при изменении объема, но при изменении температуры результаты измерения будут другими.

Таким образом, во время эксперимента исследователь активно влияет на ход изучаемого явления.

Два вида научного эксперимента

Различают 2 вида научного эксперимента - исследовательский и критериальный.

Исследовательский эксперимент носит проблемный характер. Приступая к проведению исследовательского эксперимента, ученый не ставит задачи получить определенный ожидаемый результат. Примером исследовательского эксперимента может служить опыт Резерфорда по изучению рассеяния a-частиц.

В критериальном эксперименте исследователь отправляется от определенной гипотезы, нацеливающей его на получение ожидаемого результата. Результаты критериального эксперимента приводят к выводам об истинности или ложности исходной гипотезы. Примером критериального эксперимента может служить экспериментальное обнаружение позитрона, существование которого было предсказано релятивистской теорией движения электрона, разработанной Дираком в 1928 году.

Другим примером критериального эксперимента может служить опыт Перрена. В 1909 году Перрен поставил опыт для подтверждения правильности объяснения броуновского движения и достоверности самой молекулярно-кинетической теории.

В ходе эксперимента добываются для науки новые факты, наличие которых, однако, не дает еще более или менее адекватного отражения действительности. Для вскрытия глубинной сущности явления вновь необходимо теоретическое осмысливание полученных в ходе эксперимента фактов, в ходе которого формируется необходимый математический и понятийный аппараты, разрабатывается теория явления. Так, например, броуновское движение было объяснено французскими физиками Карбонелем и Дельсо (1827) высказавшим гипотезу, что броуновское движение вызывается тепловым движением молекул жидкости. Правильность этой гипотезы была подтверждена точным математическим расчетом скорости частичек по формулам молекулярно-кинетической теории, сделанным Эйнштейном.

Физическая теория

Физическая теория, объясняющая изученное явление, состоит из:

1. Экспериментальных фактов, которые она объясняет;

2. математического аппарата, на языке которого сформулированы основные законы теории;

3. понятийного аппарата, вскрывающего «физический смысл», полученных формул.

Из сказанного видно, что в ходе научного исследования эксперимент неразрывно связан с теоретическим мышлением. Больше того, постановка любого эксперимента невозможна без теоретического анализа предшествующих эксперименту наблюдений.

Броун – наблюдение; Карбонель и Дельсо – гипотеза; Эйнштейн – расчет; Перрен – опыт. Единство теории и эксперимента нельзя рассматривать в застывшем виде. На отдельных этапах эксперимент может опережать теорию, на других этапах, наоборот, возможно опережение эксперимента теорией (так, например, было с предсказанием античастиц Дираком), наконец возможен временный параллелизм в развитии эксперимента и теории.

Единство теории и эксперимента состоит в том, что они представляют две неразрывно связанные и дополняющие друг друга стороны познания Человеком окружающего мира.

Анализ точек зрения на роль и место эксперимента в школьном курсе физики

Существуют 2 наиболее распространенные точки зрения на роль и место эксперимента в преподавании физики в средней школе. Следует заметить, что ни одна из этих точек зрения не нашла в чистом виде сколь либо широкого распространения в школах. Попытаемся проанализировать эти точки зрения.

Ряд методистов предлагают излагать курс физики дедуктивным методом, опираясь на сравнительно небольшое число теорий и гипотез, экспериментальное подтверждение которых должно даваться в процессе самостоятельной работы учащихся в лаборатории. При дедуктивном изложении курса физики практически исключается возможность показать сложный диалектический путь развития естествознания, входе которого одни гипотезы сменяются другими. История возникновения идей, становление и падение физических теорий в этом случае останутся за пределами школьного курса физики, что неприемлемо из педагогических соображений. Кроме того, при дедуктивном изложении материала есть большая опасность изучать вместо физики ее математический аппарат.

Таким образом, предложение изучать курс физики дедуктивно не является лучшим решением вопроса.

Представляет интерес и точка зрения крайних экспериментаторов (национальная ассоциация просвещения США), которые считают, что в средней школе все знания по физике должны черпаться из эксперимента и только из эксперимента. По их мнению, вся работа по физике должна быть сконцентрирована в лаборатории, а главным местом обучения должен быть исследовательский метод. Учебники, лекции кинофильмы следует использовать лишь как вспомогательный материал.

Но еще академик Л.И. Мандельштам подчеркивал, «…что нельзя требовать знания только опытной физики, но не потому, что это слишком мало, а потому, что это слишком трудно. Более или менее полное знание опытной физики без помощи теории человеку не под силу».

Это крайние точки зрения, показывающие лишь область расхождения мнений отдельных специалистов. Вероятно, истина находится где-то между ними.

Академик И.К. Кикоин писал: «Недопустимо, чтобы у учащихся создалось впечатление, будто бы тот или иной закон природы модно проверить за несколько минут демонстрационным экспериментом! Наоборот, необходимо разъяснять учащимся, что законы природы открываются в результат кропотливой и сложной работы ученых. Школьный же эксперимент служит лишь иллюстрацией, поясняющей то или иное явление, тот или иной закон».

В процессе изучения физических явлений основные этапы познания расчленяются на ряд ступеней, наличие и необходимость которых вытекает из педагогических соображений.

Основные этапы познания при изучении физических явлений

Основные этапы познания при изучении физических явлений:

1. Наблюдение явления – отправная точка учебного процесса. Наблюдение явления должно происходить в ходе хорошо и выразительно поставленного демонстрационного опыта. Если в силу специфики явления оно доступно лишь для индивидуального наблюдения, должен быть поставлен лабораторный (обычно фронтальный) опыт. Если же демонстрация или постановка лабораторного опыта в школе невозможны по техническим или экономическим причинам (громоздкость, дороговизна, отсутствие установки), то ее можно заменить демонстрацией кинофильма, диафильма, фотографии или компьютерной моделью.

2. Качественный анализ изучаемого явления и выявление его связей с другими явлениями. На стадии качественного анализа: а) устанавливается связь данного явления с ранее изученными явлениями; б) фиксируется однородность определенных признаков и связей, но не выясняется конкретная структура этих связей.

3. Введение величин, характеризующих изучаемое явление. Новые физические величины большей частью и вводятся для того, чтобы придать законам природы количественную формулу. Это наиболее трудная для преподавателя ступень изучения.

4. Измерения введенных величин. Известно, что физические величины могут быть разбиты на 2 больших класса – «наблюдаемые» и «ненаблюдаемые». К первым относятся те величины, которые в принципе могут быть измерены на опыте (например, сила, масса и т.п.); ко вторым – те, которые этим свойством не обладают (например, амплитуда волновой функции, координата и импульс частицы и т.п.). Поскольку в школьном курсе физики речь, в основном, идет о «наблюдаемых» величинах, то необходимо указать учащимся на принципиальную возможность измерения вновь введенной величины.

5. Определение понятия. Все физические понятия, изучаемые в общем курсе физики, должны быть четко и однозначно определены. Дать определение физической величины –это значит установить взаимоотношение этой величины с другими, ранее изученными величинами и указать на возможность ее количественного определения.

6. Изучение явления с количественной стороны с помощью введенных понятий. Для формирования физических понятий и теорий особую ценность приобретают такие эксперименты, которые дают возможность установить количественные зависимости между физическими величинами в форме математического уравнения или функции. В этом случае найденная зависимость становится связующим звеном между экспериментом и теорией, между физикой и математикой.

7. Физическая теория. Ознакомление с явлением заканчивается на стадии его объяснения с позиций существующей и уже изученной учащимися теории. Если же полученные в процессе изучения явления, факты не могут быть объяснены существующей теорией или противоречат ей, появляется потребность в создании новой теории.

Искусство преподавания физики заключается в том, чтобы найти такое расположение материала, при котором с помощью последовательных, логических операций и рационально подобранного эксперимента, при минимальной затрате времени и оптимальном напряжении умственных способностей учащихся, можно было бы сформировать основные физические понятия, дать представление об основных физических законах и теориях, развить физическое мышление учащихся.

Заканчивая среднюю школу, учащиеся должны отчетливо представлять, что в современной физике, в конечном счете, единственным источником новых знаний является опыт, но постановка этого опыта продиктована теорией. Что математика это не только орудие расчета, не только инструмент, а наиболее адекватный язык для формирования основных законов, которые вне этого языка не могут быть даже приблизительно нащупаны.

Используя учебный эксперимент, можно:

1. проиллюстрировать проявление установленных в науке законов и закономерностей в доступном для учащихся виде и сделать их содержание понятным для учащихся;

2. познакомить учащихся с экспериментальным методом изучения физических явлений;

3. показать применение изученных физических явлений в технике;

4. повысить наглядность преподавания и тем самым сделать изучаемое явление более доступным для учащихся;

5. повысить интерес учащихся к изучаемому явлению.