# Школьный учебник физики - зачем и какой?

Леонид Александрович Ашкинази

Школьный учебник физики -- зачем и какой?


Предпосылки


Когда мы спрашиваем, каким должно быть нечто (например, учебник физики), мы всегда -- явно или неявно -- исходим из каких-то предпосылок и учитываем какие-то ограничения. Если оговорить их явно, это поможет получить разумный результат или убедиться, что на данный момент это невозможно. Не будем рассматривать судьбы мировой цивилизации, возьмем сегодняшнюю российскую ситуацию. В качестве предпосылок и ограничений для появления нового учебника мы имеем следующее.


Учить предмет нужно прежде всего для дальнейшего получения образования и дальнейшей работы в областях, которые используют эту науку очевидным для людей способом. Для физики -- это собственно физика и все инженерные сферы деятельности. Но интерес к инженерной деятельности падает из-за изменения типа экономики, из-за сырьевой ориентации. Интерес к работе в науке падает из-за действий властей в отношении науки -- передачи научных институтов в "кормление" вассалам, реформы/разрушения Академии наук, реформы/разрушения образования, поощрение вала липовых диссертаций и степеней, преследование ученых под надуманными предлогами. Общество видит эти действия и делает выводы.


Некоторые даже видят в разрушении образования целенаправленное оболванивание людей, но Оккам считает, что просто наука не нужна, а нужно перенаправить бюджетные расходы. Отчасти себе и группе поддержки, отчасти на политические действия, предназначенные для удовлетворения инстинктов большинства граждан, то есть в итоге опять же себе -- чтобы сохранить власть. Социологи измеряют и публикуют данные об оценке людьми положения в стране и о популярности властителей, многие смотрят на эти данные, ахают, охают, хают -- либо социологов, либо общество. Но не замечают, что полуторакратные броски оценок положения в стране и рейтингов говорят прежде всего об инфантильности сознания большинства граждан. И об использовании этой патологической "детскости" умелыми манипуляторами. К инфантильности мы еще вернемся.


Старые научно-популярные журналы, в которых нынче табу на формулы и многие статьи пишутся так, чтобы читатель не перенапрягся, хоть не публикуют астрологических прогнозов и сплетен об артистах. Новые, в которых текст на страницу -- это много, а картинка на половину страницы -- это мало, удовлетворяют не интерес к науке, а желание людей ощущать, что они "в курсе". А сказали им что-то серьезное и достоверное или пустое и бред -- не важно. То, что говорят политики о политике и артисты о своих амурных делах, имеет такую же степень достоверности. Но читатель ощущает, что он в "в теме" -- это проявление того же инфантилизма. Правда, и в старых, и в новых журналах встречаются вполне серьезные статьи -- например, по биологии; но эти статьи уж никак нельзя назвать популярными. Чтобы их прочесть с полным пониманием, нужно хорошее профильное образование на уровне хорошего профильного вуза.


Кроме отношения к науке, для преподавания важно еще изменение окружающей информационной среды. Об этом можно долго говорить и писать, но ситуация уже достаточно осознана: легкость получения информации и низкая достоверность получаемого привели к понижению требований к достоверности и к потере умения сосредоточиться на задаче. "Клиповое мышление" и "цифровое слабоумие" -- лишь мягкие характеристики происходящего со школьниками и студентами. Это не отдельные локальные явления, это вполне гармонично связанные направления распада и крушения того научно-технического интеллектуального и профессионального мира, в котором мы выросли, частью которого были и собирались оставаться до конца. Причем своего, а не его.


Более того, второе гармонично связано с первым. Если наука не нужна государству, то зачем мне ей учиться всерьез -- это скучно и трудно, да и я не смогу за счет нее прожить. А торговать программами меня научат -- один из деканов НИУ ВШЭ на дне открытых дверей так и сказал: мы готовим не тех, кто пишет программное обеспечение, а тех, кто его продает. Можно даже и не торговать программами, а сидеть в офисе -- перекладывать бумажки со стола на стол и подсчитывать рейтинги. Благо есть компьютер, в нем есть калькулятор, а в фирме есть сисадмин, который придет по звонку и покажет, куда нажимать. А я напишу на бумажке и наклею на монитор.


Разумеется, существуют и всегда существовали те, кому просто нравилась наука. Но, во-первых, их никогда не было много, а во-вторых, они произрастают на более широком поле просто способных и заинтересовавшихся, а какой может быть у школьников интерес в сегодняшних условиях, при государственном-то хамстве. Одна история с Зиминым чего стоит. Впрочем, Сороса тоже оплевали -- когда он не захотел кормить еще и чиновников -- так что это традиция.


Что наука существовала в значительной мере за счет надежд на чудо-оружие и на мир во всем мире, да такой, что мало не покажется, -- не секрет. Некоторые сейчас тешат себя надеждой на реванш и на шансы получить под это дело какие-то гроши на науку. Но это "пустые хлопоты", как говорили гадалки, и вот почему. Если развитие науки и техники обеспечивает и военное превосходство, и мирное, то уменьшение на какое-то время военных расходов не катастрофично. Надо будет -- быстро восстановим. Более того, если наука существует не столько за счет государства, сколько за счет бизнеса и фондов, то опять же, уменьшение расходов государства не сильно по ней ударит. А если наука кормится только от государства, причем именно от военных -- то сами понимаете, что происходит, когда мечта "шашкой бесшабашно срубить с оттягом Эйфелеву башню" кончается.


И руководство страны это интуитивно понимает -- один более чем высокопоставленный чиновник недавно изрек, что в танкостроении Запад отстал от России на двадцать лет. И он это на полном серьезе! Причем "в его безумии есть система", как сказал бы его коллега Полоний -- раз фора 20 лет, то наука и образование уже вообще не нужны. Потому что невозможна фора по одному столь сложному изделию без форы во всей промышленности и науке. А значит -- она у нас есть.


Физика для всех, обязательная


Что можно сделать в такой ситуации, чтобы обеспечить по возможности нормальную жизнь большинству и возможность в принципе заниматься наукой бесконечно тонкой прослойке? Ответ довольно очевиден -- учебников должно быть два, и оба они должны быть увлекательнее, чем сегодня. Прежде всего, почему два, а не более десяти, как в министерском списке? Потому, что учебники должны различаться чем-то существенным, а в естественных науках, да еще и на школьном уровне, сделать существенно отличающееся затруднительно. Финансовая сторона раздачи Министерством лейблов "рекомендовано" -- это другая сторона вопроса. Учебники могут различаться лишь уровнем погружения в вопрос и отчасти -- охватом. Можно даже сохранить два концентра, 7-8-9 класс и 10-11 класс, но тогда надо честно сказать, что второй -- не для всех, а только для тех немногих, кто всерьез собирается жить именно физикой или инженерией. Сейчас это формально не так, но фактически -- именно так. Зачем учить физике целый класс, если ЕГЭ будут сдавать два человека? -- рассуждает школа. Как тогда учиться этим отщепенцам? -- этот вопрос решают родители, иногда с помощью учителей той же школы, иногда и без них. Ниже предлагается иное решение.


Итак, физика-I, например, 7-8-9 или 7-8 класс. Ничего, выходящего за реальный быт. Учебник должен быть прост, понятен и ориентирован на обыденность. Чтобы гражданин не перебегал дорогу "в потоке машин" в дождливую погоду, не удивлялся, что теряет равновесие, входя в метро на стоящий эскалатор, выключал свет перед тем, как менять лампочку, и не правонарушал даже ночью, памятуя об инфракрасной подсветке и камерах. То есть должна быть физика, позволяющая жить грамотно, можно сказать -- физика для социализации, физика для общества. Собственно физика при этом потребуется примерно та, которая и есть сегодня в школе, только не надо про бозон кого-то и темную как ее -- то ли материю, то ли не понятно что. Это 99,99% граждан никогда не потребуется.


Такой бытоориентированный учебник будет для большинства и интереснее. Потому что школьников, на уединенной скамейке в осеннем парке размышляющих о судьбах одной из вселенных, всегда было мало, а сейчас -- сами понимаете. И этот курс должен быть обязателен, и принимать экзамен надо серьезно, и прочерк в дипломе должен реально страшить и до пересдачи комиссии -- закрывать дальнейшее инженерное обучение и найм на работу в госструктурах. Курьер, который перебегает в потоке машин, фирме не нужен, и студент такой нужен далеко не на всех специальностях.


Важно, чтобы в этом учебнике явно демонстрировалось критическое мышление, то есть должны постоянно разбираться глупости, которые пишут и говорят, должна быть показана их несовместимость с общеизвестными фактами и простой логикой. Именно для того, чтобы попытаться научить анализировать лапшу и отгребать ее с ушей. Правда, ГИА надо будет переделать в соответствии с новым курсом, но это не столь сложно.


А для того, кто приглядывается к уединенной скамейке... чтобы общество не упустило ненароком будущего гения? Это вполне решаемая задача, но именно этот материал должен быть четко отделен от остального, должно быть просто и ясно сказано: если тайны Вселенной и полет на Луну, то жизнь, подчиненная работе, и вот два примера. И далее -- один научный и один инженерный детектив. Рассказанные так, чтобы были видны -- насколько это вообще возможно -- и потение, и вдохновение. Проценты того и другого указать согласно Эдисону, и не надо обманывать детей.


Резюме: физика-I -- это физика для тех, кому она, может быть, и не нужна. Но обществу нужно, чтобы ее знали и ею руководствовались. Потому что за незнание элементарной физики платит общество -- то есть все. Ибо аварии на дорогах мешают движению, а медицина у нас страховая. Да и обращение к шарлатанам и жуликам вместо хоть какой, но все же медицины, приводит к повышенной нагрузке на все общество, то есть на каждого из нас.


Чисто личное примечание -- я вообще обусловил бы пользование страховой медициной отказом от наркотиков, включая алкоголь и табак. Почему мы должны прямо или косвенно платить за тех, кто своими руками, да "с информированным согласием", разрушает свое здоровье?


Физика -- кому она лично нужна


Физика-II, например, 10-11 класс -- это совсем иное, хотя от современного хорошего учебника (для "с углубленным изучением") отличаться должно не радикально. Это будет именно введение в физическую картину мира, в методы современной физики и в физические основы инженерии. Одна толстая книга в трех частях или три потоньше -- не суть важно. Современный российский хороший учебник -- это картина мира с минимальным и чисто формальным вкраплением науки и инженерии. В американских учебниках примесь методов физики и инженерных применений больше, чем в российских, но все равно меньше, чем следовало бы.


Итак, три части. Первая должна использовать операции с векторами, простейшее применение тензоров, начала математического анализа, может быть, что-то еще -- на потребу физики. Включать этот материал в курс математики или сделать в учебнике физики математическую часть в его начале -- вопрос технический. Второе проще, первое -- полезнее. Разумеется, сильно углубиться в современную физическую картину мира в школьном учебнике, даже на расширенной математической базе, не удастся. Ради глубины можно пожертвовать шириной или сделать не все подразделы обязательными. Но если ориентироваться на серьезные занятия с теми школьниками, кто реально интересуется и готов работать (промежуточный зачет после математической накачки это покажет), то все равно можно сконструировать интересную книжку. Когда-то нечто подобное сделал один из родителей водородной бомбы -- Я.Б.Зельдович, назвав результат "Высшая математика для начинающих". Те 400 страниц -- конечно, не школьный учебник, но ознакомиться полезно.


Вторая часть "Физики-II" -- показ того, как именно делается физика. Вся цепочка, от постановки задачи до решения? Э, нет -- от рассказа о том, откуда берутся задачи. До кайфа ощущения решенности -- одного из трех самых острых переживаний этой жизни. А откуда берутся... это не секрет: задачи берутся из задач, они сами из них растут, их даже поливать почти не надо -- живучи, как саксаул. А еще задачи ставят инженеры и другие ученые (например, биологи, химики, геологи), ставят их -- это отдельный разговор -- политики, нормальные и безумные, честные и подлые. В учебнике должны быть показаны примеры решения научных задач, пришедших из разных источников, задач простых и сложных, задач решенных и -- обязательно -- не решенных. Тем самым будет естественно показана и связь наук, и связь областей физики. И, кстати, должно быть объяснено, что это такое -- решить задачу. А то иной школьник пишет-пишет, пишет-пишет, а потом медленно поднимает на меня несчастные глаза и тихонько спрашивает "Я... решил?.." Ужас, летящий на крыльях ЕГЭ.


Хороший показ процесса физики -- это нечто среднее между нормальной научной статьей и хорошей научно-популярной статьей. Здесь должны быть детектив и интрига, загадка и разгадка, черная комната, черная кошка, и вот она подходит, чтобы ее погладили. Можно сказать, это хорошая научно-популярная статья, опирающаяся на учебник физики (на первую его часть), не стесняющаяся приводить формулы и показывать их применение и следствия. Великолепный пример, но из химии -- статья "Z, или История с формулами" Е.В.Полунина ("Химия и жизнь", 1986, N 1).


Третья часть такого учебника -- нечто похожее на вторую, но вместо слова "наука" ставим слово "техника" или, что точнее, так и не вошедшие в словари слова "инжиниринг" и "инженерия" (употребляются в 100 раз реже, чем "наука" и "техника"). Это показ того, как физика применяется в инжиниринге. То есть вся цепочка -- от рассказа о том, откуда берутся задачи, до кайфа, когда оно взлетело, поплыло, приземлилось, когда по нему пошли поезда и потоки машин, и какие физические проблемы пришлось решить, чтобы создать суперкомпьютер и искусственное сердце, а также суперколлайдер и космический телескоп -- чтобы заглянуть в обе бесконечности. Естественно, нужен рассказ, откуда берутся инженерные задачи и особенно о том, как их ставит наука, показ этой двухсторонней связи.


Хороший показ процесса применения физики -- это нечто среднее между нормальной инженерной статьей и хорошей научно-популярной статьей. Странно, что нет термина инженерно-популярная статья -- но все равно в ней должно быть все, что названо выше. И в ней должны быть вопросы, вплетенные в текст и неожиданно поражающие читателя... нет, не надо поражать, и даже не надо казенно "заставлять задуматься". Скажем так -- давать удобную возможность задуматься. Да и во второй части это должно быть -- и побольше. Правда, ЕГЭ надо будет переделать в соответствии с новым курсом, и это будет посложнее, чем ГИА. А может его, при уменьшенном-то количестве сдающих и стоит переделать его... скажем так... существенно? Например, вынести во двор -- там есть железный ящик с крышкой.


Введение в учебник большого количества вопросов можно сделать четырьмя разными способами. Можно строить вопросы так, чтобы они диагностировали усвоение учебного материала, это называют "вопросы по теории". Можно -- так, чтобы диагностировали умение применять теорию, то есть просто решать задачи. Это два традиционных способа, но есть еще, как минимум, два. Можно строить вопросы так, чтобы они диагностировали умение развивать теорию, то есть на основе сообщенного теоретического материала либо строить теорию частных случаев, либо комбинировать разные теоретические положения. И наконец, можно строить учебник так, чтобы в процессе попыток отвечания на заданные вопросы учащийся сам приходил к определениям, признакам и классификациям. То есть отчасти сам создавал науку, роясь в примерах и прецедентах.


Вот функция, вот, вот и вот -- что их объединяет? А вот эта и эта -- относятся ли они к этому классу? Как мы назовем этот класс? А какие у него есть еще свойства? Когда-то именно так нас учили математике (мне сильно повезло со школой -- "Седьмая школа" эпохи Кронрода-Константинова-Гутера), в американской педагогике эта методика применяется, в российской -- реже, она трудоемка -- и в составлении книги, и в применении, и для педагога, и для ученика. Но она развивает конструкторские способности. Без которых нет ученого, а есть -- максимум -- научный работник. Как скромно пишут на пропусках в НИУ ВШЭ: "работник".


Между прочим, принцип двух курсов и двух учебников -- для всех и для тех, кому лично нужно -- может быть использован и для некоторых других предметов. Тем более, что жизнь-то под знаменем ЕГЭ сама к этому идет... Кстати, химики (американские и английские) имеют в своем распоряжении учебник из двух частей -- для учеников и для учителей, сравнимые по объему. Может быть, этому надо учиться у тупых америкосов и обиженных на полоний англичан, а не пытаться неумело собезьянничать идею единого экзамена? Который у них и не единый, и не такой, и по стоимости недоступный, и по -- чего уж совсем никто не хочет замечать -- по состоянию морали. По готовности врать.


Компьютер и Интернет


Теперь о компьютеризации, Интернете, большой от них пользе и такого же большом от них вреде. Вообще-то это обычная ситуация: наверное, почти от всего могут быть и польза, и вред -- в зависимости от ситуации. Совершенно очевидно, какая именно большая польза может быть от компьютерного учебника и от использования Интернета. Интерактивный учебник, гибрид учебника с задачником, многоуровневость и управляемость переходов и многое другое. Количество материала, которое может содержаться в электронном учебнике, при скромных требованиях к носителю (например, один DVD) гораздо больше, чем в учебнике бумажном, и это позволяет удовлетворить потенциальные и разнообразные интересы ученика. Но можно соорудить и развлекаловку, причем сделать это гораздо проще, чем создать содержательный и полезный учебник. Более того, если просто продублировать текст лекциями и показом экспериментов, то формально электронный учебник будет создан, объем наполнен, средства освоены.


Ситуация с Интернетом сложнее, потому что содержание диска -- это то, что мы туда сами положили, а Интернет от нас мало зависит, и бреда там предостаточно. Никакого программного барьера на этот счет нет, и в обозримом будущем его не будет. Не только потому, что это по сути проблема проблем -- создание "искусственного интеллекта", но и потому, что эта проблема вообще не всегда имеет надежное решение. Единственная защита от бреда, не абсолютная, но зато самоподдерживающаяся -- это хорошее знание основ школьной физики плюс навык трезвого мышления, привычка присматриваться к информации и отгребать лапшу. Этому тоже должна учить школьная физика, поэтому критический подход надо заложить в обе школьные физики. Правда, хорошо бы его заложить и в химию, и в биологию, а уж в литературу-то и историю... но тут Шахерезада почему-то быстро замолкает. Конечно, такой учебник мог бы содержать указатель интересных и достоверных материалов в Интернете и сайтов, где поддерживается чистота, но должен этот список находиться в Интернете и быть обновляемым.


Да и сам этот учебник должен быть в Сети -- потому что школьников, которые хоть как-то интересуются физикой, мало, а интересующихся настолько, чтобы освоить хотя бы школьный курс -- совсем мало. Шансов собрать серьезно интересующихся в спецшколу или спецкласс -- тоже мало. Времена, когда в "Вторую школу" (на Ленинский проспект) или "Седьмую, математическую" (на 2-ую улицу Строителей) ездили со всей Москвы, прошли. А что делать в населенном пункте, где просто нет нужного количества учеников? Не все способны пробиться из глухой деревни, как нобелевский лауреат Абдус Салам или Ломоносов. Но предоставить всерьез интересующемуся школьнику возможность -- это ли не красивая задача?


Решение -- организация дистанционных занятий по такому учебнику. При этом сама дистанционность должна учитываться при конструировании и изготовлении такого учебника. А для того, чтобы школа оставалась школой, а не местом получения диплома о чем-то там, занятия должны проводиться в реальном классе, одновременно и со школьниками живыми, и с "дистанционными". Примерно так, как это описано в рассказе "Какая прелестная школа" Ллойда Биггла-младшего. Попутно -- это лучшее решение для учеников, которые по любым причинам не могут присутствовать на занятиях.


Тут Первочитатель (это институция, как Законодатель или Великий All) вопросил, что полезнее -- ролик с хорошим учителем на экране, или средний, но живьем и рядом, с обратной связью? Ведь при наладке такой системы использование роликов естественно, да и в дальнейшем тоже -- при большой аудитории какой онлайн? Если ставить вопрос именно так -- "или-или", то лучше, чтобы был выбор. Тогда дитенок решит проблему сам, и если ему интересно, то будет юзать "двумя руками", а если нет, то вреда точно не будет. Возможно, конечно, возникновение некоторой ревности, но с таким же успехом средний учитель может ревновать к хорошим книгам. Но почему "или-или"? -- живой учитель в реальном классе может вести занятия, используя ролики на экране. Возможен и вариант, когда онлайн дополняется живым учителем "на месте". Например, когда задания даются на экране, а проверяются "на месте". А вопросы школьников эти два учителя как-нибудь уж поделят -- профессионалы всегда договорятся.


Такие занятия, такой полу-дистанционный класс можно создать на базе школы, имеющей свои источники финансирования или на базе ВУЗа, который выживет и залижет раны после очередной оптимизации, то есть слияния, то есть сливания. Это будет распространение системы заочного образования, по которой учится сейчас около половины российских студентов, на школьников, всерьез интересующихся предметом. А по весне детишки будут съезжаться -- на оленях, вертолетах и метро -- на сессию...


Немного статистики, очень-очень оценочно. ЕГЭ по физике пишет около ста тысяч человек. Из них около 3% делают четыре или пять задач из пяти в части С, где надо не галочки в клеточках расставить, а чуть-чуть применить учебник. Казалось бы, достаточно -- три тысячи человек, на элементарном уровне почти усвоивших школьный курс и которых не придется учить школьной физике на первом курсе вуза. Учитывая ситуацию, в которой они учились, можно предположить, что их можно было бы научить и большему -- если не натаскивать на ЕГЭ. Но шансы собрать из таких детишек нормальный класс -- так, чтобы школе имело смысл их всерьез учить, -- имеются только в столицах и городах-миллионниках. А ездить через весь город?.. фантастика. Поэтому создание системы, о которой рассказано выше, представляется умеренно разумным решением.


Не только для физики, а для всей образовательной системы, важно следующее. Из этих ста тысяч 60% решают ноль задач из пяти, по 10% -- одну или две, совершенно тривиальные. Мне кажется, что распределение результатов, "похожее на нормальное", то есть с хвостом в сторону низких баллов, естественно только на обязательном экзамене, на принудиловке. На экзаменах "по выбору" такого быть не должно -- школьник должен выбирать предмет, который знает, и знать предмет, который выбрал, причем выбрал не вчера. То есть на всех ЕГЭ "по выбору" вообще не должно быть плохих результатов. Но многолетние наблюдения показывают, что у большинства утеряна учебная рефлексия. Они не понимают, решена задача или нет, вообще не могут оценить уровень собственных знаний (заодно лишая себя немаленького удовольствия). Для физики -- это, в частности, следствие того, что они не имеют практики решения задач. Но есть и более важная причина, причем общая для всех предметов. Это давно навязанная чиновничьей вертикалью практика школьной показухи -- "три пишем, два в уме". Можно ли от нее избавиться без той самой меры, которую в известном анекдоте рекомендовал сантехник, поглядев на туалет? "Всю систему менять надо" -- изрек специалист.


Если, как сказано в самом начале, исходить реальных предпосылок и учитывать ограничения, если говорить о сегодняшней российской ситуации, то не избавимся. Но если мы, как ни странно, хотим увидеть какой-то результат при жизни -- можно попробовать создать систему, о которой рассказано выше. Предоставить всерьез интересующемуся школьнику возможность -- это ли не красивая задача?