У образования две цели. Первая - способствовать нормальной жизни всех людей, причем и сегодня, и завтра. Вторая - дать человеку возможность успешно работать, в частности, заниматься той или иной наукой - тем, кто может и хочет. Эта деятельность приносит удовольствие им, пользу всем, и обеспечивает сохранение и передачу знаний.
Физика-I - для всех и обязательная
Ничего, выходящего за реальный быт. Учебник должен быть прост, понятен и ориентирован на обыденность. Чтобы гражданин не перебегал дорогу где не надо (особенно в дождливую погоду), выключал свет (а лучше оба предохранителя) перед тем, как менять лампочку, и не правонарушал даже ночью, памятуя об инфракрасной подсветке и камерах, с улыбкой глядящих на нас со всех сторон (из банкоматов тоже). То есть должна быть физика, позволяющая жить грамотно. По содержанию это примерно то же, что есть сегодня в школе, причем в первом концентре (например, 7-9 классы).
Но в этом учебнике (а также и в других) должно быть явно и неоднократно показано критическое мышление. То есть должны, и не один раз, разбираться глупости, которые пишут и говорят, должна быть показана их несовместимость с фактами и логикой. Для того, чтобы попытаться научить школьников детектировать лапшу и отгребать ее с ушей.
Учебник должен показать на каких-то знакомых, обыденных объектах, как работает физика. То есть откуда и как возникают физические задачи, как можно приступать к их решению, до какого места удастся продвинуться, используя школьные знания, и какой вид откроется оттуда восхищенному взору. Тут пять принципиальных пунктов.
Объект должен быть знакомым, это психологически важно - увидеть физику в знакомой вещи. Например, конденсаторы и резисторы - это не только рисуночки на доске. Сотни тех и других обитают у школьника в кармане, а ему даже не сказали, что они там делают и зачем вообще они нужны (ужаснее то, что он и не спросил - его отучили спрашивать!). Выключатели и предохранители живут вместе с нами, включают нам свет и чайник, а при необходимости - защищают нас. Школьная физика может многое рассказать о них. Окружающий нас, видимый нами мир полон физики, но школьный учебник поворачивается к нему спиной.
Знание того, откуда и каквозникают физические задачи, делает естественным и понятным само словосочетание физическая задача . Если школьник и не полюбит задачи, то хоть не будет встречать их тоскливым вздохом. Знание того, как можно приступать к их решению, покажет ему, что физика - это не набор не связанных друг с другом приёмов, которые можно использовать только для решения специально подобранных задач. Физика - это система знаний, и только представляя себе её как систему, можно определить, в каких условиях применим тот или иной закон и метод.
До какого места удастся продвинуться и что оттуда можно увидеть- это зависит, в частности, от знания математического аппарата, и при обучении в серьёзном вузе на серьёзной специальности удастся продвинуться дальше и увидеть больше. Тот, кто решится работать в этой области, имеет шанс увидеть то, чего до него не видел никто. Такое тоже бывает, я свидетель.
В курс Физика-I должен быть встроен ласковый капкан для школьника, способного и склонного к изучению Физики-II и Физики-III. Там должно быть ясно сказано: если тайны Вселенной и полет на Марс, то жизнь, подчиненная работе, со всеми ее рисками, лишениями и дарами. И привести два примера - один научный детектив, и один инженерный. Рассказанные так, чтобы были видны - насколько это вообще возможно - и потение, и вдохновение. Тут, кстати и кино, и художественная литература не помешают.
Другой подход был предложен и разобран в статье Отвори потихоньку калитку (Химия и жизнь, 2023, ! 3).
Это пристальный взгляд на какую-то часть школьного курса, при котором становится видна упрощенность применяемых моделей, или хорошо знакомая бытовая ситуация. Почему съезжает одеяло в пододеяльнике, сильно ли вы ударитесь о потолок при отключении гравитации, почему режет нож и зачем его двигают, заполняют ли газы весь предоставленный им объем и почему атмосфера не улетает в космос, почему распределение молекул газа по скоростям не может быть максвелловским, почему возникает шум при трении и при зажигании конфорки у газовой плиты.
Для надежности, можно использовать оба подхода. Кто-то поведется на одно, кто-то на другое.
Физика-II - кому она нужнадля работы
Под работой здесь понимается инженерное творчество и работа в любой области науки и искусства. Но не работа в самой физике - о ней позже. Потребности в физике при работе в разных областях науки и искусства качественно и количественно отличаются. Художнику не помешает знание того, почему на палитре смешение красок происходит не так, как у пуантилистов. Но у химика или биолога потребность в физике больше - есть даже химфизика и биофизика. Все курсы Физики-II должны быть, естественно, не обязательными (обязательна, напомним, Физика-I), но желательно, чтобы школьник мог пройти несколько разных курсов из этого пакета, то есть они должны быть короткими и следовать один за другим на одном и том же уроке . Прохождение таких курсов должно содержать экзамен и отмечаться в аттестате. А уж работодатель или вуз найдет, как это использовать. А не найдет - найдет его конкурент, который умнее.
Кроме дополнительного материала по физике, курсы из пакета Физика-II должны показывать взаимодействие физики с другими науками и инженерией, об этом было рассказано в статье Науки - наукам (Химия и жизнь, 2017, ! 6)
Для специализированной школы (например, биологической или химической), может быть создан и специальный курс по связи физики с соответствующей наукой. Хороший показ процесса применения физики в инженерии - это нечто среднее между нормальной инженерной статьей и хорошей научно-популярной статьей; странно, кстати, что нет термина инженерно-популярная статья (статьи такие есть, и замечательные).
Попутно заметим, что увлечение профилизацией часто обосновывают ритуальными заклинаниями о том, что все, все, все ускоряется. Однако ситуация противоположная - чем больших изменений мы ждем, тем более фундаментальным вещам надо учить, ибо при быстрых изменениях они-то сохранятся. И вообще - нелепо говорить о скорости, не определив, что такое расстояние и время, не определив смысла слов. Кстати, не сгодится ли это, как определение человека - произносит слова, не задумываясь о смысле ? Обезьяны - которых мы хотим отличить от человека - как раз так не делают.
Физика-III - кому нужна именно физика
Причем нужна не для взаимодействия с инженерией, химией, биологией и т. д., а для работы именно в физике. По содержанию это должно быть похоже на современный хороший учебник (для с углубленным изучением ). Это будет именно введение в физическую картину мира и методы современной физики (включая начала матанализа). Разумеется, этот учебник не должен содержать заклинаний, к которым к концу курса сползают некоторые школьные учебники. Признак таких заклинаний - теоретический материал, не сопровождаемый задачами.
Главное отличие школьного предмета физика от физики в следующем. Школьный предмет предполагает, что у каждого процесса есть объяснение, что это объяснение состоит в каком-то одном или двух законах физики, сформулированных в учебнике и применимых всегда, что подстановка одного закона в другой и данных в условии чисел в полученную формулу закрывает вопрос. Это может не утверждаться прямо, но такова учебная практика - а значит, и формирующийся в итоге взгляд на мир. Этот стиль - единственного правильного объяснения - возобладал в российском образовании не так давно: примерно лишь век назад, об этом рассказано в статье Физика - полтора века в школе (Химия и жизнь, 2019, ! 9)
Частью Физики-III должен быть показ того, как именно делается физика. Вся цепочка, начиная с рассказа о том, откуда берутся задачи - как в Физике-I, но на примерах других, не связанных с бытом, задач. И рассказ должен дотягиваться до кайфа ощущения решенности - одного из трех самых сильных кайфов этой жизни (я свидетель). А откуда берутся задачи - это не секрет: задачи берутся из задач, они сами из них растут, их даже поливать почти не надо. А еще задачи ставят инженеры и другие ученые (биологи, химики, геологи, другие физики). В учебнике должны быть показаны примеры рассмотрения научных задач, пришедших из разных источников, задач простых и сложных, задач решенных и не решенных. Тем самым будет естественно показана и связь наук, и связь областей физики. И, кстати, должно быть объяснено, что это такое - решить задачу, и что есть разные формы и степени решенности.
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 и черная кошка. Кажется, мы слышим шорох - да, она подходит, чтобы ее погладили. Можно сказать, это хорошая научно-популярная статья, опирающаяся на учебник физики, и, в отличие от того, что обычно публикуется, не стесняющаяся приводить формулы и показывать их применение. Хотя бы, от редакционной стеснительности, в подверстке.
Чего в этой статье нет, и почему
После публикации той статьи (и других статей про образование) читатели спрашивали, почему не рассматривается зарубежный опыт. Ответ прост - использование любого чужого опыта требует прежде всего ясного его понимания, для этого нужно трезвое, спокойное отношение к чужому; с этим у нас всегда было сложно, а сейчас особенно. И это только начало проблемы, потому что нужно понимание не вообще, а учет множества конкретных различий - в культуре, в задачах, которые (явно или неявно, через власть или диффузно ) пытается решить общество, в психологии учеников, учителей и родителей, и в их стремлениях.
Это не означает, что нельзя что-либо заимствовать, но заимствователь надеется, что у него это будет работать так же хорошо, как там, откуда слямзили. А с этим опять проблемы, причем даже непонятно, что такое хорошо . Пресса мусолит списки побед на олимпиадах (в одной стране) и умиляется поголовному умению детсадовцев пользоваться банкоматами (в другой стране). Но это так же мало говорят о состоянии образования, как и победы олимпийцев - о здоровье людей и состоянии общедоступной медицины (в третьей стране).
Возможно, что вы преподаватель в школе, и после прочтения этой статьи горестно вздохнете ну что мы можем сделать... . Поэтому в заключение...
Дискотека!
После решения егэшной задачи так, как это принято в школе, и с соблюдением всех правил ЕГЭ, школьнику бережно (нашатырь наготове!) задаются, например, такие вопросы:
- какмогут изменяться в задаче значения исходных величин?
- какими процессами мы пренебрегли при решении задачи?
- что еще могло повлиять на ход процессов и ответ?
- какова точность полученного ответа, ограниченная моделью и законами?
- есть ли такой набор значений параметров, что решение окажется совсем другим?
А в промежутках между этими ужасами можно в качестве отдыха и развлекухи предложить обсудить:
- у электрона есть масса, почему это не учитывают при решении большинства задач по электричеству?
- можно ли вычислять ускорение свободного падения на Земле по закону всемирного тяготения?
- почему атмосферное давление не размазывает нас тонким слоем по полу комнаты?
- влияет ли давление солнечного света на движение чего-либо в Солнечной системе?
- влияет ли закон Архимеда на колебания маятника?
- почему мы можем поднять книгу, лежащую на столе, хотя на нее сверху давит 9,8 Н на каждый см2?
И так далее до бесконечности... то есть, увы, до конца занятия. Да, сдвоенного.
У этой статьи один автор, но использован коллективный опыт; автор, как вы понимаете, благодарен. Об истории нашей команды FMSH.RU (это и имя, и сайт) рассказано в статье Привет! Мы с тобой ровесники!.. (Химия и жизнь, 2022, ! 10)