Гуманитарная физика

О том, как соотнести школьную физику с реальными интересами

* арифметика поиска

Борис БЕРЗОН, учитель физики, Екатеринбург

Cамое главное – чтобы ученик на уроке занимался интересной и нужной (именно для него!) деятельностью. И тогда главным результатом будут не прочные знания (хотя они при этом тоже появляются), а нечто гораздо более важное: умение организовывать себя как деятельностную личность в коллективе себе подобных. Разве это не важнейший образовательный результат, на который только и может рассчитывать школа?

Ничто не предвещало, что я когда-либо стану учителем средней школы. Больше того, я всегда знал, кем я буду, и этот «кем» не был учителем физики. С 9 класса я знал, что стану инженером-физиком и буду работать на атомной электростанции. Первоначально так и случилось, но авария на ЧАЭС в 1986 году все изменила: работа на ликвидации последствий аварии, инвалидность...
Когда я только пришел в школу, мне казалось, что для хорошего учителя-предметника в первую очередь необходимо очень хорошо знать свой предмет (а я его знал – все-таки физтех закончил), а все остальное, как говорится, дело техники.
А «остальное» для меня заключалось в увлеченном рассказе на уроке о текущей теме, в некотором артистизме изложения, в умении общаться с детьми и т.п. Я считал, что все это у меня есть или уж во всяком случае я смогу это проявлять на каждом уроке.

Все не так просто

Но первый же опыт показал (особенно при работе с 7–8 классами), что все далеко не так просто.
Во-первых, для учеников 7 класса не так уж важно, насколько хорошо ты знаешь свой предмет, – они еще пока априори считают, что раз уж тебя поставили у них вести физику, то ты ее, безусловно, знаешь. Поэтому то, что для меня, как я предполагал, было самым важным достоинством, для них как достоинство отпадало.
Во-вторых, почему-то, как бы я хорошо, занимательно и интересно ни рассказывал (во всяком случае, мне казалось, что именно так я и делаю), далеко не весь класс меня слушал. При этом, естественно, дисциплина была весьма низкой и отдача получалась очень небольшой.
Постепенно я начал понимать, что в действительности не так уж и важно, насколько хорошо я знаю физику (чуть-чуть хуже или чуть-чуть лучше – не имеет значения). Но важно, например, чтобы я умел на каждом уроке занять определенной деятельностью по предмету весь класс. А это-то как раз и оказалось самым трудным.

Не хуже, чем у других

В самом деле если ты как учитель сумел сделать так, что у тебя все ученики в классе работают, то в этом случае практически не возникает проблем с дисциплиной. На первый взгляд сделать это не так уж и сложно – дал всему классу письменное задание, и все дела. Но постоянно так делать нельзя, так может делать только самый-самый плохой учитель. Нельзя, чтобы все 64 урока в году ученики седьмого класса выполняли письменные задания – они просто возненавидят и учителя, и предмет, который он ведет.
Понимая все это, я начал придумывать различные способы того, как суметь на каждом уроке сделать так, чтобы все ученики класса (или уж, во всяком случае, их большинство) были заняты продуктивной деятельностью по предмету. Иными словами, я начал совершенствовать свою методику преподавания физики – читал различную методическую литературу, штудировал специальные книги по методике преподавания физики в различных классах, посещал уроки своих старших и более опытных коллег.
Стало немного лучше, но не так, как мне бы того хотелось. Дисциплина стала не хуже, чем у других (более опытных) учителей, успеваемость выровнялась, пришла в норму и стала средней. Но при этом оставались плохо успевающие ученики, всяческие нарушители дисциплины и т.д. и т.п. Впрочем, повторяю, ничуть не хуже, чем у других учителей – может быть, и не лучше, но и не хуже, в среднем нормально (школа-то у нас все-таки средняя).

Эврика!

Но меня это не совсем устраивало, поскольку я однажды услышал (или прочитал – уже не помню), что не бывает плохих учеников, а бывают плохие учителя. Меня это настолько сильно взбудоражило, что я проникся этим до глубины души на всю оставшуюся жизнь. Ведь если у меня были плохие ученики (а они, повторяю, были наряду с хорошими), следовательно, это я не сумел их увлечь, научить, добиться понимания с их стороны.
Нужно было искать что-то новое, другое.
Я много читал, снова учился (2,5 года на учителя), но выхода не находил. Все равно получалось так: в классах есть отличники, есть плохо успевающие и подавляющее большинство – середнячки. При этом подавляющее большинство середнячков учатся по необходимости – им неинтересно и мало понятно. Мало понятно то, что они изучают, а главное – мало понятно, зачем они это изучают...
Вот оно!!! Вот оно то, что должно быть всегда на всех уроках по любой школьной дисциплине! Наконец-то! Кажется, нашел! Эврика! Если на любом уроке по любому предмету ученики будут заниматься интересной для них деятельностью и при этом содержание такой деятельности будет для них личностно значимым, то тогда и отпадет надобность говорить о какой-либо дисциплине, а успеваемость, безусловно, повысится и повысится значительно, поскольку к творческой деятельности в принципе нельзя относиться как к неудовлетворительной.

Вначале было страшно

Впрочем, для того чтобы все происходило именно так, необходимо «всего лишь»... изменить содержание образования!
Но как это сделать учителю? Ведь учитель не имеет права менять установленные стандарты. Не имеет права от них отступать.
Но это полбеды – стандарты. Все-таки в рамках стандарта еще возможно учебный материал каким-то образом преобразовывать. Но вот как быть с завучами и специалистами районных отделов образования, которые требуют с учителя не выполнения стандарта, а выполнения учебной программы. А в учебной программе (особенно если ей соответствует какой-либо учебник) всякие преобразования совсем уж не приветствуются. Менять ничего нельзя. А кроме того, существует еще и вузовская программа по физике для сдачи экзаменов в этот самый вуз. И тут уж совсем ни шагу в сторону!
Впрочем, поскольку мне очень хотелось каких-либо перемен, они для меня и наступили. Я оказался в Школе вероятностного образования, где мне предложили свободно распоряжаться временем и пространством урока: выйти за границы жесткого учебного плана и попробовать учить детей, исходя из их реальных потребностей, а не из того, что нужно к тому или иному моменту пройти по программе.
Вначале было страшно: ведь обыкновенно в школе думаешь в первую очередь о том, как успеть пройти заданный учебной программой материал. Но чем дальше я двигался в новом направлении, тем больше понимал одну очень простую вещь: самое главное – чтобы ребенок на уроке занимался интересной и нужной (именно для него!) деятельностью. И тогда главным результатом будут не «прочные знания» (хотя прочные знания при этом тоже появляются), а нечто гораздо более важное: умение организовывать себя как деятельностную личность в коллективе себе подобных, умение работать самостоятельно. Что и является, на мой взгляд, важнейшим образовательным результатом, на который только и может рассчитывать школа.

Реальный интерес

Так что важнейшая задача, как я ее теперь понимал, состояла в том, чтобы соотнести физику с реальными интересами подростка. А что такое «реальный интерес подростка»? Это то, что проявляется в повседневных разговорах подростков между собой.
Они могут говорить о каких-нибудь только что просмотренных ими фильмах, о популярных компьютерных играх, о скейтборде и сноуборде, о понравившейся девчонке или симпатичном мальчишке, о новой помаде или крутой прическе... И они никогда, никогда (!) не говорят о... законе Ома или равномерном прямолинейном движении, о том, что неопределенный интеграл от аргумента в минус первой степени равен натуральному логарифму, о нарушениях нейро-гуморальной регуляции или о надклассе челюстноротых, о правилах фонетического разбора предложения или о синтаксических особенностях стихов Маяковского. Они ни о чем таком не говорят и, смею утверждать, не говорят никогда, даже на переменах перед соответствующими уроками. Потому что большинство знаний, получаемых учениками в школе, не являются для них ценностными и личностно значимыми знаниями.
И все-таки бывают ситуации, когда ученики с интересом обсуждают предстоящую работу в классе, результаты прошлой работы, домашнее задание и т.п. Но эти ситуации связаны с занятиями, на которых ученики занимаются деятельностью. Какой деятельностью? Любой, но обязательно творческой. Практической, мыслительной, поисковой, аналитической и всегда – творческой.

Горох в аптечных пузырьках

Фото А. Путяты Так, с учениками шестого класса я взял классическую физическую проблему – проблему измерения и целый учебный год занимался со своими учениками различными измерениями в самых разных ситуациях.
Например, мы пытались определить, сколько капель воды содержится в трехлитровой банке (причем появилось, например, такое совершенно оригинальное решение – заморозить воду в пластиковой бутылке, перевернуть ее и считать капли по мере таяния воды). Или по заданию учителя все принесли сухой горох, но только не дробленый и не половинчатый, а целый, шариком. Стеклянные аптечные пузырьки из-под пенициллина (нафтизина и т.п.) у нас уже были. Пузырьки прозрачные, чтобы набитый в них горох был хорошо виден.
И вот образовательная деятельность началась. Началась не с учительского задания, не с учительского вопроса, а... с бурного детского обсуждения: зачем это вдруг понадобилось набивать горох в медицинские пузырьки? Вариантов – масса, и есть с точки зрения физика совершенно безумные (положить пузырьки в кастрюлю с водой и сварить – что при этом будет?), есть интересные (налить внутрь воды и посмотреть, взорвется пузырек от разбухания гороха или нет) и т.п. Что важно: все предлагаемые варианты, все идеи имеют право на существование, поскольку заставляют задуматься над дальнейшим развитием ситуации...
Но вот и учительское задание. Ученики приступают к определению количества... горошин в плотно закрытых пузырьках, используя помощь одной только ученической линейки. И сразу возникает несколько идей, как можно осуществить такое измерение... В конечном счете с задачей справились успешно, ошибка составила не больше 4% – проверку осуществляли непосредственным счетом. А после индивидуальных опытов с набитыми горохом аптечными пузырьками класс ждала... большая трехлитровая банка, наполненная горохом и требовавшая от класса четко организованных коллективных действий.

Принцип домино

Или вот задача.
Всем известно, как необыкновенно интересно поставить вертикально десяток костяшек домино на небольшом расстоянии друг от друга, а затем толкнуть одну и полюбоваться реализацией «принципа домино».
А если взять не с десяток костяшек, а сотню? А две, а четыре сотни? И мы сделали это. Было потрясающе! Тяжело и сложно, но необыкновенно интересно. Ребята учились организовывать себя как единый организм – коллектив, нацеленный на решение одной проблемы, и организовывать деятельностное пространство вокруг себя. Постепенно получалось.
Сколько было эмоций, если вдруг кто-нибудь случайно задевал уже почти построенную змейку! Как гнались за... (а за чем?), чтобы остановить движение. И вот загадка, которая волновала шестиклассников: что же движется при осуществлении «принципа домино»? Что это такое, что движется перед нашими глазами, когда мы видим падающие друг на друга костяшки? То, что не существует вне самого этого движения, но скорость чего вполне можно измерить! И мы измеряли скорость этого «чего-то» и делали первый анализ полученных опытных результатов.

А что еще можно измерить?

Ну, например, сколько метров (!) струи воды вытекает в одну секунду, какова толщина лазерного луча или скорость остывания чайника, или скорость падения снежинки?.. Мы даже решили измерить скорость звука во время праздничного салюта в День Победы. И мы сделали это. У нас в Екатеринбурге это возможно. Пушки (те, что стреляют холостыми снарядами – специально для грохота) стоят на одном берегу пруда, а мы с ребятами и с секундомерами в руках – на другом. Произвели 14 измерений. Результат получился неплохой (расстояние от пушек до нас измеряли по карте города, снятой космическим спутником)...
На очередном занятии ученики увидели пред собой обыкновенную хозяйственную свечу. Зачем она? И опять еще ничего не началось, а мыслительная и, безусловно, образовательная деятельность уже налицо. И тоже – каких только предположений не было на этот счет! А оказалось, что простая свеча будет играть для них роль... измерительного прибора – прибора для измерения силы потоков воздуха (сквозняков, короче говоря). После того как были изготовлены безопасные подсвечники из подсобных материалов и проведены измерения, была создана, расчерчена «Схема распределения воздушных потоков в кабинете физики».
...И вот сентябрь нового учебного года – 7 класс. Ученики ломают голову над тем, с какой скоростью я хожу в школу. И не стоит семиклассникам давать формулу для средней скорости движения. Они эту загадку решат сами и предложат вам свои ответы. А формулы придут позже, когда в них настанет необходимость...

Традиционная схема

Физика в школе должна быть интересна всем. Всем без исключения, а не только продвинутым ученикам. Можно ли такое сделать в рамках школьной программы? Вполне, хотя двух уроков в неделю по 40 минут для этого недостаточно. Но их может оказаться и достаточно, если, оставаясь в рамках программы (скажем 7 класса), не проходить ее всю, а особенно так, как это обычно делается в общеобразовательной школе.
Возьмем одну из довольно трудных тем 7 класса – «Архимедова сила». По этой теме по программе рекомендуется провести 4–5 уроков, включая решение задач. Причем два урока отводятся непосредственно на изучение самой сути явления и на вывод формулы архимедовой силы. Но что можно успеть за эти два урока? Да ничего. В лучшем случае некоторые ученики научатся решать задачи. А для чего? Для того чтобы выполнить очередную контрольную работу? Ведь если уже в начале восьмого класса попросить кого-нибудь вывести формулу архимедовой силы или объяснить суть этого явления, то из всего класса с горем пополам смогут это сделать лишь один-два ученика. Это много раз проверено, и учителя физики согласятся со мной.
Так работает традиционная схема образования у нас в стране.

Непотопляемый корабль

А теперь расскажу, что делали мы с ребятами на уроках по этой теме.
Название темы вообще не было объявлено. Мною был произнесен примерно следующий текст:
«В древности в городе Сиракузы на Пиренейском полуострове жил один замечательный и всем до сих пор известный ученый по имени Архимед. Судьба и история распорядились так, что до наших дней дошли лишь легенды об этом удивительном человеке, но ни одной его рукописи не сохранилось. Имеются только свидетельства других людей о его жизни.
Поэтому первое задание: попробуйте откопать как можно больше интересных сведений об этом человеке. А потом на уроке каждый из вас сможет сделать корабль, и мы проведем соревнования на самый непотопляемый корабль. Для изготовления корабля нужно принести с собой кусок алюминиевой фольги размером 25 × 25 см».
На следующий урок дети пришли со всякими интересными легендами об Архимеде, а затем, как и было обещано, каждый ученик принялся изготавливать из фольги корабль по своему собственному проекту.
Все находились в равных условиях (поскольку размер куска фольги был у всех одинаков), а сделать корабль необходимо было так, чтобы в него можно было поместить какой-то груз. Как можно больший.
А затем начались соревнования-испытания в тазу с водой. Корабли проверялись на непотопляемость (точнее, на грузоподъемность): в каждый корабль помещали гирьки от лабораторных весов и нагружали этими гирьками до тех пор, пока корабль не начинал тонуть. Результаты испытаний скрупулезно фиксировались в таблице.
В итоге победил корабль, напоминавший по своей форме плоскодонку с низкими бортами (на борта фольги не хватило). И результаты этих соревнований мы начали обсуждать с ребятами: почему именно этот корабль победил? Почему именно при такой форме грузоподъемность оказалась наивысшей? И все. И никаких решений задач на закон Архимеда!

Суть и смысл

Конечно, кто-то из учителей физики возмутится. Но я еще раз повторю: да, мои ученики не смогут решить задачу на закон Архимеда в начале восьмого класса (они просто не знают его математической записи). Но ведь и ученики общеобразовательной школы без повторения не смогут этого сделать! Результат, в общем, одинаковый. Но не совсем! Что касается моих ребят, то в начале восьмого класса они все и без всякого повторения прекрасно помнили, что они делали на «уроке про Архимеда», а главное – помнили, почему именно плоскодонный корабль с низкими бортами победил в испытаниях, а корабль, похожий на ступу (очень высокие борта и почти нет днища), проиграл. Иначе говоря, они все уловили суть и смысл закона Архимеда. И если для кого-то их них нужно перевести закон в формулу и научиться решать задачи – это можно сделать.
А как же быть с поступлением в вуз? Ведь для того чтобы сдать экзамен по физике в институт, надо знать и формулу архимедовой силы, и уметь решать по ней задачи.
Все так. Но, во-первых, школа вовсе не призвана готовить каждого человека к поступлению в вуз. Да еще в тот, где требуется физика. У школы совсем другая задача, и, кстати, более важная.
А, во-вторых, зная (и запомнив надолго) суть явления, человек сможет в дальнейшем познакомиться с математикой закона Архимеда самостоятельно или с помощью консультанта (если ему это надо) и сможет решать задачи ничуть не хуже. Но это будет уже не в седьмом классе.

Архив