CC BY
16
Более десяти лет мы вместе со студентами старших курсов, готовившими курсовые и дипломные работы, а также участвовавшими в спецсеминаре. Пытаемся реализовать высказанную выше концепцию педагогической модернизации трудов классиков науки с целью приближения этих трудов к пониманию старшеклассников и использования их непосредственно в школе. Эффективность такой обработки подтверждается проверкой ее результатов в школах Томска и Северска.
Проиллюстрируем сказанное несколькими примерами.
Чисто математические труды Архимеда легче поддаются педагогической обработке, нежели произведения, затрагивающие проблемы механики. Например, в «Квадратуре параболы» Архимед утверждает, что «всякий сегмент, заключенный между прямой и параболой, составляет четыре трети треугольника, имеющего с сегментом одно и то же основание и равные высоты». Смысл сказанного становится очевидным, как только мы изобразим парабол)' и поясним, что понятие «прямая» у Архимеда эквивалентно понятию «отрезок», равенство же сегмента параболы и треугольника понимается как равенство их площадей. Получив еще этот же результат на основе формулы Ньютона-Лейбница, мы легко можем поставить перед учащимися проблему: каким образом за девятнадцать веков до создания основ интегрального исчисления Архимед смог доказать свою теорему?
Переходя теперь к архимедову доказательству, мы выполняем почти те же построения, что и автор, дополнив его лишь использованием координатных осей, что в данном случае не играет принципиальной рода. В остальном доказательство почти не отличается от авторского, включая и так называемый «метод исчерпывания», и ссылку на аксиому, которую ныне принято называть аксиомой Евдокса-Архимеда и включать в начальные главы математического анализа.
Еще более изящно удается изложить основные результаты, полученные Архимедом в трактате «О спиралях». Уже само определение спирали Архимеда через сложение двух механических движений, вполне доступное на этом примере введение полярных координат и вывод соответствующего уравнения позволяют убедительно и интересно поставить перед учащимися задачу, решенную Архимедом Самостоятельный интерес представляет и попутно решенная Архимедом задача о суммировании квадратов чисел натурального ряда, которую мы решаем алгебраически, а не геометрически, т.е. здесь мы имеем пример более серьезной модернизации. Заметим, кстати, что почти во всех произведениях Архимеда можно отыскать небольшие частные задачи элементарной математики, вполне доступные для учащихся. Два же основных предложения трактата «О спиралях» вновь доказываются почти по Архимеду.
Подобным образом мы подвергли обработке и другие важные произведения Архимеда.
В преподавании физики представляют интерес по меньшей мере три работы Архимеда. Две из них («О равновесии плоских фигур или о центрах тяжести плоских фигур» и «Послание к Эратосфену. О механических теоремах») во многих своих предложениях дают примеры задач по статике, они сравнительно просто (затруднения могут вызвать лишь теоремы о центрах тяжести тел вращения) переводятся на современный язык и оказываются вполне доступными для школьников.
Третья работа - знаменитый трактат «О плавающих телах», содержащая известный закон Архимеда. В некотором смысле ей «не повезло». Даже квалифицированные учителя физики нередко без всяких комментариев пересказывают легенду о короне царя Гиерона, принимающем ванну Архимеде, возгласе «Эврика!» и т.д. Как известно, эта красивая история не имеет никакого отношения к закону Архимеда (хотя вполне возможно, что идея закона возникла у Архимеда в подобной ситуации). И учащиеся бывают удивлены, узнав, что «О плавающих телах» - глубокое механико-математическое исследование, значительное по объему (около 50 страниц современного текста), содержащее немало утверждений, связанных с условием равновесия плавающих тел и другими проблемами гидростатики. Некоторые части этого произведения довольно трудны для переложения на язык школьников, однако с первой частью (первые девять предложений) учащихся можно познакомить, лишь очень немного модернизируя текст.
Представляется, что концепция учебной модернизации произведений классиков может быть отнесена к творчеству большого числа ученых древности и средневековья, причем не только физиков и математиков, но и других мыслителей.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР ФИЗИКИ В ШКОЛАХ РОССИИ
Михайличенко Ю. П.
Томский государственный университет
Возникновение первых учебных физических кабинетов связано со школьной реформой 1786 г. Так, с 1784 года было начато «заготовление физических инструментов» для Петербургского главного народного училища, на базе которого затем возникла учительская гимназия - первое высшее учебное педагогическое заведение в нашей стране. Первоначально часть оборудования выписывалась из Австрии, а приборы
хранились в библиотеках. Выделение физкабинетов произошло, когда Главные народные училища преобразовывались в гимназии. Позднее, развитию демонстрационного метода много содействовало открытие многочисленных коммерческих училищ с их прекрасно оборудованными физическими кабинетами [1,2].
Не только для объяснения опытов, но и для выполнения последних в Киевском главном народном училище «1784 июля 8-го дня... физические опыта, деланные учениками четвёртого класса с помощью воздушного насоса, произвели в зрителях чрезвычайное удовольствие» и далее приводятся сведения, что, например, 26 июня 1797 г. во время открытых испытаний «физически деланные и доказательно объясняемые учениками опыты произвели в посетителях вожделенное для учащих и учащихся удовольствие». Более глубокое знакомство доказывает, что с тех давних лет на базе физических кабинетов народных училищ преподаватели сами делали учебные приборы и проводили методическую и просветительскую работу. Цель деятельности учителя заключалась в том чтобы «снабдить учеников обширнейшим в преподаваемых от него предметах познанием, и при том способом возможно облегчительным» [2].
Наиболее интенсивное развитие физических кабинетов и лабораторий начинается со второй половины XIX столетия в соответствии с ростом промышленного производства в России. Так с 1858 г. начинает действовать «Торговый дом Струговщикова, Пахитонова и Водова», который в дальнейшем превратился в «Товарищество «Общественная польза» Струговщиков и Ко.» Для чтения популярных лекций по физике и проведения выставок тогда строились специальные '¡алы [5]. В основании такого развития были физические кабинеты Академии наук и университетов.
Одновременно с высшими учебными заведениями обзаводились физическими кабинетами и средние учебные заведения, старейшие гимназии, в особенности в крупных городах, военные заведения, коммерческие училища. Но это создание шло сравнительно медленно.
Большое положительное влияние на преподавание физико-химических наук оказал съезд преподавателей Московского учебного округа в 1889 г. На этом съезде метод классных демонстраций выступил как общепризнанный, вполне оформившийся. Съезд разработал состав кабинета, поставил вопрос об издании руководства к проведению демонстраций, о подготовке преподавателей физики, охватывающий и подготовку к демонстрационному методу, и выставил перед Министерством народного образования ряд требований относительно нормального оборудования и обслуживания физического кабинета. В Каталоге 1905 года «Е.С. Трындина и С-вей» есть списки приборов для городских училищ по Положению 1872 года, списки пособий для 2-х классных сельских училищ и списки для церковно-приходских школ [4].
С 1900 года по 1917 год издавалось «Физическое обозрение». В последнем выпуске этого научно-методического журнала 1917 года [3, с. 156-162] приведена информация о «Всероссийском (экстренном) совещании преподавателей физики, химии и космографии 5—9 июня 1917 года. Экстренным совещание получилось, вероятно, потому, что «русская школа оказалась свободной и деятели её стояли перед выбором одного из бесчисленных равновозможных направлений". Совещались по четырём вопросам: 1) современное положение... наук в средней школе..; 2) задачи и направления преподавания... наук; 3) учебные планы и обстановка преподавания; 4) организация деятельности преподавателей... В Совещании принимало участие 417 лиц и было сделано 32 доклада. «Как в отношении пропитания, так и ночлега, несмотря на исключительно неблагоприятные современные условия, москвичи оказали обычный радушный приём своим гостям». Об общих проблемах образования можно судить по речи Ф.Н. Индрексона [3, с. 172]: «...Какую школу мы должны ожидать у нас в России, принимая во внимание, что 80% жителей неграмотны. Вы знаете, что предложено ввести всеобщее обучение. Самое наибольшее, что государство может дать всем гражданам, это бесплатное обучение в объёме курса высших начальных училищ (несколько больше 4-х классов гимназии ). Программы этих училищ были выработаны при графе П.Н. Игнатьеве и с августа 1916 года введена в осуществление в виде опыта сроком на три года». И на фоне этих проблем самым первым пунктом «Общего постановления» был следующий: Пункт 1.1.: «Всё преподавание в средней школе должно вестись так, чтобы оно являлось непрерывным радостным трудом, пробуждающим творческую инициативу учащихся. Физико-химические науки с их индуктивными методами и с областью эксперимента в этом отношении имеют особенно важное педагогическое значение». Пункт III. 1.: «Совещание признаёт желательным синтезирование близких предметов в курсе школы с целью образования у учащихся цельного научного мировоззрения». Пункт IV. 1: «В целях экономии государственных средств Совещание признаёт желательным учреждение центральных учебных физических и химических лабораторий и кабинетов и астрономических обсерваторий для обслуживания групп учебных заведений...». Пункт V.: «Всероссийское совещание... находит необходимым ... ежегодные краткосрочные курсы преподавателей физики, химии и космографии для пополнения и обновления сведений в области физико-химических наук и их методик и курсы ручного труда для приобретения преподавателями навыков по конструированию приборов и т.п.».
Эти постановления принимались на основе глубоких методических разработок. Вот что отмечал автор «Методики физики» и курсов физики Н.В. Кашин: «...при обсуждении вопроса о строении курса нам надо точно установить, где лежит критерий правильности наших утверждений в области методики. И тут мы, преподаватели физики, находимся в очень благоприятных условиях, ибо методика - метод преподавания физики - имеет прямую и естественную опору в методологии науки. Мне приходилось подробно развивать эту мысль в «Методике физики», здесь же я лишь отмечу, что методы индукции и дедукции, сочетание которых является наилучшей гарантией достоверности и точности знаний, добытых исследованием, глубоко и по существу соответствуют той последовательности, которую из психологических и педагогических соображений желательно ввести в учебный план физики в средней школе» [3, с. 164]. В Постановлении по преподаванию физики была одобрена программа-минимум и (Пункт I): 1) деление курса на две ступени; 2) построение первой ступени на основе практических занятий; 3) построение второй ступени на классных экспериментах преподавателя параллельном ведении практических занятий. Члены Совещания осмотрели фабрики Швабе и Трындина, которые изготавливали физические и химические приборы; ознакомились с демонстрациями приборов Б.Ю. Кольбе по электричеству. Для участников были организованы поездки на трамвайную и телефонную станции. После закрытия совещания состоялись доклады, в том числе А.А. Эйхенвальда: «Магнетизм в природе», который сопровождался «чрезвычайно интересными, и талантливо поставленными демонстрациями».
В конце журнала помещена реклама: Мастерских учебных пособий Вятского губернского земства; Парижской фабрики Пеллина по производству оптических и измерительных приборов; Магазина и фабрики «Трындин и С-вья» по полному оборудованию физических и химических лабораторий; предлагают школам и научным учреждениям свои услуги Мастерские точных приборов при Главной физической обсерватории. Русское общество «Всеобщая компания электричества» в Киеве предлагает для устройства физических кабинетов измерительные приборы и динамо-машины.
Вне статьи остались вопросы изменения содержания курсов и форм преподавания, но применение демонстрационных опытов, а в последующем и учебного практикума при обучении физике соответствует исторически выверенному экспериментальному характеру курса общей физики. Эта линия отчётливо прослеживается в России более 200 лет.
История оставила нам имена тех преподавателей - физиков, которые активно разрабатывали к широко применяли демонстрационный метод в преподавании. И такая методика, стиль работы служит мерилом качества преподавания физики.
ЛИТЕРАТУРА
1. Соколов И.И. Методика преподавания физики в средней школе. М: ГУПИ. 1951. 290 с.
2. Попов И В. О первых учебных физических кабинетах в России. В сб.: Вопросы истории естествознания и техники. Вып. 3-4. М.: Наука, 1977. С. 72-74.
3 Физическое обозрение. Т. 18, № 3-4. Киев, 1917.176+VIII с.
4. Полный иллюстрированный каталог физических приборов Торгово-Промышленного Товарищества Е С. Трындина и С-вей в Москве. М.: Товарищество типографий А.И. Мамонтова, 1905. 552+Х1Н с.
5. Очерки по истории физики в России / Под. ред. А.К. Тимирязева. М.: ГУПИ, 1949. 342 с.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ НА УРОКАХ ФИЗИКИ
Патлахов Н.В.
Томский государственный педуниверситет
В процессе овладения курсом физики при решении задач, при выполнении лабораторных работ ... учащимся приходится производить те или иные вычисления. Часть из них они могут выполнить в уме, для других бывает нужны карандаш и бумага. Иногда для проведения вычислений требуется расходовать много сил и времени. Для сокращения этих затрат обычно к заданиям подбирают такие количественные данные, вычисления с которыми выполняется быстро. Если при составлении заданий использовать реальные количественные данные, то для ускорения процесса вычислений полезно их производить на современной вычислительной технике (ВТ). В ряде случаев ее применение будет давать экономию времени, сил и энергии. Сэкономленные время, силы и энергию можно будет расходовать на более качественное овладение курсом физики. Но для применения такой техники необходимо овладеть специфическими знаниями -компьютерной грамотностью. Элементарные основы таких знаний школьникам может дать и учитель физики. Под его руководством они могут сделать и первые шаги по применению такой техники на уроках физики. В дальнейшем такую технику они смогут применять самостоятельно. И это хорошо.
Применение ВТ на уроках физики положительно не только для совершенствования компьютерной грамотности, но и для совершенствования знаний по физике за счет приобретения умений:
