Уроки физики по-новому: интервью эксперта ТГПУ – в газете «Красное знамя»

Как вернуть физику в топ самых интересных предметов у школьников – над этим работают в Томском государственном педагогическом университете, подведомственном Министерству просвещения России. Не секрет, что количество выпускников, сдающих ЕГЭ по физике, ежегодно снижается, технические вузы испытывают дефицит абитуриентов на инженерные направления подготовки, а инновационные и промышленные компании ждут специалистов. Кто же будет решать задачи технологического суверенитета, стоящие перед страной? Как остановить спад интереса к физике у подрастающего поколения? Об этом – в интервью директора Центра дополнительного физико-математического и естественно-научного образования ТГПУ, профессора ФМФ, доктора педагогических наук Михаила Червонного.

Какая физика должна быть в школе

– Есть несколько направлений, чтобы привлечь школьников к изучению этого непростого предмета – физики, – считает директор Центра дополнительного физико-математического и естественно-научного образования ТГПУ, доктор педагогических наук Михаил Червонный. – Прежде всего, это разговор о технологиях. Сегодня в науке происходят грандиозные изменения, технологии сами по себе становятся не просто инструментом, но и содержанием для школьных предметов.   

Простой пример: если раньше основные единицы физических величин и эталоны, по которым они определялись, были материальными, то сегодня международная система единиц перестала опираться на материальные эталоны. Условно говоря, если раньше эталон метра нарезали из платиноиридиевого сплава и не знали ничего точнее, то сегодня с помощью современных технологий установлены новые методы расчетов значений при помощи формул, основанных на физических константах. Это значит, что мы получаем более точную физическую величину. Эти технологии становятся предметом изучения и в школе.

– Технологии важны и для самих естественно-научных предметов, – продолжает Михаил Червонный. – Если обратиться к содержанию учебно-методических комплексов школьной физики, то мы не увидим там огромного количества открытий в физике, на основе которых создана бытовая техника, которой мы сегодня пользуемся, или те же смартфоны. Не увидим ряда открытий, на основе которых созданы грандиозные объекты промышленности. Не увидим открытий, которые в целом важны для развития человеческой цивилизации.

Понятно, что все включить в курс школьной физики невозможно. К тому же зачастую понимание этих способов и процессов очень сложное. Где же выход?

– Выход – в формировании физического мировоззрения у школьников, в понимании межпредметных связей между физикой, химией, биологией, математикой, социальными и гуманитарными науками, – уверен Михаил Червонный. – В учебниках этого пока нет, но мы над этим работаем.  

А что в учебниках?

Анкетирование педагогов показало, что учителям действительно не хватает учебно-методического материала, чтобы они могли доступно объяснять учащимся на понятном им языке, например то, как устроен смартфон или как работает адронный коллайдер.  

– Мы проанализировали учебно-методические комплексы (УМК) за 7–9 классы, на основе подхода, который применили наши коллеги из Московского государственного педагогического университета, – делится Михаил Червонный. – Рассматривали, как отражены в них три направления – новые материалы, новые технологии и современные устройства. В школьных учебниках о многих из них нет даже упоминания. Есть УМК для углубленного изучения физики, которые упоминают об этих элементах, но не все они рекомендованы для школы.

К примеру, есть УМК «Физика. Инженеры будущего», который патронируется Объединенным институтом ядерных исследований в Дубне. В нем есть рассказ о современных изобретениях, технологиях и устройствах, которые широко применяются вокруг нас, и об этом важно говорить со школьниками. Но, к сожалению, он пока не получил широкого распространения.

Без эксперимента не обойтись

Теория суха без эксперимента, а физические опыты всегда привлекают школьников.

– Есть подход, связанный с тем, что физику надо начинать учить не с 7 класса, а чуть раньше. Нужна пропедевтика этого предмета, и мы это активно делаем на базе нашего Технопарка универсальных педагогических компетенций, – говорит Михаил Червонный. – К нам приходят на экскурсии школьники, начиная с 5 класса. Проводим занятия для педагогов, чтобы они могли использовать эксперименты в проектной деятельности с ребятами на уроках или в кружковой работе, здесь же проходят практику наши студенты. И, конечно, здесь занимаются ребята, обучающиеся в нашем Центре дополнительного физико-математического и естественно-научного образования.

ТГПУ приобрел современное оборудование и наборы, рекомендуемые для инженерных классов. Цифровое оборудование и датчики для смартфонов задают новые возможности для инженерного образования, рентген-аппарат ТГПУ помогает раскрыть некоторые темы физики школьникам, а также совпадает с исследованиями ТПУ по направлениям медицинской физики, структурной диагностики и т.п.

– Мы делаем акцент на междисциплинарность, – уточняет Михаил Александрович. – В частности, на это нацелена наша Лаборатория межпредметных исследований (генетика, аналитическая химия, физика). Мы показываем, что установки для спектрального анализа, например, можно использовать в криминалистике, а интерактивный анатомический стол «Пирогов», предназначенный для подготовки медицинских работников, позволяет проиллюстрировать связи физики и биологии, посредством рассмотрения радиологических методов. Наша задача – продемонстрировать в первую очередь школьникам, насколько увлекательной и современной может быть физика. И отсюда рождается еще одно направление – с помощью нашего и иного оборудования, в том числе цифрового, преподнести по-новому содержание, заложенное в учебниках для 7–9 классов.

Заглянуть вглубь материи

Вокруг проекта класса Мегасайенс «Сибирский кольцевой источник фотонов» («СКИФ»), который строится в Новосибирской области, создан консорциум из 27 вузов Новосибирска, Томска, Москвы и Санкт-Петербурга, среди которых всего два педагогических, один из них – ТГПУ.  

– Как раз сейчас мы инициируем активное обсуждение того, как доступно рассказывать школьникам и будущим педагогам об объектах класса Мегасайенс, – говорит Михаил Александрович. – Так, «СКИФ» предназначен для широкого спектра междисциплинарных исследований мирового уровня, поэтому сегодня необходима популяризация таких объектов в молодежной среде для повышения престижа естественно-научных дисциплин. Это важно и для осмысления новых подходов к преподаванию физики.

Суть синхротрона «СКИФ», строящегося в Сибири, синхротронов НИКА, РИФ и подобных им установок, готовящихся к запускам в других регионах России, в совокупности с получаемыми на них будущими результатами исследований должна войти в отдельные тематические блоки УМК по физике. Оборудование, имеющееся в Технопарке, такое как рентгеновский аппарат и стол «Пирогов», можно использовать для лучшего понимания синхротронных исследований в школах. Все это позволяет расширить представления о том, как работают технологии в медицине, промышленности, сельском хозяйстве, альтернативной энергетике и в целом вокруг нас. Так устраняется разрыв между тем, что школьник наблюдает вокруг себя и что видит в учебнике.

– Последние нобелевские премии по физике и химии связаны с двумя направлениями, это как раз синхротронные исследования и обработка результатов с помощью специализированных нейросетей, – говорит Михаил Александрович. – Эти направления и нужно больше показывать при изучении физики и других школьных предметов.

Взаимодействие ТГПУ и Центра коллективного пользования «СКИФ» позволит совместно разрабатывать современные подходы к изучению физики, химии и биологии, а также создавать сетевые программы, стажировки, курсы повышения квалификации для студентов, преподавателей вузов и СПО, школьных учителей.

– Мы на кафедре физики и методики обучения физике ведем научно-методическую работу над программой, которая сейчас формируется для инженерных классов, – продолжает Михаил Червонный. – В нее внесены три раздела: наноструктуры и нанотехнологии, методы структурной диагностики, методы изучения Земли из космоса и на поверхности Земли. У нас есть все необходимое, чтобы эти актуальные направления были интересны школьникам. Также планируется к изданию учебное пособие, где аспекты современной физики будут изложены понятно и доступно как для педагога, так и для школьника.

В ТГПУ понимают значимость развития школьного инженерно-технологического образования для достижения страной технологического суверенитета, в этом ключе вуз выполняет важнейшую для государства миссию – готовит педагогов, которые должны сформировать современное естественно-научное мировоззрение школьников, вооружить их представлениями о действующих технологиях, созданных в том числе российскими инженерами и учеными, содействуя тем самым поднятию престижа инженерного образования.

По материалам газеты «Красное знамя»