Как помочь школьнику понять физику: книги, фильмы, эксперименты и лайфхаки от учителя

Можно ли преподавать физику так, чтобы она и правда стала интересна современным детям, и почему не стоит делить учеников на технарей и гуманитариев? Рассказывает кандидат физико-математических наук, учитель физики московской школы № 2120 Наталья Грецова.
Какие темы по физике считаются самыми трудными
Опыт показывает, что сложность часто связана не с самой темой, а с уровнем абстракции. Иногда ученики в силу возраста не в состоянии представить (нафантазировать) то, чему нет аналогий в их визуальном практическом опыте. Итак, лидеры «рейтинга сложности»:
- Квантовая физика (фотоны, волновые свойства частиц). Здесь мир перестает быть привычным, а интуиция подводит. Для того чтобы понять, что свет — это и волна, и частица, а электрон — и частица, и волна, нужно уметь абстрактно мыслить. Разве можно представить ученика, который может одновременно выйти из двух дверей кабинета разом, а потом еще и «сложиться с самим собой»? Неспроста этот раздел изучается последним, старшеклассникам его проще усваивать.
- Термодинамика. Проблема в понятиях: что такое «теплота» и почему она сама по себе не может перейти от холодного тела к горячему? Энтропия как мера беспорядка — тоже вызов фантазии.
- Электромагнетизм (силовые линии, правило левой/правой руки, электромагнитная индукция). Трудности вызывает то, что эти явления нельзя увидеть. И при этом нужно использовать одновременно разные правила в нужной последовательности, применяя алгоритмизацию. Тут подходят шуточные аналогии. Например, катушка с магнитом «устраивает семейную жизнь» в стиле «ни с тобой, ни без тебя». Она, как Баба-яга, «всегда против». Правило двух рук — как правило «хвата — лопата» («хват» руки, то есть положение пальцев, воображаемого предмета помогает визуализировать направление векторов. Использование «лопаты» как метафоры для инструмента или объекта помогает понять, как эти направления взаимодействуют друг с другом).
- Ядерная физика (строение ядра, энергия связи). Масштабы явлений (размеры ядра, выделяющаяся энергия) лежат за гранью повседневного опыта. И тут можно найти мнемонические шуточные приемы запоминания.
Для того чтобы не только читать любопытные истории «про физику», но и использовать ее как инструмент познания законов окружающего мира, нужна математика. Именно поэтому физика начинает по-настоящему изучаться в 6–7-м классе, когда уже есть база математики. Часто дети «спотыкаются» на фундаменте — кинематике и динамике (векторы, проекции, силы, перевод единиц). Если здесь есть пробелы, то дальше будет сложно.
Почему не нужно делить детей на технарей и гуманитариев
Это вредный стереотип, который отбивает у многих интерес к науке. Физика — это не набор формул, это язык, на котором говорит природа. И его основы понять может каждый. Ключ — в правильной подаче. Гуманитарию можно объяснять красоту симметрии в законах сохранения или рассказывать о физических принципах, стоящих за игрой на скрипке (акустика) или созданием готического собора (механика).
Задача учителя — найти точку входа в тему для каждого типа мышления. Одному нужно начать с красивой задачи, другому — с исторического контекста, третьему — с яркого эксперимента. Педагогу важно присматриваться к каждому ученику, при этом вести за собой весь класс одновременно.
Эксперименты и наглядные пособия
Без экспериментов и пособий физика мертва. Поэтому необходимо использовать всё, что делает невидимое видимым, а сложное — осязаемым:
- Классические опыты: механическое движение очень наглядно при наблюдении за ситуациями из жизни, так же как линзы и призмы — в оптике, камертоны и резонансные трубы, музыкальные инструменты — в акустике, простейшие электрические цепи — на примере домашних лампочек.
- Цифровые датчики: современное веяние, очень полезное для понимания физики. Например, датчик силы и акселерометр, подключенные к компьютеру, показывают графики в реальном времени при движении тележки. Это оживляет сухие графики из учебника и в «век цифры» делает язык физики более понятным для нынешних детей. Существуют мобильные приложения, которые используют телефон как измеритель в физических экспериментах.
- Повседневные предметы или опыты «из кармана»: объясняем давление с помощью шприца и груза, трение — пытаясь вытащить книгу из стопки, инерцию — резко выдергиваем лист бумаги из-под стакана с водой. И таких «фокусов» много. С них обычно начинают первое знакомство с физикой задолго до 6-го класса. Однако такой игровой подход надо вовремя дополнить математическими формулами, законами, моделями. Иначе сформируется неверное понимание, что физика — это только развлечения и яркие эксперименты, но не более.
- Модели и аналогии: шарики для пинг-понга можно использовать в качестве модели молекул газа, веревку — для демонстрации волн, а струю воды из крана — как аналогию электрического тока.
Даже про квантовую запутанность и теорию относительности можно рассказать увлекательно и образно, дав качественное понимание сути. Можно объяснить, почему время замедляется или зачем понадобилась теория кварков, и не углубляться в математический аппарат.
Однако, повторю, чтобы рассчитывать, предсказывать и конструировать (то есть заниматься физикой как наукой), без серьезной математики и абстрактного мышления не обойтись. Популярное объяснение — это дверь, которую мы открываем сообразно возрасту слушателя, а вот войти и исследовать дворец науки внутри можно только с инструментами логики и математики.
Как заинтересовать детей физикой
- Отвечайте на «глупые» вопросы. «Почему небо синее?», «Почему магнит притягивает?» — это и есть начало физики. Ищите ответы вместе.
- Связывайте с жизнью. Обсуждайте физику лифта, холодильника, смартфона, качелей, футбольного мяча. Покажите, что предмет не в учебнике, а вокруг.
Лайфхаки для объяснения законов физики
- От явления к закону. Не «сегодня учим закон Ома», а «давайте выясним, от чего зависит накал лампочки в цепи».
- Интересные факты об ученых как о людях. Это не занимает много времени, но показывает, что за открытиями законов физики стояли люди — со своими хобби, жизненными трудностями и успехами, иногда причудами. Таким образом мы приближаем физику через ее исследователей, показываю, что обычные люди могут многое в науке.
- Границы изложенных знаний. «Это явление описывается более сложной теорией, которую изучают в вузе» — честность вызывает уважение.
- Право на ошибки в процессе. Физика рождается в спорах и проверке гипотез.
- Главный секрет: физика — это история о любознательности. Если мы, взрослые, будем искренне удивляться и интересоваться миром вместе с ребенком, самый сложный учебник станет увлекательным путеводителем. Давайте откроем его вместе!
Книги, которые помогут лучше понять физику
Младшим школьникам:
- Я. Перельман «Занимательная физика»
- Д. Гальперштейн «Здравствуй, физика!»
Подросткам:
- С. Хокинг «Краткая история времени» (для смелых)
- Л. Нельсон «Физика на пальцах»
- К. Шапиро «Смотри, что у тебя внутри»
Всем:
- графический роман Л. Млодинова «Физика. Естественная наука в комиксах».
Полезные фильмы и передачи
- Документальные проекты BBC («Космос» с Карлом Саганом или Нилом Деграссом Тайсоном),
- каналы Veritasium, Kurzgesagt — In a Nutshell (есть русские субтитры), GetAClass.
Главное — смотреть и обсуждать вместе.
Обложка: © Iuliia Koneva / Shutterstock / Fotodom
Популярные комментарии
Евгения СамотохинаТо что отрицательные оценки нужны — я согласна, но здесь должен быть ряд факторов: 1) как по мне текущая система оценки (пятибалльная, а по факту четырехбальная) — не то чтобы объективная. Особенно чувствуется на объемных заданиях в старших классах, когда в тексте на 2 страницы допустил 2-3 ошибки и пооучаешь тройку. Как по мне система должна иметь разбивку хотя бы в 10 баллов. 2) Часто каждый учитель сам определяет как оценивать ученика. Если с точными науками и каким-нибудь диктантом ещё более-менее понятно, то с более творческими заданиями, пересказами вообще непонятно — у одного учителя ты получаешь 5 у другого за пересказ того же качества — 3.
«Двойка должна жить». Учитель — о том, почему плохие оценки нужны детям
АнастасияДа уж… Уважительное общение не включено в общеобразовательные стандарты и экзаменационные вопросы. Можно иметь аттестат и даже не один диплом, но при этом оставаться полнейшим хамом. Системный кризис.
«Короче, училка, варежку свою закрой». Топ-20 цитат из переписок родителей с учителями, от которых волосы встают дыбом
Виктория ИльинаА может, пора честно посмотреть на проблему не только глазами учителя? Учитель жалуется: слишком много часов, слишком много отчётности, слишком много требований сверху. И с этим трудно спорить. Но есть один неудобный вопрос: а не является ли сама школа частью проблемы, которую она годами создаёт? Попробуйте хотя бы на минуту посмотреть на ситуацию глазами ученика. Этот ребёнок, которого сегодня заставляют заучивать километры информации «для галочки», завтра станет взрослым человеком. Возможно, чиновником, руководителем, тем самым человеком, который будет писать новые стандарты, программы и инструкции для школ. Не удивительно ли, что система воспроизводит сама себя? Главная ошибка многих педагогов — не в любви к знаниям. Знания нужны. Ошибка в другом: в убеждении, что ребёнку обязательно нужно загрузить весь огромный школьный багаж, не задумываясь, что из этого действительно пригодится именно ему. И когда обществу годами пытаются доказать ценность каждого килограмма ненужной информации, неудивительно, что эта работа перестаёт восприниматься как источник реальной пользы. Может быть, выход проще? Не превращать каждый предмет в борьбу за выживание. Не ломать детей и не выгорать самим. Если ребёнку ваш предмет объективно мешает сосредоточиться на тех знаниях, которые нужны ему для будущего, — поставьте законную тройку и дайте ему возможность развиваться дальше. Иногда настоящая педагогика — это не заставить выучить всё. А понять, что именно действительно стоит учить.
«Мы согласились со своим бесправием». Учительница – о том, почему ее коллеги терпят унижения










