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
Вероника РассказоваЯ очень сочувствую пострадавшим девочкам! Думаю, возможно были и мальчики. Но! Некоторых эпизодов, возможно, можно было избежать. В частности, если бы девушка Ульяна не поехала на дачу! Хотя, она возможно и не знала, что будет там наедине с ним. Танцоры-тренеры, конечно, уроды конченных! И тень падает на всё сообщество.
Сразу нескольких известных танцоров обвиняют в растлении девочек-подростков: что известно о ситуации
АнастасияОчень хорошо понимаю автора. Тоже отпустила сына во взрослую жизнь. Получил образование. Но есть бытовые особенности, особенности самочувствия и здоровья, сопутствующие основному диагнозу трудности, от которых «не отмахнешься». И это все объективно влияет на качество жизни, самостоятельность, принятие решений. И я как мама также оглядываюсь вокруг себя и понимаю, что в прошлом все что могла сделала, и соломку где могла стелила, но будущее открыто. Задумалась, сейчас мне хорошо, когда сын проявляет радость, состояние счастья, говорит о своей любви.
«Наверное, я планирую жить вечно»: мама 26-летней девушки с ОВЗ — о будущем, которое пугает
ОльгаС Чеховым согласна. Еще Бунин и Куприн для изучения отлично подойдут. Пушкин — вполне неплохо. Гоголь — но не то, что изучают. Салтыков-Щедрин тяжеловат, но необходим и очень современен, к сожалению. Достоевского, Толстого и Тургенева оставила бы для изучения во взрослом возрасте, после школы. Кто захочет — прочитает. В школьной же программе оставила бы для изучения Булгакова, Зощенко и обязательно кого-то из современной литературы. Это все можно изучать, начиная с 7 класса. А до этого надо просто прививать детям любовь к чтению. Не вызвать стойкую неприязнь, когда они в 5 классе читают Му-му или Слово о полку Игореве, а в 6-м — Дубровского. Есть прекрасная литература для детей. Которая также учит хорошему и доброму. Но это именно литература для детей. А наши классики, уж простите, но писали ДЛЯ ВЗРОСЛЫХ читателей. У Толстого были рассказики именно для детей. У Чехова тоже есть подходящая литература, у Куприна. Их — пожалуйста. Но не Бежин луг и не Му-му
«Дети читают классику как записки о жизни инопланетян»: писатель Дмитрий Данилов — о любимых книгах и школьной программе










