Некоторые проблемы преподавания физики в общеобразовательном учебном заведении

Восприятие физики как одного из наиболее сложных предметов в школьной программе является устоявшимся стереотипом. Учащиеся нередко испытывают отторжение из-за кажущейся непонятности излагаемого материала, обилия формул, сложности физических концепций и неразрывной зависимости от математики. При отсутствии у преподавателя необходимого мастерства и глубоких знаний, данный предмет рискует стать для школьников совершенно недоступным. Преподавание физики в общеобразовательных учебных заведениях сталкивается с целым рядом системных и локальных проблем, которые могут негативно влиять на качество образования, мотивацию учащихся и, как следствие, на формирование кадров для научно-технической сферы. Вот некоторые из них:

1. Трудности, связанные с обучающимися:

• низкая мотивация и отсутствие интереса – физика нередко воспринимается как сложный, «сухой» и оторванный от жизни предмет; отсутствие понимания практической значимости физики для повседневной жизни и будущей карьеры снижает интерес;
• не всегда хорошая базовая подготовка – недостаточный уровень математической подготовки (алгебра, геометрия) затрудняет освоение законов физики; проблемы с логическим мышлением и аналитическими способностями также усугубляют ситуацию;
• абстрактность материала – многие физические понятия и явления (электрическое поле, кванты, волны) являются абстрактными и сложными для наглядного восприятия, особенно без должного демонстрационного оборудования.

2. Трудности, связанные с педагогическим составом и методикой преподавания:

• дефицит квалифицированных кадров – в регионах, а нередко и в крупных городах, наблюдается нехватка учителей физики, что приводит к тому, что предмет ведут либо совместители, либо учителя других специальностей;
• недостаточная методическая подготовка и устаревшие подходы – нередко учителя используют традиционные, «объяснительно-иллюстративные» методы, которые не способствуют развитию исследовательских навыков и критического мышления; отсутствие регулярного повышения квалификации по современным педагогическим технологиям;
• перегрузка учителей – большие учебные нагрузки учителей физики, необходимость выполнения административной работы, не высокая заработная плата могут приводить к выгоранию и снижению качества преподавания.

3. Трудности материально-технического обеспечения:

• устаревшая и недостаточная материально-техническая база – во многих общеобразовательных учебных заведениях лабораторное оборудование либо отсутствует, либо находится в изношенном состоянии, не соответствует современным стандартам, что лишает учащихся возможности проводить практические эксперименты и наблюдать физические явления вживую;
• дефицит расходных материалов – даже при наличии оборудования часто нет средств на приобретение необходимых расходных материалов, что ограничивает проведение полноценных лабораторных работ;
• отсутствие современных цифровых ресурсов – нехватка интерактивных досок, компьютеров, программ для моделирования и симуляций, что замедляет внедрение современных образовательных технологий.

4. Трудности учебных программ и содержания образования:

• перегруженность программы – учебные программы по физике часто слишком объемны, что вынуждает учителей гнаться за прохождением материала в ущерб его глубокому пониманию и отработке практических навыков;
• отрыв от реальной жизни и современных технологий – содержание учебников и программ не всегда отражает актуальные достижения науки и техники, их связь с современными технологиями;
• акцент на теоретические знания и решение типовых задач – нередко учебный процесс ориентирован на запоминание формул и алгоритмов решения задач, а не на понимание физических принципов, развитие креативности и исследовательских навыков.
• недостаток межпредметных связей – невысокая интеграция физики с математикой, химией, биологией, информатикой, что не позволяет учащимся видеть целостную картину мира и применять знания комплексно.

5. Системные и административные трудности:

• недостаточное финансирование – образовательная система в целом и предметные кабинеты нередко недофинансируются, что сказывается на обновлении оборудования, повышении квалификации учителей и разработке новых методик;
• ориентация на тестовые форматы контроля – чрезмерный акцент на подготовку к ОГЭ и ЕГЭ, которые зачастую проверяют знание фактов и умение решать типовые задачи, а не глубокое понимание предмета и умение применять знания в нестандартных ситуациях;
• низкий престиж профессии учителя физики – это влияет на приток молодых специалистов в профессию.

Решение этих проблем требует комплексного подхода на всех уровнях – от государственной политики в области образования до инициатив на уровне отдельного общеобразовательного учреждения и каждого педагога.

Важную роль в исследуемом вопросе играет познавательный интерес, при наличии которого, процесс овладения знаниями становится более активным, творческим, что в свою очередь, влияет на его укрепление [15, с. 301-306]. Традиционно физика воспринимается как одна из наиболее сложных и труднодоступных для освоения учебных дисциплин. Ее изучение зачастую сопряжено с серьёзными вызовами для школьников, поскольку информация, представленная в курсе, кажется абстрактной и запутанной, а обилие формул, тонкостей физических объяснений и неразрывная связь с математикой могут вызывать отторжение.

В этом контексте одной из первостепенных задач педагога является не только пробуждение искреннего, глубокого интереса к предмету, но и убедительная демонстрация его фундаментальной значимости и актуальности. Такой подход облегчит процесс усвоения учебной программы, сделав его более целенаправленным и эффективным. Его ключевая ценность заключается в способности существенно влиять на формирование и развитие научного мировоззрения учащихся, поскольку именно физика лежит в основе представлений о научной картине мира и дает научно обоснованные объяснения всем окружающим нас процессам и явлениям.

Важное знание в исследуемом вопросе играет использование сведений из истории научных открытий, демонстрация роли науки в социальном прогрессе на различных этапах ее развития, информация о жизни и деятельности ученых имеют своей целью формирование у учащихся системы конкретных предметно-исторических знаний и становление у них системы духовных ценностей, нравственных позиций и идеалов, которые определяют жизнедеятельность человека, его личностное и профессиональное становление [10, с. 299-303].

История физики как отрасль науки изучает законы развития науки физики, факторы, обуславливающие это развитие; прослеживает развитие фундаментальных физических идей и теорий, факторов, обусловливающих смену теорий, их развитие, а также деятельность выдающихся ученых-физиков, взаимодействие науки физики и практики. Изучая развитие физики: открытие новых явлений, их объяснение, смену физических теорий, история физики вскрывает причины, обусловливавшие то или иное открытие, причины кризисов в области физики, к которым часто приводит смена одних физических теорий другими. Одной из задач истории физики является изучение закономерностей движущих сил развития физики, причин изменения задач и методов физической науки при переходе от одной эпохе к другой, общественно-исторических причин, обуславливающих развитие науки, роль материальной практики, ее запросов в развитии физики [10, с. 299]. История физики изучает не только роль практики и запросов производства и техники, обуславливающих развитие науки, но и роль науки в развитии техники, в улучшении материальных условий жизни общества, его культуры.

Таким образом, история физики – нужна для теории познания, ибо она раскрывает сложный и противоречивый процесс понимания человеком законов природы. …она вооружает человека верой в могущество его разума, показывая, как явления, не познанные вчера, превращаются завтра в осознанные наблюдения» [16, с. 40].

Важно, что для побуждения процесса познания, развития устойчивого интереса учащихся к содержанию и процессу учебной деятельности на различных этапах урока физики можно использовать исторические сведения, представленные в форме исторических справок [12, с. 474-476]: вводные исторические справки, являющиеся средством обоснования новых знаний; итоговые исторические справки, являющиеся средством обобщения и систематизации знаний; применение биографических данных об ученых, фактов открытий, событий в мире физических процессов; представление классических физических экспериментов, являющихся средством подтверждения полученных знаний; повествование об истории открытия, служащие целям формирования личности ученика; решение задач с историческим содержанием; воспроизведение исторических лабораторных работ; демонстрация исторических моделей-копий; использование работ ученых-классиков физической науки; цитирование ученых; демонстрация фильмов и презентаций с применением исторического содержания; привлечение материала из цикла «Физики шутят» (шутки, диалоги, курьезные случаи, фразы, размышления,), который может быть предназначен как эмоциональная основа для запоминания наиболее трудных вопросов преподаваемого материала и др.

Как показывает практика, очень важно, чтобы учитель, используя материалы исторического содержания, пробудил у каждого ученика чувства удивления и восхищения взаимосвязанностью физических процессов, изяществом фундаментальных физических экспериментов, на основе которых ученым удалось установить важнейшие закономерности науки. Обучающиеся должны видеть, что учитель вместе с ними воспринимает оригинальность поставленного опыта, удивляется необычности получаемых результатов.

Значительной проблемой является малое количество часов, отводимых на изучение физики, и объем изучаемого материала. Как отмечает С. В. Парамонов [9, с. 126-129], перед реформированием средней общеобразовательной школы обучение физике в 9 классе велось по учебнику И. К. Кикоина и А. К. Кикоина, в котором рассматривались основы кинематики, динамики, законы сохранения в механике, колебания и волны. На обучение школьников данному предмету отводилось три часа в неделю.

Таким образом, изучение истории физики позволяет решить целый круг дидактических задач – развитие интереса к предмету, формирование мировоззрения, усиление общекультурного потенциала усваиваемого материала, развитие личности школьника, формирование у него научного стиля мышления.

Особое значение при формировании познавательного интереса имеет практическая деятельность. Практика позволяет максимально вовлечь учащихся в процесс познания, вызвать интерес к изучаемому материалу и закрепить полученные теоретические сведения. Значительная роль при этом отводится формированию практических навыков учащихся. В условиях урока физики практическая деятельность обучающихся может включать в себя измерительную (работу с физическими измерительными приборами, например, динамометром, амперметром, вольтметром и др.), вычислительную (решение задач, математические вычисления в ходе выполнения заданий), аналитическую (построение зависимостей), творческую (например, составление задач) деятельность; сбор электрических цепей, использование физического оборудования и решение различных других задач практической направленности. По мнению А. Р. Хасановой, познавательные умения, которые развиваются в процессе формирования практических навыков, позволяют активизировать познавательный интерес учащихся и являются необходимым условием повышения эффективности учебных занятий [14, с. 77-88].

Для активизации познавательного интереса при изучении физики большую важность представляет расширение опыта взаимодействия учащихся с окружающим миром. При этом реализовать это необходимо через серию несложных экспериментов, которые выполняются самими учениками, а не учителями, как это бывает при обычной организации учебного процесса, и задействуют самые обычные предметы окружающей действительности (например, используя молоко и моющее средство можно продемонстрировать изменение силы поверхностного натяжения жидкостей). Мы разделяем точку зрения И. А. Крутовой, С. С. Альмашевой, А. Р. Соловьевой, которые в своей работе [8, с. 110-112] отмечают, что порой на уроках физики учителя проводят с учениками лабораторные работы, используя абстрактные примеры, которые не всегда интересны и понятны учащимся, при этом забывая про простые примеры из повседневной жизни, которые не столь сложны в организации и проведении, но помогают ученикам провести параллель с реальной, повседневной жизнью. Такие мини-опыты могут показать, что физика, это не сложный и важный в изучении предмет, что это интересная и занимательная наука, окружающая нас повсеместно и находящая свое практическое применение во всех сторонах нашей жизни, в том числе и предметах быта.

Отмечая значительность физического эксперимента, нельзя не отметить занимательные опыты, проводимые учителями. Занимательные опыты по физике помогают развить мышление школьников, что является одной из первостепенных задач обучения в целом. Они заставляют их мыслить, рассуждать и анализировать. В дополнение к этому они являются важным помощником в создании проблемных ситуаций на уроке, а также пробуждают познавательный интерес. Все это может являться стимулом к изучению физики. Практические примеры активизации познавательного интереса посредством занимательных опытов по физике мы находим в работе Е. С. Бочкарева и Г. Б. Рупасовой [2, с. 55-57].

Принимая во внимание разнообразие практической деятельности обучающихся, необходимо сделать акцент на игровой деятельности, которая также может стать неоценимым помощником в мотивации учащихся к изучению физики. Игровые формы организации урока помогают в непринужденной форме закрепить сложные для понимания и изучения темы, а также позволяют развить личностные качества: внимательность, сообразительность, наблюдательность и другие. Играть любят дети любых возрастов, и в такой форме даже самый сложный и трудный урок может подарить положительные эмоции, развить любознательность и помочь в понимании материала. Игровая деятельность может значительно повысить проявление инициативы на уроках, развить познавательный интерес, и, как следствие, усилить мотивацию к изучению физики. В качестве примеров игр, которые можно провести на уроках физики, М. В. Воронцова выделяет несколько самых интересных, например, «пантомимы», «крокодил» и др. В своей работе [3, с. 128-130] показывает, как легко можно интегрировать их в свой урок. Используя игровые методики следует помнить, что они должны идти как дополнение к традиционным формам обучения и не должны мешать усвоению программы, а лишь помогать более эффективно и рационально ее изучать.

Для активизации познавательного интереса школьников можно задействовать межпредметные связи, например связь математики и физики. Это позволяет, наравне с аналогиями с реальными процессами, приводить взаимозависимые явления из изучаемой учениками программ по другим предметам. Так, без математики невозможно решить ни одну физическую задачу, а без физики невозможно объяснить физический смысл производной функции. На уроках физики можно проводить связи с другими предметами школьного курса (химией, биологией, географией, историей, литературой, астрономией и основами безопасности жизнедеятельности и др.).

О. И. Турсыматова рекомендует на уроках физики проводить параллель с реальным миром, с окружающей действительностью: приводить интересные факты об изучаемом явлении в природе и технике, раскрывать проблемы, с которыми сталкивается наука на современном этапе развития, рассматривать парадоксы. Учитель должен постоянно следить за появлением новой информации по предмету, изучать новые изобретения и открытия, проблемы, которые волнуют современных исследователей. По мнению О. И. Турсыматовой это приобретает особую значимость потому, что учащиеся в настоящее время окружены информацией, и могут получать ее отовсюду: из радиопередач и телепередач, из книг, из Интернета, – в таких условиях то, что рассказывает учитель, ученику может быть не интересно. Высокую значимость приобретает деятельность учителя по подбору увлекательной информации для урока, которая была бы интересна ученикам [13, с. 74-75].

Т. А. Корчагина в своей работе [7, с. 1043-1048] рассматривает педагогические технологии и внеклассные мероприятия, позволяющие сформировать интерес к физике: здоровьесберегающие, позволяющие проводить сопоставление физики и медицины (для здорового образа жизни); информационно-коммуникационные, использующие достижения научно-технического процесса на практике; проектное обучение, позволяющее обучающимся моделировать и проектировать, используя физические знания; сочетание индивидуального подхода и групповых форм работы и др.

Современный подход к активизации познавательного интереса школьников предлагает Д. А. Клоков [6, с. 122-125]. Он призывает использовать в работе учителя физики увлечения нынешних школьников – их заинтересованность, и, в некоторых случаях, зависимость, от технологий, смартфонов, компьютеров, планшетов, социальных сетей. В качестве методического приема автор предлагает так использовать мультимедийные технологии в процессе изучения физики: дать задание записать в домашних условиях на камеру смартфона выполненный эксперимент, создать группу в социальной сети по подготовке к экзамену по физике, провести вебинары.

Таким образом учитель не только делает процесс обучения интереснее для школьников, но и стимулирует мышление обучающихся, развивает их творческие способности и мотивирует к проявлению познавательной деятельности. Автор акцентирует внимание на том, что учитель при этом не является единственным источником знаний, а конечным результатом при таком подходе является не конечный объем знаний, а потребность и умение организовывать свою деятельность учащимися [6, с. 122-125]. Такое решение вопроса активизации познавательного интереса наиболее приближено к современным реалиям и может быть удобно и интересно как учителю, так и ученикам.

В работе Л. И. Биккининой, А. Д. Шариповой, Н. В. Святовой [1, с. 52-63] описан интересный опыт применения интеграционных уроков по астрономии и филологии. Авторы составили план-сетку, суть которой заключалась в том, что первое занятие учителя астрономии и филологии проводили совместно, два последующих – отдельно, но они следовали друг за другом в расписании, а на завершающем уроке они опять присутствовали вдвоем. На первом занятии учителя осуществляли разбор темы с помощью анализа художественных произведений. Сначала их оценивали с научной точки зрения, подробно разбирая все астрономические понятия, которые в них содержались, а затем – с художественной. Данный вид работы хорошо развивает аналитические способности учащихся [11, с. 303-307].

Для двух последующих занятий, которые каждый учитель проводил отдельно, они подбирали материал так, чтобы он сочетался с материалами того, педагога, чей урок будет вторым по расписанию. Например, учащиеся не только смогут дать понятие «Галактика», но и смогут рассказать какие-либо легенды и сказания, связанные с ним. Учитель может контролировать усвоение знаний обучающихся в обеих сферах, развивать их аналитические способности, умение сравнивать и строить причинно-следственные связи, взаимодействовать с ребятами в процессе занятия, вовлекая их в процесс обучения.

Объясняя процессы и явления, которые трудно и долго демонстрировать у доски, учитель может использовать компьютерные модели. Их применение на занятиях значительно экономит время, позволяет учителю применять новые, нетрадиционное виды деятельности, повышает уровень усвоения материала.

В работе Ч. Д. Донгак [4, с. 7-8] приводятся два примера данной деятельности, проверенных на практике. Так, при изучении темы «Построение изображений в линзах», которую обычно проходят в 11 классе, учителя, как правило, объясняют материал «вручную», долго вырисовывая изображения на меловой доске. Вместо этого, Ч. Д. Донгак предлагает организовывать урок-исследование с применением программы «Физика в картинках», благодаря которой обучающиеся смогут самостоятельно провести исследования по данной теме, а учитель будет выступать в роли помощника. В качестве примера автор приводит изучение темы «Закон преломления света», предлагая сначала провести лабораторную работу «Измерение показателя преломления», после чего выполнить компьютерные исследования по этой зависимости. Сравнив результаты, выполненные при самостоятельных расчетах и расчетах, полученных на компьютере, учащиеся смогут сделать вывод о погрешности измерений как об обязательной части проведения компьютерного эксперимента.

При грамотном и систематическом проведении компьютерных экспериментов у учащихся появляется осознанная потребность применения компьютерных технологий при решении задач по физике [4, с. 7-8]. Компьютерное моделирование позволяет обучающимся понять принцип работы множества приборов, которых нет в наличии в учебном заведении. А. А. Егорова, А. С. Турилин, С. П. Коноваленко в работе [5, с. 255-257] предлагают использовать программы Unity 3D, Blender 2.81, с помощью которых учитель может создать модели электрических цепей и явлений и наглядно показать принцип их действия. Чтобы провести полноценный урок, понадобятся смартфоны с установленным приложением PhysicsAR. Педагог создает нужную модель, готовит QR-код, который послужит ссылкой на нее, перейдя по ссылке, обучающиеся получают доступ к виртуальному объекту, с которым можно работать.

Таким образом создается ощущение, что данные объекты находятся в реальном мире. Анализируемый вид деятельности трудоемок, так как на создание виртуальных моделей необходимо потратить несколько дней, но учителя должны идти в ногу со временем, подбирая и пробуя новые методики преподавания тем стандартного школьного курса физики, что поможет им качественно улучшить процесс обучения физике.

На основании изложенного, можно сделать вывод, что без интереса школьников к изучению физике невозможно полноценное постижение этой сложной науки. Для активизации познавательного интереса при изучении физики особое внимание следует уделять разнообразной практической деятельности на уроке, демонстрации как простых опытов, связывающих получаемые знания с окружающей повседневной действительностью, так и занимательных опытов, стимулирующим освоение предмета. Креативные подходы, опирающиеся на использование современных мультимедийных технологий в организации и проведении уроков физики, позволяют задействовать в решении проблемы современные реалии жизни школьника, что способствует эффективному освоению предмета.

На основании вышеизложенного, можно сделать вывод, что первостепенное значение для учителя приобретает задача не только пробуждения подлинного интереса к физике, но и наглядной демонстрации её жизненной необходимости. Подобная педагогическая стратегия обеспечит осмысленное и продуктивное овладение учебным материалом по физике; она окажет фундаментальное влияние на формирование мировоззрения учащихся, поскольку именно физика служит основой для построения научной картины мира, предлагая рациональные объяснения всем окружающим нас процессам.