В 2022–2023 годах ученые МПГУ совместно с экспертами «Эврики» в рамках проекта «Новая физика» провели совместное исследование, охватившее 4500 учащихся основной школы из разных регионов России. В результате выяснилось, что задачи, построенные не на воспроизведении алгоритмов, а на экспериментах, предполагающих поиск способа решения, вовлекают даже тех подростков, которые на традиционных уроках откровенно скучали или даже саботировали занятия. Руководил исследованиями заведующий кафедрой общей и экспериментальной физики, доктор физико-математических наук, профессор Григорий Гольцман. В своем интервью «Вестям образования» он рассказывает о том, почему необходимо менять подходы к преподаванию физики в массовой школе и профильных вузах, для чего необходимо знать «старую» физику, и как знания детей о современных гаджетах можно использовать в образовательном процессе.
– Каковы, по Вашему мнению, преимущества экспериментальной деятельности по сравнению с традиционными методами?
– Отвечая на этот вопрос, я бы всё-таки разделил детей на тех, кто только начинает изучать физику, и на тех, кто проходит этот путь в течение длительного времени и уже привык к решению задач по алгоритмам и инструкциям. В экспериментальной деятельности нет ни инструкций, ни алгоритмов, поэтому, включаясь в нее, дети начинают думать сами, и им становится интересно – тем более, если они работают в команде, то возникают соревновательные моменты.
– Каковы, по Вашему мнению, преимущества экспериментальной деятельности по сравнению с традиционными методами?
– Отвечая на этот вопрос, я бы всё-таки разделил детей на тех, кто только начинает изучать физику, и на тех, кто проходит этот путь в течение длительного времени и уже привык к решению задач по алгоритмам и инструкциям. В экспериментальной деятельности нет ни инструкций, ни алгоритмов, поэтому, включаясь в нее, дети начинают думать сами, и им становится интересно – тем более, если они работают в команде, то возникают соревновательные моменты.
В проводимом исследовании мы видели, что ученики 5-го класса готовы к этому лучше, включаются в экспериментальную деятельность быстрее, чем ученики 9-го класса, которые начинают просить инструкции и хотят действовать так, как их учили на протяжении нескольких лет – строго в соответствии с пошаговым алгоритмом.
Наш опыт показывает, что такая экспериментальная деятельность с физическими предметами и современными устройствами интереснее детям, и в неё вовлекаются даже те ученики, которые для учителя представляются малоперспективными и слабо успевающими.
–Если вводить физику с 5-го класса, то лучше сразу с экспериментов начинать или всё-таки давать некие алгоритмы? Как найти баланс между творческой работой и обязательными правилами?
–По-моему, лучше сразу начинать с достаточно простых экспериментов, но всё-таки так или иначе связанных с современными технологиями. Надо сказать, что нынешние пятиклассники уже с раннего детства имеют дело с различными гаджетами. В этом смысле они отличаются от тех детей, с которыми мы работали много лет назад, а методика работы, примеры, на которых строятся объяснения, остались прежними.
Если начинать изучение физики раньше, то не только появляется некоторое дополнительное время (а ведь чем раньше начнёшь, тем больше в результате успеют достичь и ученики, и учителя), но не менее важно, что получится воспользоваться преимущества возраста, который с точки зрения психологии самый удачный для повышения мотивации к учебе. Возраст «почемучки» позволяет безболезненно приучить школьников к изучению нового материала, вопрос только в том, как выстроить работу.
–Если вводить физику с 5-го класса, то лучше сразу с экспериментов начинать или всё-таки давать некие алгоритмы? Как найти баланс между творческой работой и обязательными правилами?
–По-моему, лучше сразу начинать с достаточно простых экспериментов, но всё-таки так или иначе связанных с современными технологиями. Надо сказать, что нынешние пятиклассники уже с раннего детства имеют дело с различными гаджетами. В этом смысле они отличаются от тех детей, с которыми мы работали много лет назад, а методика работы, примеры, на которых строятся объяснения, остались прежними.
Если начинать изучение физики раньше, то не только появляется некоторое дополнительное время (а ведь чем раньше начнёшь, тем больше в результате успеют достичь и ученики, и учителя), но не менее важно, что получится воспользоваться преимущества возраста, который с точки зрения психологии самый удачный для повышения мотивации к учебе. Возраст «почемучки» позволяет безболезненно приучить школьников к изучению нового материала, вопрос только в том, как выстроить работу.
Можно изучать физику на основе примеров, которые в представлении детей никак не связаны с жизнью, устарели и не понятны, а можно построить курс на новых технологиях.
Изучая современные устройства, непременно возникает вопрос об их характеристиках, возможностях, о том как они работают, и тогда, осознав дефицит теоретических знаний, школьник лучше включается в процесс обучения, у него появляется мотивация. И вот на этом этапе учитель может «давать» правила и формулы.
– Вы уже больше 50 лет работаете в системе высшего образования. Как Вы оцениваете уровень подготовки студентов по физике?
–К сожалению, динамика все хуже и хуже. Но началось это не в последние годы. Этот процесс идёт давно, и у него довольно много причин, главная из которых заключается в качестве школьной подготовки. Редкие из поступающих на первый курс – очень мотивированные, хорошо подготовленные: такие всё ещё есть, но это буквально единицы. В то время как основная масса не подготовленные, а некоторые даже говорят, что они вообще физику в школе не изучали в старших классах, и учителя такого не было. Но, поскольку они поступают в педагогические вузы, сдавая ЕГЭ по обществознанию, то формально судить об их уровне подготовки мы можем только по результатам сессий. Проблема стартового уровня подготовки абитуриентов не только с будущими учителями, но и с инженерами: поскольку я работаю в двух инженерных вузах, я вижу, как трудно идет процесс их обучения.
Дело в том, что сдающих ЕГЭ по физике всё меньше и меньше с каждым годом (в 2023 году их число составило 14% от общего числа выпускников – ред.). Поэтому такие маленькие конкурсы в технические вузы (за исключением отдельных направлений в ведущих вузах), и нет возможности отобрать лучших. Теперь технические вузы предлагают абитуриентам сдавать на выбор либо ЕГЭ по физике, либо по информатике. В результате, конечно, набор улучшится за счет увеличения конкурса, так как информатику сдает много выпускников 11-х классов, однако качество приема по физике не поменяется. Современные устройства, тем более высокотехнологичные, очень сложные: чтобы их разрабатывать и производить, потребуется много знаний из разных областей физики. Нынешнее поколение молодых инженеров, не обладающих достаточными знаниями, не будут в полной мере компетентны для разработки той продукции, которую они должны производить. Вопрос технологического суверенитета страны, в том числе развитие импортозамещения, требует всё больше современных грамотных специалистов.
– Можно ли довести до необходимого уровня немотивированных и слабо подготовленных по физике студентов?
–Нужно вернуться немножко назад. Дело в том, что надо учитывать ещё один важный фактор, который приводил к ухудшению подготовки: он заключается в том, что постоянно, в течение длительного периода, уменьшалось количество часов для работы преподавателя непосредственно со студентами, и всё больше времени отводилось на самостоятельную работу. А это совершенно бессмысленно, если иметь ввиду слабый уровень подготовки студентов.
По указу Президента РФ наш вуз оказался в пилотном проекте совершенствования системы высшего образования. Набраны первые группы студентов, получающих базовое высшее образование. Администрация вуза в порядке эксперимента разрешила увеличить количество аудиторных занятий для студентов, набранных на это направление. И когда количество часов работы студента с преподавателем значительно возросло, то есть, вернулось к прошлому, то у нас появилось значительно больше возможностей, которые мы использовали для экспериментальной деятельности – по аналогии со школьниками. Помимо этого, у студентов уже с первого курса началась работа со школьниками, которую они тоже строили на экспериментальной деятельности. В результате у студентов значительно вырос интерес к обучению и будущей профессии, появилась мотивация и, надеюсь, что к моменту окончания вуза они добьются лучших результатов, чем выпускники прошлых лет.
–Как можно исправить ситуацию с преподаванием физики в школе?
–Мы видим, что предпринимаются значительные усилия в стране именно для повышения качества и престижа инженерного образования. Но все эти усилия направлены, в основном, на развитие дополнительного образования, на то, чтобы заинтересовать школьников современными технологиями через участие в кружках технического творчества, робототехники, растет число Кванториумов, и все это очень важно. Можно построить робота из готовых датчиков и механизмов, но базовых знаний при этом не возникает. Физика – это старая наука, но ее законы, открытые много лет назад, не отменяются в последующие годы и столетия. Закон Архимеда, открытый им до нашей эры, остается правильным до сих пор.
– Вы уже больше 50 лет работаете в системе высшего образования. Как Вы оцениваете уровень подготовки студентов по физике?
–К сожалению, динамика все хуже и хуже. Но началось это не в последние годы. Этот процесс идёт давно, и у него довольно много причин, главная из которых заключается в качестве школьной подготовки. Редкие из поступающих на первый курс – очень мотивированные, хорошо подготовленные: такие всё ещё есть, но это буквально единицы. В то время как основная масса не подготовленные, а некоторые даже говорят, что они вообще физику в школе не изучали в старших классах, и учителя такого не было. Но, поскольку они поступают в педагогические вузы, сдавая ЕГЭ по обществознанию, то формально судить об их уровне подготовки мы можем только по результатам сессий. Проблема стартового уровня подготовки абитуриентов не только с будущими учителями, но и с инженерами: поскольку я работаю в двух инженерных вузах, я вижу, как трудно идет процесс их обучения.
Дело в том, что сдающих ЕГЭ по физике всё меньше и меньше с каждым годом (в 2023 году их число составило 14% от общего числа выпускников – ред.). Поэтому такие маленькие конкурсы в технические вузы (за исключением отдельных направлений в ведущих вузах), и нет возможности отобрать лучших. Теперь технические вузы предлагают абитуриентам сдавать на выбор либо ЕГЭ по физике, либо по информатике. В результате, конечно, набор улучшится за счет увеличения конкурса, так как информатику сдает много выпускников 11-х классов, однако качество приема по физике не поменяется. Современные устройства, тем более высокотехнологичные, очень сложные: чтобы их разрабатывать и производить, потребуется много знаний из разных областей физики. Нынешнее поколение молодых инженеров, не обладающих достаточными знаниями, не будут в полной мере компетентны для разработки той продукции, которую они должны производить. Вопрос технологического суверенитета страны, в том числе развитие импортозамещения, требует всё больше современных грамотных специалистов.
– Можно ли довести до необходимого уровня немотивированных и слабо подготовленных по физике студентов?
–Нужно вернуться немножко назад. Дело в том, что надо учитывать ещё один важный фактор, который приводил к ухудшению подготовки: он заключается в том, что постоянно, в течение длительного периода, уменьшалось количество часов для работы преподавателя непосредственно со студентами, и всё больше времени отводилось на самостоятельную работу. А это совершенно бессмысленно, если иметь ввиду слабый уровень подготовки студентов.
По указу Президента РФ наш вуз оказался в пилотном проекте совершенствования системы высшего образования. Набраны первые группы студентов, получающих базовое высшее образование. Администрация вуза в порядке эксперимента разрешила увеличить количество аудиторных занятий для студентов, набранных на это направление. И когда количество часов работы студента с преподавателем значительно возросло, то есть, вернулось к прошлому, то у нас появилось значительно больше возможностей, которые мы использовали для экспериментальной деятельности – по аналогии со школьниками. Помимо этого, у студентов уже с первого курса началась работа со школьниками, которую они тоже строили на экспериментальной деятельности. В результате у студентов значительно вырос интерес к обучению и будущей профессии, появилась мотивация и, надеюсь, что к моменту окончания вуза они добьются лучших результатов, чем выпускники прошлых лет.
–Как можно исправить ситуацию с преподаванием физики в школе?
–Мы видим, что предпринимаются значительные усилия в стране именно для повышения качества и престижа инженерного образования. Но все эти усилия направлены, в основном, на развитие дополнительного образования, на то, чтобы заинтересовать школьников современными технологиями через участие в кружках технического творчества, робототехники, растет число Кванториумов, и все это очень важно. Можно построить робота из готовых датчиков и механизмов, но базовых знаний при этом не возникает. Физика – это старая наука, но ее законы, открытые много лет назад, не отменяются в последующие годы и столетия. Закон Архимеда, открытый им до нашей эры, остается правильным до сих пор.
Современный человек не может не признавать достижения физики, не использовать современные технологии в жизни. Если школьное образование невысокого уровня, то оценить, использовать, и тем более развивать производство очень сложно.
Помните стихотворение Маршака: «Враг заходит в город, пленных не щадя, потому что в кузнице не было гвоздя»? Все начинается с малого, но идет по нарастающей: сначала слабоуспевающие выпускники школ идут в вузы, затем не лучшие выпускники вузов идут работать в школы, и за счет этого двойного отрицательного отбора подготовка по физике продолжает деградировать. Мы пытаемся эту ситуацию исправить.
– Станет ли выходом из тупика распространение экспериментальной деятельности на уроках физики в массовой школьной практике? Как Вы оцениваете готовность учителей к данной инновации?
– Моя ученица, сейчас уже научный сотрудник и преподаватель Мария Солдатенкова, поработав с учителями физики на семинаре в Воронеже, весьма оптимистично оценивает эти перспективы. Педагоги с увлечением включились в этот процесс и готовы апробировать такую методику на практике. Вы можете возразить, что это лишь малая часть от общего числа педагогов, но я замечу, эта часть в значительной мере отражает целое.
Мы два года назад начали исследование, проводили семинары для учителей, работали со школьниками, география наших семинаров впечатляет: крайняя точка страны на востоке – Сахалин, крайняя точка на западе страны – Санкт-Петербург, между ними – регионы центральной России. Конечно, есть какая-то разница между регионами и школами, но из этого опыта общения со школьниками и учителями можно сделать вывод, что учителей физики очень мало везде, их не хватает, те кто работает, имеют большие нагрузки, но тем не менее некоторые из них с удовольствием берутся за новое. Если какие-то учителя начинают работать по-новому, и у них хорошо получается, то и другие смогут последовать их примеру. Перспектива есть, но два года – это недостаточный срок, потребуется время, чтобы внедрение инновации стало действительно массовым. Начинать нужно с детей: ранее я уже отмечал, что современные школьники ничуть не хуже тех, которые приходили в школу 20, 30, 50 лет тому назад, но к ним нужен актуальный в наше время подход.
– Станет ли выходом из тупика распространение экспериментальной деятельности на уроках физики в массовой школьной практике? Как Вы оцениваете готовность учителей к данной инновации?
– Моя ученица, сейчас уже научный сотрудник и преподаватель Мария Солдатенкова, поработав с учителями физики на семинаре в Воронеже, весьма оптимистично оценивает эти перспективы. Педагоги с увлечением включились в этот процесс и готовы апробировать такую методику на практике. Вы можете возразить, что это лишь малая часть от общего числа педагогов, но я замечу, эта часть в значительной мере отражает целое.
Мы два года назад начали исследование, проводили семинары для учителей, работали со школьниками, география наших семинаров впечатляет: крайняя точка страны на востоке – Сахалин, крайняя точка на западе страны – Санкт-Петербург, между ними – регионы центральной России. Конечно, есть какая-то разница между регионами и школами, но из этого опыта общения со школьниками и учителями можно сделать вывод, что учителей физики очень мало везде, их не хватает, те кто работает, имеют большие нагрузки, но тем не менее некоторые из них с удовольствием берутся за новое. Если какие-то учителя начинают работать по-новому, и у них хорошо получается, то и другие смогут последовать их примеру. Перспектива есть, но два года – это недостаточный срок, потребуется время, чтобы внедрение инновации стало действительно массовым. Начинать нужно с детей: ранее я уже отмечал, что современные школьники ничуть не хуже тех, которые приходили в школу 20, 30, 50 лет тому назад, но к ним нужен актуальный в наше время подход.
Как снять на камеру двух спортсменов, которые подходят к финишу почти одновременно, а зафиксировать первого очень сложно? Ученики на этот вопрос расскажут и про «герцовку» экрана, и про то, что важно правильно выставить значение fps (частота кадров в секунду), объяснять этот на примере компьюторных игр или самодельной мультипликации.
Что такое пиксели, как мы видим цветные картинки на мониторах гаджетов, как устроен жесткий диск компьютера? Взрослые часто могут затрудняться с ответами, а многие школьники начинают рассуждать, легко оперируя современными понятиями.
Экспериментальная деятельность, включающая физические основы современных высокотехнологических устройств и применение «старых» физических законов к примерам, понятным и современным для школьников – вот что может привести к повышению мотивации изучения естественно-научных дисциплин, а значит, повысить не только степень подготовки современных специалистов, но и образованности населения в целом.
Экспериментальная деятельность, включающая физические основы современных высокотехнологических устройств и применение «старых» физических законов к примерам, понятным и современным для школьников – вот что может привести к повышению мотивации изучения естественно-научных дисциплин, а значит, повысить не только степень подготовки современных специалистов, но и образованности населения в целом.
Ольга Дашковская