Обучение одаренных школьников 8–9 классов на физическом факультете МГУ: успехи и перспективы Рыжиков Сергей Борисович Директор Вечерней физической школы при физическом факультете МГУ Москва, 2011

Особенности работы ВФШ работа с одаренными школьниками 8-9 класса (редко 7-го класса) занятия бесплатные занятия факультативные преподаватели – студенты (больше энтузиазма, чем профессионализма) работа в режиме «занимательная физика»

Основные цели ВФШ повышение интереса к физике профессиональная ориентация Обучение считается успешным, если школьник решил продолжить обучение в физ.-мат. классе (или понял, что физика – это не для него)

Новые условия Постоянно растущий объем научных знаний требует перехода от усвоения определенного набора тем учебника к умению учиться.

Причины, делающие физику малопривлекательной в глазах школьника Зависящие от учителя: – оторванность от жизни – несоответствие уровня техники Независящие от учителя: – малое финансирование науки – малая престижность в обществе

Уровень техники, окружающий школьника в повседневной жизни: Компьютеры Сотовые телефоны Лазерные диски MP3–, DVD– плееры Цифровые фото–, видеокамеры Спутниковое телевидение GPS–навигация, Wi –Fi Лазерные указки, светодиоды LCD–мониторы, энергосберегающие лампы Smart – карты, flash–карты... и многое другое

Уровень техники в школьном учебнике соответствует уровню техники XVII – XIX веков, частично, первой половине XX века; нанотехнологии не упоминаются вовсе. «Меловая физика» – задачи, существующие только на кончике мела: невесомые блоки, бруски и тележки без трения, двигатели без потерь тепла…

Причины, приведшие к засилью «меловой физики»: плохое обеспечение лабораторным оборудованием; слабость математического аппарата школьника, вынуждающая ограничиваться равноускоренным прямолинейным движением, пренебрегать сопротивлением воздуха, потерями тепла... и т.д.

Возможные пути развития: использование более сложных (олимпиадных) задач, в которых рассматриваются более точные модели, приближающие условия к реальности; чтение лекций с демонстрацией физических экспериментов; чтение научно-популярных лекций, создание интернет ресурсов, брошюр и т.п. (недостаток – поверхностный взгляд на проблемы); проведение проектно-исследовательских работ

Планирование научного эксперимента На основании существующий знаний строятся гипотезы; Планируется и проводится эксперимент для проверки (уточнения) гипотез Проведение эксперимента без предварительных расчетов не дает полного представления о современной физики

Ложная альтернатива : либо ограничиться простейшими далекими от реальности моделями, что приведет к большим расхождениям между теорией и экспериментом; либо отказаться от расчетной части, что не дает полного представление о научном методе познания

Численное моделирование Существующие методики использования компьютера в обучении физике зачастую сводятся либо к ускорению арифметических вычислений (компьютер как большой калькулятор), либо к использованию уже готовых расчетных (и не всегда ясно как работающих) программ (напр. «Открытая физика») Автор использует компьютер для: численного интегрирования движения (без упоминания термина «интегрирование»; решения трансцендентных уравнений; расчета статистических распределений.

«Плюсы» и «минусы» численного моделирования можно существенно расширить круг решаемых задач по физике можно использовать при проведении проектных работ эвристическое значение при решении задач повышенной сложности все, что связано с компьютером, вызывает у школьников повышенный интерес знакомство с методом, широко используемым в современной науке численные расчеты не должны заменять умение решать задачи аналитически вычислительные эксперименты не должны заменять натурных

Проблемы преподавания численных методов существует много вузовских учебников по численным методам, но практически нет учебников, адаптированных для школьников; отсутствие в программе по физике – не требуется ни при ЕГЭ, ни при сдаче вступительных экзаменов в Вуз; не часто встречаются школьники, умеющие программировать (можно использовать Excel).

Опыт проведения проектно- исследовательских работ со школьниками 2000 – – 2010 летние школы; 2001 – – 2011 Вечерняя физическая школа при физическом факультет МГУ; 2006 – – 2011 лицей «Вторая школа»

Заключение Простейшие численные методы с использованием электронных таблиц (MS Excel или OpenOffice) успешно усваиваются учениками 7-11 классов. Использование численных методов наряду с лабораторным экспериментом позволяет проводить со школьниками проектно-исследовательские работы высокого уровня.

Материал доклада изложен в трудах Рыжикова С.Б. Физическое образование в вузах, 2002, 3 Информатика и образование, 2007, 10; 2008, 8; 2011, 6. Физика в школе, 2008, 3. Вестник МГУ, серия 20 (педагогическая), 2008, 2; 2011, 3. Школа будущего, 2011, 1. В трудах конференций ФССО, СФП, МПГУ.

Материал доклада изложен в трудах Рыжикова С.Б. Классический опыт Галилея в век цифровой техники. Учебное пособие. М. МЦНМО – имеется электронная версия. Беседы и компьютерные расчеты, касающиеся нескольких занимательных задач механики. М. МГДД(Ю)Т, , в 5 частях.

Дополнительная информация Видеозаписи лекций с демонстрациями для школьников, прочитанных Рыжиковым С.Б на физическом факультете МГУ, были сделаны при содействии Фонда поддержки фундаментальной физики и фонда Дмитрия Зимина «Династия» и выложены на общедоступном сайте