POLYTECHNIC KNOWLEDGE OF STUDENTS IN THE SCHOOL PHYSICS COURSE

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЕ ЗНАНИЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ФИЗИКИ

Научная статья

Искандеров Н.Ф.¹, Уварова Е.Е.^2, *

^{1, 2} Оренбургский Государственный Педагогический Университет, Оренбург, Россия

* Корреспондирующий автор (ekaterina1998g[at]icloud.com)

Аннотация

Статья посвящена рассмотрению вопросов, связанных с политехническими знаниями, которые формируются при изучении школьного курса физики. Предлагаются идеи развития политехнизма в рамках действия ФГОС при изучении физики в средней школе с учетом изменений, происходящих в техносфере.

Актуальность статьи обусловлена появлением большого количества нового политехнического материала в промышленности, в быту, в сфере образования, что требует определения места новых политехнических знаний в содержании школьного курса физики, а также новых видов и способов деятельности учащихся при изучении этого материала, построения возможной траектории практико-ориентированного обучения, в том числе, профориентационного характера. Понимание и знание учителем политехнического материала и его элементов, умелое его использование в образовательном процессе призвано способствовать углублению и расширению знаний школьников, пониманию важности физического знания в научно-техническом прогрессе, формированию научного мировоззрения и целостного представления о мире.

Ключевые слова: методика обучения физике, политехнизм, политехнические знания обучающихся по физике.

POLYTECHNIC KNOWLEDGE OF STUDENTS IN THE SCHOOL PHYSICS COURSE

Research article

Iskanderov N.F.¹, Uvarova E.E.^2, *

^{1, 2} Orenburg State Pedagogical University, Orenburg, Russia

* Corresponding author (ekaterina1998g[at]icloud.com)

Abstract

The article discusses the polytechnic knowledge that is acquired when studying the school course of physics. It proposes ideas of the development of polytechnics within the framework of the Federal State Educational Standard in the study of physics in secondary school, taking into account the changes taking place in the technosphere.

The relevance of the article lies in the emergence of a large number of new polytechnic material in the industry, in everyday life, and in the field of education, which requires determining the place of new polytechnic knowledge in the content of the school physics course, building a possible trajectory of practice-oriented learning, including career guidance, as well as new types and methods of student activities in the study of this material. The teacher's understanding and knowledge of the polytechnic material and its elements, its skillful use in the educational process is designed to contribute to the deepening and expansion of student knowledge, understanding the importance of physical knowledge in scientific and technological progress, the formation of a scientific worldview and a holistic understanding of the world.

Keywords: methods of teaching physics, polytechnism, polytechnic knowledge of students in physics.

Изучение физики в школе имеет немаловажное значение в подготовке учащихся к жизни в современном мире техники, а также в формировании их общего мировоззрения. В настоящее время, основной целью школьного образования является развитие и воспитание учащихся в процессе обучения [1], [2]. Для реализации физического образования поставлены следующие цели: подготовка учащихся в процессе обучения физики к выбору профессии, формирование творческих способностей учащихся [1]. Однако, изучая физику, учащиеся часто сталкиваются с психологическим барьером, который препятствует пониманию и усвоению материала, обусловленный, недостаточно развитым абстрактным мышлением, а также необходимостью полного последовательного усвоения знаний на языке физики.

Физика является лидером современного естествознания и фундаментом научно-технического прогресса. Именно физика позволила расширить границы человеческого познания; дала в руки человека наиболее мощные источники энергии; ее явления и законы действуют в мире живой и неживой природы. В настоящее время физика является теоретическим фундаментом большинства основных направлений технического прогресса и областей практического использования технических знаний.

На сегодняшний день главной задачей средней общеобразовательной школы является воспитание у каждого обучающегося ряда компетенций таких как мировоззренческих, межпредметных и политехнических. Политехнические знания учащихся позволяют понять возможности использования полученных знаний и умений в их практической деятельности. Проблема формирования политехнических знаний рассматривалась в отечественной методике преподавания физике с первых лет выделения основных методических знаний, формируемых у учащихся в процессе изучения физики. Разработка Федеральных образовательных стандартов потребовала пересмотра содержания, методов обучения и итоговых знаний учащихся к моменту окончания изучения ими школьного курса физики. Поэтому разработки методистов и учителей-практиков прошлого требует пересмотра в плане возможности реализации предлагаемых идей в новых условиях преподавания физики в средней школе.

В педагогических трудах «политехнизм» и «политехническое образование» рассматривали такие учёные как В.А. Сластенин, П.И. Пидкасистый, П.Р. Атутов и другие [3]. Они разработали общие положения об идеях политехнизма в учебном процессе в школьном обучении, выделили предмет и объект политехнического обучения, цели и задачи.

В методике преподавания физики вопросами, связанными с политехнизмом при изучении физики, занимались такие ученые как Енохович А.С. [4], Усова А.В., Антропова Н.С. [5]. Политехнизм при решении задач исследовали С.Е. Каменецкий, Н. С. Пурышева, Н.Е. Важеевская [6], Низамов И.М. [7]. В производстве, сельском хозяйстве и быту политехнизм рассматривали Ремизов А.Н. [8], Усова А.В., Антропова Н.С. [5], Куприн М.Я. [9].

Не смотря на кажущуюся разработанность идей политехнизма в преподавании физики в школе остаются нерешенными проблемы, связанные с введением ФГОС второго поколения в учебный процесс по физике в школе. В действующих учебниках по физике отражается материал, связанный с применением физических явлений законов и процессов, с уровнем развития техники на момент завершения XX века, поэтому появляются противоречия между требованиями ФГОС второго поколения к знаниям учащихся по политехническому обучению на момент окончания школы и возможности формирования этих знаний на современном научно-техническом уровне.

В начале 20 века машины с двигателем внутреннего сгорания, авиация, отравляющие газы, колючая проволока – применялись в военном деле.

К середине 20 века все эти технологии получили дополнительное развитие и усовершенствование. Освоение радиолокации, ракетных технологий, первые шаги в вычислительной технике, а также появление ядерного оружия сделали военную мощь еще более устрашающей. В последние десятилетия развитие технологий не стоит на месте, появились высокоточное оружие, информационные системы, позволяющие обрабатывать большие массивы данных, беспилотные летательные аппараты и другие важные технологические новации.

В 21 веке планируется использование беспилотных систем. На земле появятся высокоинтеллектуальные и дальнобойных средства борьбы с противником, способные самостоятельно находить и уничтожать цели, поражая критические точки воздействия на противника.

При рассмотрении механического движения, учитель, всегда рисуя на доске линии, объясняет детям такие термины как «путь, перемещение, траектория» (рис. 1).

Рис. 1 – Перемещение и траектория

 

Перемещаясь, тело проходит точки пространства, соединив которые, можно получить линию. Линия, вдоль которой движется тело, называется траекторией. Траектория движения тела зависит от выбора системы отсчёта. Так, траекторией точек обода колеса велосипеда, движущегося по прямой дороге, относительно оси колеса является окружность, а относительно Земли — винтовая линия (рис.2 а, б).

 

Рис. 2 – Траектория:

а) относительно оси колеса; б) относительно Земли

 

Получив вид траектории и нарисовав ее, можно дать задание определить ее длину, что будет называться «путем», а прямая, соединяющая начало и конец траектории – вектор перемещения. Это позволит найти перемещении вдоль оси х и у, а также найти формулу, связывающую эти понятия. Зная время на перемещение, можно найти значение скорости вдоль осей. Используя полученные данные, можно построить графики зависимости перемещения от времени, а также показать, что площадь под графиком скорости от времени числено равна перемещению тела.

В настоящее время у каждого ребенка есть сотовый телефон с встроенным GPS-навигатором, но не каждый знает, как он работает. Чтобы понять принцип работы навигатора, необходимо, чтобы дети самостоятельно рассчитали путь и время на дорогу из дома в школу. При решении задач на «Механическое движение», дети с легкостью будут вычислять необходимые величины (путь, время, скорость), а благодаря навигатору не будут путать изученные понятия.

Рассматривая электромагнитные волны, для лучшего усвоения материала, целесообразно рассказать детям про сотовую связь и спутники, принцип их работы.

Мы знаем, что электромагнитное поле – связанные между собой переменные электрическое и магнитное поля.

Электромагнитные волны – периодически меняющееся электромагнитное поле, способное распространяться в пространстве без помощи проводов.

В сотовой связи на передающей антенне рядом расположены две антенны, на которые подается сигал для абонента, но с некоторой разностью фаз, которая постоянно изменяется. Два сигнала одной частоты дают интерференцию, при этом в точке максимума амплитуда сигнала увеличивается в 4 раза, изменение фазы сигналов перемещают точку максимума в точку, где в это время находится абонент.

Так, с помощью сотового телефона легко определить, где человек находится в данный момент. Телефон посылает электромагнитные волны сотовым вышкам, те в свою очередь передают сигнал спутникам, и уже с использованием компьютера и специального приложения очень просто отследить нужного человека.

С помощь спутника также можно отследить и животных. Для этого необходимо на животное надеть GPS-трекер. Принцип работы устройства следующий: после включения происходит соединение GPS приемника со спутниками и определение координат. Затем оборудование в заданном режиме передает информацию о местонахождении устройства на мобильный телефон или специальный сервер, где происходит обработка информации.

В принтере происходит электризация листа бумаги. При освещении бумаги светом, благодаря фотоэффекту, заряд теряется и остается только в тех местах, где было изображение. На такие места прилипают частицы краски, и при нагревании краска плавится и закрепляется на бумаге.

В микроволновке создаются электромагнитные волны с частотой, совпадающей с частотой молекул воды. Благодаря резонансу резко увеличивается амплитуда колебаний молекул воды, которые есть в любом продукте питания. После данные механические колебания передаются молекулам пищи и нагреваю ее.

Виды учебной деятельности учащихся, в основе которых заложена их деятельность по изучению курса физики, должны охватывать все выявленные на сегодняшний день типы источников информации, а также основные способы работы учащегося с данными источниками.

1. Учебное исследование – Проведение экспериментов, сбор научных фактов
2. Элементы теоретического исследования – анализ учебной и научной литературы.
3. Самостоятельное написание исследовательской работы.
4. Работа с аудио- и видеоинформацией.

Деятельность учащихся на уроке, может содержать политехнический характер. Например: разработка новых вариантов опыта – создать собственный электромотор. Для этого необходимо одна пальчиковая батарейка, магнит и медная проволока. Прикрепив магнит к отрицательному полюсу батарейки, согнуть проволоку в форме бабочки и надеть конструкцию на батарейку так, что свободные концы проволоки касались магнита. При соприкосновении с магнитом, проволока начнет крутиться.

Эффективность включения новых политехнических материалов в учебный процесс по физике и влияние их на качество знаний учащихся осуществлялось во время педагогических практик на четвертом и пятом курсах в школах г. Оренбурга. Выделенные новые политехнические материалы включались в знаниевый компонент школьного курса при изучении физики в 7-9 классах. Эффективность предлагаемых разработок сравнивалась с традиционным подходом к обучению. Полученные данные были проанализированы и это позволило сделать вывод, что включение в курс физики нового политехнического материала повышает познавательную активность учащихся, сказывается положительно на качестве усвоения материала, способствует лучшему пониманию принципов действия новых приборов и механизмов.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Каменецкий, С. Е. Теория и методика обучения физике в школе: Общие вопросы: Учебное пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С. Е. Каменецкий, Н. С. Пурышева, Н. Е. Важеевская. — М : Академия, 2000. — 368 c.
2. Подласый, И. П. Педагогика : Новый курс : В 2 кн. : Учеб. для студентов вузов, обучающихся по пед. спец. / И. П. Подласый. — М : Владос, 2000. — 255 c.
3. Эпштейн, Д. А. Политехнический принцип в обучении основам наук в средней школе / Д. А. Эпштейн, Н. Г. Дайри, В. Г. Разумовский. — М : Просвещение, 1979. — 159 c.
4. Енохович, А. С. Физика. Техника. Производство. / А. С. Енохович. — М : Просвещение, 1970. — 575 c.
5. Усова, А. В. Связь преподавания физики в школе с сельскохозяйственным производством / А. В. Усова, Н. С. Антропова. — М : Просвещение, 1976. — 191 c.
6. Теория и методика обучения физике в школе: Общие вопросы: Учебное пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / С.Е.Каменецкий, Н. С.Пурышева, Н.Е. Важеевская и др.; Под ред. С.Е.Каменецкого, Н.С. Пурышевой. – М : Издательский центр «Академия», 2000.–368с.
7. Низамов, И. М. Задачи физики с техническим содержанием / И. М. Низамов. — М : Просвещение, 1980. — 96 c.
8. Ремизов, А.Н. Медицинская и биологическая физика: учебник / А.Н. Ремизов. – 4-е изд., испр. и перераб. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. – 648 с.
9. Куприн, М. Я. Физика в сельском хозяйстве / М. Я. Куприн. — М : Просвещение, 1985. — 144 c.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Kamenetsky, S. E. Teorija i metodika obuchenija fizike v shkole: Obshhie voprosy: Uchebnoe posobie dlja stud. vyssh. ped. ucheb. zavedenij [Theory and methodology of teaching physics at school: General questions: A textbook for students. higher. ped. ucheb. Institutions] / S. E. Kamenetsky, N. S. Purysheva, N. E. Vazheyevskaya. - M: Akademiya, 2000. – 368 p. [in Russian]
2. Podlasyi, I. P. Pedagogika : Novy kurs [Pedagogy : A new course] : In 2 books. Ucheb. dlya studentov vuzov, obuchayushchikhsya po ped. spec. / I. P. Podlasyy. - M: Vlados, 2000 — 255 p. [in Russian]
3. Epshtein, D. A. Politehnicheskij princip v obuchenii osnovam nauk v srednej shkole [Polytechnic principle in teaching the basics of science in secondary school] / D. A. Epshtein, N. G. Dairi, V. G. Razumovsky. - Moscow: Prosveshchenie, 1979. - 159 p. [in Russian]
4. Enokhovich, A. S. Fizika. Tehnika. Proizvodstvo [Fizika. Technic. Production]. / A. S. Enokhovich. - Moscow: Prosveshchenie, 1970 — - 575 p. [in Russian]
5. Usova, A.V. Svjaz' prepodavanija fiziki v shkole s sel'skohozjajstvennym proizvodstvom [The connection of teaching physics at school with agricultural production] / A.V. Usova, N. S. Antropova. - Moscow: Prosveshchenie, 1976. - 191 p. [in Russian]
6. Teorija i metodika obuchenija fizike v shkole [Theory and methodology of teaching physics at school] : General questions: A textbook for students. higher. ped. ucheb. institutions / S. E. Kamenetsky, N. S. Purysheva, N. E. Vazheyevskaya, etc.; Edited by S. E. Kamenetsky, N. S. Purysheva. - M: Publishing center "Academy", 2000. – 368 p. [in Russian]
7. Nizamov, I. M. Zadachi fiziki s tehnicheskim soderzhaniem [Problems of physics with technical content] / I. M. Nizamov. - M : Prosveshchenie, 1980. - 96 p. [in Russian]
8. Remizov, A. N. Medicinskaja i biologicheskaja fizika [Medical and biological physics]: textbook / A. N. Remizov. - 4th ed., ispr. and pererab. - M.: GEOTAR-Media, 2012 – - 648 p. [in Russian]
9. Kuprin, M. Ya. Fizika v sel'skom hozjajstve [Physics in agriculture] / M. Ya. Kuprin. - Moscow: Prosveshchenie, 1985. - 144 p. [in Russian]