Лещинский Ю.Д. О новой «Физике-10» и старых проблемах

О новой «Физике-10» и старых проблемах

Лещинский Юрий Дмитриевич, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Статья размещена с разрешения автора

В школьной физике произошла еще одна смена авторского коллектива. После того, как был «снят с дистанции» коллектив И. Н. Медведь, И. И. Жолнеревич, на смену «чисто мужскому» коллективу (В. В. Жилко, Л. Г. Маркович) пришел «смешанный» удвоенной численности – Е. В. Громыко, В. И. Зенькович, А. А. Луцевич, И. Э. Слесарь. Данная статья ни в коей мере не претендует на роль подробной рецензии на пособие нового авторского коллектива. Просто анализ и цитирование некоторых его фрагментов позволит, на мой взгляд, более понятно и наглядно высказаться по очень важному для всех нас вопросу – вопросу о том, каким должен быть наш учебник физики. Для краткости будем останавливаться только на одном разделе нового пособия - главе «Электростатика», разделе, который по объему практически не менялся во всех программах, начиная с последней «союзной».

Начнем с небольшой статистики. В этой «союзной» (1980г.) программе на «Электростатику» отводилось 20 уроков при четырех недельных часах физики. В учебнике того времени «Физика-9» (Б. Б. Буховцев и др.) раздел занимал 51 страницу и был разбит на 20 параграфов. В первом национальном пособии «Физика-10» (В. В. Жилко и др.) раздел занимал 50 страниц и содержал только 12 параграфов. Рассматриваемая «Физика-10» была написана уже к новой (2011 г.) программе, для двух уроков физики в неделю. «Электростатика» в ней разбита только на 8 (!) параграфов, но занимает 56 страниц!

Какова же причина (причины?) этой информационной перегрузки? Ведь в целом в новом пособии логика, стиль и язык изложения даже очень неплохи. Особенно хорошо это видно при сравнении его с предыдущим пособием, в котором можно было найти и «...выполнение условия квазистационарности...», и «...точка, проходя через которую, луч не преломляется ...» и немало другого, что и решило в итоге судьбу книги. Я неплохо знаком с большинством «отечественных» школьных учебников физики, начиная от учебника К. Д. Краевича 1909 года, три года работал за рубежом по французским учебникам, с интересом пролистал пару американских и польских, являюсь соавтором двух белорусских учебников. Во-первых, ни в одном из них нет параграфа, занимающего 10 (точнее 9,7!) страниц книги, как §15 рассматриваемой книги. Да не обидятся авторы, но, кроме победы в этой номинации, рассматриваемую «Физику-10» я бы назвал их заявкой на победу и в конкурсе под девизом «Мы все знаем, у нас все научно и корректно!» Они нигде, особенно в главных выводах, не забывают напоминать обучаемым значение моделей в физике. «Проводник – одна из моделей...»; «Диэлектрик – одна из моделей...»; «Постоянный ток – модель электрического тока...». Даже при определении не имеющей наименования относительной диэлектрической проницаемости среды (отвлеченного числа) они не забывают сказать, что это не векторная, а скалярная величина. Они не опускаются до антинаучного упрощенчества, пронизывающего задачники Н. Гольдфарба, А. Рымкевича и других авторов из «Физтеха» и «Кванта». Эти популисты в известной задаче с тремя точечными зарядами могут полуграмотно написать: «С какой силой заряды А и В действуют на третий заряд?» У авторов «Физики-10» подобные вопросы (стр. 111) задаются строго «по науке»: «Определить модуль результирующей электростатической силы, действующей на третий заряд». На стр.121 в четырех строках текста упражнения 13 авторы достаточно сжато и понятно формулируют условие очень хорошей задачи со звездочкой о движении заряженной частицы в скрещивающихся полях (однородном электростатическом и гравитационном поле Земли). Но еще четыре строки условия этой задачи занимают пространные рассуждения о возможности описания взаимодействий движущихся частиц теми же уравнениями, что и частиц неподвижных. Солидно для школьного учебника, такого подробного исследования вы не найдете нигде, спасибо авторам, что они пощадили учеников и не рассмотрели ситуацию при релятивистских скоростях! Отметим, что эти же четыре строки пояснений уже напечатаны ранее (стр. 107) буква в букву в тексте для дополнительного чтения. Возможно, мое не самое позитивное отношение к строжайшему соблюдению канонов терминологии и является моим ностальгическим недостатком, но ведь речь идет не об учебнике для спецклассов с углубленным изучением предмета, а для базовой школы, где изложение должно быть максимально простым и кратким! Нужно ли при двух уроках физики в неделю всем обучаемым страны в обязательном тексте сообщать о том, что: «3) значение электрического заряда тела (частицы) не зависит от выбора системы отсчета, а значит, не зависит от того, движется оно (она) или покоится»? И за ним: «4) электрический заряд тела (частицы) не зависит ни от его (ее) механического состояния, ни от каких-либо действующих на него (не) сил». Нужно ли в обязательном тексте сообщать, что «Равенство модулей зарядов электрона и протона установлено с точностью ~ 10-20»?

Не будем продолжать список таких корректных, но обременительных и ненужных для базового учебника усложнений текста. Коснемся другого – все ли эти строгости корректны, так ли безупречна используемая при этом терминология? Увы, далеко нет! Пожалуй, можно еще спорить, корректно ли называть поляризацию диэлектрика перераспределением зарядов в нем (стр. 142). Но уж говорить о возникновении электростатического поля «в окружающем конденсатор пространстве» (стр. 153) совершенно недопустимо! Прочитаем до конца два уже упомянутых выше главных вывода, завершающих параграфы 18 и 19. Вывод 1 из §18: «Проводник – одна из моделей, используемых в электростатике, описывающая однородное тело, внутри которого напряженность электростатического поля везде равна нулю». Зачем же одно из свойств проводника, помещенного в стационарное электростатическое поле, рассматривать и представлять как главный определяющий признак класса проводников? И почему проводником можно считать толькооднородное тело? По построению и логике приведенной фразы в проводнике существование поля с отличной от нуля напряженностью невозможно вообще, ни при каких условиях. А чем же создается в проводнике рассматриваемый в следующей главе электрический ток? Еще большее удивление вызывает и главный вывод следующего параграфа, строго научно определяющий по задумке авторов класс диэлектриков. «Диэлектрик – одна из моделей, используемых в электростатике, определяющее такое вещество, что внутри тел, состоящих из этого вещества, напряженность электрического поля может быть (!?) отлична от нуля». Отличный пример того, как можно создать напряженность в голове читателя совсем простыми словами, не используя мудреных «квазистационарностей».

Обязательно прочитаем фразу перед рисунком 87: «Выражение (15.1) (формула F = E/q - прим.наше). позволяет определить силу, действующую на точечный заряд q, помещенный в электростатическое поле напряженностью E, созданное другим точечным зарядом Q». Поразительно, но никто из авторов (и рецензентов, всего 8 человек!) не замечает этой очевидной ошибки, хотя через четыре страницы авторы используют эту формулу (кстати, уже в виде F=qE!) для частицы, находящейся не в поле точечного заряда, а в однородном поле. Особенно удивляет изложение понятия «Конденсатор». Цитируем (стр. 146): «Проводники, образующие конденсатор, называют его обкладками». Очень хорошо, «обкладки» - это гораздо лучше, чем «пластины» в некоторых книгах. А вот следующая фраза вызывает полное недоумение: «На обкладках конденсатора накапливаются (!?) противоположные по знаку электрические заряды, модули которых равны. Процесс накопления зарядов на обкладках называют зарядкой конденсатора...». Прочитав этот пассаж, конечно же, можно подумать, что при редактировании, переработке или верстке потерялась фраза (фразы?), поясняющая каким образом эти заряды «накапливаются» на конденсаторе и до каких пор продолжается это «накопление». Однако далее находим (стр. 148): «При параллельном соединении (рис.116) положительно заряженные обкладки конденсаторов соединяют (!) в одну группу, а отрицательно заряженные – в другую». Процитированное четко и однозначно говорит, что перед соединением в батареи все конденсаторы нужно сначала зарядить (как это делается, так и остается непонятным), каким-то способом найти и соединить друг с другом все «плюсовые» обкладки и сделать то же самое с «минусовыми» обкладками! Мысли о механической потере части текста полностью и окончательно исчезают при чтении заключительной части темы (стр.149): «При последовательном соединении (рис. 117) положительно заряженная обкладка предыдущего конденсатора соединена с отрицательно заряженной обкладкой последующего». Нет, это не технические потери части информации, это, к сожалению, – отражение уровня понимания сути излагаемого автором, написавшим эти строки. Заметим, что проблема с зарядкой конденсатора стала в наших книгах «национальной» проблемой. Ведь и в предшествующей книге (В. В. Жилко и др.) авторы хотя и не используют глагол «накапливаются», но также без объяснения сути процесса зарядки пишут загадочное: «Как правило (?), при зарядке конденсатора заряды его обкладок равны по величине и противоположны по знаку».

Важным положительным качеством нового пособия является стремление авторов использовать в изложении демонстрационный эксперимент. Методически грамотно они предлагают его как для подтверждения уже высказанного положения, так и для создания проблемной ситуации при начале его рассмотрения. К сожалению, эта очень хорошая стратегия омрачается в ряде случаев не совсем корректными и даже совсем некорректными рекомендациями по проведению предлагаемых демонстраций. Как эффектно выглядит на стр. 102 (рис 79) опыт, который по задумке авторов предельно просто показывает равенство модулей разноименных зарядов, возникающих на телах (эбонитовой палочке и кусочке меха) при трении. Ценнейшее ноу-хау, до которого не додумался ни один советский методист! Увы, провести реально этот опыт невозможно из-за очень быстрой потери заряда кусочком меха. Для проведения данного опыта в «союзном» наборе по электростатике специально содержались две прямоугольных пластины на изолирующих ручках. Лишь улыбку (двойную!) опытного преподавателя может вызвать рекомендация автора текста (стр. 147) заряжать демонстрационный раздвижной конденсатор «..., подключив его к батарее элементов (источнику тока) на некоторый промежуток времени». Приятно, что в тексте появляется, наконец, информация о том, что для загадочного «накопления» зарядов на обкладках их нужно подключить к источнику тока. Проблема лишь с «батареей элементов», создающей напряжение в несколько тысяч вольт, ведь меньших напряжений школьный электрометр просто «не чувствует». И «некоторый промежуток времени» - время зарядки данного конденсатора при таких малых значениях R и C цепи – пикосекунды! Не самое лучшее знакомство авторов с техникой эксперимента проявляется и в опыте по введению понятия «электроемкость» (стр. 143). Оригинальное авторское расположение шара не на электрометре, а на отдельной подставке, как показано на рис. 108, сильно увеличивает емкость и резко снижает возможность достижения желаемого результата. И как можно передавать проводнику «одинаковые (!) положительные (?) электрические заряды, увеличивая его суммарный заряд в 2, 3 и т.д. раз»?

Чтение и анализ раздела «Электростатика» в новом пособии наглядно выявляет, на мой взгляд, самое «слабое звено» практически всех наших национальных учебников и пособий по предмету. Это ярко выраженное стремление авторов к усилению «научной компоненты» их содержания при снижении вплоть до полной потери «политехнической компоненты». На стр. 154 в рубрике «Применение конденсаторов» названо целых двенадцать(!) областей (сфер) их использования – от привычной для слуха телефонии до настораживающих «электровзрывных устройств»! Но это перечисление, занимающее, вместе с самым большим в разделе рисунком почти целую страницу, совершенно не показывает физическую сущность вопроса, ведь в названных сферах используют и клей, и изоленту, и болты с гайками! Читателям, а, наверное, и авторам можно утешаться только тем, что в предыдущем пособии тема была вообще отражена в единственной фразе: «В настоящее время практически(?) ни одно электронное или радиотехническое устройство не обходится без конденсаторов».

Неприятное впечатление производит и очень низкая техническая осведомленность одного из авторов, не замеченная другими. В длинном, только что упомянутом перечне фигурирует и «улучшение коэффициента мощности промышленных установок». Ведь коэффициент мощности – это косинус угла φ; сдвига фазы тока относительно фазы напряжения. И сочетание «улучшение косинуса угла» – это «новое слово» в математике! И если у самого автора не совсем адекватное понимание коэффициента мощности и способов его повышения, то зачем вводить это совершенно непонятное, к тому же внепрограммное понятие в обязательный текст книги? В конусообразных сооружениях, изображенных на рисунке 106, где, по тексту автора идет «активная очистка дыма от твердых продуктов сгорания топлива», дымом и не пахнет, ибо на рисунок авторы поместили не трубы тепловой станции, а ее градирни. Этот рисунок был бы очень уместен в тексте о способах повышения КПД тепловых машин, тем более что там рисунки отсутствуют на шести страницах подряд.

А теперь о самом главном и наболевшем не только для автора этих строк. О том, какой учебник физики нужен школам нашей страны, страны с почти уникальным сочетанием высокотехнологичного промышленного производства и достаточно развитого аграрного сектора. Нам нужно, прежде всего, развеять миф о том, что поддержание высокотехнологичного уровня нашего общества обязательно требует высочайшего научного уровня содержания школьных учебников. На вред такой тенденции несколько лет назад указывал академик А. Н. Рубинов в статье «Педагогический зуд реформаторства» (СБ 6 марта 2008г.) Учебники базовой школы должны быть гораздо проще, доступнее и привлекательнее, они не должны отпугивать детей от изучения предмета. Ведь потребность нашего общества в специалистах с высоким и очень высоким уровнем знания физики вряд ли превосходит уровень 4 - 5% получающих среднее образование. Эта потребность вполне может быть обеспечена частично профильными классами, а, в основном, сетью лицеев и гимназий во главе с признанным лидером – лицеем БГУ. Зачем же мучить непосильными для них «умными» учебниками остальные 95% детей? А разве не мукой является в такой ситуации труд работающих в этих условиях учителей физики? Сложные и непосильные для большинства обучаемых учебники подталкивают учителя к жизни в лживой атмосфере двойных стандартов. Он вынужден нередко заключать с основной массой обучаемых «джентльменское» соглашение, которое в лучшем варианте выглядит: «Вы мне не мешаете на уроке обучать тех трех-четырех, которым «нужна» физика, а я не порчу ваши аттестаты!» Не случайно, что в прошедшем году в БГПУ им. М. Танка на специальность «Преподавание физики и информатики» не удалось набрать и половину планируемого числа студентов.

Говоря о требованиях, предъявляемых в наше время к школьному учебнику, следует обязательно учесть и увеличение доступности к информационным потокам, связанное с появлением и расширением Интернета. Ранее учебник физики являлся для ученика, по сути, почти единственным источником информации по широкому кругу явлений окружающей природы и техники. Теперь Интернет позволяет желающим (подчеркнем – желающим!) получать моря информации по всем этим явлениям, но для этого, повторно подчеркнем, у ученика должно быть сформирован интерес к изучению физики! Именно создание интереса к предмету с целью привлечения максимального числа желающих его изучать, и является, на мой взгляд, неоспоримой доминантой при написании учебников. Для этого учебник должен быть написан максимально простым языком, он не должен содержать загадочных «как правило» и «может быть», он должен быть максимально иллюстрирован. В нем должно быть приведено большое число опытов, которые учитель просто может реально воспроизвести. Среди авторов или, хотя бы среди рецензентов, должен быть хотя бы один учитель, ведущий физику не в лицее или гимназии, а в обычной (желательно, сельской) «крепкой» школе.

И еще раз заострим внимание на четко выраженном и, к сожалению, прогрессирующем отдалении излагаемого материала от практики, на резком снижении политехнической компоненты книг. Проследим, в качестве примера, какую информацию получают выпускники наших школ из учебников о «физике» бытового холодильника. В учебнике «Физика-8» находим только: «В основе работы холодильных установок, сушильных машин (?) лежит процесс испарения». В «Физике-11 В. В. Жилко и др.» подход значительно более научный. Используя первую и вторую теоремы Карно и второе начало термодинамики в формулировке Клаузиуса, авторы убедительно показывают юным гражданам республики, что холодильник является «тепловой машиной, работающей по обратному циклу». На более чем двух страницах демонстрации авторами знания этой темы, не пытайтесь найти слова: испаряющаяся даже при отрицательных температурах жидкость (хладагент), испарительная камера (морозилка), сжимающий пары компрессор и конденсатор, в котором пары вновь превращаются жидкость. В новой «Физике-10» одно из этих слов появляется, когда авторы утверждают, что перенос теплоты от охлаждаемых продуктов к более теплому окружающему воздуху не самопроизвольный, а «...происходит за счет работы двигателя компрессора холодильника». Добавим к этому, что и само слово «компрессор» в последнем издании «Физики-7» переместилось из обязательного текста, где оно было 9 лет, в текст для любознательных. Из «Физики-8» исключено электромагнитное реле, без помощи которого не заводится ни один автомобиль. В «союзных» учебниках физики, по которым начинал работу автор этих строк, рассматривалось устройство и физические принципы работы громкоговорителя, ваттметра, счетчика электроэнергии, частотомера переменного тока. При десятилетней(!) системе образования рассматривался электродвигатель и его обратимость, давалось знакомство с трехфазной системой токов и приспособленным к ней асинхронным двигателем! Ничего этого нет в наших учебниках и пособиях. Более того, ни в восьмом, ни в десятом классе уже не рассматривается воздействие магнитного поля на рамку с током, лежащее в основе работы электроизмерительных приборов и простейших электродвигателей. А ведь оно было в первых изданиях.

Естественно, объем информации и научный уровень ее подачи в эпоху СССР был заметно ниже, че в рассматриваемых нынешних книгах. Но не было никаких проблем с преподаванием предмета, для всех ста процентов обучаемых физика была посильным предметом, а для очень многих – предметом любимым. Учитель физики в очень многих школах был, как сейчас говорят, VIP–персоной! Для обучения упомянутых выше 4-5% учеников для каждого класса издавались «Факультативные курсы». И, самое главное, средний уровень знания физики выпускниками школ при работе с этими «малонаучными» учебниками был заметно выше, чем при наших «высоконаучных». Это четко показало последнее ЦТ, где барьер в 15 (!) баллов не смогли преодолеть 37%(!) записавшихся на тестирование по физике, т.е. тех, кто регулярно учил предмет и серьезно готовился к экзамену, нередко и с репетитором. Ведь такие результаты («два с минусом» по старой шкале) были просто немыслимы в эпоху СССР, за них были бы обязательно «приняты оргмеры»! У нас же потребовалось более десяти лет, чтобы понять несоответствие поставленной цели пособий двух, названных в начале статьи, авторских коллективов Белгосуниверситета. И, если даже допустить, что другие, не рассмотренные в данной статье, главы новой «Физики-10» написаны идеально, то вряд ли данное пособие без радикальной переработки станет долгожданным стабильным учебником .

Издание учебников (для базовой школы!) с завышенной научностью изложения лишено всякой логики и здравого смысла. Ведь если авторы, излагая таким способом материал, сами иногда оказываются, мягко говоря, «на грани фола», то такой учебник явно не будет принят не имеющими еще опыта и неуверенными в себе учителями. Не нужен такой учебник и опытным учителям со сложившейся (часто оригинальной, авторской) системой преподавания. Базовый учебник кроме привития интереса к изучению предмета должен быть нацелен на выполнение главного для Беларуси социального заказа – вооружению максимальной части населения практическими знаниями, необходимыми для безопасной и созидательной работы в высокотехнологичном мире. Не страшно, если выпускник базовой школы плохо усвоит или совсем не усвоит понятие «Электроемкость уединенного проводника». Но он должен обязательно знать, что при зарядке до излишнего напряжения конденсатор может быть пробит. Он должен знать, что конденсатор при разрядке может создавать токи огромной силы, которые нельзя получить от обычных источников. Он должен знать, что конденсатор, подключенный параллельно нагрузке, может «подпитывать» эту нагрузку и препятствовать пульсациям напряжения на ней. Не страшно, если выпускник не может сформулировать, в чем суть потенциальности электростатического поля. Но, крайне желательно, чтобы он понимал, почему напряжения разных значений называют не «маленькими» и «большими», а «низкими» и «высокими». Он должен понимать, почему можно не пострадать, попав под напряжение 20 киловольт (в системе зажигания автомобиля) и погибнуть при напряжении 50 вольт при работе со сварочным аппаратом. И не следует бояться того, что снижение «научного потенциала» базового школьного учебника физики отрицательно повлияет на тех, кто желает максимально глубоко изучать ее. Эти люди всегда были и будут в нашей, не обиженной Богом Беларуси, они всегда достигали, и будут достигать своей цели при любых, хороших или плохих, программах и учебниках. Моим ученикам я всегда ставил в пример нашего выдающего земляка, уроженца Минска, академика Якова Борисовича Зельдовича. Трижды Герой Социалистического труда СССР, один из создателей атомной и водородной бомбы, автор сложнейших астрофизических теорий не имел при этом диплома об окончании ВУЗа! Главная задача общешкольного учебника – привить любовь к предмету максимальному числу молодых белорусов.

И еще об одном очень важном - о системе, точнее о почти полном отсутствии системы обратной связи между авторами учебников и пользователями – учителями, учениками и родителями. Не могу вспомнить, чтобы в масштабе республики или, хотя бы ее столицы, проводились совещания (семинары), посвященные качеству школьных учебников физики. На мой взгляд, совершенно необходимо в конце каждого учебного год проводить анкетирование (наверное, анонимное) учителей и учеников всех школ с выставлением баллов всем учебникам по всем предметам. И, конечно же, должен быть создан официальный «круглый стол» - форум, в работе которого активно участвовали бы все три стороны – авторы учебников (пособий), пользователи и руководители образования. И последнее слово – слово к учителям физики. Будьте активны, не терпите и не молчите, если вы видите недостатки и, тем более, ошибки в предлагаемых вам книгах. Написание школьного учебника – очень трудная и ответственная задача и ваши замечания будут, безусловно, с благодарностью приняты авторскими коллективами и руководителями образования.

Выложил alsak
Опубликовано 18.01.15
Просмотров 1914
Рубрика Методика
Тема Без тем
Комментарии

Комментарии (0)

Оставить комментарий

Пожалуйста, войдите, чтобы комментировать.

Последние комментарии

Sergey Kozhinin

10. апреля, 2018 |

Задача №4. По условию стыковка должна произойти "без дополнительной...

Сакович

14. сентября, 2016 |

Этот вопрос надо задавать не мне, а авторам статьи. Их данные можно...

Где взять?

14. сентября, 2016 |

Напишите пожалуйста, где взять такую базу?