§ 3. Методы изучения важнейших направлений научно-технического прогресса на уроках физики

Изучение важнейших направлений развития науки и техники в нашем социалистическом государстве - важная задача школы; она решается при изучении многих учебных предметов, в том числе и физики.

При определении оптимальных методов изучения отобранного материала на уроках физики необходимо исходить из учебно-воспитательных задач преподавания. Перечислим важнейшие из них:

• пропаганда политики партии и правительства в развитии народного хозяйства страны;
• мотивация изучения учебного предмета, развитие интереса школьников к физике;
• раскрытие научных основ физики и важнейших направлений развития техники;
• раскрытие физических принципов действия машин, механизмов, аппаратов, оборудования и т. п.;
• обучение применению физических знаний для решения технических задач и на этой основе формирование умений, навыков и развитие творческих способностей.

В соответствии с содержанием рекомендуемого материала и учебно-воспитательными задачами рекомендуются различные методы изучения важнейших направлений научно-технического прогресса на уроках физики.

Наиболее важной частью предлагаемой методики политехнического образования является систематизация учебного материала и учебной деятельности школьников вокруг стержневых идей научно-технического прогресса и научно-технической революции. Это значит, что уже во введении к изучаемому разделу курса физики учитель знакомит учащихся не только с основными идеями физики, но и с той прикладной областью техники, к которой он будет в дальнейшем систематически обращаться. Например, в VIII классе в самом начале изучения механики следует ознакомить учащихся не только с основной задачей механики, но и с главными идеями механизации производства. Школьники сами называют знакомые им отрасли механизированного производства: транспорт, строительную технику, сельскохозяйственную технику, технику близлежащего предприятия (завода, мастерской, фабрики и т. п.), а также машины (с указанием марки): автомобиль, самолет, трактор, комбайн, токарный станок и т. п. В дальнейшем учитель постоянно привлекает этот материал при изучении даже самых абстрактных понятий и законов механики.

Так при изучении основных понятий кинематики следует поставить перед школьниками такие вопросы и задания:

• привести примеры, когда движущийся автомобиль может быть принят за материальную точку и когда этого сделать нельзя;
• рассмотреть в разных системах отсчета движение зерна на ленте транспортера, идущего комбайна. Каковы его траектория, путь, перемещение, скорость?

К примерам с этими объектами нужно вернуться при изучении законов движения. Можно, например, предложить такие задачи:

1. Рассчитать силу торможения автомобиля при заданном значении ускорения.
2. Построить график зависимости от времени ускорения, скорости, силы (см. задачу № 1).

Таким образом, ознакомление с каждым из выбранных направлений технического прогресса, отраслью техники и производства, конкретными образцами современных машин будет носить не случайный, а "сквозной" характер, т. е. проводиться на протяжении изучения всей соответствующей темы курса физики. При этом у школьников накопится достаточный практический опыт от общения с техникой. Этому способствуют наблюдения над техническими объектами, над их работой. Полезно, например, предложить школьникам построить график движения автобуса, трамвая или поезда (зависимость от времени пути, скорости). Для выполнения этих заданий можно рекомендовать различные методы (используя часы, спидометр, указатели перегонов на железной дороге и др.).

Для пропаганды политики партии, для мотивации обучения, для развития интереса к предмету важно живое эмоциональное слово учителя, в котором заключается не только смысл информации, но и отношение к ней самого учителя. Этой цели могут служить яркие цифры и факты о достижениях отечественной техники, о значении науки и о перспективах дальнейшего их развития. Знание важнейших областей физики, таких, как ядерная физика, физика плазмы, твердого тела, низких температур, электроника, механика, оптика, а также базирующихся на достижениях физики важнейших направлений технического прогресса, таких, как механизация производства, электроэнергетика, производство новых материалов, автоматизация производства, оснащение производства приборами и вычислительными машинами, достигается систематизацией учебного материала в виде схем и таблиц. При этом важно, чтобы школьники при систематизации учебного материала всегда опирались на конкретные примеры, такие, как увеличение производства за пятилетку:

• приборов и средств автоматизации;
• вычислительной техники;
• новых видов приборов и радиоэлектронной аппаратуры, основанных на широком применении микроэлектроники и лазерной техники.

Особенно важно уяснение и усвоение таких направлений технического прогресса, которые революционным образом меняют облик современного производства:

• увеличение единичной мощности электростанций, энергоблоков, двигателей, тракторов и пр.;
• преимущественное строительство в европейской части страны атомных электростанций;
• строительство и освоение реакторов на быстрых нейтронах;
• интенсивные исследования, связанные с использованием энергии термоядерных реакций;
• развитие производства универсальных вычислительных комплексов и другого оборудования для автоматизированных систем управления.

В современных условиях научно-технического прогресса требования к политехническому образованию школьников повышаются. Выпускник школы должен не только знать физику и примеры ее использования в народном хозяйстве, но и понимать явления природы и техники, самостоятельно применять знания в новых условиях. Понятно, что эти требования могут быть выполнены лишь при гармоничном сочетании различных методов обучения, которые обусловливаются учебно-воспитательными задачами, возрастными особенностями школьника и зависят от содержания учебного материала и имеющихся материально-технических средств обучения. Каждой функции интеллекта и, следовательно, каждой конкретной дидактической цели учебного процесса соответствует определенный метод обучения. Понимание политехнической направленности курса достигается разъяснением, смысловым увязыванием нового материала с известным; запоминание - повторением; применение по правилу - тренировкой с использованием алгоритма; применение в новых условиях - творческими упражнениями и лабораторными работами исследовательского и конструкторского характера.

Несомненно, что все практические работы имеют прямое отношение к политехническому обучению. Например, шестиклассники самостоятельно измеряют на рычажных весах массу тел, определяют их плотность, градуируют пружину и измеряют силу динамометром, определяют коэффициент трения при скольжении, измеряют плотность жидкости ареометром, исследуют условия плавания тел в жидкости, определяют КПД механизмов и измеряют мощность электродвигателя. Семиклассники определяют удельную теплоемкость образца, исследуют КПД нагревательной установки, собирают электрическую цепь по схеме, измеряют силу тока и напряжение в цепи, определяют сопротивление проводника, мощность тока, потребляемую электрической лампой, осуществляют последовательное и параллельное соединение проводников, измеряют КПД электронагревательного прибора, конструируют электромагнит и испытывают его действие, собирают электромагнитное реле и простейший электродвигатель. Восьмиклассники выясняют условия равновесия рычага, определяют положение центра тяжести плоской фигуры, исследуют зависимость силы тяги двигателя заданной мощности от числа оборотов и т. д. Девятиклассники экспериментально определяют ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока, исследуют процесс электролиза, явление электромагнитной индукции, наблюдают за взаимодействием электрического тока и магнитного поля, определяют емкость конденсатора и индуктивность катушки, температурный коэффициент сопротивления металла, изучают температурную характеристику термистора, строят вольт-амперную характеристику полупроводникового диода и др. Десятиклассники собирают простейший радиоприемник, исследуют оптические свойства линзы, конструируют модель микроскопа, исследуют и используют фотоэлемент.

Как видно, практическая часть программы по физике весьма обширна и свидетельствует о значительном шаге вперед в реализации политехнического принципа в обучении.

Особой ценностью в этом отношении обладают творческие задачи, правильность решения которых можно проверить экспериментально. Весьма эффективны исследовательские и конструкторские задачи. Широкий простор для проведения творческих упражнений политехнической направленности представляют программы факультативных, курсов, основное время в которых отводится на творческую деятельность учеников по конструированию различных приборов и технических моделей. Еще больший простор для развития физико-технического творчества дает кружковая работа. Например, в кружках по автоматике школьники, основываясь на знаниях по физике, конструируют автоматические устройства различных типов: циклические, рефлекторные, с обратной связью и логические. При этом они используют различные механические, электротехнические, радиотехнические и прочие материалы и детали для изготовления датчиков, усилителей, реле, двигателей и исполнительных механизмов.

Важным методом осуществления политехнического обучения служат также производственные экскурсии, объектами которых могут быть строительная площадка, цех завода или фабрики, ремонтная мастерская, электростанции различных видов и др.