О ФОРМИРОВАНИИ КОМПЕТЕНТНОСТИ УЧИТЕЛЯ ФИЗИКИ В ХОДЕ НЕПРЕРЫВНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Главной составляющей профессиональной компетенции учителя физики считаем его хорошую осведомленность в области учебного предмета «Физика», а также умение самостоятельно решать разнообразные задачи в этой области. Физические знания и умения самого учителя создают предпосылки для формирования его методической компетентности, то есть, умения самостоятельно разрабатывать и применять методические приемы исходя из возникшей дидактической ситуации и особенностей учащихся.

Следует признать, что в настоящее время остается острым противоречие между достаточно высокими требованиями к уровню профессиональной компетентности учителя физики и крайне низким уровнем подготовки учащихся общеобразовательной школы по физике. В рамках бакалавриата удается организовать лишь пропедевтику в компетенцию будущего учителя: частично в профессиональную и еще в меньшей степени в методическую. Основное внимание приходится уделять изучению фундаментальных основ физической науки, т.е. ликбезу по школьной физике.

При этом используем модернизированный дидактический принцип прочности знаний, а именно: принцип о с о б о й прочности усвоения первичных, а потому и наиважнейших знаний. Он заключается в надежном и устойчивом знании (наизусть!) понятийного аппарата курса общей физики. Мы считаем, что нетвердое знание основ теории даже при умении найти нужную формулу в учебнике, справочнике или в интернете не может обеспечить учащемуся успех в решении задач, а без умения решать задачи учитель физики не может состояться.

Первичная информация для прочного запоминания должна быть свернута в обобщенные формулы, что частично реализовано практически во всех современных школьных учебниках по физике. Например, вся кинематика материальной точки, движущейся с постоянным ускорением, свободно умещается в одну единственную формулу:   которая представляет собой уравнение координаты точки, движущейся с постоянным ускорением. Для решения любой задачи по движению точки с постоянным ускорением школьнику придется запомнить еще формулу скорости: Vx=V0x+axt (2), а успевающий студент получит ее дифференцированием уравнения координаты по времени. Заметим, что некоторым современным студентам нужна помощь в освоении даже начальных понятий, таких как скорость, ускорение, проекция вектора на ось и др. В этом случае особенно необходим дифференцированный подход в обучении, например, по схеме «сильный помогает слабому».

Разумеется, для успешного решения физических задач одних первичных знаний, даже прочно усвоенных, недостаточно. Нужно усвоить еще методы решения задач. Этими методами являются как чисто физические (например, основанные на законах сохранения импульса, энергии, заряда), так и общенаучные методы познания. Физические методы в основном реализуются в соответствующих алгоритмах решения и достаточно подробно описаны в методической литературе. Общие методы познания (абстрагирование, анализ и синтез, индукция и дедукция, моделирование) рассматриваются, как правило, в методологическом плане, а методику их применения к решению физических задач вузовский преподаватель и школьный учитель разрабатывают в соответствии с уровнем подготовленности учащихся. Главным, ведущим методом при решении физических задач считаем моделирование, которое включает в себя элементы абстрагирования, идеализации, мысленного эксперимента. Применение этого метода при решении физической задачи состоит в создании обучаемым информационной модели [1], соответствующей условию данной задачи.

Под информационной моделью задачи понимаем образ, упрощенное изображение объектов задачи и процессов, происходящих с этими объектами. Это упрощенное изображение формируется в мозгу и, как правило, может быть реализовано в виде чертежа или рисунка по условию задачи. Модель называется информационной потому, что строится на основе информации, содержащейся в условии задачи. Понимание условия задачи означает умение построить соответствующую информационную модель.

Поэтому начинать решение задачи следует с построения информационной модели. Как правило, в начале изображается рисунок по условию задачи. Он является базисом, основой информационной модели. В дальнейшем, осмысливая элементы основы отдельно и во взаимосвязях между ними, выясняем закономерности и количественные связи в строящейся модели. При твердом знании теории на основе информационной модели строится математическая модель задачи. Это обычно уравнение или система уравнений.

Следует обратить внимание на тот факт, что довольно часто число уравнений в полученной системе меньше, чем число неизвестных. В этом случае для учащегося возникает проблема: искать новые уравнения или решать систему в надежде, что лишние неизвестные сократятся. Четких правил, определяющих выбор из этих двух возможностей, нет. Считаем, что решение таких задач побуждает учащегося к активному поиску, формированию его познавательной деятельности.

Анализ полученного решения также стимулирует развитие творческих элементов в мышлении учащегося. Этот вопрос достаточно хорошо разработан в методических руководствах по решению физических (и математических) задач, поэтому его касаться не будем. Но представим схему обобщенного алгоритма решения физической задачи (Рисунок 1), который применим для решения как стандартных, так и нестандартных (олимпиадных) задач в рамках программы школьного курса физики, а также при решении задач по общей физике в вузе [2].
Укажем еще один прием развития творческих способностей в рамках задачного метода обучения физике: побуждение учащихся к поиску новых проблем в уже решенных задачах. В качестве примера рассмотрим задачу.

Задача. Тело брошено с высоты h со скоростью V под углом α к горизонту. Сколько времени будет длиться полет?

При решении задачи по алгоритму формулы (1) получаем два значения времени полета, одно из которых отрицательное. Отрицательный корень обычно отбрасывают, так как он «не соответствует условию задачи». Но откуда он мог появиться, если в решении не было математических действий, приводящих к появлению посторонних корней? Для начинающего задача продолжилась: надо разрешить возникшее противоречие. Поиск ответа приводит к выводу о том, что отрицательный корень действительно не соответствует условию задачи, но имеет вполне ясный физический смысл: уравнение (1) в границах его применимости определяет координату точки в любой момент времени не только будущего (t>0), но и прошлого (t<0). Таким образом, начинающий закрепил и обобщил первичное знание.

В более широком плане данный методический прием реализует идею р а з в и т и я з а д а ч и : ее содержание расширяется и углубляется в количественном, а иногда и в качественном отношении, то есть, распространяется на более широкий круг предметов и явлений [3, с.191, 194].

Данную задачу можно развить еще несколькими способами. Например, дополнить ее вопросами о дальности полета, о наибольшей высоте подъема, о скорости в момент падения тела, о радиусе кривизны траектории и т.д. Можно несколько  изменить условие: считать, что точка бросания находится на вершине конической сопки с известным углом раствора. Можно расширить пределы данных в задаче физических величин: рассмотреть случаи, когда высота точки бросания соизмерима с радиусом Земли или когда начальная скорость соизмерима с первой космической. При этом решающему придется изучить более сложную модель явления (движение в неоднородном силовом поле). Возникает необходимость в новом знании.

Рассмотренные выше принципы особой прочности первичных знаний, информационного моделирования и развития задачи могут быть положены в основу методики формирования профессиональной компетенции учителя физики в период его обучения в вузе. Разумеется, при этом совершенно необходимо соблюдать и остальные классические и современные дидактические принципы: научности, доступности, компьютеризации и т.д. Практически за 4 года обучения студент лишь в некоторой степени овладевает знаниями предметной области, достаточными для разработки соответствующих методических приемов обучения не только себя, но и других. Работая в дальнейшем школьным учителем, он обязан (!) продолжать учиться.

Сейчас со стороны кафедры теоретической физики Адыгейского государственного университета не проводится мониторинг за профессиональной деятельностью ее выпускников, но остается возможность общения преподавателей кафедры с учителями физики на курсах повышения квалификации учителей республики Адыгея. Работа по формированию компетентности учителя здесь продолжается с акцентом на ее методическую составляющую. Основным в этой работе считаем метод продуктивного диалога непосредственно на занятиях [4].

В качестве примера приведем фрагмент одного из занятий. На нем рассматривалась задача, предложенная младшим школьникам на физической олимпиаде города Майкопа в 2004 году [5, задача 04.В6].

Задача. Два одинаковых ящика наполнены дробью: в одном она крупная, в другом – мелкая. Вес какого ящика больше?

Предлагаем учителям оценить решение одного из участников олимпиады.

Решение. Для все более мелкой дроби объем воздуха между дробинками становится все меньше, и когда дробинки «сделаются как молекулы», воздуха вообще не будет, будет один свинец. Вывод: чем мельче дробь, тем тяжелее ящик, т.е., ящик с мелкой дробью тяжелее.

При разборе этого решения оказалось, что некоторые слушатели курсов одобрили ответ ученика, другие- признали его ошибочным. В возникшей дискуссии каждая из сторон стремилась обосновать свою точку зрения. Напоминаем слушателям, что критерием истины в подобном споре является грамотное использование законов физики в границах их применимости. Если рассуждения учащегося в процессе решения задачи соответствуют физическим законам, то можно быть уверенным в правильности этих рассуждений.

В ходе продуктивного диалога не только обсуждаем подробное правильное решение этой задачи [5], но и приходим к выводу, что решение ученика не имеет доказательной силы, так как оно опирается не на законы физики, а на кажущуюся очевидность уменьшения объема воздуха между дробинками. Что касается предельного перехода к молекулам - он выходит за рамки обсуждаемой модели, в которой дробинки не взаимодействуют друг с другом посредством межмолекулярных сил. Поэтому вывод, следующий из такого предельного перехода- неверен.

Рассмотренные в данной статье принципы особой прочности усвоения первичных знаний, информационного моделирования, развития задачи и продуктивного диалога могут служить эффективным средством формирования компетентности учителя физики в ходе непрерывного профессионального образования.

Список литературы

1.   Малых В.С. Применение  информационного моделирования при изучении  курса общей физики в педагогических вузах// //Проблемы повышения качества и новые технологии подготовки специалистов образования в системе классических университетов: Тезисы докладов Всероссийской научно- практической конференции (10-11 окт. 2000 г.).- Нальчик: Изд-во КБГУ, 2000.- С. 105-107.

2.   Малых В.С., Жукова И.Н. Некоторые особенности организации процесса обучения физике в физико- математических классах// Социализация и социальная интеграция одаренных детей и молодежи. Тезисы Всероссийской научно-практической конференции, Майкоп (5-6 июня 2013 г.).- Майкоп: Изд-во АГУ, 2013.- С. 132-133.

3.   Принцип  развития  учебной  задачи  как  метод  обучения  физике//  Образовательные  технологии. Методический аспект. Межвузовский сборник научных трудов (Вып.8).- Воронеж: Центрально- Черноземное книжное издательство, 2002.- С. 190- 194.

4.   Малых В.С., Жукова И.Н. Некоторые способы повышения эффективности образовательного процесса в ходе непрерывного образования учителей физики// Интеграция методической (научно-методической) работы и системы повышения квалификации кадров: материалы XIII Межд. научно-практ. конф.: в 6 ч. Ч.3/ Межд. академия наук пед. образования; Челяб. институт перепод. и пов. квал. работ. образ.- М.; Челябинск: Изд-во ЧИППКРО, 2012, С.95-103.

5.   Физические олимпиады в Адыгее (1999-2004 г.г.)/ Авт.- сост. А.В. Аракелов, И.Н. Жукова, В.С. Малых.- Майкоп: Изд-во Полиграф- Юг, 2010.- 396 с. (In medias res. Вып.2).