Слабое место школьных учителей физики - это ТО?

[Denis Russkih]

(Оффтоп)

epros в сообщении #745290 писал(а):

не высказывать ему соответствующее утверждение напрямую (тогда он ещё, не дай Бог, начнёт вопросы задавать, требовать обоснований…), а неявно заложить соответствующее утверждение в какие-нибудь вопросы на якобы совсем другие темы

Между прочим, действительно мощная штука. Примером такого подхода может служить известный психологический приём, когда человеку предоставляется видимость свободы выбора, чтобы отвлечь внимание на этот выбор.

"Вам чай или кофе?" — за рамками рассмотрения остаётся вопрос, а хочет ли человек вообще пить. :)

"Подпишете договор своей авторучкой или нашу возьмёте?"

В менее очевидных формах приём бывает весьма эффективен. Особенно с теми, кто по жизни привык плыть по течению. Чтобы противостоять такой манипуляции, нужно уметь идти против ветра. :) Но и на таких упрямцев, конечно, находятся свои хитрости.

Не зря существует умный совет:

"Не плывите по течению, не плывите против течения — плывите туда, куда вам надо".

[Munin]

Mikhail_K в сообщении #1142592 писал(а):

Кроме того, здесь это оффтоп, и если кто-то ещё захочет высказаться по теме теории относительности в школе, можно возродить обсуждение в topic74247.html или начать новую тему.

В силу этого замечания, отвечаю здесь:

Mikhail_K в сообщении #1142592 писал(а):

Ну как это - когда-то раньше какая-то тема была обязательной, потом перестала; по идее, всё должно быть наоборот, и множество обязательных тем должно строго увеличиваться со временем.


Ну, не всё так обязательно инкрементно. Например, в 19 веке крайне обязательной была тема содержания лошадей, и кормят ли их сеном или овсом - знали и деревенские дети, и городские, и дворянские. Если говорить про технические идеи, то перестала быть модной тема воздушных шаров и дирижаблей, паровых машин. Не говоря уже про стенобитные машины и баллисты :-)


Mikhail_K в сообщении #1142592 писал(а):

Теория относительности, космос, парадокс близнецов - это то, что захватывает воображение


Боюсь, не у нового поколения. У него скорее захватывает воображение виртуальная реальность, киборгизация, у продвинутых - нанотехнологии, генная инженерия, ИИ, науки о мозге. Сменился "дискурс".

А к космосу все уже более-менее привыкли. Привыкли, что всё это - долго и дорого. Привыкли, что между красивыми мечтами (и фантастическими фильмами) и реальностью - весьма большой разрыв, который десятилетиями не сокращается. А это значит - на протяжении жизни. Человек в детстве слышал что-то одно, и в зрелом возрасте - всё то же. Разумеется, энтузиазма это не вызывает. Нет никакого ощущения продвижения вперёд.

"Парадокс близнецов"? Да мало ли в этой заумной физике всяких парадоксов. Их понаплодили - успевай только называть, про понимание речи давно не идёт. (В квантовой механике, в основном, по крайней мере, самые известные.)


Mikhail_K в сообщении #1142592 писал(а):

в школьном курсе и так мало подобных тем (из-за чего курс физики многим школьникам представляется нудным и скучным), чтобы их ещё сокращать.


Если бороться с нудностью и скукой, то я тем более бы голосовал за то, чтобы исключить тему старую, и вставить тему новую. Те же нанотехнологии, например. (Не воспринимать всерьёз! Я себе представляю, чем это обернулось бы, если бы происходило на самом деле!)

[Metford]

Я по-прежнему не могу прийти к определённому выводу: согласен я или не согласен с Вашей позицией, Munin, по поводу школьного курса физики. Вроде бы теме это не противоречит, если Вы не возражаете, я задам для прояснения несколько вопросов. Слишком уж далёк я от преподавания физики в школе (и не жалею). Квантовую теорию трогать не будем (пока?), сосредоточимся на теории относительности. И для определённости и во избежание избитых возражений (не с Вашей стороны) предположим, что речь о физико-математических классах.

1. Захватывает теория относительности воображение или нет - вопрос по-моему второстепенный. Может быть я ошибаюсь, но, например, идеальный газ - не слишком интересная тема, мягко говоря, и немного там места для разгула воображения, а её жуют-пережёвывают в 10 классе. Вопрос скорее в том, может ли 11-классник понять основные идеи. Я видел, Вы где-то говорили (поправьте меня, если что), что одних только идей мало, но тем не менее.
Вот скажем, на слуху долгое время был коллайдер (который каждый второй журналист называл "андронным"). Или можно даже не ограничиваться им - просто об ускорителях говорить. Нужно ли человеку знать, что частицы там по "особым" законам движутся?

2. Может ли проблема заключаться в том числе в том, что у школьников нет подходящего математического аппарата в руках? Т.е. некие идеи сформулированы, а выразить их - никак? С учётом того, что

Munin в сообщении #1142601 писал(а):

У него скорее захватывает воображение виртуальная реальность

сама идея пространств большей размерности, чем три, отторжения уже ни у кого не вызовет.

[Mihr]

Лично я не стал бы настаивать на исключении из школьного курса физики минимальных представлений о ТО и квантовой физике. По двум причинам.
Первая причина: эти теории - не просто разделы физики. Это - современные разделы физики. Их исключение из классического школьного курса физики сделает этот курс совсем уж "классическим" - вплоть до архаичности. Получится, что школьник усваивает идеи Галилея, Ньютона, Максвелла, Ферма... но так и не дотягивает до физики XX века. Мысль о том, что ТО и КМ могут быть заменены другими фрагментами современной физики, не очень вдохновляет. Хотя бы потому, что ТО и КМ - не просто современные разделы физики. Они играют и определённую мировоззренческую роль. Можно было бы попытаться "осовременить" курс физики несколько иначе: скажем, попытаться включить в него какие-то элементы нелинейной оптики (а ТО и КМ исключить). Но это ещё хуже. Так как эти элементы всё равно будут выглядеть в общем курсе физики чужеродно и стоять особняком. Скорее даже не стоять, а висеть: под ними так же не будет существенной теоретической базы, да и необходимым для их усвоения матаппаратом школьник не владеет. При этом - в отличие от ТО и КМ - каких-то новых элементов мировоззрения нелинейная оптика с собою не принесёт...
Вторая причина, по которой я не стал бы исключать эти теории из школьной программы, - банальная пропедевтика. Да, я понимаю, что реальных представлений об этих теориях школьник с уроков физики всё равно не вынесет. Однако, знакомясь с новыми теориями, он начинает исподволь привыкать к ним. Поначалу хотя бы на уровне привыкания к новым для себя терминам. Это поможет ему чуть легче воспринять эти теории, когда/если он станет изучать их всерьёз. Есть такая формула: "Понять - значит привыкнуть". Возможно, она не вполне справедлива, но изрядная доля истины в ней есть. Привыкание даёт если не реальное понимание, то хотя бы его иллюзию. А это реально полезно, потому что позволяет на первых порах более смело "барахтаться" в новой области знания. Здесь - с методической точки зрения - ситуация примерно такая же, как с интегралами в школьном курсе математики. Впервые интегралы проникли в школьный курс в результате реформы, связанной с именем Колмогорова. Многие учителя, методисты, не говоря уж о родителях и самих учениках были возмущены: как это так - тащить в школу высшую математику?! "Да вы научите школьника нормально элементарной математике!" - примерно таковы были преобладающие настроения в те далёкие уже годы (рубеж 70-х - 80-х). Прошло лет двадцать (или сколько там?) - интегралы в школе отменили. А потом... вернули опять. Уж очень несовременно, архаично выглядит сегодняшний школьный курс математики без интегралов. С ними - плохо, а без них - ещё хуже. А я лично благодарен команде реформаторов во главе с Колмогоровым. Я уверен: если бы с понятием производной и интеграла я не познакомился ещё в школе, в вузе мне было бы существенно труднее. Конечно, тех скудных элементов высшей математики, что проникли тогда в школьные учебники, самих по себе было не достаточно. Но они мотивировали познакомиться с техникой дифференцирования и интегрирования более основательно. Не так ли обстоит дело с ТО и КМ? По три-четыре академических часа (в школе) на каждую из этих теорий - это, разумеется, мало отличается от "совсем ничего". Но ведь кого-то из школьников это начальное знакомство мотивирует к попыткам самостоятельного, более серьёзного изучения этих теорий...
Поэтому в данном случае я не готов разделить точку зрения Munin'а. Хотя чаще всего он оказывается прав Думаю, что на этот раз - нет.

[Metford]

Mihr в сообщении #1142618 писал(а):

Получится, что школьник усваивает идеи Галилея, Ньютона, Максвелла, Ферма... но так и не дотягивает до физики XX века

Вот я подобным образом раньше ругался по поводу того, что там, где я учился, высшая математика на идейном уровне практически не перешагивала, по существу, границы середины XIX века.

Mihr в сообщении #1142618 писал(а):

скажем, попытаться включить в него какие-то элементы нелинейной оптики

Не надо... В школе уродуется обычная волновая оптика, что же будет с нелинейной. А главное, не вполне очевидно, зачем её включать.

Mihr в сообщении #1142618 писал(а):

он начинает исподволь привыкать к ним

И с этим согласен. Мне коллега в своё время приводил в пример сравнение учебника Хвольсона по общей физике и учебника более современного. Уровень математики вырос очень сильно. Думаю, что не все это восприняли спокойно.
Всё-таки с развитием науки должны какие-то её идеи усваиваться людьми, по крайней мере, на упрощённом уровне (но не чересчур упрощённом, конечно).

Mihr в сообщении #1142618 писал(а):

Уж очень несовременно, архаично выглядит сегодняшний школьный курс математики без интегралов. С ними - плохо, а без них - ещё хуже.

А вот здесь не соглашусь. По-моему я буду не первым, кто скажет, что школьники выносят из школы "знание", что производная - это штрих такой. Потом они приходят на первый семестр и думают, что они что-то знают. Из-за этого они невнимательно слушают с понятным эффектом. С интегралом ещё хуже.
Лучше бы, действительно сосредоточились на вещах попроще. Я, например, никогда не понимал (и не пойму, вероятно), почему в школе есть скалярное произведение векторов, но нет векторного. Отсюда возникают все эти кривые правила левой-правой руки.

А производные и интегралы в школе хотя бы в физике бы использовали...

[Mihr]

Metford в сообщении #1142620 писал(а):

Я, например, никогда не понимал (и не пойму, вероятно), почему в школе есть скалярное произведение векторов, но нет векторного.

Рискну предположить: потому что скалярное произведение используется в школьной геометрии, а без векторного она более или менее успешно обходится. Физика в школе не считается важнейшим предметом (важнейшие в школе - математика и русский язык), поэтому не приходится надеяться на включение в школьный курс геометрии векторного произведения лишь ради его дальнейшего использования в физике.

Metford в сообщении #1142620 писал(а):

А вот здесь не соглашусь. По-моему я буду не первым, кто скажет, что школьники выносят из школы "знание", что производная - это штрих такой.

Я-то говорил о том, что лично для меня знакомство с производной и интегралом ещё в школе оказалось полезным. А то, что большинство первокурсников воспринимает производную лишь как значок (штрих) и, соответственно, знак интеграла - как закорючку, для меня не новость. Кстати, вспомнилось: один из студентов факультета АСУ (то есть, будущий специалист по компьютерной технике) на вопрос "Что такое файл?" ответил: "Это значок на экране монитора". Подобная "глубина понимания" мне вполне знакома.

[arseniiv]

Если говорить о векторном произведении, то лучше уж сразу внешнее. Потому что когда работаешь в плоскости (а скалярное вводится впервые ещё на планиметрии), внешнее всё ещё есть, и звёздочка Ходжа (которую, так и быть, упоминать не будем… или будем?) тоже есть, так что вместо векторного произведения закономерно получится «псевдоскалярное», как я слышал, его иногда зовут, хотя его вовсе не обязательно вводить, сводя всё к векторам и скалярам. Наоборот, было бы полезно хотя бы просто показать людям, сколько разных вещей математика рассматривает, с которыми можно производить какие-то действия. К тому же, рисуются мультивекторы замечательно. Впрочем, это, разумеется, не идея на сейчас. А так можно было бы ещё из линейной алгебры накидать полезного.

По поводу СТО: я подтвержу, какая была с ней ерунда лично у меня в школе. Были формулы зависимости массы от скорости, были формулы сокращения длины/замедления времени, не было преобразований Лоренца, не было просто даже гамма-фактора (и корни переписывались кучу раз), не было 4-величин. И какой с этого набора должен быть толк? (Про принцип относительности не помню, но он погоды в сравнении и не делает: его можно было бы упомянуть и без всего остального, раз уж хочется просвещения.) Если оставлять (С)ТО, надо это всё переделать по-другому как минимум. Впрочем, с этим наверняка многие и так согласятся.

С КМ цельность была примерно такая же (что было, а чего не было, помню хуже). Впрочем, на «Общей физике» в университете, кажется, было ещё хуже (вещей больше, а связей удельно чуть ли не меньше, но это спишу на человеческий фактор). Физическое мышление я постиг более-менее (насколько это вышло к этому дню) только на этом форуме.

[Mihr]

Вдогонку к сказанному.

Metford в сообщении #1142620 писал(а):

А производные и интегралы в школе хотя бы в физике бы использовали...

А кто запрещает? Это вполне во власти учителя. Мне приходилось работать и в школе. Я использовал эти понятия. Не скажу, что буквально все школьники всё понимали (так, наверно, не бывает), но кто хотел понять - тот понимал, о чём речь.

Metford в сообщении #1142620 писал(а):

В школе уродуется обычная волновая оптика, что же будет с нелинейной. А главное, не вполне очевидно, зачем её включать.

Так я и не предлагал это сделать. Я говорил лишь о том, что осовременить курс физики как-то иначе - получится, вероятно, только хуже.

[Metford]

Mihr в сообщении #1142624 писал(а):

Физика в школе не считается важнейшим предметом (важнейшие в школе - математика и русский язык), поэтому не приходится надеяться на включение в школьный курс геометрии векторного произведения лишь ради его дальнейшего использования в физике.

В школах или классах с физико-математическим уклоном вполне могли бы включить.
И кстати, почему, собственно, только в физике. В не к ночи помянутом ЕГЭ задачи на стереометрию в большинстве своём просто-таки на ура решаются методами аналитической геометрии. Но отсутствие векторного произведения здорово этому мешает.

Mihr в сообщении #1142624 писал(а):

Я-то говорил о том, что лично для меня знакомство с производной и интегралом ещё в школе оказалось полезным.

Погодите. Вы сказали, что курс без производной выглядит архаично. Я ответил, что курс с производной у подавляющего большинства проходит без понимания. Вы говорите, что для Вас знакомство с производной было полезным. Мы же не о частных случаях (которые, к счастью, всё-таки бывают).

arseniiv в сообщении #1142628 писал(а):

Наоборот, было бы полезно хотя бы просто показать людям, сколько разных вещей математика рассматривает, с которыми можно производить какие-то действия.

Мечты... Правда, мечты хорошие. Но пока что в школе о комплексных числах говорить стесняются. Был случай у меня, пришёл я на одну из тех олимпиад, которые дают льготы в поступлении потом. И там в условии одной из задач сказано было, что, мол, числа считать вещественными. Моментально вопрос из аудитории: а что это значит - какие же ещё? И чувствовалась молчаливая поддержка большей части аудитории.

arseniiv в сообщении #1142628 писал(а):

Если оставлять (С)ТО, надо это всё переделать по-другому как минимум

Я поэтому выше и спрашивал: может математики не хватает (как обычно)?

Mihr в сообщении #1142630 писал(а):

Я говорил лишь о том, что осовременить курс физики как-то иначе - получится, вероятно, только хуже.

С этим я согласился.

[Mihr]

arseniiv в сообщении #1142628 писал(а):

По поводу СТО: я подтвержу, какая была с ней ерунда лично у меня в школе.

Всё же, получается, речь прежде всего о том, что Вам ТО плохо преподавали (а не о том, что сама ТО в школе неуместна). Возможно, ещё в учебнике соответствующие параграфы были не очень хорошо написаны. Кстати, не вспомните, по какому учебнику Вы в школе учили физику? (Хотя, конечно, более вероятно, что здесь дело не столько в учебнике, сколько в не очень хорошем учителе).

[warlock66613]

Да нету сейчас в школьном курсе квантовой физики. Равно как и теории относительности. (Я говорю, разумеется, об обычной общеобразовательной школе.) Потому что по факту их не преподают. Да их и преподавать некому: много ли найдётся школьных учителей, знающих эти области физики? Они и обычную-то механику не знают вне пределов школьного учебника (попробуйте спросить какого-нибудь знакомого учителя о принципе наименьшего действия). Тут уж скорее надо вести речь о том, что может быть их туда включить стоит, но те огрызки, что там сейчас есть (уравнение фотоэффекта и не помню что именно из СТО, кажется постулаты и закон сложения скоростей) никакой педагогической ценности не представляют.

[Mihr]

Metford в сообщении #1142631 писал(а):

Мы же не о частных случаях (которые, к счастью, всё-таки бывают).

Да, Вы правы. Неважно выразил свои мысли. Я бы не стал говорить о себе, если бы не наблюдал сходную картину на примере других. Некоторые студенты вполне прилично осваивают технику дифференцирования ещё в школе (интегрирования - гораздо реже, к сожалению), с такими работать - больше удовольствия

-- 07.08.2016, 21:16 --

Metford в сообщении #1142631 писал(а):

В не к ночи помянутом ЕГЭ задачи на стереометрию в большинстве своём просто-таки на ура решаются методами аналитической геометрии.

Согласен.

Metford в сообщении #1142631 писал(а):

Но отсутствие векторного произведения здорово этому мешает.

Тоже не спорю. Но без векторного произведения школьная геометрия худо-бедно обходится, а без скалярного - нет.
К тому же, не очень понятно, как вводить векторное произведение в школе. Ограничиться определением? Это мало что даст. Расписать его вывод в координатах? Без понятия определителя наверняка практически никто сложнейшую формулу не запомнит. Ввести в школе понятие определителя? Потянется цепочка его свойств и сопутствующих понятий...

warlock66613 в сообщении #1142634 писал(а):

Да нету сейчас в школьном курсе квантовой физики. Равно как и теории относительности. (Я говорю, разумеется, об обычной общеобразовательной школе.) Потому что по факту их не преподают.

В учебнике и в школьной программе - есть. Если учитель не преподаёт - это на совести учителя.

[warlock66613]

Mihr в сообщении #1142635 писал(а):

В учебнике и в школьной программе - есть.

Нету. Щас я найду какой-нибудь современный учебник и докажу вам это (или признаю что неправ, но я буду сильно удивлён в таком случае).

PS: Словечко "щас" в этом сообщении означает "не откладывая, но не сиюминутно".

[Mikhail_K]

warlock66613 в сообщении #1142637 писал(а):

Нету. Щас я найду какой-нибудь современный учебник

Ну, например, Громов, Шаронова. Физика 10 и Физика 11 (профильный уровень). 2006-й и 2007-й годы выпуска. Довольно вменяемые учебники.
Кстати, они содержат в себе весь школьный курс физики целиком, в т.ч. всё то, что школьники проходили в 7, 8 и 9 классах. (Примерно такая же ситуация с материалом по истории, кстати.) Это к вопросу о нехватке времени. Эти учебники показывают, что весь школьный курс физики можно пройти за два года. Если на что-то не хватает времени, можно растянуть на три года, пусть "несерьёзная" физика будет изучаться вместо 7-9 классов в 7-8, а "более серьёзная" вместо 10-11 в 9-11. Конечно, это будет не столь удобно, учитывая, что часть учеников покидают школу именно после 10-го класса. Но и не катастрофично.

[Aritaborian]

Посмотрел наши белорусские тесты по физике (аналог российского ЕГЭ), ни одной задачи по СТО или КМ не нашёл. Это не значит, конечно, что элементы СТО и КМ не преподаются у нас в школе.