Слабое место школьных учителей физики - это ТО?

[Mihr]

warlock66613 в сообщении #1142921 писал(а):

Mikhail_K в сообщении #1142918 писал(а):

нужно просто подчеркнуть для учеников, что элементарные частицы - это и не волны, и не частицы в интуитивном смысле, а нечто другое, а вот что именно - для этого нужна математика, которую в школе не проходят

Ну так вот этого в учебниках и нет.

К сожалению, именно так. И это тем более удивительно, что тот же Г.Я. Мякишев - автор не только школьных учебников, но и ряда популярных книг - говорит об этом в своих популярных книгах. Ему принадлежит довольно удачный, как мне кажется, пример - "описание кентавра". Смысл такой: мы можем лишь приблизительно описывать кентавра как человека и приблизительно как лошадь. Однако, это означает, что он, строго говоря, и не человек, и не лошадь, а нечто третье. Видел я и другие иллюстрации к дуализму волна - частица, но эта иллюстрация Г.Я. Мякишева нравится мне больше других. Почему это (или сходное) объяснение не попало в его же учебник физики - я не понимаю. Сам я рассказывал о примере Мякишева и студентам, и школьникам. И тем и другим объяснение нравилось. И те и другие говорили: "Так понятнее".

[arseniiv]

Mikhail_K в сообщении #1142918 писал(а):

Так что должно быть ощущение, что пройдено не всё, что всё изучить невозможно. Ведь именно это ощущение приводит к желанию узнать больше.

По-моему, это лучше говорить прямо, а не создавать ощущение аккуратным раскладыванием материала по учебнику. Именно даже не надеяться на то, что учитель что-то добавит от себя, что предполагалось между строк, а прямым текстом написать: а вот бывает такое и такое (или: а в таких условиях это уже не работает), но мы здесь об этом не расскажем…

-- Вт авг 09, 2016 20:34:34 --

Mihr в сообщении #1142955 писал(а):

И те и другие говорили: "Так понятнее".

А не проще ли с цилиндром и его проекциями? Вот так прямоугольник, так круг, а так внезапно непонятная штуковина, и добавить, что на школьном уровне описания доступны только проекции, а не сам цилиндр.

[warlock66613]

Аналогия с кентавром ближе. Несложно придумать в каких условиях можно считать кентавра лошадью, а вот в каких условиях можно приблизительно считать цилиндр кругом я затрудняюсь сказать.

[Mihr]

arseniiv в сообщении #1142966 писал(а):

А не проще ли с цилиндром и его проекциями?

warlock66613 в сообщении #1142972 писал(а):

Аналогия с кентавром ближе.

По мне, в обоих объяснениях есть определённые преимущества. В случае с кентавром можно говорить об условиях, когда он описывается как лошадь (или как человек). Но и в идее объёмного тела и его силуэтов, полученных с разных точек зрения, есть определённое преимущество. Здесь присутствует мысль о том, что, получая фрагментарные знания об элементарных частицах в результате косвенных измерений, мы как бы изучаем объект по отбрасываемой им тени. По-моему, вполне удачный образ.

[warlock66613]

Mihr в сообщении #1142977 писал(а):

По мне, в обоих объяснениях есть определённые преимущества.

Да, я полностью согласен, что два данных примера вместе лучше, чем каждый по отдельности.

[Утундрий]

Прямоплоскость это диалектика прямой и плоскости в виде точки их пересечения в том случае, когда таковая точка есть. В общем же случае есть только прямоплоскость, без какой либо точки.

[Munin]

Mihr в сообщении #1142898 писал(а):

То есть, целые главы школьного учебника Вы считаете разговором ни о чём?

Да!

И судя по вашим ответам, вы не понимаете, о чём речь. Сейчас у меня мало времени, а то бы я вам попытался рассказать в подробностях, насколько вы неправы. К сожалению, временно я буду вынужден ограничиться другими собеседниками. Надеюсь, warlock66613 справится с этой задачей.

Mihr в сообщении #1142898 писал(а):

Из всех школьных предметов его потенциальными "пользователями" могут быть лишь геометрия и физика.

А у СТО школьных "пользователей" вообще нет. КМ могла бы быть востребована химией, но "школьная химия уже худо-бедно выстроена без квантовой механики".

Metford в сообщении #1142917 писал(а):

Я говорил не о том, как воспринимается то, что есть - а о том, как будет восприниматься то, что должно быть.

А я вообще не говорил о восприятии. Я говорил о сути. И о возможностях её преподать массово, всем, с имеющимися часами и учителями.

Metford в сообщении #1142917 писал(а):

Вы практически предвосхитили моё намерение о дальнейшем ходе разговора. Я хотел предложить попробовать подумать, что можно было бы включить в школьное изложение СТО.

Нет, извините, либо СТО, либо ускорители. О втором я готов подумать, о первом - резко против, по уже изложенным причинам.

(Изложение СТО профильным школьникам делается легко: геометрия Минковского. И много книг можно взять за основу и образец.)

Metford в сообщении #1142917 писал(а):

Учитывая, что плотность заряда серьёзно в школе не используется (если вообще вводится), то теорема Гаусса ни в каком виде в школе не доступна.

Mihr вас попросту ввёл в заблуждение. Вспомните, что у уравнений Максвелла есть ещё и интегральная форма - вполне школьного уровня абстракции.

Metford в сообщении #1142917 писал(а):

Если говорить про квантовую механику, то по-моему сейчас её изложение находится в школе примерно на следующем уровне: "В общем, лет сто назад обнаружилось, что как-то всё не так; как на самом деле - это вам знать рано; но есть три-четыре примера, о которых можно чуть-чуть рассказать. Да, ещё вы должны выучить про фотоэффект и формулу Планка". Действительно, чем так - лучше бы вообще не было.

Если бы эти слова ещё явно и честно произносились, был бы не тот кошмар.

Mikhail_K в сообщении #1142918 писал(а):

Может, даже школьник... будет думать: что, составители учебников специально включают туда только самые скучные темы, в то время как на самом деле есть и такие чудеса?

И будет совершенно прав.

Mikhail_K в сообщении #1142918 писал(а):

То есть в школьный курс я предлагаю включить некие намёки

Именно это сейчас фактически и делается, и с разрушительными, катастрофическими результатами. Так что я настаиваю, что это порочная практика.

Mikhail_K в сообщении #1142918 писал(а):

Школа должна развивать кругозор и любознательность.

Не слишком дорогой ценой. Поскольку эта цель всё-таки не на первом месте, а где-то в первой десятке.

Mikhail_K в сообщении #1142918 писал(а):

Ещё один довод - мне кажется это совсем нехорошо, когда у школьника создаётся впечатление, что в школе ему рассказали почти всё, что придумали учёные до сих пор.

Именно это возникает от нынешних "школьных СТО и КМ".

Mihr в сообщении #1142930 писал(а):

По мне, пока лучше так, чем никак. И, конечно, нужно работать над созданием новых концепций преподавания физики и учебников нового типа. Не оставляя места тезисам типа "хорошо всё равно не получится, лучше откажемся вовсе от этих разделов". Со временем всё получится.

Вы явно не представляете себе объём математики, необходимый для нормального введения КМ. И мне кажется, вообще не знакомы с КМ на настоящем уровне (напр., первые главы ЛЛ-3).

[Metford]

Munin в сообщении #1143030 писал(а):

Нет, извините, либо СТО, либо ускорители. О втором я готов подумать, о первом - резко против, по уже изложенным причинам.

Хорошо, пусть будут ускорители. Тоже интересно.

Munin в сообщении #1143030 писал(а):

Вспомните, что у уравнений Максвелла есть ещё и интегральная форма - вполне школьного уровня абстракции.

Посмотрите: я фактически по ним выше прошёлся, именно по интегральной форме (только явно не сказал). Только теорему Гаусса исключил, хотя, если подумать, поток магнитного поля в школе используют. Так что, наверное, да. И Гаусса можно.
Принципиально тут моя позиция не задета: с электромагнетизмом в школе не до такой степени плохо, как с ТО.

[Munin]

Гаусс вполне работает, если в правой части написать сумму зарядов точечных заряженных частиц (что для классики даже физичней, а КЭД отдельная песня, и в целом тоже может быть связана с этой картиной).

[Mihr]

Munin в сообщении #1143030 писал(а):

Сейчас у меня мало времени, а то бы я вам попытался рассказать в подробностях, насколько вы неправы. К сожалению, временно я буду вынужден ограничиться другими собеседниками.

Пусть будет так. Тогда это будет (пока) мой последний ответ Вам.

Munin в сообщении #1143030 писал(а):

Надеюсь, warlock66613 справится с этой задачей.

С удовольствием прочту ответы warlock66613, если он посчитает нужным что-то добавить к уже сказанному.

Munin в сообщении #1143030 писал(а):

А у СТО школьных "пользователей" вообще нет.

Я и не утверждал, что они есть.

Munin в сообщении #1143030 писал(а):

Вспомните, что у уравнений Максвелла есть ещё и интегральная форма - вполне школьного уровня абстракции.

Понятие потока в школьной физике сегодня вводится лишь для однородного (магнитного) поля, понятие циркуляции векторного поля не вводится вообще. Кроме того, не вводятся в рассмотрение сами векторы $\vec{D}$ и $\vec{H}$. И ещё: плотность тока смещения - это частная производная. Выходит, и от частных производных полностью не уйти... Значит, реально уравнения Максвелла в интегральной форме тоже ввести нельзя. Можно, правда, изложить теорему Гаусса, но если попробовать дать её вывод, то потребуется ещё понятие телесного угла... В общем, без дополнительных часов это всё мало реально. А дополнительные часы на физику в непрофильном классе или в классе другого, не физико-математического, профиля никто не даст.

Munin в сообщении #1143030 писал(а):

Вы явно не представляете себе объём математики, необходимый для нормального введения КМ.

Ну... возможно Только я не предлагаю "нормально вводить" КМ в школе. Не предлагаю рассказывать школьникам о том, что волновая функция комплекснозначна. Или что возможные значения физической величины - это спектр её оператора. Не предлагаю писать уравнение Шрёдингера и говорить о стандартных условиях, накладываемых на его решения... Речь о другом. У меня перед глазами пример учебника химии. Там рассказывается о строении атома и о квантовых числах - без обращения к математическому аппарату КМ. Значит, в принципе это возможно?
Да, это суррогат знания. Что лучше - не пытаться освещать какую-то область вообще или рассказать о ней весьма упрощённо? Вы решительно выбираете первое. А я более склонен ко второму. Возможно, я не прав. Но речь не обо мне. Выходит, что и все авторы школьных программ по физике, а также учебников - тоже неправы. Может быть, конечно, и так. Но тогда, наверно, следует обращаться к самим этим авторам...

(Оффтоп)

Munin в сообщении #1143030 писал(а):

И мне кажется, вообще не знакомы с КМ на настоящем уровне

Наверно, так. Вообще, любой раздел физики я предпочёл бы знать на более высоком уровне, чем знаю реально. Но стоит ли здесь обсуждать именно это? Вы ведь уже сказали, что пока не будете со мною говорить - давайте на этом пока и остановимся.

[amon]

Не удержусь, встряну. Не знаю как у других, а у меня и моих детей в школе хороших преподавателей математики было существенно больше, чем физики. IMHO, причина этого феномена в том, что математику в школе преподавать гораздо проще физики. Из математики можно вырезать произвольный замкнутый кусок, и рассказать его на должном уровне строгости, физику же приходится преподавать в оставаясь в рамках школьной математики. В эти рамки мало чего помещается, поэтому все, что туда влазит надо беречь.

С этой точки зрения СТО - замечательная вещь. Она (в кинематической части) прекрасно туда запихивается. Ничуть не хуже классической механики в школьном понимании, в отличии от квантовой механики - она в школьную программу, IMHO, ну ни как не лезет. То, что про это рассказывают на химии - набор заклинаний, с которыми бедные дети могут справится либо заучив их наизусть (если собираются сдавать ЕГЭ по химии), либо просто пропустив мимо ушей, что проделали мои дети.

Другой вопрос - что СТО даст детям, и надо ли их этим мучить. Опять же, IMHO. Одна из задач школьного образования - дать детям попробовать всякого-разного. СТО - пример науки, где сложность в ее "контринтуитивности" - результаты не согласуются со "здравым смыслом". Такой кусочек может для кого-то быть толчком в нужном направлении (не обязательно - "в науки", скорее в направлении недоверия к "здравому смыслу"). Для большинства, боюсь, будет как с нынешней химией, но так это - "обычные дела". Опять же, это должно быть подано так, что бы это было интересно, а не так, как в школьных учебниках.

(Оффтоп)

Когда я как-то рассказывал "детям" про СТО, то начал с такого пассажа: "Давайте сконструируем машинку, из которой вылетает электрон, которым можно убить слона". Дети довольно быстро сообразили, что скорость такого электрона (посчитанная по-школьному) должна на восемь порядков превосходить скорость света, и на этом основании заявили, что такой машинки не бывает. После чего разговор завязался.

[Pphantom]

Тема перемещена из форума «Свободный полёт» в форум «Вопросы преподавания»
Причина переноса: тематика.

[Metford]

Mihr в сообщении #1143055 писал(а):

Можно, правда, изложить теорему Гаусса, но если попробовать дать её вывод, то потребуется ещё понятие телесного угла...

Тут два вопроса: 1. А нужно ли в школе её выводить? В школе далеко не всё выводится, а показать её выполнение можно хоть на точечном заряде.
2. А чем телесный угол настолько принципиально сложнее угла на плоскости?

И ещё раз напомню: закон индукции Фарадея в школе есть - и никакая частная производная при этом не упоминается (хотя бы потому, что она выносится из-под знака интеграла, применяется уже к потоку магнитного поля, а потому становится полной).

amon в сообщении #1143057 писал(а):

То, что про это рассказывают на химии - набор заклинаний, с которыми бедные дети могут справится либо заучив их наизусть

Зато знаете, какой забавный эффект от этого, когда рассказываешь людям о правилах Хунда, например, и слышишь от народа: "Ну да, как на химии!"

[Mihr]

Metford в сообщении #1143121 писал(а):

Тут два вопроса: 1. А нужно ли в школе её выводить?

Можно и не выводить. Вообще-то, я как раз и говорил о том, что в школе допустимо о многом говорить упрощённо.

Metford в сообщении #1143121 писал(а):

2. А чем телесный угол настолько принципиально сложнее угла на плоскости?

Ничем не сложнее. Но только в школьном курсе математики этого понятия нет. Кстати, ситуация почти такая же, как с векторным произведением: понятие нужно в физике, но в школьном курсе физики всегда используются лишь те математические термины, которые уже введены в курсе математики. Вспомните (или посмотрите), например, вывод формулы пути при равноускоренном движении: фактически в учебнике физики строится понятие интеграла (для частной задачи), однако само слово "интеграл" при этом сознательно и старательно обходится. Поскольку в курсе математики оно ещё не введено. Такая вот петрушка

-- 10.08.2016, 16:10 --

Metford в сообщении #1143121 писал(а):

закон индукции Фарадея в школе есть - и никакая частная производная при этом не упоминается

Я говорил о другом уравнении Максвелла. Где даётся выражение для циркуляции магнитного поля, а не электрического.

[warlock66613]

Что-то направление разговора всё ближе и ближе подбирается к небезизвестной математической программе для школы, составленной Munin.