Физика проще, чем кажется — интервью с преподавателем Александром Улитиным

Если вы хотите глубоко понять физику, сосредоточьтесь на олимпиадных задачах и участвуйте в конкурсах. С решением тестов для ЕГЭ можно заняться позже, когда будет уверенность в своих силах.

Как помочь детям понять и полюбить физику. Преподаватель Антон Шейкин — о чёрных дырах, гуманитариях и вкусной еде

Антон Шейкин, лауреат премии Общества Знание, педагог и ученый, убежден, что подготовка к ЕГЭ по физике, которую проходят ученики профильных классов, почти не дает возможности постигнуть эстетику и глубину этого предмета. Физика способна быть не только точной наукой, но и источником вдохновения и романтики. Антон поддерживает свое мнение не только словами, но и действиями, демонстрируя это на собственном примере.

Я веду занятия по физике как для студентов, так и для школьников. Кроме того, я занимаюсь научными исследованиями на кафедре физики высоких энергий и элементарных частиц в Санкт-Петербургском государственном университете. Моя прямая специализация связана с изучением гравитации. Если говорить коротко, я занимаюсь теорией относительности и ее расширениями, исследуя тематики, которые возникли после революционных открытий Эйнштейна. Также периодически принимаю участие в проектах, направленных на популяризацию науки.

Когда я разрабатывал свою диссертацию, то вместе с научным руководителем научились представлять концепцию черной дыры в форме простого рисунка. Это позволило нам эффективно объяснять широкой аудитории, каким образом функционируют черные дыры, их ключевые свойства и какие ощущения может испытать человек, попадая в их объем. Таким образом, моя научная деятельность служит источником идей для преподавания.

Этот процесс работает и в обратном направлении: проводя лекции, я постоянно поддерживаю свою вовлеченность и изучаю новые аспекты. Если я не обновляю содержание своего курса ежегодно, он теряет актуальность и, следовательно, интерес для студентов. Аналогично, занимаясь наукой, я способен лучше изложить материал на лекциях — в противном случае знания устаревают, и я не смогу вовремя донести их до учащихся.

Энтропия и большой адронный коллайдер

У школьников и студентов, изучающих физику, всегда есть любимые и менее любимые темы. В числе популярных обычно находятся те, которые привлекательны своим звучанием или активно популяризируются в научной литературе. Например, тема энтропии вызывает живой интерес среди учащихся, поскольку многие из них наверняка читали, что энтропия постоянно растет, что в свою очередь предполагает исход человечества. Это звучное и выразительное слово, находящееся за пределами учебников, активно привлекает внимание, что ведет к неизменному интересу.

С другой стороны, такие темы, как влажность в молекулярной физике или магнетизм — к примеру, электромагнитная индукция и магнитные поля — зачастую не вызывают никакого энтузиазма. Их сложные формулы и абстрактные теории не поддаются визуализации и осязанию, что затрудняет понимание. Учащиеся пытаются осознать эти концепции, но часто сталкиваются с трудностями.

Поэтому я стараюсь найти явления или термины, которые школьники могли бы видеть в повседневной жизни. Например, если речь идет о магнетизме, я спрашиваю: «Вы знаете, что такое Большой адронный коллайдер?» Они, конечно, слышали об этом. Либо я упоминаю о поездах на магнитной подушке, о которых тоже многие в курсе. После этого я стремлюсь объяснить, как именно они функционируют. Так сложные законы физики и формулы становятся доступны для понимания.

Зачем нужно учить физику

Физика помогает понять причины и следствия всех происходящих вокруг нас процессов. С ее помощью можно рассчитать оптимальную скорость передвижения, понять, почему взобраться на гору труднее, чем спуститься с неё, и почему опасно ходить по тонкому льду — на все эти и другие вопросы физика дает четкие объяснения.

Особое внимание к изучению физики должно быть у тех, кто планирует работать в таких областях, как:

• медицина;
• электротехника;
• механика;
• астрономия;
• судовождение;
• грузовые и пассажирские перевозки;
• информационные технологии.

Тем не менее, даже гуманитариям не стоит пренебрегать базовыми знаниями по физике. Эта наука — одна из немногих точных, которая учит опираться на правила и развивает аналитическое мышление. В повседневной жизни также нередко возникает необходимость в простейших физических знаниях. Например, выбирая технику для кухни, покупая новый велосипед или роликовые коньки, а также при покупке продуктов, мы сталкиваемся с множеством физических характеристик и элементарных законов. Если вы не хотите стать жертвой хитрой рекламы и приобрести некачественный товар из-за отсутствия знаний в области механики или термодинамики, начинайте изучать физику!

Какие трудности могут возникнуть при изучении физики

Некоторые студенты порой выражают недовольство по поводу определенных трудностей, возникающих в процессе изучения физики. Чаще всего сложности возникают из-за:

• недостатка математических знаний, которые необходимы для понимания физических формул и уравнений;
• неправильного выбора учебника;
• недостаточной квалификации преподавателя;
• попыток изучить сложные аспекты без достаточной базы знаний;
• отсутствия практического применения изученных законов.

Также важно отметить, что обстановка, в которой ведется учебный процесс, играет немалую роль. Изучать законы относительности и электрических зарядов под звучание громкой музыки или болтовни телевизора совершенно нецелесообразно. Перед началом учебы обязательно создайте условия тишины вокруг себя, чтобы ничто не отвлекало от сосредоточенности на материале.

В чём главная сложность изучения физики?

Главное затруднение заключается в том, что многие школьники воспринимают физику как нечто сложное и недоступное. На самом деле физика значительно легче, чем многие мыслили — например, по сравнению с курсом математики.

Вот в физике очень удобно проводить параллели и проводить аналогии с реальным миром. Большинство физических законов воспринимается гораздо более интуитивно, чем сложные доказательства и теоремы в математике.

Физика — это на самом деле просто. Я всегда говорю своим ученикам: «Сейчас вы сами увидите, что все гораздо легче, чем вам казалось в начале.»

Как физика может пригодиться в жизни тем, кто не поступает на физфак или мехмат?

Физика на самом деле присутствует повсюду. Она окружает нас каждый день! Поэтому знания, полученные в рамках школьной программы, необходимы всем — даже гуманитариям.

С помощью физики можно легко просчитать, сколько дров нужно для растопки печи в загородном доме, или же как приготовить обед в походных условиях в котелке. Физика объясняет, почему масло и вода не смешиваются, если их соединить, а остаются на разных уровнях в сосуде.

Если в вашем доме нет весов, а они вам нужны, знание физики поможет собрать простую конструкцию рычажных весов из картона, бумаги и других доступных материалов.

Когда вы разбавляете горячий чай холодной водой, чтобы быстрее снизить температуру, понимая физику, вы можете рассчитать, сколько именно воды потребуется для достижения комфортной температуры. Аналогично, физика поможет вам узнать, за какое время закипит чайник с заданной мощностью.

Овладев курсом физики, вы станете понимать, как долго те или иные продукты сохраняются при разных температурах. Вам станет понятно, какая температура в холодильнике, а какая в морозильной камере, и почему именно так, и многое другое!

Я также веду три курса экспериментальной физики в Фоксфорде, и на каждом из занятий проводятся практические опыты. Это дает возможность студентам лучше осознать, что физика — это и есть наша жизнь.

Развивайте навыки

Лучшим способом изучения физики является решение задач. Особенно если за это есть возможность получить какую-то награду. На уроках в роли «валюты» могут выступать оценки.

Обсудите с учениками, почему красивая упаковка товара важна: если начинать решать задачу без четкой структуры, можно легко сбиться с мысли и прийти к неверному ответу. Например, можно на доске писать всю информацию подряд и в итоге оказаться с неправильным решением, потому что условия задачи — это важный элемент.

Хотя объяснить все сложные темы с помощью игр и анекдотов невозможно, это и не является конечной целью — лучше побудить школьников к креативному погружению в предмет, чтобы удивиться их интересу и отдаче.

Примеры, придуманные детьми:

1. Формула мощности электрического тока P = U*I воспринимается как «формула поросенка». Это происходит потому, что по-английски «поросенок» — это piglet, и он издает звук: UI, UI, UI.
2. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории:

— Поделим две шоколадки на троих?
— Не получится!
P= 2/3 nE

Коллеги, какие темы физики вы и ваши ученики считаете наиболее сложными? Поделитесь своим мнением в комментариях!

Видео опытов

Я считаю, что не нужно доказывать важность экспериментов. Они должны быть неотъемлемой частью урока. Я стараюсь показывать эксперименты хотя бы каждые полчаса занятия. Это помогает снять напряжение, подтверждает изложенную тему, упрощает ее понимание и возвращает внимание учеников, если они начинают отвлекаться. В этом разделе я обсуждаю видеоматериалы с экспериментами, однако, в некоторых случаях проводить настоящие опыты значительно полезнее — об этом пойдет речь в следующем разделе.

• Учебные ролики снимаются не только профессиональными студиями, но и учителями, которые освоили интернет и ведут свои видеоблоги. Таким образом, вы не столкнетесь с проблемами в поиске материалов, однако выбор подходящих видео может оказаться сложной задачей, в чем я постараюсь помочь.

Важно отметить, что качественные видеоматериалы могут отличаться не только по своей производственной ценности, но и по целям использования — от учебной демонстрации до популяризации науки.

Учебные демонстрации от НИЯУ МИФИ

Многие из лучших учебных демонстраций, которые я показываю своим ученикам, были сняты телестудией НИЯУ МИФИ с участием выдающегося лектора Валериана Ивановича Гервидса. Он отличается необычайным даром объяснять материал, используя ясную и грамотно оформленную речь. Хотя видео ориентировано на студентов, подача информации сделана так, что учащиеся средней школы без труда поймут содержание роликов.

В итоге, материалы действительно качественные, но довольно строгие в подаче.

GetAClass — Физика в опытах и экспериментах

Это новый канал, который пока что имеет немного роликов, но постоянно развивается. Авторам удалось найти баланс между учебным и популяризационным контентом. Я пока не знаю ничего о создателях канала, если у вас есть информация о них — поделитесь в комментариях.

В общем, видео для детей полезны и интересны, но пока существует небольшое количество учебного материала.

Простая наука

Этот канал известен аудитории портала Хабр. Его создатель Денис Мохов Bredun провел большую исследовательскую работу и качественно снял множество всевозможных экспериментальных «ВАУ» демонстраций. Это образец популяризаторского материала, где акцент сделан не на обучении, а на заинтересованности.

Итог: видео качественное, но лучше показывать его не как учебное, а для закрепления знаний, когда ученик уже усвоил материал.

Галилео

Эксперименты проводит известный шоумен Александр Пушной. Его яркий стиль подачи информации нравится школьникам. Однако его речь часто бывает схематичной и требует пояснений с точки зрения физики, что порой вызывает недоумение. Например, анализируя ролик о подводной лодке, я первоначально каждый раз останавливал видео и объяснял своим ученикам ошибки, но сейчас просто выключаю звук и рассказываю сам. Такой компромисс позволяет сильно сократить временные затраты и удовлетворяет детей.

Итог: яркие эксперименты с ошибками в изложении, требующими коррекции, не показывайте, если не уверены в своих знаниях по данной теме.

Худшее учебное видео — Физика для самых маленьких от Саакаянца

Иногда родители делают ошибку, показывая это видео детям, некоторые учителя физики даже используют его на уроках в 7 классе. Об этом видео уже было написано отдельное сообщение, повторяться не будем.

Итог: никогда и никому не показывать. НИКОГДА!

Следите за обновлениями этой статьи, так как список рекомендаций будет дополнен вашими советами и тем, что я еще вспомню.

Будь креативным

Учебные видео — это, безусловно, хорошо, но физика окружает нас повсюду. Вспомните, где вы сталкивались с тем, что изучаете, и покажите это ребенку. Например, чтобы объяснить, что такое инерция, я показываю фрагмент с Человеком-пауком из начала поста и объясняю его поведение.

Видео уроки и курсы. Почему не они?

1. Мне не встречались качественные завершенные бесплатные курсы по школьной физике. Если вы знаете, где их можно найти, буду признателен за информацию.
2. Большинство курсов платные, и заранее неизвестно, насколько они качественны. Если среди вас есть люди, знакомые с хорошими курсами — поделитесь с нами.
3. Курсы проводят уроки по своей структуре, не учитывая уровень знаний, способности, интересы и потребности детей. Из-за этого они могут идти в разрез с многими из вышеперечисленных аспектов, или даже со всеми.
4. Если у ребенка есть недочет по какой-то теме, вы могли бы помочь ему решить его за 15 минут, ответив на вопросы, а курсы, в этом случае, просто оставят его без помощи и упрочат оставшиеся пробелы.

Замечу, что этот сайт был создан более 10 лет назад, и он был мне очень полезен на протяжении всего этого времени.

Проведите практический эксперимент. Известна поговорка: «Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать», но не все знают продолжение: «И один раз прикоснуться — чем сто раз посмотреть». Так вот, в физике это действительно так. Проведите вместе с вашим ребенком хотя бы один эксперимент. Только не следуйте шагам лабораторной работы из учебника (иначе ребенок может невольно возненавидеть физику), а выберите реальный опыт, который могли бы провести.

Если не уверен, с чего начать, рекомендую ознакомиться с материалами статьи: Простые опыты с ребенком дома. Вы найдете массу интересных идей.