Необходимость использования нововведений в школьном курсе физики

Стремительное развитие науки и техники, проникновение научных методов во все сферы человеческой деятельности вызвали необходимость формирования творческих и познавательных способностей каждого ученика.

Главным показателем эффективности обучения становится не только и не столько сумма предметных знаний, усвоенных учащимися, сколько сформированность у них умения и навыков самостоятельно приобретать новые знания в процессе учебной и дальнейшей трудовой деятельности. Неким «сухим остатком» всего обучения физике, когда будут позабыты частные факты, формулы, выводы, определения, должны остаться фундаментальные знания и умения, которые позволят человеку, независимо от рода его деятельности, разобраться в новых явлениях, тенденциях, продуктах научно-технического прогресса, успешно осуществлять наиболее эффективный подход к решению производственных проблем, занять активную жизненную позицию в современном обществе.

В связи со стремлением науки и техники вперед программу обучения в разных сферах и отраслях приходиться постоянно обновлять. Так же это касается учебных программам, по курсу школьной физики. Исходя из приведенных ранее примеров открытий 21 века таких как Большого адронного коллайдера, темной энергии, кварк-глюонной плазмы, двухапертурные сверхпроводящие магниты, более долговечные аккумуляторы применяются в школьном курсе физики таких разделах как квантовая оптика. Эта теория установила своеобразие свойств и закономерностей микромира, способы описания состояния и движения микрочастиц.

Результаты этих исследований находят все большее применение в технике. Квантовая теория является более высокой ступенью познания, нежели классическая физика. Она установила ограниченность многих классических представлений. Необходимость обновления школьной программы очень важный момент, иначе знания, полученные школьниками при изучении курса физики, останутся на уровне XIX в. Представления учащихся о строении и свойствах окружающего мира будут неполными и неадекватными современному научному знанию о них.

Однако введение основ квантовой оптики в среднюю школу — сложная методическая задача. Малая наглядность квантово механических объектов (частица — волна), сложность математического аппарата, необычность исходных идей и понятий квантовой оптики создают методические трудности. Поэтому вопросы квантовой оптики очень осторожно вводят в школьный курс Skrinsky A.N. Accelerator prospects for high energy physics. Report on 33d ICHEP, Moscow, 2006 // World Scienti? c. Vol. 1. P. 175 / ed. by A. Sissakian, G. Kozlov, E. Kolganova. Singapore, 2006.

Программа общеобразовательной школы усиливает внимание к вопросам квантовой физики. Она ввела в школьный курс отдельный раздел «Квантовая оптика», который включает в себя уже две темы, содержание которых значительно обновлено. Есть вопросы о строении атома и квантовых представлениях, пусть на качественном уровне, и в базовом курсе физики. Основные познавательные задачи (рис.1) этого нового раздела — ознакомить учащихся со специфическими законами, действующими в области микромира, и завершить формирование представлений о строении вещества, начатое в базовой школе. Рассмотрим, как решают каждую из этих задач.

Первой познавательной задачей является изучение вопросов о световых квантах и действиях света в квантовой идее. Они узнают, что свет, который в явлениях интерференции и дифракции ведет се6я как волна, представляет собой поток фотонов!?! энергия фотонов не может принимать произвольных значений, она дискретна, кратна некоторой постоянной величине (постоянной Планка) Козлов Г. Л., Красников Н. В., Матвеев В. А.

Введение

в Стандартную модель основу современных представлений о строении материи // В глубь материи. Физика XXI века глазами создателей экспериментального комплекса на Большом адронном коллайдере в Женеве. М.: Этерна, 2009. С. 319.

Корпускулярные свойства света проявляются при взаимодействии света с веществом (в фотоэффекте, фотохимических реакциях и т. п.) тем ярче, чем больше энергия фотона. Важным доказательством существования частиц света (фотонов), обладающих определенным импульсом, энергией и массой, является эффект Комптона, изучение которого впервые в последние годы предусматривает школьная программа.

При изучении строения атома по Бору учащиеся узнают, что энергия электрона в атоме также имеет дискретный характер, она квантуется. При изучении строения атома они узнают также, что дуализм свойств присущ не только фотонам (частицам) света, но и всем элементарным частицам — электрону, протону, нейтрону и др.

Объяснение корпускулярно—волнового дуализма свойств частиц света и вещества знакомит их качественно (без изучения уравнения Шредингера) со своеобразием движения микрочастиц: поведение каждой элементарной частицы описывается вероятностными законами, для нее нельзя строго указать координату и импульс, лишено смысла понятие «траектория» и т. п.

С вероятностными закономерностями, действующими в области микромира, учащиеся встречаются и при изучении законов радиоактивного распада: распад каждого атома — случайное явление, для которого можно указать лишь меру его вероятности, а одной из главных характеристик атома и любой элементарной частицы является среднее время их жизни. Так постепенно знакомят школьников со своеобразием законов, действующих в микромире: корпускулярноволновым дуализмом свойств частиц, дискретным характером их состояний, дискретностью величин (на примере энергии), вероятностным характером законов.

Нововведения, или инновации, характерны для любой профессиональной деятельности человека и поэтому естественно становятся предметом изучения, анализа и внедрения. Инновации сами по себе не возникают, они являются результатом научных поисков, передового педагогического опыта отдельных учителей и целых коллективов. Этот процесс не может быть стихийным, он нуждается в управлении.