Lehren aus der modernen Physik. In der ersten Lektion erfahren Sie, warum Physik benötigt wird. Was stimmt mit der Physik in der modernen Schule nicht? Warum Sie Physik studieren müssen

Nicht nur Schulkinder, sondern auch Erwachsene fragen sich manchmal: Warum braucht es Physik? Dieses Thema ist besonders relevant für Eltern von Schülern, die einst eine Ausbildung fernab von Physik und Technik erhielten.

Aber wie kann man einem Studenten helfen? Darüber hinaus können Lehrer einen Aufsatz als Hausaufgabe aufgeben, in dem sie ihre Gedanken über die Notwendigkeit eines naturwissenschaftlichen Studiums darlegen müssen. Natürlich ist es besser, dieses Thema Elftklässlern anzuvertrauen, die sich mit dem Thema vollständig auskennen.

Was ist Physik?

Vereinfacht ausgedrückt: Die Physik entfernt sich natürlich immer mehr davon und dringt tiefer in die Technosphäre vor. Dennoch ist das Thema nicht nur eng mit unserem Planeten, sondern auch mit dem Weltraum verbunden.

Warum brauchen wir also Physik? Seine Aufgabe ist es zu verstehen, wie bestimmte Phänomene auftreten, warum bestimmte Prozesse entstehen. Es ist auch ratsam, sich um die Erstellung spezieller Berechnungen zu bemühen, die dabei helfen, bestimmte Ereignisse vorherzusagen. Wie entdeckte beispielsweise Isaac Newton das Gesetz der universellen Gravitation? Er untersuchte einen von oben nach unten fallenden Gegenstand und beobachtete mechanische Phänomene. Dann hat er Formeln entwickelt, die wirklich funktionieren.

Welche Abschnitte gibt es in der Physik?

Das Fach besteht aus mehreren Abschnitten, die allgemein oder vertieft in der Schule studiert werden:

• Mechanik;
• Vibrationen und Wellen;
• Thermodynamik;
• Optik;
• Elektrizität;
• die Quantenphysik;
• Molekularphysik;
• Kernphysik.

Jeder Abschnitt verfügt über Unterabschnitte, in denen verschiedene Prozesse im Detail untersucht werden. Wenn Sie nicht nur Theorie, Absätze und Vorlesungen studieren, sondern lernen, sich vorzustellen, was besprochen wird, und damit zu experimentieren, dann wird Ihnen die Wissenschaft sehr interessant erscheinen und Sie werden verstehen, warum Physik benötigt wird. Komplexe Wissenschaften, die in der Praxis nicht anwendbar sind, zum Beispiel die Atom- und Kernphysik, können anders betrachtet werden: Lesen Sie interessante Artikel aus populärwissenschaftlichen Magazinen, schauen Sie sich Dokumentationen über diesen Bereich an.

Wie hilft der Artikel im Alltag?

Im Aufsatz „Warum wird Physik benötigt“ empfiehlt es sich, Beispiele zu nennen, sofern diese relevant sind. Wenn Sie beispielsweise beschreiben, warum Sie Mechanik studieren müssen, sollten Sie Fälle aus dem Alltag erwähnen. Ein Beispiel wäre eine gewöhnliche Autofahrt: Von einem Dorf in eine Stadt muss man in 30 Minuten auf einer kostenlosen Autobahn fahren. Die Entfernung beträgt etwa 60 Kilometer. Natürlich müssen wir wissen, mit welcher Geschwindigkeit wir uns auf der Straße am besten fortbewegen, am besten mit etwas Zeit.

Sie können auch ein Konstruktionsbeispiel nennen. Nehmen wir an, beim Bau eines Hauses müssen Sie die Stärke richtig berechnen. Sie können kein dünnes Material wählen. Ein Schüler kann ein weiteres Experiment durchführen, um zu verstehen, warum Physik erforderlich ist. Nehmen Sie beispielsweise ein langes Brett und stellen Sie Stühle an die Enden. Die Tafel wird auf der Rückseite der Möbel angebracht. Als nächstes sollten Sie die Mitte des Bretts mit Ziegeln beladen. Das Brett wird durchhängen. Mit abnehmendem Abstand zwischen den Stühlen wird die Durchbiegung geringer. Dementsprechend erhält ein Mensch Denkanstöße.

Bei der Zubereitung des Mittag- oder Abendessens stößt eine Hausfrau häufig auf physikalische Phänomene: Hitze, Elektrizität, mechanische Arbeit. Um zu verstehen, wie man das Richtige tut, muss man die Naturgesetze verstehen. Aus Erfahrung lernt man oft viel. Und Physik ist die Wissenschaft der Erfahrung und Beobachtung.

Berufe und Fachgebiete mit Bezug zur Physik

Aber warum muss jemand, der die Schule abgeschlossen hat, Physik studieren? Wer sich an einer Universität oder Hochschule mit Schwerpunkt Geisteswissenschaften einschreibt, braucht das Fach natürlich praktisch nicht. Doch in vielen Bereichen ist Wissenschaft gefragt. Schauen wir uns an, welche:

• Geologie;
• Transport;
• Elektrizitätsversorgung;
• Elektrotechnik und Instrumente;
• Medizin;
• Astronomie;
• Bauwesen und Architektur;
• Wärmeversorgung;
• Gas Versorgung;
• Wasserversorgung und so weiter.

Beispielsweise muss selbst ein Lokführer diese Wissenschaft kennen, um zu verstehen, wie eine Lokomotive funktioniert; Ein Bauunternehmer muss in der Lage sein, starke und langlebige Gebäude zu entwerfen.

Auch Programmierer und Informatiker müssen sich mit der Physik auskennen, um zu verstehen, wie Elektronik und Bürogeräte funktionieren. Darüber hinaus müssen sie realistische Objekte für Programme und Anwendungen erstellen.

Es wird fast überall eingesetzt: Radiographie, Ultraschall, zahnärztliche Geräte, Lasertherapie.

Mit welchen Wissenschaften ist es verbunden?

Die Physik ist sehr eng mit der Mathematik verbunden, denn beim Lösen von Problemen muss man in der Lage sein, verschiedene Formeln umzuwandeln, Berechnungen durchzuführen und Diagramme zu erstellen. Sie können diese Idee zum Aufsatz „Warum Sie Physik studieren müssen“ hinzufügen, wenn es um Berechnungen geht.

Diese Wissenschaft ist auch mit der Geographie verbunden, um Naturphänomene zu verstehen, zukünftige Ereignisse und das Wetter analysieren zu können.

Biologie und Chemie hängen auch mit der Physik zusammen. Beispielsweise kann keine einzige lebende Zelle ohne Schwerkraft und Luft existieren. Außerdem müssen sich lebende Zellen im Raum bewegen.

Wie schreibe ich einen Aufsatz für einen Schüler der 7. Klasse?

Lassen Sie uns nun darüber sprechen, was ein Siebtklässler schreiben kann, der einige Abschnitte der Physik teilweise studiert hat. Sie können beispielsweise über die gleiche Schwerkraft schreiben oder ein Beispiel für die Messung der Entfernung geben, die er von einem Punkt zum anderen zurückgelegt hat, um seine Gehgeschwindigkeit zu berechnen. Ein Schüler der 7. Klasse kann den Aufsatz „Warum wird Physik benötigt“ durch verschiedene Experimente ergänzen, die im Unterricht durchgeführt wurden.

Wie Sie sehen, kann kreative Arbeit sehr interessant geschrieben werden. Darüber hinaus fördert es das Denken, gibt neue Ideen und weckt die Neugier auf eine der wichtigsten Wissenschaften. Tatsächlich kann die Physik in Zukunft in allen Lebensumständen helfen: im Alltag, bei der Berufswahl, bei der Suche nach einem guten Job, bei der Freizeitgestaltung im Freien.

Warum muss jeder Mensch in der Schule Physik lernen?

Physik ist notwendig, um verschiedene Arten des Verständnisses der Natur kennenzulernen und zu erlernen. Dann lässt sich dies nicht nur auf die Natur übertragen. Aber die Physik zeigt, wie man etwas studieren kann, wie man Fragen stellt. Eine Frage zu stellen ist wahrscheinlich das Wichtigste, was Physik in der Schule lehrt.

Das Wissen um die physikalischen Gesetze der Struktur unserer Welt ist für jeden Menschen auf die eine oder andere Weise nützlich. Dies ist derselbe Teil der allgemeinen kulturellen Basis wie die Kenntnis der Grundregeln der russischen Sprache, die Orientierung in Geographie oder Geschichte, die Fähigkeit, Geld zu zählen, die Vertrautheit mit den allgemeinen Prinzipien der biologischen Evolution ...

Und übrigens muss den Menschen die Physik beigebracht werden, damit sie einen bestimmten neuen Denkstil beherrschen – das Modelldenken. Die Mathematik entwickelt die logische Seite des Denkens und die Physik ermöglicht modellbasiertes Denken. Das heißt, ein Mensch muss verstehen: Es geschieht ein Phänomen – was ist dort wichtig, was ist unwichtig.

Tatsache ist, dass die Physik, der Physikunterricht in der Schule, nicht auf die Vermittlung nützlicher Informationen, sondern auf die menschliche Entwicklung abzielt. Und die Physik ist dafür ein äußerst praktisches Werkzeug ... Und die Tatsache, dass Mathematik und Physik später im Leben eines normalen Menschen nicht wirklich benötigt werden, nun ja, Gott sei Dank. Wenn ein Mensch Intelligenz entwickelt hat und dann verlernt hat, eine Gleichung zu lösen, dann hat er im Leben nichts verloren.

Intelligenz ist nicht so sehr Gedächtnis, Aufmerksamkeit, schnelles Lesen, Sprachkenntnisse usw., sondern in erster Linie Fähigkeit zu denken !

Die Physik bildet Menschen aus, die analysieren, verallgemeinern, Schlussfolgerungen ziehen – denken können! Das Internet entwickelt sich seit langem erfolgreich. Und Gott sei Dank wissen seine Ressourcen noch nicht, wie man denkt, sondern nur, wie man darin nach Informationen sucht. Und es wird viel weniger Zeit in Anspruch nehmen! Was ist also die Macht der Menschen? Und wenn ihnen das Denken nicht beigebracht wird, können sie nichts tun ... Computer mit ihrer wahnsinnigen Geschwindigkeit, selbst wenn sie Optionen ausprobieren, ganz zu schweigen von der Verwendung heuristischer Techniken, können nur gegen jemanden verlieren, der sich damit auskennt denken. Und das müssen Sie lernen!

Schüler und manchmal auch ihre Eltern sagen: „Mein Kind ist ein Humanist, er zeichnet (tanzt, singt) großartig, er braucht überhaupt keine Physik.“ Die ewige Debatte zwischen Physikern und Lyrikern. Wissenschaft und Kunst. Diese Bereiche unserer Kultur werden oft fast als Antipoden betrachtet: in der Wissenschaft – Berechnung und Logik, in der Kunst – Gefühle und Emotionen; Wissenschaft reflektiert, Kunst Erfahrungen. Tatsächlich sind dies zwei Seiten derselben Medaille, der Unterschied besteht nur in der Betonung. Der Dichter Alexey Sissakin hat dies sehr genau und prägnant gesagt.

Ohne Kunst ist die Wissenschaft tot,

Dadurch fühlt sie sich besser.

Kunst ist ohne Wissenschaft bedeutungslos:

Meisterwerke entstehen durch Geist und Hände

Wir starten eine Artikelserie über Probleme und veraltete Konzepte im Schullehrplan und laden Sie ein, darüber zu spekulieren, warum Schulkinder Physik brauchen und warum sie heute nicht so unterrichtet wird, wie wir es gerne hätten.

Warum studiert ein moderner Schulkind Physik? Entweder damit er sich bei seinen Eltern und Lehrern nicht langweilt, oder damit er das Einheitliche Staatsexamen seiner Wahl erfolgreich besteht, die erforderliche Punktzahl erreicht und eine gute Universität besucht. Es gibt noch eine andere Möglichkeit, dass ein Schulkind die Physik liebt, aber diese Liebe existiert normalerweise irgendwie getrennt vom Lehrplan der Schule.

In jedem dieser Fälle erfolgt der Unterricht nach dem gleichen Schema. Es passt sich dem System seiner eigenen Kontrolle an – Wissen muss so dargestellt werden, dass es leicht verifiziert werden kann. Aus diesem Grund gibt es die Systeme GIA und Unified State Examination, und die Vorbereitung auf diese Prüfungen wird daher zum Hauptziel der Ausbildung.

Wie funktioniert das Einheitliche Staatsexamen in Physik in seiner aktuellen Version? Die Prüfungsaufgaben werden mit einem speziellen Kodierer zusammengestellt, der Formeln enthält, die theoretisch jeder Studierende kennen sollte. Das sind etwa hundert Formeln für alle Abschnitte des Schullehrplans – von der Kinematik bis zur Atomkernphysik.

Die meisten Aufgaben – etwa 80 % – zielen gezielt auf die Anwendung dieser Formeln ab. Darüber hinaus können andere Lösungsmethoden nicht verwendet werden: Wenn Sie eine Formel ersetzen, die nicht in der Liste enthalten ist, erhalten Sie keine bestimmte Punktzahl, auch wenn die Antwort richtig ist. Und nur die restlichen 20 % sind Verständnisaufgaben.

Daher besteht das Hauptziel der Lehre darin, sicherzustellen, dass die Studierenden diese Formeln kennen und anwenden können. Und die gesamte Physik läuft auf einfache Kombinatorik hinaus: Lesen Sie die Bedingungen des Problems, verstehen Sie, welche Formel Sie benötigen, ersetzen Sie die erforderlichen Indikatoren und erhalten Sie einfach das Ergebnis.

An Elite- und Spezialschulen für Physik und Mathematik ist der Unterricht natürlich anders strukturiert. Dort gibt es, wie bei der Vorbereitung auf Olympiaden aller Art, ein gewisses Maß an Kreativität, und die Kombinatorik von Formeln wird viel komplexer. Aber was uns hier interessiert, ist das grundlegende Physikprogramm und seine Mängel.

Standardaufgaben und abstrakte theoretische Konstrukte, die ein normaler Schüler kennen sollte, verschwinden sehr schnell aus dem Kopf. Infolgedessen kennt nach dem Schulabschluss niemand mehr Physik – außer der Minderheit, die sich aus irgendeinem Grund dafür interessiert oder sie als Spezialgebiet braucht.

Es stellt sich heraus, dass die Wissenschaft, deren Hauptziel das Verständnis der Natur und der realen physischen Welt war, in der Schule völlig abstrakt wird und aus der alltäglichen menschlichen Erfahrung entfernt wird. Physik wird, wie andere Fächer auch, durch Auswendiglernen gelehrt, und wenn in der Oberschule die Menge an zu erlernendem Wissen stark ansteigt, wird es einfach unmöglich, sich alles zu merken.

Visuell über den „Formel“-Ansatz zum Lernen.

Dies wäre jedoch nicht erforderlich, wenn das Ziel des Lernens nicht die Anwendung von Formeln, sondern das Verstehen des Themas wäre. Letztendlich ist Verstehen viel einfacher als Pauken.

Machen Sie sich ein Bild von der Welt

Sehen wir uns zum Beispiel an, wie Yakov Perelmans Bücher „Entertaining Physics“ und „Entertaining Mathematics“ funktionieren, die von vielen Generationen von Schul- und Nachschulkindern gelesen wurden. Fast jeder Absatz von Perelmans „Physik“ lehrt Sie, Fragen zu stellen, die sich jedes Kind stellen kann, ausgehend von elementarer Logik und Alltagserfahrung.

Die Probleme, die wir hier lösen sollen, sind nicht quantitativer, sondern qualitativer Natur: Wir müssen keinen abstrakten Indikator wie die Effizienz berechnen, sondern darüber nachdenken, warum ein Perpetuum mobile in der Realität unmöglich ist und ob es möglich ist, mit einer Kanone zu schießen zum Mond; Sie müssen ein Experiment durchführen und bewerten, welche Auswirkungen eine physische Interaktion haben wird.

Ein Beispiel aus „Entertaining Physics“ von 1932: das Problem von Krylovs Schwan, Flusskrebs und Hecht, gelöst nach den Regeln der Mechanik. Die resultierende (OD) sollte den Wagen ins Wasser ziehen.

Mit einem Wort, es ist hier nicht notwendig, sich Formeln zu merken – die Hauptsache ist zu verstehen, welchen physikalischen Gesetzen die Objekte der umgebenden Realität gehorchen. Das einzige Problem besteht darin, dass ein solches Wissen viel schwieriger objektiv zu überprüfen ist als das Vorhandensein eines genau definierten Satzes von Formeln und Gleichungen im Kopf eines Schulkindes.

Daher wird Physik für einen gewöhnlichen Studenten zu langweiligem Pauken und bestenfalls zu einer Art abstraktem Gedankenspiel. Die Bildung eines ganzheitlichen Weltbildes im Menschen ist keineswegs die Aufgabe, die das moderne Bildungssystem de facto übernimmt. In dieser Hinsicht unterscheidet es sich übrigens nicht allzu sehr von dem sowjetischen, das viele überschätzen (denn früher, so heißt es, hätten wir Atombomben entwickelt und seien ins All geflogen, aber jetzt wissen wir nur noch, wie man Öl verkauft).

Was die Kenntnisse der Physik angeht, werden Schüler nach dem Schulabschluss heute wie damals in ungefähr zwei Kategorien eingeteilt: diejenigen, die sich sehr gut damit auskennen, und diejenigen, die es überhaupt nicht wissen. Bei der zweiten Kategorie verschärfte sich die Situation insbesondere, als die Unterrichtszeit für Physik in den Klassen 7-11 von 5 auf 2 Stunden pro Woche reduziert wurde.

Die meisten Schulkinder brauchen physikalische Formeln und Theorien (die sie sehr gut verstehen) wirklich nicht und vor allem sind sie in der abstrakten und trockenen Form, in der sie jetzt präsentiert werden, nicht interessant. Infolgedessen erfüllt die Massenerziehung keine Funktion – sie kostet nur Zeit und Mühe. Für Schüler – nicht weniger als für Lehrer.

Achtung: Der falsche Ansatz im naturwissenschaftlichen Unterricht kann verheerende Folgen haben.

Wenn es die Aufgabe des schulischen Lehrplans wäre, ein Bild von der Welt zu zeichnen, sähe die Situation völlig anders aus.

Natürlich sollte es auch Spezialkurse geben, in denen die Lösung komplexer Probleme gelehrt wird und die Theorie vertieft eingeführt wird, die sich nicht mehr mit der Alltagserfahrung überschneidet. Für einen gewöhnlichen „Mainstream“-Studenten wäre es jedoch interessanter und nützlicher zu wissen, nach welchen Gesetzen die physische Welt, in der er lebt, funktioniert.

Die Sache läuft natürlich nicht darauf hinaus, dass Schulkinder Perelman anstelle von Lehrbüchern lesen. Der Unterrichtsansatz muss sich ändern. Viele Abschnitte (z. B. Quantenmechanik) könnten aus dem Lehrplan gestrichen werden, andere könnten gekürzt oder überarbeitet werden, wären da nicht die allgegenwärtigen organisatorischen Schwierigkeiten und der grundsätzliche Konservatismus des Fachs und des Bildungssystems insgesamt.

Aber lasst uns ein wenig träumen. Nach diesen Veränderungen hätte vielleicht die allgemeine soziale Angemessenheit zugenommen: Die Menschen hätten weniger Vertrauen in alle Arten von Torsionsbetrügern, die darauf spekulieren, „das Biofeld zu schützen“ und „die Aura zu normalisieren“ mithilfe einfacher Geräte und Stücke unbekannter Mineralien.

All diese Folgen eines bösartigen Bildungssystems haben wir bereits in den 90er Jahren beobachtet, als die erfolgreichsten Betrüger sogar beträchtliche Summen aus dem Staatshaushalt ausgenutzt haben, und wir sehen sie auch jetzt, wenn auch in geringerem Ausmaß.

Der berühmte Grigory Grabovoi versicherte nicht nur, dass er Menschen wiederbeleben könne, sondern lenkte auch Asteroiden mit der Kraft der Gedanken und „übersinnlich diagnostizierten“ Regierungsflugzeugen von der Erde ab. Er wurde nicht von irgendjemandem unterstützt, sondern von General Georgy Rogozin, dem stellvertretenden Leiter des Sicherheitsdienstes unter dem Präsidenten der Russischen Föderation.

Oft stellen Schulkinder (und insbesondere Schulmädchen) ihren Eltern und Lehrern die Frage: „Warum sollte ich Physik studieren, wenn es für mich nicht interessant ist und mir im Leben überhaupt keinen Nutzen bringt?“

Ich biete Ihnen eine einfache Antwort. Schließlich ist die Motivation beim Studium eines bestimmten Faches sehr wichtig. Wie kann man einem Teenager, der sich nicht für Physik interessiert und keinen Beruf damit in Verbindung bringt, erklären, dass er all diese Formeln, Gesetze und Theorien lernen muss?

Meiner Meinung nach ist die Kenntnis der physikalischen Gesetze der Struktur unserer Welt für jeden Menschen auf die eine oder andere Weise nützlich. Dies ist derselbe Teil der allgemeinen kulturellen Basis wie die Kenntnis der Grundregeln der russischen Sprache, die Orientierung in Geographie oder Geschichte, die Fähigkeit, Geld zu zählen, die Vertrautheit mit den allgemeinen Prinzipien der biologischen Evolution ...

Da wir die Grundlagen der Physik kennen, verstehen wir eine Menge Dinge: wie ein Automotor funktioniert, warum eine Rakete im Weltraum fliegt, warum ein Eisenschiff nicht sinkt, warum ein Fallschirmspringer einen Fallschirm braucht, was kontrollierte Kernfusion ist, wie ein Pumpe oder ein Wasserkocher funktionieren... Ja, es ist durchaus möglich, ohne dieses Wissen zu leben. Aber dennoch…

Und es gibt noch einen weiteren wichtigen Punkt. Fast alle derzeitigen Gymnasiasten und Gymnasiasten werden irgendwann Eltern, Väter und Mütter. Und ihre kleinen Kinder werden eine Million Fragen stellen: Warum fährt der Trolleybus? Warum gibt es einen Regenbogen? Warum läuft ein Wasserläufer leicht über die Wasseroberfläche und ertrinkt nicht? Warum gibt es Donner? Warum herrscht im Weltraum Schwerelosigkeit? Warum kann man seine Finger nicht in eine Steckdose stecken, dafür aber den Stecker einer Tischlampe verwenden? Warum ist das Licht an? Warum sind Schneeflocken alle so unterschiedlich?...

All diese Fragen der Kinder müssen beantwortet werden. Wenn man in der Schule einmal das Wesentliche der Sache gut genug verstanden hat, wird man einem Kind im Vorschul- oder Grundschulalter auch nach 10-20 Jahren problemlos in der Lage sein, all solche Dinge kurz und unter Berücksichtigung seines Verständnisstandes zu erklären .

Natürlich stellt das Studium all dieser physikalischen Formeln, Probleme und Experimente, die Teil des Standardschullehrplans sind, einen viel tiefergehenden Grad an Physiklernen dar, als die meisten Schüler in Zukunft benötigen werden. Aber der Clou ist, dass nur so das Wesen der physikalischen Gesetze gut verstanden werden kann. Nun, wie kann man das Gesetz von Archimedes oder das Gesetz der universellen Gravitation verstehen, wenn man nicht zumindest einen Teil der entsprechenden Probleme löst?

Es ist klar, dass nicht alle Oberstufenschüler von den Gedanken, die ich in diesem Artikel zum Ausdruck gebracht habe, inspiriert sein werden ... Aber vielleicht wird jemand inspiriert. Oder zumindest geben sie Ihnen die Kraft und Geduld, etwas fleißiger und ohne übermäßigen Ekel Physik zu studieren.

Das ist die Idee. Denk darüber nach. Und präsentieren Sie es in Ihrer eigenen Interpretation Ihrem Kind oder Ihren Schülern. Die Erfahrung zeigt, dass solche Gespräche immer wieder geführt werden müssen. Mir scheint, dass sie bis zu einem gewissen Grad nützlich sind.