Великие физики как педагоги: от научных исследований - к просвещению общества
Покупка
Тематика:
Педагогика высшей школы
Издательство:
Лаборатория знаний
Автор:
Щербаков Роберт Николаевич
Год издания: 2020
Кол-во страниц: 299
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-00101-671-7
Артикул: 613530.02.99
Опыт преподавательской и просветительской деятельности классиков науки показан как система их глубоких представлений и оригинальных взглядов на преподавание физики. Для студентов и преподавателей педагогических вузов, учителей, а также всех интересующихся историей науки.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Москва Лаборатория знаний 2020 ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ ВЕЛИКИЕ ФИЗИКИ КАК ПЕДАГОГИ: ОТ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ – К ПРОСВЕЩЕНИЮ ОБЩЕСТВА Р. Н. Щербаков Рекомендовано УМО по специальностям педагогического образования в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 050203.65 (032200)—физика 4е издание, электронное
УДК 37.01 ББК 74.03(0);74.03(2) Щ61 С е р и я о с н о в а н а в 2007 г. Щербаков Р. Н. Щ61 Великие физики как педагоги: от научных исследований — к просвещению общества / Р. Н. Щербаков. — 4-е изд., электрон. — М. : Лаборатория знаний, 2020. — 299 с. — (Педагогическое образование). — Систем. требования: Adobe Reader XI ; экран 10".— Загл. с титул. экрана. — Текст : электронный. ISBN 978-5-00101-671-7 Опыт преподавательской и просветительской деятельности классиков науки показан как система их глубоких представлений и оригинальных взглядов на преподавание физики. Для студентов и преподавателей педагогических вузов, учителей, а также всех интересующихся историей науки. УДК 37.01 ББК 74.03(0);74.03(2) Деривативное издание на основе печатного аналога: Великие физики как педагоги: от научных исследований — к просвещению общества / Р. Н. Щербаков. — М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. — 296 с. : ил. — (Педагогическое образование). — ISBN 978-5-94774-775-1. В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации ISBN 978-5-00101-671-7 c○ Лаборатория знаний, 2015 2
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Введение. Наука, образование и популяризация научных знаний в области физики . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Глава 1. Г. Галилей. Первые шаги в распространении научных знаний в обществе . . . . . . . . . . . . . . 19 Глава 2. Р. Декарт. Картезианство и воспитание личности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Глава 3. И. Ньютон. Классическая наука и образование. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Глава 4. М.В. Ломоносов и его просветительская деятельность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Глава 5. М. Фарадей — популяризатор науки своего времени . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Глава 6. Дж.К. Максвелл. Неудачи ученого как преподавателя и его успехи как педагога-методиста. . . . . . . . . . . . . . . . . 101 Глава 7. А.Г. Столетов. Постановка физического образования в России . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Глава 8. Л. Больцман — ученый и педагог . . . . . . . . . 132 Глава 9. Н.А. Умов и его методическая школа по физике . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Глава 10. О.Д. Хвольсон — всероссийский учитель физики, автор уникального учебного курса. . . 160 Глава 11. А. Эйнштейн. Гений науки ХХ в. о преподавании и популяризации физики. . . . 175 Глава 12. Л.И. Мандельштам: «Учить физически мыслить...» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 Глава 13. Л.Д. Ландау — ученым, учителям и учащимся . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 Оглавление
Глава 14. Р. Фейнман: «Объясняя саму суть физики...» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 Глава 15. Отечественные ученые-физики как преподаватели в воспоминаниях учеников . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 Приложение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 1. Беседа о физике как науке и научном знании. . . . 257 2. Ученые о преподавании основ физики в школе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 Перечень личных имен . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291 Оглавление
Науку творят ученые. Они же первыми определяют, что и как давать обучаемому, чтобы тот сохранил накопленные человечеством научные знания и в случае необходимости не только умел применять их, но и был способен к дальнейшему развитию научного знания. Никоим образом не умаляя заслуг педагогов и методистов в формировании вузовских и школьных учебных курсов и высоко оценивая их, ведущую роль в решении этой важнейшей для общества задачи все же следует отвести ученым — физикам, химикам, биологам, математикам и другим специалистам. Свою область науки каждый ученый знает изнутри, он живет ее проблемами, психологически ощущая ее особенности и тонкости. Ученый — творец и носитель современного научного знания, мышления и методов исследований. Одновременно он является ответственным за объективность научных знаний и науки в целом в сфере образования, своего рода «цензором», «инспектором» и определенным «законодателем мод» в нем. Ученый четко представляет, какие знания и конкретные навыки будут определять научно ориентированное мировоззрение и практическую готовность последующих поколений к профессиональной деятельности, поддержанию на должном уровне и совершенствованию жизнедеятельности всего общества. Поэтому ученые вместе с педагогами и психологами несут моральную и непосредственную ответственность за качество и состояние образования в обществе. Следует отметить, что по ряду причин педагогические идеи и соображения классиков науки в современной педагогической и учебной литературе во многом потеряли свою эффективность, растворились в деформированном виде в содержании, методах обучения и в итоге перестали приносить ощутимую пользу преподавателям физики. Педагогическое наследие выдающихся ученых-физиков и сегодня остается современным и весьма эффективным в по Предисловие
вседневном процессе обучения и воспитания, оно задает высокий эмоциональный и научный уровень образованию в целом. Рассмотрению вопросов педагогического наследия уделено особое внимание в этой книге. На примере анализа творчества отечественных и зарубежных классиков физики раскрыты определяющие моменты их преподавательской деятельности и те педагогические взгляды и представления, которыми они руководствовались в чтении своих лекций. Каждому из избранных нами четырнадцати ученых посвящена своя глава, содержащая сведения о его жизни и научных достижениях, а также подробный анализ его педагогической деятельности и взглядов. Отдельная глава отведена воспоминаниям о преподавании отечественных физиков ХХ в. Главы снабжены ссылками на список литературы, представленный в конце каждой главы. Для формирования личности молодого человека ХХI в. в творчестве классиков физики, в их преподавательской деятельности и педагогических воззрениях можно найти немало полезного для реализации и развития творческих возможностей и способностей личности, воспитания у нее вечных ценностей человеческого бытия. Определенные итоги представлений физиков о собственной науке и педагогической деятельности сведены в Приложении. Там же раскрыты представления о том, что такое физика и как ее преподавать. Надеемся, эти образы позволят скорректировать собственные представления читателя в данной области и реализовать их в повседневном обучении основам физики. Если книга пробудит у читателя живой интерес к творчеству классиков науки, а почерпнутые у них свежие мысли об обучении и воспитании послужат улучшению педагогического процесса и работы учителя и преподавателя, то можно считать, что цель, поставленная автором, достигнута. Книга написана для тех, кто в трудные для России десятилетия не покинул ее, не разочаровался ни в отечественной науке, ни в образовании, а продолжал делать все возможное, чтобы сохранить и умножить их достижения, а также для тех, кого серьезно беспокоит проблема формирования в обществе научной культуры и образования. Предисловие
То обстоятельство, что научные знания являются достоянием лишь маленькой группы людей, снижает философский уровень народа, приводит к духовному оскудению. А. Эйнштейн В последние годы отечественная наука, образование и неподдельный интерес к ним начинают возрождаться, приходит осознание их ценности. Они были созданы усилиями нескольких поколений ученых в процессе научных исследований, образования, популяризации научных и технических знаний, публикаций монографий, учебной и популярной литературы по широкому спектру проблем классической и современной науки. 1. Наука и общество П.Л. Капица подчеркивал, что «уровень науки и искусства в стране определяется отношением окружения к ведущим творческим работникам» [4, с. 61], т. е. тем, признает ли общество настоятельную необходимость развития науки для своей жизнедеятельности и определяющую роль ученых в решении его проблем. Только при выполнении этого важнейшего условия общественные круги страны побуждают государственные структуры к моральной и финансовой поддержке фундаментальных и прикладных исследований, к развитию научного образования и культуры самого общества. Следует отметить, что основной вклад в поддержание этой культуры, как и в прошлом, должны вносить сами ученые. Оформление физико-математических знаний в научные дисциплины относится к первой трети ХIХ в. Это была эпоха, когда естествоиспытататели становились профессиональными исследователями и преподавателями и когда еще господствовало представление, что «наука, — по определению астронома Дж. Гершеля, — есть знание для всех, расположенное в таком по Введение. Наука, образование и популяризация научных знаний в области физики
рядке и по такому методу, которые делают это знание доступным для каждого» [7, с. 11]. В силу этого ученые стремились формировать в сознании общества реальный образ науки с ее содержанием и методами. Однако уже во второй половине ХIХ в. члены Британской ассоциации содействия развитию науки стали высказывать беспокойство по поводу растущего разрыва между наукой и обществом, и соответственно наукой и образованием. Со временем этот разрыв породил раскол единой культуры на гуманитарную и естественнонаучную составляющие. Уже с самого начала своего существования точное естествознание и прежде всего физика исследовали явления природы посредством тщательно выверенных экспериментальных и теоретических (математических) методов познания. В исследовательской деятельности всегда основным моментом познания является проблема, а не ее решение, вопрос, а не ответ, сама деятельность, а не изложение уже найденного решения в готовых структурированных формах [9, с. 244]. В ходе этой деятельности накапливается информация об исследуемых явлениях природы, которая по мере ее упорядочивания и построения в систему научных знаний в том или ином виде и разными путями проникает в культуру общества. Образование ставит перед собой задачу передачи молодежи социально значимых знаний, представляющих собой уже устоявшуюся систему фактов и положений, по своей сути склонную к устойчивости. Тот непреложный факт, что наука имеет дело с изменчивостью, т.е. «непременно предполагает вечное беспокойство», а образование — с постоянством знаний и представлений и тем самым «стремится к установлению невозмутимой уверенности» [1, с. 345], порождает между ними существенное различие и в итоге приводит к временному и качественному разрыву в толковании научных истин, в формировании научного мышления, в понимании самого образа науки. Согласимся с тем, что содержание учебного курса физики представляет собой своеобразный «срез» динамичного потока научных знаний и представлений, наработанных не одним поколением исследователей, составляющих содержание физической науки. Выполнение этого среза, его кропотливый анализ с позиций запросов общества, педагогики и психологии образования потребовали со стороны ученых и дидактов немалого изобретательства, сил и времени. Введение
Очевидно также, что в целях достижения необходимого соответствия учебного курса принятым критериям научности отбор и структурирование учебного знания, как правило, должны пройти путь по цепочке: наука – вуз – школа. Имеющийся разрыв между уровнем знаний на переднем крае науки и уровнем знаний, преподаваемых в вузах, сокращается посредством лекций, которые читают сами исследователи. В ходе знакомства слушателей с новейшей научной информацией по проблеме ученый выстраивает систему логически непротиворечивых суждений. Постепенно формируются отдельные фрагменты нового видения физического мира, образующие с прежней системой научных представлений «верхний этаж» социально и культурно значимых знаний. При этом разрыв между уровнем знаний науки и вузовским курсом сокращается, однако полностью исчезнуть не может. Этому препятствует хотя бы то обстоятельство, что методы изложения научных знаний на лекциях или в учебниках заметно отличаются от методов их добывания. 2. Ученый в роли педагога Преподавание у крупного ученого, как правило, является прикладной творческой деятельностью. Каким образом научные интересы и устремления, мировоззренческие и ценностные установки, жизненный опыт исследователя оказывают воздействие на его стиль и «почерк» преподавания? Каков механизм переплавки творческого багажа в его педагогическое кредо и какие личностные особенности в наибольшей мере определяют поведение ученого в аудитории? – Удовлетворительные ответы на эти вопросы отыскать сложнее, чем на вопросы о его «творческой лаборатории». Обычно ученые охотно рассказывают о путях решения той или иной научной проблемы, но в их воспоминаниях нет места анализу собственной лекторской деятельности, поскольку чаще всего она является дополнительной деятельностью, а основной остается исследовательская. Однако в воспоминаниях ученых и в особенности в высказываниях их учеников встречаются отдельные соображения о преподавании основ научных знаний, о системе образования в целом, позволяющие получить представления об особенностях педагогической и просветительской деятельности классиков физики. Введение
Эти представления свидетельствуют об их озабоченности не только по поводу положительного и эффективного решения проблемы передачи научной культуры следующим поколениям, но и по поводу подготовки специалистов и в особенности элиты, определяющей пути развития науки и общества в ближайшем и отдаленном будущем. До сих пор классическое и, надо заметить, эффективное решение этой проблемы осуществлялось через сохранение и развитие научных школ, научного образования, популяризацию через СМИ и издание в достаточном количестве необходимой литературы. Ключевой фигурой в этих процессах, как уже подчеркивалось, оставался ученый. Обратимся к преподавательской деятельности выдающихся ученых. Далеко не все ученые охотно занимались преподаванием. Например, А. Эйнштейн относился к необходимости чтения лекций без особого энтузиазма. Те же ученые, которые преподавание считали таким же нужным делом, как и исследовательскую деятельность, скорее всего согласились бы с Луи де Бройлем 1 в том, что «исследование и преподавание почти неотделимы друг от друга. Исследование питает преподавание, а преподавание, необходимое для того, чтобы факел науки переходил от предыдущего поколения к последующему, укрепляет исследование» [1, с. 345]. Именно такие ученые считали своим долгом выразить свое мнение о самых разных моментах передачи научных знаний студентам. Приведем п р и м е р ы в последовательности, отвечающей основным запросам преподавания физики в вузе. Преподавать нужно именно физическую науку (или введение в нее), а не комплекс фактов и знаний. (Г.С. Ландсберг) В преподавании науки нужно вернуться к принципам, подчеркивающим единство и универсальность науки. (В. Вайскопф) Введение 1 Луи де Бройль (1892—1987) — французский физик, один из создателей квантовой механики. Выдвинул идею о волновых свойствах материи (1924). Труды по строению атомного ядра, распространению электромагнитных волн в волноводах, по истории и методологии физики. Нобелевская премия по физике (1929).
Преподавание физики, в котором эксперимент не составляет основы и краеугольного камня всего изложения, должно быть признано бесполезным и даже вредным. (О.Д. Хвольсон) Более или менее полное знание опытной физики без помощи теории человеку не под силу. (Л.И. Мандельштам) Ни в коем случае нельзя допускать догматического изложения курса физики как законченной дисциплины. (А.Ф. Иоффе) Следует помнить также, что наука захватывает нас только тогда, когда, заинтересовавшись жизнью великих исследователей, мы начинаем следить за историей развития их открытий. (Дж.К. Максвелл) Если мы действительно считаем, что наши профессиональные идеи важны для образованных граждан, мы должны попытаться изложить их понятным для них языком. (А. Пиппард) Задача преподнесения научных истин возможна лишь на уровне искусства, подобно искусству романиста или даже драматурга. (М. Борн) К тому же следует помнить и показывать на практике, что физика очень человечна, ибо она отражает отношения природы и человека. (Г. Бонди) Для решения этих и других не менее важных задач преподнесения лекционного материала слушателям нельзя стать хорошим преподавателем, не будучи в то же время хорошим ученым. (В. Рамзай) Никогда человек не знает хорошо своего предмета, если он ему никого не обучает. (П.Л. Капица) Глубокое знание содержания и методов науки, ее современной парадигмы (как результата повседневного участия в развитии ее отдельных направлений) дает ученому явные преимущества перед педагогом-профессионалом в толковании материала лекции. Находясь в самой гуще научной жизни, исследователь, как правило, предстает перед аудиторией авторитетным представителем мира науки, искусным и тонким толкователем Введение
экспериментальных фактов и теоретических положений, методов и подходов в решении задач физического познания. Научные знания являются живыми, развивающимися и непрерывно обновляющимися, и на своих лекциях ученый органично демонстрирует это бесспорное положение. Самой природе творчества ученого чужд догматизм подхода, даже к уже имеющимся представлениям о физических явлениях и процессах, составляющим основное содержание большинства лекций по вузовской физике. Владение ученым самой свежей информацией по курсу читаемых лекций, почерпнутой из собственных исследований или исследований коллег, культурой научного мышления, а подчас и гуманитарной (главным образом философской) подготовкой, присущей большинству классиков науки, становится решающим условием устойчивого успеха формирования у слушателей представлений о науке как таковой, о единстве научных знаний с действительностью и самыми разными проявлениями общечеловеческой культуры. Следует отметить, что в ходе преподавания анализ ученым тех или иных вопросов лекции и выявление его философско-мировоззренческих функций в общей культуре редко содержат философские, и тем более чисто научные, погрешности. Этого, к сожалению, нельзя сказать о толковании лекционного или учебного материала рядовым преподавателем вуза или учителем средней школы. Преподавание для ученого подчас служит материальным подспорьем, что не мешает ему получать эмоциональное удовлетворение и извлекать пользу для самой науки. Так уж повелось со времен Ньютона, что в процессе чтения лекций, при отыскании формы ясного изложения материала могут открыться иные аспекты вопроса, что может стимулировать мысль ученого относительно отдельных элементов теории или эксперимента и содействовать рождению нового взгляда на уже устоявшиеся, традиционно понимаемые научные представления. По вполне справедливому замечанию В. Гумбольдта 1, «лекция, читаемая перед аудиторией, в которой всегда найдется достаточное число мыслящих людей, может быть таким же источником Введение 1 Вильгельм фон Гумбольдт (1767–1835) — немецкий ученый языковед, основоположник современной теоретической лингвистики.