Как можно учить физике: методика обучения физике

КАК МОЖНО УЧИТЬ ФИЗИКЕ

МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ ФИЗИКЕ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

С.А. ГОРБУШИН

 Рекомендовано УМО по образованию в области подготовки
педагогических кадров в качестве учебного пособия для осуществления
образовательной деятельности по направлениям подготовки 44.03.01 «Педагогическое 
образование» и 44.03.05 «Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки)»

Москва
ИНФРА-М
2021

УДК 372.853(075.8)
ББК 74.262.22я73
 
Г67

Горбушин С.А. 
Как можно учить физике: методика обучения физике : учебное пособие / С.А. Горбушин. — Москва : ИНФРА-М, 2021. — 484 с. + Доп. материалы [Электронный ресурс]. — (Высшее образование: Бакалавриат).

ISBN 978-5-16-010991-6 (print)
ISBN 978-5-16-103022-6 (online)
Настоящее учебное пособие предназначается студентам физических 
специальностей педагогических вузов (направления подготовки 44.03.01 
и 44.03.05). Подробно рассмотрен методический аспект изучения всех основных разделов современной школьной программы по физике. Особое 
внимание уделено методическим вопросам формирования у учащихся навыка решения задач — как типовых, так и повышенной трудности. В отступлениях затронуты как методические, так и общепедагогические проблемы, 
с которыми неизбежно сталкивается любой профессионал, работающий 
с детьми. 
Книга также будет полезна практикующим школьным учителям, при 
этом не только физики.

УДК 372.853(075.8)
ББК 74.262.22я73

Г67

Р е ц е н з е н т ы:
Овчинкин В.А., кандидат технических наук, доцент, преподаватель 
кафедры общей физики Московского физико-технического института;
Пурышева Н.С., доктор педагогических наук, профессор, заведующий кафедрой теории и методики обучения физике Московского педагогического государственного университета

ISBN 978-5-16-010991-6 (print)
ISBN 978-5-16-103022-6 (online)

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11

Подписано в печать 12.10.2020. 
Формат 6090/16. Бумага офсетная. Гарнитура Newton. 
Печать цифровая. Усл. печ. л. 30,25.
ППТ30.
ТК 364400-1209821-251115

Материалы, отмеченные знаком 
, доступны 
в электронно-библиотечной системе Znanium.com

© Горбушин С.А., 2016

Отпечатано в типографии ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1
Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29

А в т о р:
Горбушин С.А., учитель физики ГБОУ «Гимназия № 1514»

Выпускникам математических классов 
гимназии № 1514 – с благодарностью

К ЧИТАТЕЛЮ

Автор исключительно признателен доценту В.А. Овчинкину 
и профессору Н.С. Пурышевой за благожелательный отзыв о настоящем пособии, а также Е.А. Выродову и С.А. Рябчуну, которые были 
его первыми читателями и также одобрили данный опыт.
Бесконечная признательность нашим выпускникам Т.А. Григорьеву, А.А. Корочкину, С.А. Миронову, А.Д. Попеску, А.И. Хирьяновой за огромную и неоценимую помощь в работе над этой книгой.
Наконец, особо хочется отметить роль Л.В. Великовой – человека, без участия которого эта книга вряд ли увидела бы своего читателя.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Один мой знакомый, у которого на тот момент было двое маленьких детей, сказал, что ему совершено некогда готовиться 
к урокам, и попросил объяснить по телефону в двух словах, как рассказать колебания. Вообще, вопрос «как ты это даешь?» — самый 
распространенный и среди профессионалов в расшифровке не нуждается. Естественно, и по телефону-то говорить у него времени 
не было — посему и это «в двух словах» надо было сделать очень 
быстро. Сказав в ответ, что в нашей профессии рожать необязательно, поскольку они и так в изобилии бегают по коридору, я вынужден был начать что-то формулировать. В тот момент я понял, 
что нашему брату только так и можно — «быстро и в двух словах». 
Не буду тратить время на пространные заверения, что можно учить 
(и научить!) иначе — не так, как я. Это понятно. Хочется отметить 
другое: так, как это описано здесь, — результативно, это уже проверено. А посему начнем.
Специфика будет состоять в следующем. Представим себе ситуацию (в ней большинство моих коллег), когда времени, конечно, 
больше, нежели «по базе», но совершенно незначительно, а научить 
хочется не то чтобы всему (можно заметить, что всему хотят научить 
только дилетанты), а чтобы решали задачи. А у вас в каком-нибудь 
девятом или десятом не два, конечно, часа и не три, но и не шесть. 
К примеру, четыре, как у нас. А хочется, чтобы решали — и не Рымкевича, естественно.
Гольдфарб-Бендриков — это понятно. Но чтобы и Савченко 
иногда. И со звездочкой. И на олимпиадах. И не только на окружной. 
Чтобы и МФО, и «Ломоносов», и все на свете… А у вас пусть и не два, 
и даже не три, но и не шесть. В чем может быть спасение? В акцентах. Сразу учить понятно, не путать их, не кружиться попусту 
и не распыляться. Им должна помогать ясность, достигаемая вашей 
четкостью, на всех абсолютно этапах. Оговоримся: книга, естественно, предназначается для начинающих или, так скажем, нуждающихся в ней; коллеги, имеющие более пяти победителей «на 
городе» и выше либо более пяти часов в неделю, должны отложить 
этот труд подальше от себя и сохраненное время употребить на то, 
чтобы объяснить детям еще одну «Савченко со звездочкой». И еще 
одно важное обстоятельство — имеется в виду, естественно, научить 
их на таком уровне массово. Только безнадежный дилетант может 
гордиться одним «продвинутым» клиентом в ничего не понимающем 
и ненаученном классе. Существует старый учительский афоризм, что 
если двойки по горизонтали — дело в ученике, а если по вертикали — 

в учителе. Так вот, с пятерками, увы, та же история. Речь не о том, 
что в классе можно научить всех, отнюдь, но если в классе до этого 
самого уровня — «Ломоносова» и МФО — научен один — будьте уверены, учитель тут ни при чем, этот научился бы и без вас; мало того, 
скорее всего, так оно и было. После столь мрачного (так уж получилось) завершения вступительной части, пора наконец перейти к делу. 
Тем более что времени, как мы говорили, у нас мало.

Раздел I. 
МЕХАНИКА

Единственный раздел, легко охватываемый единой логической 
схемой: есть четкая задача; все составляющее содержание раздела 
подчинено ее решению, каждый фрагмент — шаг на пути ее решения. Именно в связи с этой ясной структурой раздела возможно 
организовать исключительно структурированное его изложение; 
в других разделах этой четкости, увы, не будет — тем ценнее не упустить ее здесь. Естественно, речь идет о так называемой основной 
задаче механики. Требуется найти положение тела (тел) относительно 
других тел в пространстве с течением времени. Несмотря на то что 
решили не медлить, на этом все же стоит сделать короткую паузу. 
В каком смысле — «найти положение тела»? Взять и измерить! Линейка существует — в чем проблема? Так вот, если восьмой класс 
прожит недаром, ответ вы должны получить буквально в течение 
минуты. Естественно, «найти» — это не «измерить», а «предсказать». 
Цель науки состоит в получении предсказаний — лишь таким знанием мы в принципе можем воспользоваться. Смысл состоит в том, 
чтобы узнать, где тело будет до того, как оно там окажется. Об этом 
подробнее — дальше (а лучше — у Фейнмана).
Дальше всё — введение основных понятий, векторный аппарат, 
впоследствии задачи — рассматривается в контексте основной задачи. Если речь идет о положении тела, то его надо как-то выражать численно (поскольку предсказывать требуется в конечном 
итоге числа) — отсюда координаты, система отсчета (СО) и т. д. 
и т. п. Далее, поскольку х = х0 + Sх, у = у0 + Sу, от задачи предсказания координат мы, по сути, переходим к задаче о нахождении проекций перемещения на оси. Дальше — ясно. Задачу об отыскании 
Sх (о проекциях на у и z мы для краткости говорить не будем) надо 
решить для различных движений. Стало быть, надо рассмотреть 
виды движений (безотносительно условий, в которых реализуется 
то или иное), но при этом под «рассмотреть» понимается нечто абсолютно конкретное, а именно — как выглядит решение основной 
задачи. Где-то в процессе — к примеру, на этапе основных понятий — 
у нормального ученика должно возникнуть законное недоумение: 
«Опять! В 7-м же вроде уже было!» Полезнее оставить его с этим 
недоумением: во-первых, оно создает собой некоторую полезную 
интригу (а интрига в нашем деле полезна всегда — если, конечно, 
впоследствии разрешается ясным образом), а во-вторых, вспомним: 
у нас совершенно нет времени! Где-то здесь возможен вопрос о месте 

динамики, коль скоро основная задача решается кинематическими 
формулами совершенно. Ответить лучше опять же в русле задачи. 
Для кинематических формул требуется ускорение. В рамках кинематики оно предполагается заданным, но, вообще говоря, оно неизвестно. Предсказание ускорений есть, таким образом, функция 
аппарата динамики. С законами сохранения, как ни странно, будет 
проще. Кинематика и динамика представляют законченную конструкцию, законы же сохранения являются некой альтернативой. 
В свое время нужно будет пояснить, что вид сил, по которым отыскивают ускорения, во многих случаях неясен и динамико-кинематическое решение сильно затруднено; в этих случаях для получения 
предсказаний особенно полезны законы, указывающие, что у нас 
в распоряжении имеются некие инварианты, благодаря чему... — 
ну, и так далее…
Пройдет время, и ученик, безусловно, поймет, что «жизнь богаче 
книги», отнюдь не во всех задачах находятся непременно координаты, не все задачи решаются «в лоб», существует масса методов 
и уловок. В конце концов существуют комбинированные задачи, где 
требуется, к примеру, динамика в сочетании с законами сохранения 
и т.п. И все же четкость оформления раздела поможет в главном — 
а именно в упорядочивании восприятия, в ощущении того, что «все 
по полочкам», — трудно вообразить, что для ученика может быть 
полезнее и приятнее, чем это.

Глава 1. 
КИНЕМАТИКА

1.1. РАВНОУСКОРЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ

Итак, главный акцент — решение основной задачи. Вывод формул, 
вопросы по теории — потом задачи. Прервемся на

отступление 1-е

УРОК
Не забудьте — у нас мало времени! Не надо уж так пугаться жанра 
лекции — в конце концов когда-то им все равно надо к нему привыкать, 
а альтернативные формы фронтальной, как у нас принято выражаться, 
работы уместны на первой ступени, в 7–8-м, и о них дальше. Про необходимость ясности и доступности самой лекции мы не говорим — это 
напоминало бы сентенцию о преимуществах богатства и здоровья перед 
бедностью и болезнью. Итак, вы изложили некий фрагмент теории — 
большой или малый — по вашему вкусу. Лучше средний. Дальше надо 
четко обозначить общими словами, какие задачи здесь бывают, т. е. 
сказать о типах задач. Далее, переходя к некоему первому типу, вы решаете задачу подробно (но не слишком, не поймут — спросят, а времени 
жалко), поясняя, в чем состоит типовой алгоритм, т.е. на самом деле вы 
не столько решаете задачу, сколько демонстрируете подход. Не возбраняется делать это вместе с ними — последнее со всех точек зрения лучше, 
просто не со всеми типами задач и алгоритмами их решения это возможно. Исключительно важно показать связь типового алгоритма с изложенной только что теорией — это и будет его обоснование. После этого 
им предлагается очень простая задача — уже для самостоятельного решения. Поясним про самостоятельное решение: на это самое будет уходить до девяноста процентов нашего драгоценного времени. Обычно это 
происходит так: все получают задачу и решают; первый решивший, как 
заявляет учитель в самом начале, получает пятерку и право обнародовать 
решение. И это ложь. Нет, пятерку-то он получает, и даже в журнал, а вот 
к доске не идет. Множество раз повторив, что решение принадлежит 
ему, записываете — вы. Причина очевидна — учитель это сделает лучше 
и гораздо быстрее! (Кроме того, весьма раздражает хождение по классу 
во время урока — пусть даже и «по делу»). 
Помимо решения, учитель записывает в углу доски имя первого решившего и рядом ставит его драгоценную пятерку. Постепенно появляется своеобразная одноразовая «доска почета» с теми, «на кого мы 
должны равняться». Предлагаемые задачи постепенно усложняются, 
вариации нарастают, но так, чтобы клиент относительно легко и быстро 
мог бы с ними справляться, в полном соответствии с изумительно 
точным изречением о том, что «обучение должно быть трудным, но посильным». В связи с последним требует отдельного пояснения слово 

«постепенно» — задачи усложняются и видоизменяются постепенно. 
Не раз и не два в ответ на вопрос (можно заподозрить, на самом деле 
риторический) некоторых коллег «почему они у меня не решают?» приходилось, вдавшись в подробности, выяснять, что причина предельно 
банальна: данный тип задач просто-напросто не отработан. На аккуратное замечание об этом следовало неизменное «мы решали и много!». 
И только детальная конкретизация выявляла суть. Допустим, речь идет 
о динамике. Учитель долго и вдохновенно объяснял, что надо расставить силы, затем первой задачей был брусок, ускоряющийся по столу, 
второй — первая космическая скорость для планеты массой М, радиуса R, третьей — сложная система блоков с двумя подвижными. Ничего, кроме отвратительной сумятицы, в голове ученика после этого быть 
не может; и хотя три типа динамических задач затронуты — не отработан 
ни один, и время, вне всяких сомнений, потрачено впустую. У них сформировано вполне осязаемое раздражение: то ли этот (эта) совсем научить 
не может, то ли предмет такой, что в нем понять ничего нельзя… Первое: 
задач, чтобы все было действительно «постепенно», должно быть решено 
много, очень много, и второе: кроме этого, они должны быть сгруппированы по типам, чтобы вариации в дальнейшем уже не пугали, ученик 
видел бы в незнакомой задаче единственное, что в ней есть, — компиляцию знакомых.
Наконец, наступает момент, которого «продвинутые», как принято 
теперь говорить, ученики давно ждут. Предлагается задача, по крайней 
мере, внешне — другая совершенно. Конечно, она не другая, куда там, 
но применить алгоритм «в лоб» уже не выходит. Надо (извиняемся 
за трюизм) подумать. Эта задача, кстати, может быть «на две пятерки». 
Можно открыто предупредить учеников, что это — «задача на метод», 
и знающему метод мало почета от того, что он ее решит. Но они-то решают ее — впервые, им-то метод предстоит — выдумать! Конечно, на две. 
Разумеется, в дальнейшем за задачу на этот метод — пятерка и не больше, 
но пока-то прием неизвестен! Тут самое время им сказать, что в подобном случае — не типовом — цель, как правило, не в том, чтобы уйти 
от типового алгоритма, а строго в обратном: во что бы то ни стало реализовать его! Пусть решают, и не беспокойтесь — решат. Если не решат, 
а решение в результате приходится излагать вам, знайте, «постепенно», 
о котором говорилось, все ж так и не удалось, увы.
Еще два замечания. Первое: «предъявляется задача» — как? Как 
угодно. Как удобно им — и учителю, как позволяют возможности. 
Хоть бы и при помощи интерактивной доски, хотя это, конечно, при решении задач — последнее дело: ничто не отвлекает учеников так, как различные игрушки, совершенно не нужные для непосредственной работы. 
Можно называть номер в задачнике, который у них на столе (проследив, 
конечно, чтобы эта задача не оказалась там разобрана, — выйдет глупо), 
или записывать краткое условие на доске и прочитывать бесчисленное 
количество раз.
И второе: ревнители всеобщей справедливости могут возразить против 
такого невероятного наплыва пятерок, да еще за одну решенную задачу. 
Практика показывает — ровным счетом ничего страшного. Все дело 

в том, что вы проводите огромное число самостоятельных работ всех 
видов и у вас много колонок; удельный вес этих пятерок («за доску») 
в этом случае не так уж велик. Огромное же (даже не «большое»!) число 
самостоятельных работ требуется отнюдь не только для «наполняемости 
оценок» и даже в основном не для этого. Но это — тема следующего 
отступления.

Итак, поиграв в формулы и графики (по графику проекции скорости сделать проекцию ускорения и координату), — скорее к задачам. Графики — очень важно. Нужно непременно обсудить с ними, 
что в графике проекции скорости проекция ускорения — численно 
тангенс угла наклона, а проекция перемещения — площадь. После — 
несколько графиков на пятерку, возвысив эти упражнения на первое 
время до статуса задач. Именно тут ученик наконец действительно 
понимает, чем же все-таки скорость отличается от ускорения, или 
не понимает этого уже никогда — до того момента, когда, ужаснувшись положению дел, зимой 11-го класса ему это все — к безмерному 
позору учителя — объяснит репетитор.
Наконец, задачи. Не надо вообще заниматься равномерным движением, после графиков с ним все будет понятно и так, оставим 
также на потом преобразования Галилея — этот вопрос гораздо 
сложнее всех этих ( )
х t  и 
( )
xv
t ; кроме того, введенный сейчас, он 
будет «разрывать логику». Занимаемся сразу движением равноускоренным. Решаем вместе «задачу задач» этой темы: скорость в одну 
сторону, ускорение — в противоположную. Найти все, что возможно. 
Некоторые трудности предстоят со знаками. Ученики должны в конечном итоге понять следующее: нас интересуют скаляры: , ,
x
х t v  
и т. д. — именно поэтому мы работаем с проекциями. И если эта 
мысль была им ясна, когда еще соответствующие формулы выводились на графиках, то теперь — на задачах — они должны усвоить 
следующее. В каждой конкретной ситуации мы выражаем проекции 
векторов через их модули, в результате чего у нас появляются знаки. 
Понявший вот это «выражаем проекции через модули» и будет способен решать про всякие тела, брошенные под углом к горизонту. 
Проверяется, наступило ли это понимание, легко. Формула: 

0x
x
x
v
v
a t
=
+
. Спросите, когда перед вторым слагаемым минус. 
Большинство (первый раз) скажут «когда вектор а против оси». Они, 
естественно, пока ничего не понимают; тот, кто ответит «никогда», 
все понял.
Свободное падение. Нас оно интересует безотносительно к тому, 
почему там g и откуда оно берется, — просто как пример равноускоренного движения (про g им следует сказать без объяснений, 
сославшись на опыт — принципиально «не сбивая логику» и оставив 
до динамики все остальные разговоры). Задача, аналогичная разо