В издательстве «Просвещение» вышел сборник Александра Усольцева «Поразительные задачи» (по физике)

В УрГПУ 2023/24 учебный год объявлен Годом учителя физики и технологии! В рубрике #Физика_Технология_это_интересно мы продолжаем рассказывать о студентах, молодых и уже заслуженных ученых, учителях и преподавателях, которые посвятили свою деятельность этим интересным наукам.

Ученые Уральского педвуза регулярно становятся авторами учебной литературы для школьников. В январе 2024 года заведующий кафедрой физики, технологии и методики обучения физике и технологии, д-р пед. наук, профессор Александр Усольцев выпустил сборник «Поразительные задачи» (по физике) для 7-11 классов. Сборник вышел в издательстве «Просвещение», с которым у нашего вуза подписано соглашение о сотрудничестве.

Фото - uspu.ru

Александр Петрович рассказал начальнику отдела «Газета “Народный учитель”» Кристине Зверевой о том, как создавался сборник, какие цели перед собой ставил автор, а также поговорил о подготовке учителей физики и технологии, идеальном уроке и новых научных проектах.

- Вы являетесь автором многих учебных пособий. Расскажите о сборнике «Поразительные задачи» (по физике), как оно сложилось?

- Когда-то Григорий Остер выпустил книгу вредных советов и задачник по физике. Я вынашивал подобную идею давно, только хотел сделать задачи не просто смешные, но еще и с физическим содержанием. Так, в 2000 году появилась первая книга, которая называется «Сборник задач по физике на основе литературных произведений». Она выходила в издательстве «Флинта». Сейчас по разным основаниям возникла необходимость пополнить сборник новыми задачами и переиздать его. Во-первых, появились новые фильмы, книги, образовательные задачи, например, по патриотическому воспитанию, функциональной грамотности. Часть неактуальных заданий была убрана, и новый сборник, который в издательстве «Просвещение» назвали «Поразительные задачи», вышел в начале 2024 года.

- Какую цель вы перед собой ставили и как долго работали над сборником?

- Процесс работы над задачами нельзя назвать непрерывным. Но в целом он продолжался около 20 лет. Смотришь художественный фильм, читаешь книжку и уже по привычке ищешь сюжеты для задач, все это, можно сказать, «на автомате». Сначала было просто интересно, как говорит молодежь «по приколу», потом захотелось сделать так, чтобы эти задачи были не только смешными, но и помогали глубже понимать физику, а учитель смог бы использовать подобные задачи для достижения и других целей, таких как методические, дидактические, не только предметные. Таким образом, материал сборника позволяет решать попутно много других учебных и воспитательных задач: формировать функциональную грамотность, критическое мышление, научное мировоззрение, повышать учебную активность и мотивацию школьников к изучению физики.

- Вы уже упомянули, откуда черпали идеи для задач. Можете конкретизировать, например, литературные произведения и другие источники вдохновения?

- Как я уже говорил, читая любую книжку, я интуитивно выделяю возможности для создания задач. Книги по научной фантастике – главный источник, это произведения Жюля Верна, братьев Стругацких и др. Но сюжеты могут оказаться и совсем в неожиданных местах, в произведениях Солженицына, например. А еще пришлось перечитать всего Гарри Поттера, и там нашлось очень много возможностей для создания задач. Огромное количество таких возможностей и в русских народных сказках, пословицах. Вот моя любимая задача: «Баба с печи летит, семьдесят семь дум передумает» (русская пословица). Сколько дум приходится на одну секунду полета бабы, если высота печи 2 м? Ответ интересный – 122 думы.

Как мы видим, задачи имеют не только физическое содержание, но и эмоциональную и смысловую нагрузку, не связанную непосредственно с физикой. Текст задачи может вызвать улыбку, а найденный ответ порой может определить дальнейшую судьбу действующих в задаче героев. Сборник позволяет по-новому взглянуть на художественные произведения и насладиться точностью и красочностью описания физических явлений. Надеюсь, что предлагаемые задачи позволят школьникам глубже узнать и еще больше полюбить такую интересную науку как физика!

- Какие из заданий, на ваш взгляд, наиболее интересные и не такие простые в плане решения, как может показаться на первый взгляд?

- Есть задачи очень простые, больше развлекательного характера, есть на понимание физических явлений, а есть и со звездочкой, расчетные задачи, где нужно что-то рассчитать, например, толщину льда или подъемную силу. Например, для семиклассника сложной может оказаться задача на расчет объема газа в воздушном шарике, который должен поднять предмет определенной массы.

Интересной и непростой может показаться ребятам задача, связанная с тем, откуда у Змея Горыныча берется пламя, и сколько ресурсов он для этого тратит. Одна из задач звучит так – сколько кубометров дров потребуется Змею, чтобы испарить 100 литров льда. Чтобы решить такую задачу, необходимо знать закон сохранения энергии, уметь составлять уравнение теплового баланса.

- Сборник «Поразительные задачи» (по физике) является факультативным или рассчитан на основную программу?

- Пособие рассчитано на основную программу и давно используется в учебном процессе по физике в школе. Оно также вышло в электронном виде. В конце урока внимание школьников утрачивается, и в это время данные задачи можно использовать как загадки, которые значительно повышают внимание и активность учеников. Когда я преподавал в школе, ребята на каждом уроке ждали такие загадки. Задачи также можно использовать на внеурочных занятиях, на соревнованиях, КВНах, на подготовительных курсах по ЕГЭ и т. д. Они помогают, с одной стороны, получить какое-то эмоциональное расслабление, с другой – лучше понять те физические явления и законы, которые мы изучаем.

- То есть сама жизнь и педагогическая практика натолкнула вас на идею создания таких задач...

- Понимаете, очень часто задачи по типу – тело с такой-то массой двигалось с ускорением и прошло такой-то путь, сколько тело двигалось… Скучно (улыбается). Кому интересно, сколько времени оно двигалось, если нам неизвестно, что это за тело и зачем оно вообще куда-то двигалось? А задачи должны быть либо практико-ориентированными, либо связывающими физику с другими предметами. Например, могло бы существовать такое сказочное существо, как вампир, если он не отражается в зеркале? На самом деле, да, но только если он отражается в специальных оптических приборах, которые нужно применить для данного исследования. Таким образом мы еще формируем критичность мышления.

- Как давно вы работаете с издательством «Просвещение»? Какие совместные проекты уже реализованы и запланированы в будущем?

- С издательством «Российский учебник» работаю давно, затем оно влилось в состав издательства «Просвещение». Выпустил там научно-популярные учебные пособия про техническую эволюцию, научно-технический прогресс, про инновации для школьников. Например, «История технических инноваций» вместе с рабочей тетрадью и методическими рекомендациями, вторая книга «Здравствуй, homo technikus». Для учителей выпустил книги, которые, с одной стороны, являются художественными, с другой – методическими: «Четыре четверти» про один год жизни учителя, «6+1» про один день жизни школы и «Идеальный урок» про один урок.

В данный момент с издательством «Просвещение» у нас следующие проекты для школы – в первую очередь это учебник по промышленным технологиям Свердловской области. По заказу издательства мы также сделали книгу по лабораторным работам и проектам по физике на оборудовании Кванториума, это пособие будут использовать во всех школах страны. Еще один проект в разработке – это физика в комиксах. Сейчас мы ищем для него художника, который смог бы объединить драйв и физику в одно целое.

- Каковы перспективы ваших научных изысканий? Над чем собираетесь работать в ближайшее время?

- Основное научное направление нашей кафедры – связано с развитием мышления в учебном процессе, хотя направлений на самом деле много. Недавно вышла моя монография «Принципы развития мышления». Сейчас мы работаем над тем, чтобы предложить учителю физики материал для реализации всех этих принципов на практике. Это будут обобщающие таблицы и схемы по физике для школьников с 7 по 11 класс, где весь материал по каждой теме будет четко укладываться в цикл научного познания. Это будут системы физических задач, которые позволят минимальным числом задач добиваться максимального дидактического эффекта. Для этого привлекаются и студенты, и магистранты. Все это мы будем предлагать издательству «Просвещение».

- В Уральском педвузе 2023 – 2024 уч. г. объявлен Годом учителя физики и технологии. Насколько востребована данная специальность среди абитуриентов, и с чем это связано?

- Востребованность в учителях физики и технологии просто гигантская. Если мы нашего выпускника посадим на самолет и случайным образом спустим на парашюте, то приземлившись, он тут же получит работу в ближайшем населенном пункте (смеется). Все наши студенты работают с третьего курса. Это нас сначала радовало, а сейчас нет, потому что раньше студент учился и подрабатывал, в нынешних реалиях он работает и подучивается. Качество обучения от этого страдает. Опыт он приобретает, но академических знаний как по физике, так и по методике у него нет, а это потом негативно будет сказываться на его профессиональном росте.

- Какие трудности возникают в процессе подготовки будущих учителей физики и технологии?

- Первая и главная проблема – абитуриенты в большинстве приходят с низким уровнем знаний по физике. Дело в том, что десятиклассники и одиннадцатиклассники учат только то, что нужно сдавать на ЕГЭ. А на ЕГЭ они в основном сдают математику, обществознание и русский язык. Те, кто рассматривает физику, как интересный для себя предмет, выбирает ЕГЭ по нему и затем уходит в технический вуз. Поэтому нам нужно учить абитуриентов физике заново. Но самое плодотворное время, первый и второй курс, у них занят дисциплинами так называемого «инварианта». Я не спорю, что общее развитие тоже важно, но физику они как не знали, так и не знают. Затем на третьем курсе они уходят работать в школу, и мы их практически больше не видим. А как они будут учить физике, если сами ее не знают? Отсюда вторая проблема – студентов, которые уходят в школу, нет возможности учить полноценно. Переход на индивидуальный график – это компромисс, у которого огромное количество недостатков.

- Какими интересными научными исследованиями сейчас занимаются студенты вашего института? Есть ли среди ваших студентов или выпускников те, кто добился высоких достижений в области физики и технологии?

- На нашей кафедре работает директор института математики, физики, информатики УрГПУ Рашид Абдулов – это наш выпускник. Половина наших работников – это бывшие студенты УрГПУ. Среди выпускников в основном мужчины, все они работают директорами школ. Один из них, Руслан Хузин, является лучшим блогером России по образовательным темам. Среди моих учеников есть те, кто превзошел своего учителя, и стал инженером, военным. Один из моих учеников заканчивает Московский авиационный институт и будет авиаконструктором. Так и должно быть.

По поводу интересных научных исследований, которые мы проводим совместно со студентами – недавно мы осваивали и делали новые опыты в Кванториуме. Студенты участвуют в разработке лабораторных работ по заказу издательства «Просвещение», о которых я упоминал выше. Опыты связаны с постановкой школьных экспериментов и возможностью их использования в проектной деятельности. Например, мы исследуем теплоизоляционные свойства материалов, звукоизоляционность, звуконепроницаемость и т. д. Кроме того, в Кванториуме есть разные сложные установки для высшей школы, и студенты в рамках своей технологической практики под руководством преподавателей пишут по ним лабораторные работы и инструкции с целью налаживания процесса работы с ними, а также снимают видео для демонстрации учителям.

Кроме того, на практических занятиях по информатике в рамках компьютерной дисциплины, например, по моделированию, студенты под руководством доцента Елены Кощеевой делают визуализированные картинки к каждому заданию сборника «Поразительные задачи» (по физике), с которого мы начали нашу беседу, поскольку данная книга является еще и анимационной. Студенты выбирают три задачи на свое усмотрение. Потом все это собирается в один сборник, с которым можно работать в формате приложения как с задачником. Сейчас мы разрабатываем для него обновление.

Также наши студенты проходят часть технологической практики в Научно‑образовательном центре «Расплав», созданном на базе физического факультета УрГПУ в 2003 году, который занимается фундаментальными научными исследованиями и проводит эксперименты со сплавами на основе железа, кобальта, алюминия, олова, магния и иных металлов под руководством профессора Валерия Сидорова. Результаты работы центра известны не только в России, но и за рубежом. В данный момент несколько наших студентов пишут свои ВКР по физике, работая в центре «Расплав». После защиты многие уходят в физическую аспирантуру и защищают кандидатские диссертации по физике. У нас очень большое количество выросших на наших глазах кандидатов физ.-мат. наук.

- Расскажите об интересных проектах института МФИ, которые проводятся в рамках Года учителя физики и технологии в УрГПУ?

- 25 января, в Татьянин день, мы провели Всероссийскую олимпиаду по элементарной физике среди студентов педвузов. Она проходит дистанционно и нестандартно, никто больше не проводит олимпиаду в таком формате. Мы не даем участникам задачи, а описываем ситуации, например, на динамометрах наклонно висит трубка, а в трубку вставляют полосовой магнит. Их командное задание – придумать как можно больше физических задач на разные законы и явления. В этом году из 33 российских педагогических вузов участвовало 24. Первое место занял Новосибирский педвуз, второе – Глазовский, третье – Южно-Уральский. Наши студенты заняли 8 место, продолжаем работать.

Кроме того, уже много лет ежегодно мы проводим оригинальное мероприятие – конкурс технико‑образовательных проектов учащихся «Урал‑иннова». Это конкурс юных изобретателей, где дети делают стендовые доклады и презентуют свои изобретения, а студенты играют роль инвесторов. Им дают особую валюту – энергию киловатт-час. В конкурсе принимает участие профессиональное жюри. Главный приз достается тому, кто получил больше всего инвестиций. А это зависит от разных факторов – личностных качеств участников, их умения выстраивать коммуникацию и т. д. Вторая часть конкурса «Урал‑иннова» – это олимпиада, тоже необычная и уникальная. Участникам дается 5 заданий – по математике, физике, информатике, технологии и одно задание на объяснение явлений – которые выявляют истинного педагога, нашего будущего студента. Обе описанные выше олимпиады дают возможность получить дополнительные баллы при поступлении в Уральский педагогический университет.

- Насколько студенты, окончив педвуз, мотивированы идти работать в школу учителями физики и технологии? Что влияет на их выбор?

- Были времена, когда от нас в школу шли 1-2 человека с выпуска. В этой связи нам однажды сказали, что нужно так готовить студентов, чтобы их, кроме школы, никуда не брали (смеется). Сейчас ситуация прямо противоположная. Почти все наши выпускники с 3 курса работают учителями в школах, и после выпуска уходят туда, где они уже работали. В прошлом году вышел казус: по официальным данным никто из наших выпускников на работу в школу не устроился, а мы знаем, что в действительности все они уже официально в школах были трудоустроены, поэтому в статистику как «новоприбывшие» не попали.

И, конечно, главный вопрос – финансовый. Уходят из школы, только если не устраивает заработная плата. В сельской местности или в небольших городах ситуация лучше, особенно если это учительская семья. Там очень много разных льгот, дают квартиру, подъемные от градообразующих предприятий.

- Опишите портрет современного учителя физики и технологии. Расскажите, чем конкретно вас привлекает ваша профессия?

- Меня профессия привлекает постольку-поскольку ничего другого я делать не умею (улыбается). В курсе для магистрантов «Современные проблемы науки и образования» мы рассматриваем все фундаментальные противоречия развития педагогической системы и их практические последствия. И одно из противоречий связано с необходимостью и невозможностью привлечения в профессию педагога самых лучших и талантливых людей. Работа учителем – это одна из немногих и, наверное, единственная массовая творческая профессия. Есть еще композитор, писатель, художник, но их 3 млн не требуется. Педагог – это творческая профессия, потому что никакие шаблоны в школе не работают. Учителю постоянно приходится принимать самостоятельное решение, и оно всегда противоречивое. Все утром идут на работу, а мы каждый день идем на бой со стихией. И это на самом деле хорошо.

- У молодых педагогов есть определенные проблемы с тем, чтобы увлечь школьников своей предметной областью. Поделитесь секретами успеха своей педагогической деятельности.

- Во-первых, чтобы увлечь детей, педагог сам должен быть увлеченным. Если он не увлечен, предмет не знает, не любит, то и увлечь не сможет. Но если он горит своим делом, то неизменно рано или поздно втянет в свою орбиту других.

- У вас есть учебное пособие для студентов и учителей под названием «Идеальный урок». Как, на ваш взгляд, он должен выглядеть?

- Вариантов уроков – миллионы, и у каждого учителя он будет разный. Это зависит от контингента учащихся, от личности учителя, от контекста ситуации и т. д. Но к идеальному уроку нужно стремиться. По ФГОС выделены следующие образовательные результаты – предметные, метапредметные и личностные. Если предметной цели педагог достиг, мышление учащихся поработало, и ему еще дали что-то для души и собственного развития, то можно сказать, что урок прошел хорошо. А идеальных уроков не бывает, но всегда можно лучше, в этом вся прелесть.

- Расскажите необычную историю из вашей личной жизни, где вам пришлось использовать знания в области физики и технологии.

- Прежде всего физика дает мировоззрение. Если вы учили физику в школе, но не помните три закона Ньютона – это не так уж важно, хотя и грустно. В решении житейских проблем вам эти три закона не нужны. А вот если вы верите в гороскопы или в то, что земля плоская, или боитесь сглаза, то на физике с вами явно делали что-то не то. А еще физика учит строгости мысли, требовательности к формулировкам, самодисциплине и много еще чему.

У нас есть набор видеороликов «Физические ляпы», который быстро разошелся по интернету. Мы показывали фрагмент фильма, обсуждали его, затем демонстрировали опыт и фрагмент переделанного фильма, как бы это было на самом деле. Часть этих заданий в описательном варианте также вошла в сборник «Поразительные задачи» (по физике).

- Что бы вы пожелали своим коллегам, студентам, молодым педагогам, будущим учителям и их ученикам в Год учителя физики и технологии?

- Радоваться жизни, общаться, получать удовольствие от общения, понимать, что ваши ученики когда-то, особенно если вы молоды, могут стать вашими друзьями, как это случилось у меня. Поэтому не делайте с ними так, чтобы потом было стыдно вспоминать (смеется). И помните – у нас самая лучшая профессия!

Источник: Медиацентр УрГПУ