Интеграция учебной и внеучебной деятельности учащихся, решение личностно значимых для ученика прикладных задач способствуют расширению их кругозора, усилению интереса к науке физике. Включение в программу вопросов, связанных с физикой человека, позволит учащимся продвинуться по пути познания самих себя, лучше понять природу человека и его возможностей.
При традиционном изучении физики в основной школе приоритетным является принцип политехнизма. Школьные учебники в качестве иллюстраций физических закономерностей приводят различные технические устройства, механизмы, приборы, в то время как физика – важнейшая составляющая культурологического образования личности. При изучении физики учащиеся должны получить целостные представления об окружающем мире, природе и способах ее познания. Формирование личностных качеств ребенка возможно через использование гуманистического, эстетического, гуманитарного потенциала физики. Прикладное значение физики, универсальность законов природы можно показать на примере организма человека, что близко и понятно каждому ребенку. Антропологическое содержание способствует развитию познавательных интересов учащихся, позволяет им лучше понять гармонию окружающего мира, место человека в этом мире, роль человека в преобразовании природы и развитии цивилизации.
В содержании курса прослеживается ряд антропологических идей, которые можно разделить на три группы, условно получившие название:
1. Место человека в окружающем мире;
2. Диалектика связи человека и природы;
3. Процесс познания человеком природы и себя как ее составной части.
Первая группа включает в себя вопросы:
1) человек – физический объект;
2) человек – физическая система;
3) место человека в окружающем мире;
4) физические возможности человека.
Вторая группа объединяет вопросы:
1) человек – часть природы;
2) роль среды в возникновении жизни на Земле;
3) природа – среда бытия и объект практической деятельности человека;
4) экология природы и «экология» человека;
5) проблемы уникальности разумной жизни.
Третью группу составляют вопросы:
1) человек – субъект познания;
2) антропологический характер процесса познания;
3) антропный принцип;
4) проблема контакта с другими цивилизациями [2,5].
На подготовительном этапе (2001-2002 учебный год) была изучена литература, подобран материал, содержащий сведения о физических возможностях человека, составлены задачи, позволяющие оценить эти возможности, разработан цикл лабораторных работ. Наиболее интересный материал был включен в качестве примеров и иллюстраций физических законов в базовый курс физики, не меняя его структуры. Так в 9А классе (2001-2002 уч.г.), при изучении механики, учащиеся познакомились с работами Леонардо да Винчи, так как он одним из первых предложил изучать человека с позиций анатомии и механики одновременно, сам же организм человека он рассматривал как пример «природной механики». Согласно его теории, руку можно рассматривать как рычаг, сердце как насос… Конечно, с развитием химии, биологии и других естественных наук подход к изучению человеческого тела изменился, но и сейчас мы не можем отрицать тот факт, что избыточное давление, создаваемое сердцем, заставляет течь кровь одновременно через множество сосудов. При изучении других свойств материалов учащиеся узнали, что человек десятилетиями испытывает физические нагрузки одного и того же характера и это может привести к необратимым деформациям человеческого тела. На примерах такого рода учащиеся убеждаются в том, что законы физики универсальны, они справедливы как для неживой, так и живой природы. О человеке, об особенностях его организма не забывают при конструировании различных технических устройств, например велосипеда, автомобиля, акваланга и др. Физиология труда и спорта также формулирует свои правила с непременным учетом законов механики. При изучении молекулярной физики было обращено внимание на то, что человек состоит из тех же атомов и молекул, что и окружающие нас тела. При изучении электрических явлений в 11А классе (2001-2002 уч.г.) было обращено внимание на то, что человек «построен» из тех же заряженных частиц – электронов и протонов, - которые являются предметом изучения электродинамики и которые взаимодействуют между собой через электрические и магнитные поля. Электромагнитные взаимодействия лежат в основе жизнедеятельности клеток и определяют механизм обмена веществ. Наша планета обладает как электрическим, так и магнитным полем, следовательно, человечество формировалось с учетом воздействия этих полей, возможно, электромагнитные взаимодействия сыграли положительную роль в синтезе органических молекул из набора простейших неорганических соединений.
В программу базового курса физики были включены также некоторые лабораторные работы, позволяющие оценить возможности человека. Например, в 9 классе – «Определение времени реакции человека», в 11 классе – «Особенности зрения» и др. Но так как программа школьного курса физики ориентирована, прежде всего, на усвоение школьного стандарта знаний, то временные рамки не позволили ознакомить учащихся с такими темами, как «Физика и спорт», «Физика и медицина», «Физика и сельское хозяйство» в полном объеме, хотя многие учащиеся выразили желание изучать эти темы. Так возникла идея создания спецкурса для определенной группы детей, проявивших интерес к этому направлению изучения физики. Опрос учащихся 8А, 8Б классов (2002-2003 уч.г.) показал, что данные вопросы интересуют как раз тех учащихся, которые не всегда усваивают базовый курс физики на «4» и «5», но зато очень хорошо знают биологию, географию, или активно занимаются спортом. Так была создана программа спецкурса «Физика и человек», рассчитанная на 68 часов, 8 - 9 класс. Программа включает в себя:
- лекционные занятия, на которых учащиеся знакомились с общими методами познания природы, общими закономерностями природы, состоянием и эволюцией Вселенной, гипотезами происхождения жизни на Земле, проблемами внеземных цивилизаций;
- решение задач оригинального содержания;
- индивидуальные исследовательские работы учащихся по узким темам (проектам);
- лабораторный практикум антропологического содержания.
Для исследовательских работ учащиеся выбрали наиболее интересные для себя темы, при этом предполагалось, что учащиеся:
- изучат литературу по данной проблеме;
- выполнят лабораторные исследования по собственному плану, или по методикам, найденным в литературе;
- обработают результаты исследований;
- сделают выводы по выбранной проблеме.
Часть учащихся, изучающих спецкурс, ограничилась изучением литературы по выбранной теме. Две группы довели исследование до конца и выступили на школьной научно-практической конференции в марте 2003 года по темам: «Давление крови человека», «Скорости в природе и жизни человека». Для педагога важно не только подобрать методическое обеспечение спецкурса (литература, банк задач, банк лабораторных работ, методики исследований), но и посмотреть, как учащиеся усвоят методы исследовательской работы, как проявят свои индивидуальные способности, изменится ли их самооценка, повысится ли интерес к физике как к науке. Для этого в сентябре-октябре 2002 года учащимся была предложена анкета по оценке их успешности в изучении физики. В сентябре 2003 года эта же анкета вновь была предложена учащимся 9А, Б классов. Результаты анкетирования показали, что ни у одного из учащихся, посещающих спецкурс, не снизился интерес к изучению предмета (у 20% повысился, у 80% остался на прежнем уровне). Более уверенно стали чувствовать себя на уроках физики 40% учащихся. В 2002-2003 учебном году число учащихся посещающих спецкурс возросло.
Как результат творческой деятельности учащихся собран банк задач оригинального содержания, при решении которых учащиеся могут оценить физические возможности человека, пофантазировать, как изменился бы облик Земли, если бы изменились физические свойства веществ, или перестали бы действовать физические законы. Например:
Наверное, вы слышали, как о ком-нибудь говорят: «Да он же золотой человек!» А если бы человек на самом деле был из золота, то его удельная теплоемкость была такой же, как у золота. На сколько градусов повысилась бы температура тела человека от выпитого стакана горячего чая (57°С)? Ответ: приблизительно 2.2oС.
Известно, что за целый день тяжелой физической работы (например, при колке дров) человек теряет до 10 кг пота. Если бы пот во время работы не выделялся и не испарялся, то тело человека не охлаждалось бы. На сколько градусов нагрелся бы человек за день такой работы, если бы пот не испарялся. (m = 60 кг)? Ответ: приблизительно 100oC. [1, 26].
Такие задачи составлены по всем разделам физики. Конечно, не все поставленные задачи выполнены. Трудно было оценить, как меняются личностные качества учащихся, стали ли они более успешны. Желает лучшего методика анкетирования по данным вопросам. Не все учащиеся завершили свои исследования, но, несмотря на это, есть и положительные моменты:
Разработан методический комплект спецкурса «Физика и человек», включающий в себя:
- программу;
- тематическое планирование;
- методические разработки занятий;
- методические разработки лабораторных работ;
- подбор задач антропологического содержания.
Учащиеся приняли участие в исследовательской работе, освоили методику лабораторных исследований, научились обрабатывать результаты своих исследований, получили опыт публичных выступлений.
Список использованной литературы:
Ильченко В.Р. Перекрестки физики, химии, биологии. М.: Просвещение, 1986.
Чандаева С.А. Физика и человек – М.: АО Аспект пресс, 1994.