Всероссийский сборник статей и публикаций института развития образования, повышения квалификации и переподготовки.

Статья: «Формирование научной грамотности на уроках физики»

Автор: учитель физики Попов М.П., ФГБОУ ВО «РГУ им.А.Н.Косыгина»

Международные исследования PISA (Programme for International Student Assessment) регулярно показывают: наши школьники неплохо воспроизводят формулы и решают типовые задачи, но теряются, когда нужно применить физику в нестандартной, жизненной ситуации. Они не понимают, почему в кастрюле вода закипает быстрее под крышкой, или не могут объяснить, как работает тепловизор.

Это тревожный сигнал. Мы учим физике, а дети не видят её вокруг себя. Выход — целенаправленное формирование естественно-научной грамотности (ЕНГ). Что это такое? Это способность использовать научные знания для объяснения явлений, постановки экспериментов, интерпретации данных и принятия обоснованных решений в реальных жизненных ситуациях.

В этой статье я расскажу, как на обычных уроках физики (без специального оборудования и перегрузки программы) можно развивать ЕНГ. Все приёмы проверены на практике и дают быстрый результат.

Что входит в естественно-научную грамотность?

Согласно стандартам PISA, ЕНГ включает три ключевые компетенции:

1. Научное объяснение явлений — узнавать, описывать и объяснять природные и технические явления на основе научных знаний.

2. Использование научных методов — планировать исследование, собирать и интерпретировать данные, делать выводы.

3. Интерпретация данных и научная аргументация — анализировать информацию из таблиц, графиков, текстов, отличать научные факты от псевдонауки.

При этом задания должны быть контекстными — то есть взятыми из реальной жизни: здоровье, экология, техника, быт, ресурсы.

Ниже — конкретные приёмы, как тренировать каждую из этих компетенций на уроках физики.

Приём №1: «Жизненные задачи» вместо абстрактных

Мы привыкли давать задачи вроде: «Тело массой 2 кг движется со скоростью 3 м/с. Найдите импульс». Формально всё правильно, но ученик не видит связи с реальностью. Замените условие на жизненное.

Примеры переработки задач:

| Традиционная задача | Жизненная (контекстная) задача |

| «Автомобиль массой 1 т разгоняется до 72 км/ч за 10 с. Найдите силу тяги» | «Водитель нажимает на газ, и его автомобиль массой 1 т набирает скорость 72 км/ч за 10 с. Какую силу развивает двигатель? А что будет, если начнёт дуть встречный ветер?» |

| «Определите давление, которое оказывает мальчик массой 40 кг на лыжи длиной 1,5 м и шириной 10 см» | «Мальчик собрался на зимнюю прогулку. В чём он провалится в снег глубже — в ботинках или на лыжах? Подтвердите расчётом» |

| «Сопротивление проводника 10 Ом, сила тока 2 А. Найдите напряжение» | «К электрочайнику мощностью 2,2 кВт подключили удлинитель с большим сопротивлением. Почему удлинитель греется и чайник кипит дольше? Рассчитайте потери» |

Как составить жизненную задачу:

- Возьмите ситуацию из быта (заварить чай, забить гвоздь, сдуть пыль с книги).

- Добавьте открытый вопрос («Почему?», «Что будет, если?», «Как это улучшить?»).

- Предложите не только посчитать, но и объяснить физический механизм.

Эффект: ученики перестают спрашивать «А зачем нам это?», потому что ответ очевиден — это пригодится в жизни.

Приём №2: Работа с несплошными текстами и графиками

В PISA огромное внимание уделяется умению извлекать информацию из таблиц, диаграмм, графиков, схем. Наши дети часто теряются, когда видят не линейный текст, а сложное визуальное представление.

Упражнения, которые я использую:

А. «Прочитай график и объясни»

Даю график охлаждения воды (температура от 100°C до 0°C с горизонтальным участком). Задания:

- На каком участке вода превращается в лёд?

- Почему температура не меняется при кристаллизации?

- Где выделяется больше энергии — при остывании от 100 до 0 или при замерзании? (по оси времени)

Б. «Таблица с пропусками»

Даю таблицу физических величин и единиц, часть клеток пустая. Надо заполнить, используя учебник или память. Затем — сопоставить с реальными приборами.

| Величина | Единица (СИ) | Прибор |

|----------|--------------|--------|

| Сила тока | ... | амперметр |

| ... | Ом | ... |

| ... | ... | динамометр |

В. «Найди ошибку на графике»

Рисую на доске заведомо неверный график (например, зависимость пути от времени при равноускоренном движении — парабола, а рисую прямую). Ученики должны критически оценить и исправить.

Г. «Переведи текст в график»

Даю словесное описание движения: «Тело начало движение из состояния покоя с ускорением 2 м/с², через 3 с ускорение стало 0, затем 2 с двигалось равномерно, а потом начало тормозить с ускорением -1 м/с² до остановки». Надо начертить график скорости от времени.

Приём №3: «Научный детектив» — разбор псевдонауки и бытовых мифов

Огромный пласт естественно-научной грамотности — это умение отличать научные факты от лженауки и маркетинговых уловок. Физика даёт для этого отличные инструменты.

Примеры тем для обсуждения (5–10 минут в конце урока):

- «Кристаллы и амулеты: почему они не работают?» — обсуждаем, что такое энергия поля, можно ли передать «целительную энергию» через камень.

- «Почему на тренажёрах сжигают 1000 калорий в час — это правда?» — расчёт реальных энергозатрат (1 ккал = 4184 Дж, подъём груза, работа против силы тяжести).

- «Работают ли магнитные браслеты от давления?» — рассуждаем о проницаемости магнитного поля через ткани, о дозировках.

- «Почему производители телефонов не делают аккумулятор на месяц?» — расчёт ёмкости, энергии, сравнение с химическими источниками тока.

- «Может ли человек оторваться от земли, потянув себя за волосы?» — третий закон Ньютона: действие равно противодействию.

Формат работы:

Делю класс на группы. Каждая группа получает «дело» — короткую рекламу или народную веру. Задача: найти физическое противоречие, объяснить, почему это миф, и представить доказательство (можно расчётом или ссылкой на закон).

Приём №4: «Быстрый эксперимент с прогнозом»

Этот приём развивает умение выдвигать гипотезы и проверять их на практике. Проводится за 5–7 минут.

Алгоритм:

1. Показываю установку (или описываю ситуацию).

2. Каждый ученик в тетради записывает свой прогноз: «Что произойдёт?»

3. Проводим эксперимент.

4. Сравниваем прогноз с результатом.

5. Обсуждаем: почему ошиблись? Какой закон нарушили?

Примеры быстрых экспериментов:

| Ситуация | Прогноз (что будет?) | Реальность |

| Насыпать соль в стакан с водой до краёв (уровень повысится или останется?) | Многие говорят «выльется» | Соль растворяется, уровень почти не меняется (соль входит в промежутки между молекулами воды) |

| Поджечь свечу под перевёрнутой банкой | «Потухнет быстро» или «будет гореть долго» | Горит, пока не израсходуется кислород (1 минута) — потом обсуждение состава воздуха |

| Положить сырое яйцо в банку с уксусом на сутки | «Станет резиновым» или «растворится» | Скорлупа растворяется, яйцо становится упругим (диффузия, реакция карбоната с кислотой) |

Важно: не просто показать «фокус», а заставить записать прогноз. Тогда ошибка становится личным опытом и запоминается.

Приём №5: «Три уровня сложности» — персонализация

Естественно-научная грамотность предполагает, что каждый ученик работает на своём уровне. Я использую систему разноуровневых заданий на одном и том же контексте.

Пример для темы «Тепловые явления» (8 класс) на контексте «Термос»:

Уровень А (базовый, для всех):

Объясни, почему в термосе чай долго остаётся горячим. Назови не менее двух причин. (Ответ: отражающие стенки уменьшают излучение, вакуум между стенками устраняет теплопроводность и конвекцию).

Уровень B (повышенный):

В инструкции к термосу сказано: «Перед использованием прогрейте термос горячей водой». Зачем это нужно? Объясните с точки зрения теплообмена. (Ответ: чтобы не тратить тепло чая на нагрев внутренней колбы).

Уровень C (олимпиадный):

Предложите способ улучшить бытовой термос, используя известные вам физические принципы. Опишите, какой эффект это даст и каковы возможные недостатки. (Пример: добавить слой аэрогеля — суперизолятор; недостаток — хрупкость и цена).

Каждый ученик выбирает уровень сам (или я назначаю). Задания уровня С — дополнительные баллы.

Приём №6: Проект «Один день из жизни физика»

Это долгосрочное задание (на неделю или каникулы), которое развивает умение замечать физику вокруг.

Задание ученику:

«В течение одного дня фиксируйте все физические явления, которые вы наблюдаете. Запишите не менее 10 эпизодов. Для каждого эпизода:

- Опишите, что вы видите.

- Назовите физический закон или явление.

- Придумайте один вопрос к этому явлению (почему? а что если?)».

Вместо заключения: не бойтесь отходить от шаблона

Естественно-научная грамотность не требует дорогих приборов или полной смены учебной программы. Она требует от учителя смелости задавать неудобные, открытые вопросы и терпения выслушивать не всегда правильные, но искренние попытки объяснить мир. Наши ученики увидят пользу физики не тогда, когда сдадут экзамен, а когда поймут, почему утром запотевает зеркало, почему греется ноутбук и почему при засолке огурцов вода становится мутной.