Кабинет физики - это сложнейший комплекс, являющийся комплексом средств педагогической деятельности. К дидактическим принципам, обеспечивающим высокую эффективность обучения в кабинете физики, относятся: принцип связи обучения с жизнью, принцип научности, принцип доступности, принцип систематичности, принцип преемственности, принцип наглядности, принцип мотивационной стимуляции, принцип педагогической технологичности.
           Принцип связи обучения с жизнью относится непосредственно к отбору содержания обучения. Значение школьного кабинета физики в реализации этого принципа состоит, прежде всего, в расширении с помощью учебно-материальных средств (учебного оборудования, учебно-наглядных пособий и т. п.) жизненного опыта обучаемых.
          Принцип научности - это требование строгого соответствия содержания образования уровню современной науки. Принцип предполагает соответствие учебно-материальной базы кабинета современному уровню развития науки, области знаний и культуры, вооружение обучаемых достоверной научной информацией и современными способами учебно-познавательной деятельности.
          Принцип доступности предполагает при обучении в кабинете физики обеспечение логической последовательности в изложении учебного материала, опору на предшествующий познавательный опыт обучаемого. Для формирования учебно-материальной базы кабинета принцип доступности позволяет определить отбор учебного оборудования и методы его применения с точки зрения возрастных возможностей обучаемых, а для педагогов он служит опорой при определении методики работы с учебным оборудованием.
          Этот принцип определяет поиск специальных приемов использования учебного оборудования с учетом возрастных особенностей обучаемых, их интересов и уровнем знаний. Обеспечение доступности учебных приборов не должно сводиться к стремлению сделать их очень простыми. Чрезмерное упрощение учебных приборов ведет к потере интереса обучаемого не только к данной практической работе, но и к самой учебной теме. Недопустима и чрезмерная сложность в конструкциях учебного оборудования. Она притупляет интерес учащихся к проблеме, вызывает желание уйти от трудностей.
          Принцип систематичности заключается в обеспечении последовательного усвоения учащимся определенной системы знаний.
          В этом педагогу помощь оказывают комплексы учебно-технических средств кабинета физики. Особая роль в них отводится современным автоматизированным комплексам, способствующим лучшему усвоению обучаемым учебного материала.
          Обеспечению систематичности и последовательности в обучении способствует также контроль знаний обучающихся. Для этих целей в настоящее время широко используют в кабинетах физики компьютерные контролирующие средства.
          Принцип преемственности проявляется в реализации взаимосвязей между событиями и явлениями в процессе их развития. Демонстрации этого в значительной степени способствует использование учебно-наглядных пособий кабинета физики. В учебной информации предъявляемой учащемуся техническими средствами кабинета физики должна прослеживаться зависимость между объектами, событиями и явлениями науки.
          Принцип наглядности. Наглядность в дидактике имеет более широкое толкование, чем непосредственно зрительное восприятие. Она включает в себя и восприятие через моторные, тактильные (от лат. tactus - чувство, осязание) ощущения. Чем более разнообразны чувственные восприятия учебного материала, тем лучше он усваивается. Учебно-наглядные средства кабинета способны внести элементы эмоциональности в процесс представления учебной информа¬ции и в действия по ее переработке. Но, быстро возникший интерес к учебному материалу, не будучи подкреплен соответствующей работой, углубляющей его, может скоро исчезнуть. Поэтому важно использовать учебно-наглядные пособия не случайно, а в обоснованной системе, последовательности, преследующей, кроме основных задач, и задачу укрепления интереса к обучению. Принцип наглядности является основополагающим принципом при создании и применении учебно-наглядных пособий и учебного оборудования кабинета физики, поэтому о нем будет рассказано более подробно.
          Реализация принципа наглядности на практике тесно связана с определением содержания и технологии применения учебно-материальной базы кабинета физики для различных форм и видов деятельности педагога и обучающихся. Наглядность при обучении физике есть отображение явлений реального мира в виде дидактического образа, формируемого (или моделируемого) с помощью средств обучения. Сформулируем дидактическое определение понятия «наглядность».
          Наглядность представляет собой образцовое восприятие явлений и процессов с помощью тех или иных моделей, которые создаются из элементов живого созерцания на основании определенных знаний об этих явлениях и процессах.
          Обыденное толкование наглядности происходит от слова «наглядный» - убедительный, очевидный, основанный на показе. Неизбежно возникает вопрос, каким образом и с помощью учебных пособий наиболее успешно реализовывать на практике принцип наглядности?
          Таких способов великое множество. Так, способами выражения, зрительной наглядности могут быть графическая, иллюстративная, экранная наглядность. В свою очередь, например иллюстративная зрительная наглядность может быть предметной, ситуативной, сюжетной и т. д. С появлением средств новых информационных технологий основным способом реализации принципа наглядности стал комплексный. Мультимедийность стала обычным способом выражения наглядности.
          С внедрением в обучение физике новых технических средств, особенно компьютерных, стала очевидной необходимость более широкого их применения не только в качестве средств представления материала, но как объекта исследования, эксперимента, наблюдения, моделирования, контроля и коррекции знаний, и для других дидактических целей. Возникла проблема разработки определенных требований наглядности, непосредственно связанных не только с психологическими особенностями познавательной деятельности учащихся, дидактическими свойствами используемых методов, но и эргономическими задачами, отражающими специфику восприятия учебной информации, работы с ней.
          Понимание принципа наглядности, в последние годы, претерпевает существенные изменения, прежде всего в связи с формирующимися современными представлениями дидактов, психологов и методистов о закономерностях усвоения предметных знаний и роли учебно-наглядных средств. Наглядность обеспечивает первую ступень познавательной аналитико-синтетической умственной деятельности. Она выступает как средство, позволяющее включать эти процессы в контекст умственной деятельности и стимулировать ее. Научно обосновано и подтверждено, что наглядность способствует формированию у учащихся самостоятельного теоретического мышления: умения анализировать, выделять существенные признаки и отношения, решать конкретные задачи на основе теоретического обобщения.
          Эволюция принципа наглядности в обучении позволяет проследить его своеобразную трансформацию. От отражения внешних, чувственно воспринимаемых свойств объекта и формирования эмпирических понятий, эмпирического мышления развитие принципа наглядности привело к осознанию необходимости деятельностного подхода и включения его в контекст самостоятельных действий обучаемого, в том числе исследовательских, творческих. Практика обучения физике все чаще сталкивается с необходимостью доступного объяснения объектов и явлений, особенно если они принадлежат к микромиру или являются абстрактными обобщениями. Познание законов природы, подчеркивающих взаимосвязь явлений мира на уровне макросистем, также требует определенного наглядного представления. Таким образом, учащийся, усваивая знания, опирается на наглядные образы, полученные в ходе собственного познавательного опыта и с помощью специальных средств наглядности, которые являются своеобразными ориентирами познавательной деятельности.
          С помощью современных технических средств обучения кабинета физики могут быть визуализированы невидимые объекты и явления, частицы, звук, абстрактные теоретические понятия, т. е. создан определенный дидактический образ - модель. Основными критериями качества дидактического образа-модели являются соответствие содержания и формы предъявления информации, научной достоверности и доступности восприятия. Основными критериями эффективности дидактических образов-моделей является умение оперировать ими и переходить на более высокую ступень обучения.
          К признакам наглядности относятся: доступность восприятия, достоверность формируемых образов, визуализация понятий (как возможность показа, демонстрации, презентации объекта или явления, его отдельных сторон, признаков).
          Принцип мотивационной стимуляции предполагает при применении учебно-наглядных пособий и учебного оборудования по физике использование приемов основанных на мотивах, побуждающих обучаемого к активному поиску решения учебной физической задачи, способствующих устойчивому интересу при выполнении практических заданий или достижения поставленной цели.
          Активизация обучения тесно связана с формированием устойчивого познавательного интереса, чему во многом способствует новизна в содержании учебного материала, вызывающая необходимую реакцию обучаемого. Значительную роль в обеспечении этого условия (новизна содержания) играют современные учебные физические приборы.
          Значительное влияние на формирование интереса учащихся к физическим знаниям оказывает историзм в обучении, принятый как важный принцип сообщения учебного материала.
          Интерес подкрепляется также в тех случаях, когда обучаемые четко понимают практическую необходимость получаемых знаний для дальнейшей жизни.
          Значительно повышается интерес обучаемых за счет организации познавательной деятельности, рассчитанной на увеличение самостоятельной работы, включение разнообразных заданий поискового характера, создание проблемных ситуаций. В этом отношении современные учебные физические приборы обладают огромными возможностями.
          Принцип педагогической технологичности предусматривает адекватность применяемых учебно-материальных средств кабинета конкретным технологическим приемам и методам работы педагога - физика. Большое значение для реализации этого принципа имеет уровень знаний педагога, его мастерство, опыт в области эксплуатации учебного оборудования.
          Остановимся более подробно на псuxолого-педагогическux возможностях технических средств обучения (далее ТСО) кабинета физики.
          В учебно-воспитательном процессе ТСО кабинета физики помогают создавать условия необходимые для «живого созерцания». Отображая действительность, они позволяют оперировать непосредственно фактами природы, жизни, науки. Собранные в учебный фильм (учебную радиопередачу, серию диапозитивных кадров) отдельные фрагменты составляют образную модель, дающую определенное представление об оригинале. Чем отличаются модели ТСО от традиционных моделей - муляжей, схем, рисунков и т. п.
          Во-первых, динамичностью, присущей не только для компьютерных моделей, видео- и кинофильмов, но и для диафильмов, и для серии диапозитивов или транспарантов. Основа этой динамичности не только в движении объекта на экране, но и в монтаже, обеспечивающем возможность выделения сущности, наиболее важного, главного в объекте или физическом явлении. Это достигается с помощью монтажа, возможности которого не ограничены. Он позволяет проникнуть в самые глубинные явления, постичь сущность реальной действительности. С его помощью можно показать образование кристаллов, рост и деление клетки, «побывать» не невидимой стороне Луны и сделаться свидетелем событий, происходивших сотни лет назад. Но монтаж не только показывает причинную последовательность события, но и несет определенную идею, мысль, причем раскрывает эту идею в движении, в становлении. В условиях учебного процесса монтаж - это инструмент, средство формирования мысли обучаемого.
          Bo-вторых власть над временем и пространством. Сегодня мы можем показать обучаемым события открытия физических законов и явлений, «окунуться» с ними в глубины океана или космоса. Эта особенность ТСО кабинета физики делает их такими орудиями познания, которые расширяют сферу чувственного восприятия.
          В-третьих, одновременное воздействие на разные анализаторы. Такое синтетическое воздействие отличается сильной эмоциональностью. Оно порождает «эффект присутствия», ощущения соучастия, иначе говоря, создает ту необходимую эмоциональную основу, на базе которой от чувственного образа легче переходить к абстрагированию, к логическому мышлению.
          Эмоциональная окрашенность учебного материала, его красота (в самом глубоком понимании) обеспечивают глубину усвоения, делают познание материала процессом исключительно активным. Эмоции, говорят психологи, почва интуиции, они пробуждают воображение, ассоциации, концентрируют поиск информации.
          Но не только динамика изображения, власть над временем и пространством, «эффект присутствия» привлекают в ТСО. Главное их достоинство в том, что они могут приобщать обучаемых непосредственно к процессу мышления, к процессу рождения и становления мысли. Остановимся подробнее на этой особенности ТСО кабинета физики.
          Звукообразная модель (учебный фильм, компьютерная модель, радиопередача, диафильм и т. п.) может сыграть роль мотива, возбуждающего интерес к предстоящему изучению темы, курса, отдельного раздела. Назначение такой модели - поставить цель, дать направление поиска, если необходимо - удивить! Мы часто забываем о необходимости вызывать интерес, увлеченность предметом изучения, упускаем из виду эмоциональное состояние наших учащихся. Однако психологи подчеркивают прямую зависимость активности умственной деятельности от эмоциональных переживаний. Чувства находятся во взаимосвязях с познавательной деятельностью. Они сами берут начала в ней, возникая на основе отражения обучающимся реальной действительности.
          Принцип мотивации используется создателями звукообразных моделей. Если мотив не заложен в начальных условиях реализации модели, то возникает опасность равнодушного отношения обучаемых к дальнейшему изложению материала. ТСО кабинета физики должны и могут приобщать обучаемых к самостоятельному добыванию знаний в процессе сообщения новых фактов и сведений. Путей решения задачи может быть несколько.
          Видео, радио, телевидение могут показать пути научных открытий, историю их поиска. Однако педагогических эффект будет достигнут лишь тогда, когда история науки показана как борьба идей. Главное достоинство таких дидактических информационных средств в том, что они делают мысль обучаемого активной, учат не только и не столько собирать факты, сколько анализировать их.
          ТСО - средство формирования навыка наблюдения. Роль умения наблюдать в человеческой деятельности резко возрастает. Всякое наблюдение есть начало анализа, абстрагирования, отбора фактов для определения их сущности.
          Однако способность к наблюдению есть результат научения, определенного отношения к порученному заданию и его осознанию.
          ТСО кабинета физики обычно предусматривают возможность формирования у учащихся качества наблюдателя: они содержат мотив или установку, определяющую цель наблюдения, затем, выделяя главное, обеспечивают избирательность наблюдения; наконец, истолковывают результат наблюдения. В итоге желательно, что бы ТСО предусматривали и задания для самостоятельных наблюдений и последующих выводов. Такие задания не должны быть сложными, но должны требовать не столько опоры на память, сколько активной мыслительной деятельности.
          Для формирования навыка наблюдения физических явлений, конечно, особенно удобны диафильмы, диапозитивы, транспаранты, эпиобъекты. Они дают возможность обучаемым для самостоятельного наблюдения без вмешательства диктора.
          Не менее важна роль ТСО и в процессе развития воображения воспроизводящего и главным образом творческого. Отдельные выразительные приемы видео и телевидения непосредственно рассчитаны на воображение зрителя, на его предшествующие знания, опыт, которые помогут воссоздать, скажем, целое по показанной части.
          ТСО можно использовать при формировании понятий. Понятия складываются обычно в результате длительного анализа и синтеза фактов, явлений, наблюдений. Кино, видео могут сжать во времени этот процесс выделить главное и тем самым ускорить формирование понятия.
          ТСО могут помочь учителю физики сделать процесс изложения новых знаний, формирование понятий, наконец, процесс обобщения и практической проверки знаний увлекательным, интересным, сделать учение постоянным поиском истины. Ключ к этому лежит в проблемном изложении фактов на экране и в звуковой передаче. Специфика ТСО позволяет интересно, увлекательно раскрывать учащимся противоречия между знанием и незнанием, поставить вопрос, решение которого требует самостоятельных теоретических и практических действий, поиска, преодоления затруднений.
          В то же время проблемная ситуация, созданная на уроке физики средствами техники, будет эффективной лишь в том случае, если учитывается специфика ТСО. Если проблема легко создается словом или традиционным пособием, то введение в такой урок сложных ТСО вызывает ощущение искусственности и пользы приносит мало.
          Совершенно очевидно, что специфика ТСО кабинета физики исключает механическое перенесение традиционных методических приемов на занятия с применением технических средств.
          В методическом отношении учебные занятия по физике с при¬менением ТСО отличаются следующим.
          Во-первых, такое занятие ведут как бы два преподавателя - наряду с преподавателем в объяснении, беседе, опросе участвует техника.
          Конечно, главным остается педагог, он предоставляет слово своему «коллеге», через него осуществляется связь «ученик - учитель», без которой немыслим урок. Однако в определенные моменты учитель физики может уступить место ТСО как источнику учебной информации, как средству обучения, ведущему, управляющему или контролирующему процесс познания.
          Во-вторых, техника на занятиях выступает в союзе, комплексе с традиционными средствами обучения - учебником, муляжами, таблицами и др. Учебные занятия с применением ТСО должны стать частью системы, построенной с учетом дидактических принципов.
          В-третьих, меняются формы работы на всех этапах учебного занятия.
          Приведем примеры возможных вариантов использования ТСО на этапе изложения нового материала: просмотр фильма с последующей беседой; просмотр диапозитивов с параллельным обсуждением; фрагментарное (пошаговое) прослушивание фонодокумента в сочетании с пояснениями педагога; видеоэкскурсия, радиоэкскурсия; просмотр фильма после установочной беседы со специальным заданием (ответить на вопрос, найти обоснование и т. п.).
          Примеры использования ТСО на этапе контроля знаний: ответы на вопросы, поставленные в учебном фильме; выполнение контрольного фонодиктанта; пересказ содержания просмотренного диафильма; коллективный комментарий просмотренного фильма и т. д.
          ТСО меняет характер работы педагога на всех этапах урока. Учитель физики теперь выступает и в роли автора, составителя комплекса обучающих средств. Эта новая задача не может быть передоверена ни разработчикам звукообразных моделей, ни методистам: комплекс может быть эффективен лишь тогда, когда он определен с учетом содержания темы, специфики всех средств обучения и с учетом особенностей обучаемых данного учебного коллектива. Учитель физики, определяя комплекс ТСО, определяя его содержание и последовательность использования техники, обязан учитывать особенности класса, опыт работы обучаемых с дидактическими информационными средствами.
          Оснащение кабинетов физики современными ТСО порождает множество новых разнообразных форм педагогической работы. Необходимо, однако, учитывать одно обстоятельство, которое может оказаться серьезным тормозом в процессе использования техники на уроке. Дело в том, что мультимедиа, компьютеры, видео, телевидение, радио имеют свой «язык», знать который обязательно для глубокого и точного понимания содержания учебной звукообразной модели. Необходимо знакомить учащихся с понятиями: панорама, крупный план, обратный ход времени, двойная экспозиция, монтаж, компьютерная презентация и т. п. Не понимая языка экранно-звуковых средств, обучаемые не смогут связать эмоциональное с логическим, чувственный образ и научную абстракцию, не научатся думать с помощью компьютерных образов, видео, кино и телевидения.
          Учебно-материальная база образовательной среды по физике должна обеспечить применение деятельностного подхода в кабинете физики.
          Рассмотрим специфику организации учителем учебно-воспитательного процесса в кабинете физики с опорой на обобщенные представления, которые накоплены в педагогической науке и являются инструментом в руках учителя физики.
          Организация учебно-воспитательного процесса включает постановку целей, отбор содержания, выбор методов обучения и воспитания, подбор и разработку необходимых для достижения поставленных целей дидактических средств.
          Деятельностный подход к постановке целей любого учебно-воспитательного процесса заключается в том, что помимо новых знаний педагог определяет действия, которые адекватны этим знаниям и выполнению которых предстоит научиться учащимся.
          При деятельностном подходе учитель физики не выбирает готовый метод обучения, а разрабатывает сам в соответствии с поставленными целями программу деятельности своей и учащихся. Под программой деятельности учителя и учащихся понимают последовательность организующих действий учителя и действий учащихся, которые составляют содержание видов деятельности, указанных в целях развития. Эта программа может быть представлена кратко в виде структуры урока и отдельных его частей и развернута в виде сценария урока с достаточно подробными рассуждениями учителя и ожидаемыми рассуждениями учащихся. Поясним подход к разработке структуры урока физики.
          Поскольку знания и опыт приобретаются человеком только через собственную деятельность, основными этапами урока естественно являются этапы, каждый из которых посвящается усвоению одного вида деятельности, указанного в целях развития. Урок при этом должен, кроме того, содержать как минимум два вспомогательных этапа. Во-первых, в начале урока проводится актуализация ранее усвоенных знаний и действий, на которые опирается изучение нового материала. Во-вторых, завершается урок контролем усвоения нового материала, осознанием учащимися собственных достижений.
          Каждый из основных этапов урока имеет свою структуру - ряд подэтапов. Обязательными подэтапами являются мотивация усвоения нового (осознается только то, что является целью деятельности!) и организация деятельности учащихся.
          При деятельностном подходе в условиях кабинета физики используются те же учебно-материальные средства, что и при любых других подходах: экспериментальные установки, физические приборы, компьютерные пособия и т. п. Однако имеется определенная специфика в подборе учебно-материальных средств при организации обучения на деятельностной основе. Так, при традиционном объяснении учителем какого-либо физического явления достаточно проиллюстрировать это явление на одной экспериментальной установке, с одним физическим объектом. Если же учитель физики организует деятельность учащихся по созданию понятия о физическом явлении, необходима серия экспериментов с разными физическими объектами, при разных физических воздействиях и разных условиях. И, значит, учителю требуется использовать несколько экспериментальных установок, работающих в комплексе. Например, традиционно явления отражения и преломления света демонстрируются на границе раздела воздух-стекло или воздух-вода. Для организации самостоятельного «открытия» посредством собственной деятельности учащимся необходимо создать условия, в ходе которых будет продемонстрирована серия экспериментов с другими средами.
          Другой пример. Традиционно явление круговорота воды в природе иллюстрируют показом диапозитивов. Для организации самостоятельного «открытия» посредством собственной деятельности учащимся необходимо создать условия, в ходе которых будет продемонстрирована серия компьютерных слайдов и одновременно динамических фрагментов видеофильма, которая приведет учащихся к выводу о том, что происходит постоянная циркуляция воды в природе вследствие периодической смены процессов испарения и конденсации. Для закрепления учащимися полученных знаний об этом природном явлении и контролем усвоения нового материала необходима работа с техническими средствами, обеспечивающими контроль и обобщение знаний.
          Кроме традиционных средств обучения при деятельностном подходе применяются специальные учебно-технические средства, обеспечивающие управление процессом усвоения знаний и действий. Это специальные компьютерные обучающие и контролирующие аппаратно-программные средства. Если при традиционном обучении учитель физики предпочитает объяснять новый материал, считая его недоступным для самостоятельного изучения, то при деятельностном подходе учитель ищет такие учебно-технические средства поддержки, которые позволяют учащимся выполнять запланированные действия самостоятельно. Например, при обучении учащихся решению физических задач существенную помощь оказывают обучающие компьютерные программы и тренажеры. Эти средства проектируются так, что в результате работа с ними метод решения физических задач определенного типа выделяется самим учащимся. На начальных этапах обучения для организации деятельности учащихся по составлению метода решения физических задач компьютер использует набор фрагментов, в которых описываются отдельные действия, составляющие метод. Учащимся предлагается установить последовательность действий, расставить компьютерные фрагменты по порядку.
          Таким образом, суть использования учебно-технических средств кабинета физики при реализации деятельностного подхода состоит в том, что с их помощью организуется деятельность самих учащихся по созданию и применению отдельных элементов или системы физических знаний.
          Обобщая дидактические и психологические аспекты, оказывающие влияние на формирования кабинета физики следует сказать, что на каждом этапе своего развития педагогическая наука выдвигала новые задачи укрепления учебно-материальной базы общеобразовательной школы. Для начального всеобуча в двадцатые годы двадцатого столетия нужна была классная доска и набор печатных пособий, для реализации современных принципов развивающего и личностно-ориентированного обучения нужны современные учебно-технические средства, без которых немыслима подготовка человека к жизни в условиях постоянно меняющегося информационного общества. Следовательно, учебно-материальная база кабинета физики должна быть сформирована с учетом современных требований и принципов педагогической науки.