Поиск по сайту

Особенности организации научно-исследовательской работы школьников по физике в ПетрГУ

Автор: Сысун Валерий Иванович, д.ф.-м.н., профессор кафедры электроники и электроэнергетики Петрозаводского государственного университета, Республика Карелия; Гостев Валерий Анатольевич, к.ф.-м.н., доцент Петрозаводского государственного университета, Республика Карелия; Ильин Александр Юрьевич, д.филос. н., профессор кафедры политологии и международных отношений Петрозаводского государственного университета, Республика Карелия


Формирование интереса школьников по предмету «физика» и привлечение к научной работе весьма важны для развития когнитивных способностей учащихся и подготовки для последующего обучения в вузе по естественно-научным и инженерным специальностям.

Научно-исследовательская работа учащихся в рамках школьного образовательного процесса является особым видом педагогической деятельности, имеющим ряд существенных отличий от основных традиционных методов преподавания школьных дисциплин. Как показывает опыт работы, организуемой нами в этом направлении на физико-техническом факультете Петрозаводского государственного университета, в Университетском лицее и лицее №1, методика организации научно-исследовательской деятельности школьников должна строиться с учетом этих особенностей.

Выделим три основные проблемы, которые приходится решать для воплощения в жизнь школьной научно-исследовательской программы:

1. Создание материально-технической базы для проведения работ.

2. Обеспечение проводимых исследований квалифицированными научными кадрами, способными осуществлять грамотное руководство творческими группами учащихся.

3. Привлечение учащихся к занятиям научно-исследовательской деятельностью. Современная экспериментальная аппаратура по физике и техническим наукам весьма далека от уровня имеющейся в наличии школьной техники, работ школьников по техническим дисциплинам от исследований естественно-научного направления.

Решение первой проблемы во многом зависит от связей школы с различными предприятиями и учреждениями, способными оказать помощь в оснащении школьных лабораторий необходимым исследовательским оборудованием: приборами, инструментами, реактивами и расходными материалами. Особенно ценным в таком сотрудничестве является возможность использования материально-технического потенциала учебных и научных лабораторий вузов и исследовательских учреждений, готовых предоставить собственную базу для работ, выполняемых учениками из подшефных учебных заведений. Это направление представляется наиболее перспективным, тем более что в последнее время наметилась тенденция расширения взаимодействия школ с вузами, которые сотрудничают не только с лицеями, гимназиями и спецшколами, но и многими обычными учебными заведениями. Частично проблема материально-технического обеспечения может решаться за счет финансирования руководящими образовательными структурами или получения образовательных и научных грантов. Следует отметить, что материальная исследовательская база также постепенно пополняется с годами за счет приборов и оборудования, изготовленного самими учащимися.

Вторая проблема связана с поиском руководителей проводимых исследований. Ее решение может быть сугубо индивидуальным в каждом отдельном случае. Уровень мотивации, связанной с участием преподавателей вуза в организации исследовательской работы учащихся, и формы его проявления во многом зависят от позиции руководителей научных подразделений и их внимания к кадровой политике.

Развитие интереса к физике и ее практическим применениям происходит успешно при ознакомлении учащихся с достижениями современной науки и техники. Часто это связано с информацией, содержащейся в научно-популярной литературе, СМИ и других источниках. Например, в настоящее время в обществе широко обсуждаются возможности, связанные с новыми физическими принципами и технологиями производства изделий наноэлектроники, проникающими в самые разные сферы науки и техники. Вопросы энерго- и ресурсосбережения, экологические проблемы в различных регионах планеты и связанные с ними методики определения содержания различных компонент в окружающем воздухе, воде и почве также достаточно актуальны в наши дни и т. д.

Привлечение к научно-исследовательской работе школьников включает не только индивидуальную работу, прежде всего учителя, но и знакомство с будущим местом возможной учебы и продолжения своих исследований в ПетрГУ. Даже если работа не станет новым прорывом в науке, она поможет приобрести навыки, опыт функционирования в научном коллективе, что, как правило, связано с современным физическим экспериментом. Отвечая за свой самостоятельный, пусть небольшой, участок работы, вникая в цели, стоящие перед коллективом, школьник может более глубоко и последовательно открыть для себя широчайшее поле деятельности: как в области теории, так и практики приложений физики. Для широкого круга учащихся, не обязательно старшеклассников, организуются экскурсии, в том числе и с доставкой университетским транспортом, как в общем потоке в день Открытых дверей университета, так и для отдельных учебных заведений. При посещении учебных, научных лабораторий, Центра коллективного пользования научным оборудованием сотрудники университета дают краткую справку о проводимых научных работах и проводят демонстрации работы отдельных устройств. Предложения по тематике научно-исследовательских работ школьников под руководством университетских сотрудников в начале очередного учебного года позволяют системно организовать работу с учащимися 10–11-х классов на физико-техническом факультете. Продолжая работу в течение 1–2 лет, школьники работают в тесном контакте с опытными наставниками, приобщаются к современному физическому эксперименту в самых разных разделах физики и приобретают опыт публичных выступлений по результатам своей деятельности. Особенности НИР школьников в Университетском лицее связаны с повышенным уровнем преподавания математики и информационных технологий, предусмотренных учебным планом, а также с дополнительными занятиями, которые проводят преподаватели математического факультета ПетрГУ. На спецкурсах по физике для школьников 10–11-х классов решаются более сложные задачи, что способствует успешной сдаче ЕГЭ по физике. Полученные знания позволяют учащимся участвовать в олимпиадах различного уровня и поступать не только в ПетрГУ, но и ведущие вузы Москвы и Санкт-Петербурга. Факультативные специальные курсы повышенного уровня способствуют развитию познавательных разносторонних интересов учащихся и ориентируют их на широкий выбор процессов, связанных с физикой и ее приложениями на практике. Для учащихся физико-математических классов разработаны и читаются два факультативных курса: «Лазерная физика. Применение лазеров» и «Плазма в лаборатории и в природе. Практические применения плазмы». В спецкурсе «Лазерная физика. Применение лазеров» в лекционной форме рассматриваются вопросы взаимодействия излучения с веществом, понятия спонтанного и вынужденного излучений, когерентности; сообщаются принципы работы лазеров, свойства и характеристики лазерного излучения, вопросы нелинейной оптики, обсуждается применение лазеров в технологии, биологии, медицине, локации и измерительной технике. Более высокий уровень знаний учащихся специализированных классов позволяет уделить больше внимания на факультативных занятиях принципам работы оптических квантовых генераторов и их применению в науке и технике. Программа факультативного курса предусматривает обязательное выполнение работ физического практикума. Лабораторные работы рассчитаны на три занятия по два часа каждое. При выполнении работ учащиеся знакомятся с устройством твердотельного рубинового лазера, газовых лазеров (гелий-неоновый и аргоновый) и полупроводникового лазера, а также получают простейшие голограммы. Каждая лабораторная работа включает в себя знакомство с физическим принципом работы и конструкцией данного типа лазера, учащиеся проводят измерение характеристик лазерного излучения. После получения навыков работы с лазерной техникой им предлагается разработать и осуществить демонстрационный эксперимент с использованием лазера. В лабораторную часть факультативного курса также включена учебно-исследовательская и научно-исследовательская работа. Выполнение самостоятельных экспериментальных работ проводится под наблюдением и с помощью преподавателя и инженера.

В лаборатории кафедры электроники и электроэнергетики учащиеся выполняют учебно-исследовательские и научно-исследовательские работы. Темы работ школьников чаще всего ориентированы на имеющееся оборудование и задачи, решаемые в лабораториях квантовой электроники и микроплазменной техники. Активное участие в организации и руководстве научной работой школьников принимают преподаватели кафедры физики твердого тела ПетрГУ и кафедры методики преподавания физики Педагогической академии. Здесь школьники привлекаются к научно-исследовательской работе по изучению структуры и свойств новых материалов, освоению работы на современных исследовательских приборах и установках: оптических и электронных микроскопах, рентгеновских дифрактометрах и др. В занятиях научно-исследовательской работой учащиеся достигают хороших результатов, которые успешно представляют на городских, республиканских и всероссийских научных конференциях. Уровень получаемых научных результатов позволяет школьникам также выступать с докладами на научных студенческих конференциях, проводимых в Петрозаводском государственном университете.


Особенности организации научно-исследовательской работы школьников по физике в ПетрГУ

Назад в раздел