В статье рассматривается практико-ориентированный подход к обучению физике в условиях школьного образования как эффективный инструмент формирования инженерно-исследовательских компетенций у обучающихся. Актуальность темы обусловлена необходимостью подготовки учащихся к реальной профессиональной деятельности в условиях цифровой экономики и научно-технического прогресса. Анализируются современные тенденции развития общего физического образования в России, приводятся примеры реализации подхода через проектную, исследовательскую и лабораторную деятельность. Статья адресована педагогическому сообществу, методистам и организаторам профильного школьного образования.

Ключевые слова: физика, инженерные компетенции, практико-ориентированный подход, школьное образование, проектная деятельность, исследовательская деятельность, инженерное мышление, ФГОС, деятельностный подход.

Современная школа ориентируется на формирование у учащихся не только знаний, но и практических умений, востребованных в инженерно-технической деятельности. Федеральный образовательный стандарт (ФГОС ООО, [1]) прямо требует развивать у школьников «умение объяснять физические процессы и свойства тел… в контексте ситуаций практико-ориентированного характера» [1]. Это означает, что уроки физики должны переходить от чисто теоретического изложения к решению реальных инженерных задач. Актуальность практико-ориентированного подхода вызвана современными тенденциями: открытой информационной средой, широким доступом к знаниям и прагматическим запросом учеников на результат. Как отмечают Никитина и соавторы, сегодня школьники стремятся учиться «через действие», а классическая подача материала требует балансировки с реальными проектами и экспериментами.

Отдельно следует подчеркнуть роль физики как основы для развития инженерных компетенций. По мнению Аширбековой и Турсынбаева, физика служит «базой для развития аналитических, креативных и технических компетенций учащихся» [4], а участие в проектных задачах — таких как изготовление макета «параболической антенны» или «энергоэффективного дома» — формирует умения анализировать, проектировать и экспериментировать.

Инженерно-исследовательское мышление у школьников развивается, когда они видят, как формулы и законы превращаются в конкретные технические решения. Авторы проекта образовательной программы «Инженерные классы» и эксперты Центра «Сириус» также подчеркивают: формирование инженерного мышления — ключевая задача для адаптации школьников к высокотехнологичному обществу. «Инженерное мышление — это способность комплексно анализировать проблему, проектировать пути её решения, применять математические, научные и технические знания…» [3]. Именно такие навыки необходимо развивать уже на школьном уровне.

Проблемы традиционного подхода

К сожалению, практика показывает, что обычный школьный курс физики часто оказывается слабо связанным с реальным опытом учащихся. Исследование пензенских учёных выявило: большинство школьников 7–9-х классов не могут привести ни одного примера практического применения законов физики, изученных на уроках. Более того, даже отличники затрудняются увидеть смысл «абстрактных» тем, таких как тепловое расширение или атмосферное давление. Учебники зачастую содержат лишь отдельные «боксы» или разделы «для любознательных» о приложениях знаний, что недостаточно формирует у детей прикладное мышление. В результате возникает диссонанс: знания усвоены, но практическая ценность остаётся непонятной. Именно поэтому педагоги констатируют: без целенаправленного практико-ориентированного обучения школьники не развивают базовые инженерные навыки.

Реализация практико-ориентированного подхода нередко требует новых форматов уроков. Так, Паскевич Н. В. и соавторы разработали интерактивную обучающую игру по видам теплопередачи, в которой ученики сопоставляют реальные приборы, устройства и природные явления с категориями «теплопроводность — конвекция — излучение» [2].

Использование мультимедиа-симуляций помогает визуализировать связи между физикой и техникой, привлекая внимание детей к инженерному содержанию. Подобные игры и тренажёры делают уроки динамичными и понятными, одновременно иллюстрируя, как физические явления работают в технологиях.

Инструменты и методы практико-ориентированного обучения

Практико-ориентированный урок физики организуется по нескольким основным направлениям. В теоретической части следует сразу выявлять прикладное значение явлений (например, обсуждать роль конвекции в работе систем отопления или в природе).

На лабораторных занятиях нужно ставить опыты, подчёркивающие прикладные закономерности (изучение свойств газов через задачи с расчётом подъема воздушного шара). Полезно вводить в уроки анализ приборов: объяснять устройство амперметра или лазера как пример применения законов физики.

Методический инструментарий также включает проектно-исследовательскую деятельность. Учитель может предлагать конструкторские проекты и учебные исследования, где учащиеся выполняют небольшие инженерные задачи. Критерий практико-ориентированности таких заданий — их межпредметность и связь с реальными технологиями. Например:

— Логические задачи из жизн и — ситуации, требующие применения физики (расчет параметров простых машин, мостов, тепловых машин и т. п.).

— Экспериментальные задания — лабораторные работы и домашние опыты с повседневными предметами (определение КПД самодельного солнечного коллектора, исследование теплоизоляции).

— Конструкторские проекты — создание моделей и устройств (макет ветряной мельницы, цепей на макете «умного дома», робота-манипулятора).

— Межпредметные проекты — объединение физики с математикой, информатикой, технологией. Например, ученики вычисляют оптимальное сечение провода с помощью формул (физика + алгебра) или программируют датчики для измерения физических величин (физика + информатика).

Такие виды активности развивают у школьников политехническое мышление и естественнонаучную грамотность.

Программы углублённого или профильного обучения (инженерные классы) уже предусматривают проектные модули и «физические практикумы», объединяющие несколько тем в прикладной задаче. Кроме того, авторами рекомендованы наглядные пособия: издание небольших буклетов «Почему это нужно знать?» с примерами прикладного применения тем 7–9 классов. Такие материалы (с краткими текстами и рисунками) помогают ученикам самостоятельно находить связи между формулами и реальными устройствами.

Примеры успешной практики

Приведём несколько конкретных примеров эффективных практико-ориентированных подходов:

Интерактивные игры и модели . Как было отмечено, педагогами создана компьютерная игра «Виды теплопередачи», где ребята учатся относить реальные объекты (чайник, теплоход, Солнце) к соответствующим физическим процесса [2]. Аналогично можно использовать симуляторы: например, онлайн-лаборатории по электричеству, где меняется напряжение, и учащиеся видят, как это влияет на яркость лампы.

Проектные задания. На уроке учащиеся могут построить и отладить миниатюрную солнечную систему или радиоантенну. Например, проект «Параболическая антенна» учит осваивать понятия фокусного расстояния и усиления сигнала, а «Энергоэффективный дом» — принципы теплоизоляции и альтернативных источников энергии. Такие проекты дают целостное понимание темы и приобщают к инженерному эксперименту.

Исследовательские работы. Учитель может организовать мини-НИОКР: например, выяснить, какой тип теплоизоляции лучше сохраняет тепло (провести замеры, обработать данные, оформить отчет). Участие в школьных конференциях и олимпиадах по исследовательским проектам по физике мотивирует использовать практическую сторону науки.

Межшкольное и вузовское сотрудничество. Уроки с участием вузовских преподавателей или учёных (гостевые лекции, мастер-классы) знакомят школьников с реальными инженерными задачами. Экскурсии на производства или технологические лаборатории позволяют увидеть физику в действии.

Использование технологий. Современные девайсы (Arduino, цифровые датчики, 3D-принтеры) могут стать инструментом проекта: например, собрать прибор для измерения температуры и автоматического включения вентилятора. Это объединяет физику, технологию и информатику в одном практическом задании.

Как отмечают исследователи, деятельностные методы обучения, объединяющие эксперимент, проектирование и моделирование, высокоэффективны для подготовки будущих инженеров. «Наибольший эффект даёт сочетание практико-ориентированного подхода и традиционных методов в единстве с учётом интересов и профиля учащихся» [3]. То есть важно чередовать обсуждения с экспериментами и самостоятельным проектированием.

Практические советы для учителя

Связывайте материал с жизнью . Начинайте урок с примера из реальности: бытовой прибор, техника или природный феномен. Объясните его работу через изучаемую тему. Это сразу создаёт мотивацию.

Задавайте исследовательские вопросы . Вместо прямого рассказа предложите ученикам сделать наблюдение или опыт. Попросите сформулировать гипотезу («как вы думаете, почему…?»). Дайте время и ресурсы для небольшого эксперимента.

Развивайте проектную активность . Организуйте групповой проект на несколько уроков: например, спроектировать модель маятника из подручных материалов и изучить зависимость периода от длины. Результаты оформляются в отчёт или презентацию.

Используйте цифровые ресурсы . Скачайте симуляции (PhET, KitKit School, MOODLE-курсы), приложения и обучающие игры по физике. Они помогут визуализировать явления (электромагнитные поля, квантовые процессы) и сделать урок интерактивным.

Оцените практические умения . При проверке знаний включайте задания «реального типа»: расчёт энергоэффективности дома, конструирование цепи, анализ ситуации. Положительная обратная связь (достижения учеников, награды на конкурсах) дополнительно мотивирует.

Поддерживайте инженерное мышление . Поощряйте смелые идеи и самостоятельный поиск решения. Объясняйте, что ошибки — часть пути в инженерии: на уроках важно не только давать «правильный ответ», но и учить видеть альтернативные способы решения, сравнивать варианты.

Создавайте портфолио практики . Ведите с классом «Тематические тетради» или школьный STEM-дневник, куда дети записывают интересные наблюдения и идеи, проекты и результаты опытов. Это закрепляет связь теории с личным опытом.

Заключение и рекомендации

Практико-ориентированный подход в обучении физике открывает школьникам «окно в профессию» инженера-исследователя. Ученики учатся смотреть на учебный материал как на инструмент решения реальных задач, а не просто на формулы. Такой подход формирует инженерную компетенцию — способность применять физику для проектирования и анализа техники. Как показывают исследования, сочетание традиционных уроков с активными методами (экспериментами, проектами, компьютерными моделями) значительно повышает интерес и успеваемость по физике.

В заключение рекомендую учителям физики:

— Использовать разноплановые практико-ориентированные задания (приводить примеры, проводить опыты, решать кейсы).

— Поддерживать исследовательскую активность школьников — вовлекать их в проектные работы и конкурсы.

— Интегрировать дисциплины (STEM-уроки, совместные проекты с математикой, информатикой, технологией).

— Регулярно обмениваться опытом с коллегами (на конференциях, мастер-классах) и следить за новыми образовательными технологиями, чтобы постоянно обновлять содержание урока.

Такой подход не только отвечает современным требованиям образования, но и помогает подготовить ученика к реальной инженерной работе, развивая у него критическое мышление, умение работать с оборудованием и искать практические решения научных вопросов.

Литература:

1. Приказ Минпросвещения России от 31.05.2021 N 287 (ред. От 22.01.2024) «Об утверждении федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования».

2. Паскевич Н. В., Киндаев А. А., Ляпина Т. В. Реализация практико-ориентированного подхода при обучении физике в основной школе // Современные проблемы науки и образования. — 2022. — № 6 (ч. 1). — С. 386–394.

3. Никитина Т. В., Даммер М. Д., Елагина В. С. Методические инструменты реализации практико-ориентированного подхода в обучении физике // Современные наукоёмкие технологии. — 2023. — № 7. — С. 181–188.

4. Аширбекова С. У., Турсынбаев С. А. Развитие инженерных компетенций учащихся через активные формы обучения физике // Ta'lim innovatsiyasi va integratsiyasi. — 2025. — Т. 48, № 2. — С. 158–165.