У современных школьников существует устойчивое убеждение, что физика далека от их жизни, все связанное с ней скучно и, следовательно, не стоит прикладывать усилия для ее изучения. Однако на самом деле освоение этого предмета требует достаточно глубоких знаний по различным дисциплинам, в том числе по математике. Все, что они изучают, кажется им оторванными друг от друга элементами, которые лишены какой-либо связи. Именно поэтому очень важно показывать учащимся, что большая часть современных открытий сделана на стыке наук.

Изменение взглядов на устройство мира, основанное на получении дополнительных знаний в различных смежных с физикой областях, приводит к созданию модели эволюции нашей цивилизации. Цивилизация подошла к такому моменту, когда знания ежесекундно возрастают в геометрической прогрессии и мозг уже не может справиться с таким объемом, а искусственный интеллект все больше берет на себя функции интеллектуального труда. В связи с этим формирование у учащихся системного взгляда на устройство нашего мира и понимания его единой, целостной картины приобретает первостепенную важность.

Почему я выбираю исследовательские проекты? Многочисленные исследования, проведенные как в нашей стране, так и за рубежом, показали, что большинство современных лидеров в политике, бизнесе, искусстве, спорте — люди, обладающие проектным типом мышления. Понять, что я живу в совершенно новом мире, помог подслушанный разговор между учениками 10-го класса. Один из них спросил другого: «Вася, ты правда книги каждый день читаешь?» Ответ перевернул мое понимание настоящего. «Да. Память развивает», — сказал Вася. Это был ответ лучшего ученика, гордости школы, будущего медалиста. Шок от понимания, что книги читают не для духовного, эмоционального развития, прошел, и пришло понимание пропасти между поколениями 1980-х и 2000-х. Сначала расстроилась, но затем на память пришла история с Альбертом Эйнштейном, подбирающим для себя ассистента, когда на работу был принят тот, кто на его список запросов принес кипу справочников и энциклопедий. Пришло осознание, что действительно необходимы новые подходы к обучению в век интернета и искусственного интеллекта. Преподаватель должен иметь свой инструмент познания, который станет интересен и ученикам, а также позволит им быть активными участниками учебного процесса.

Три года тому назад меня попросили довести 10-й класс (учитель уволился) и на Дне науки я показала детям фильм «Главные открытия XXI века». На мой вопрос, понравился ли фильм, получила ответ, который потряс меня: они ответили, что за 20 минут фильма узнали больше, чем за весь курс физики. Речь в этом фильме шла о генной инженерии, планете Эрида, о воде на Марсе, кварк-глюонной плазме, бозоне Хиггса, квантовой телепортации, биоскелете, стирании и перезаписи памяти, доказательстве теоремы Пуанкаре, графене и его свойствах. Меня поразил их искренний интерес к сюжету, и стало понятно, что прошло время преподавания науки «из бабушкиного сундука».

Я очень обрадовалась, когда появился в школе курс астрономии. Вот где можно показать общность научных подходов к изучению всего. Это так красиво, когда математическими уравнениями можно описать все происходящее в нашей Вселенной. На примере расчета кривизны Земли, а затем массы и плотности показать, что им под силу сделать все расчеты самим. При помощи истории мы можем продемонстрировать, как разум человечества шел к созданию единой картины мира, заблуждаясь и снова находя верный путь, снова теряя его и возвращаясь назад к утверждению гелиоцентрической системы представления мира.

Здесь я рассказываю о различных подходах к определению возраста Земли: по библейским книгам, по солености океанов, по развитию видов (дарвинизму), по тепловому излучению Солнца, по методу радиоактивного датирования. Показывая все многообразие подходов к решению одной и той же задачи с позиции разных наук, мы соединяем разорванные знания в единое восприятие НАУКИ. Дети испытывают восторг, когда речь заходит о мембранной вселенной, черных дырах. Я очень рада, когда их знания в области квантовой физики оказываются больше, чем у меня.

При помощи химии (спектрального анализа) мы определяем состав того, до чего не может дотянуться рука, — комет, звезд. С помощью инженерной науки — физики — создаем космические аппараты, посещающие другие планеты и бороздящие глубокий космос.

Мы мечтаем о новых открытиях, что так важно в наш век, когда потребительство захлестнуло всю цивилизацию. Увидеть небо! Увидеть звезды! Только знакомя с новыми открытиями, мы покажем, что есть много неизвестного, неоткрытого, того, что ждет их. Мы научим мечтать, покажем крылья, на которых они унесутся в будущее, и только от них зависит, каким оно будет.

Порывшись для этих целей в своей педагогической копилке и ничего не найдя, вспомнила, что все новое — это хорошо забытое старое. Решила, что эффективным помощником в этом может стать проверенные годами технология проблемного обучения (метод В. Ф. Шаталова [1]) и технология укрупнения дидактических единиц П. М. Эрдниева [2]. Нужно только проявить немного фантазии для подбора материала. Богатым источником для создания проблемных ситуаций может быть научно-фантастическая, приключенческая и художественная литература. Меня всегда интересовало, как в голове возникают научно-фантастические рассказы. На этапе замысла наши цели должны совпадать с целями учащегося, что считаю самым главным условием успеха. Именно поэтому учитель обязан знать и учитывать увлечения ученика. По стечению обстоятельств меня как раз в это время отправили с группой школьников на стажировку педагога-наставника в области решения задач открытого типа по технологии «НооГен» на площадке «Больших вызовов».

Один из учеников рассматривал следующую гипотезу: создание технологий, основанных на применении энергии тела человека, возможно. На мое предложение проанализировать влияние научной фантастики на научно-технический прогресс и будущее человека он на удивление сразу согласился. Было решено доказать возможность получения электроэнергии от тела человека и оценить последствия данного открытия в мире будущего (написать очерк о будущем, в котором используется изобретение стата). Исследование показало: большая часть изобретений сегодняшнего дня была описана научной фантастикой, получение энергии от тела уже используется в технике, технический прогресс всегда приводит к изменению окружающего мира. Пример собственного проекта — очерк [3].

Бывает, что ребенок сам предлагает тему. Именно так случилось после посещения моими учениками регионального трека «Большие вызовы». Девочка из 9-го класса при изучении темы «Искусственные спутники Земли» предложила мне стать руководителем ее работы «Обнаружение и уничтожение космического мусора». Для исследования мы взяли задачу, связанную с экологией космического пространства. Контроль количества и движения космического мусора сегодня является актуальной проблемой всего человечества, с которой и борются разработчики прецизионных оптических систем. Были проанализированы существующие на данный момент системы уничтожения космического мусора, их достоинства и недостатки. На основе этих данных был создан собственный проект «Анубис», который включает в себя лучшие стороны существующих разработок. Данный аппарат предполагает многоразовое использование за счет замены спускового блока установок. С учетом того, что уничтожение спутника без вмешательства человека может продолжаться более 100 лет, такой вариант решения проблем является довольно перспективным и актуальным [4]. Эта работа вызвала большой интерес у одноклассников, многие из них не задумывались, насколько огромно загрязнение космического пространства. Ребята стали выбирать темы, связанные со строительством ракет, с созданием гравитации на астероидах.

Следующим моим подопечным был тот самый Вася, упомянутый ранее. Вася, увлеченный математикой и квантовой физикой, готовился ко второму туру отбора в квантовый кружок при Оксфордском университете, создавал гравитацию на астероиде. Мне удалось его заинтересовать вопросом происхождения Солнечной системы с позиций мировых религий и современной науки, ведь наука стремительно развивается, появляются новые разделы физики, новые гипотезы, сделан скачок в астрофизике, космонавтике, что позволяет посмотреть на старые гипотезы по-новому. Предложение доказать научность взглядов различных религий на идею Сотворения мира было воспринято на ура!

Он восторгался Эйнштейном, поэтому мы обсудили его фразу «Что меня действительно интересует, так это вопрос, имел ли Бог выбор, создавая наш мир?» и решили доказывать квантовое существование Творца. Посыл был таким: современные представления о происхождении Солнечной системы (модели) являются гипотезой и требуют доказательств; Божественное происхождение мира тоже гипотеза! Все, что вокруг нас происходит, в реальности носит неопределенный, вероятностный характер. Так появилась наша первая работа «Наука и религия о Сотворении мира» [5], и выяснилось, что Вася — теоретик и мечтатель.

Следующую тему подсказала сама жизнь. Я решила заинтересовать его проблемой, не имеющей решения в науке. В кабинете физики сначала встали часы, затем начали идти в обратном направлении. Мы меняли батарейки, но ситуация не изменялась. В течение двух недель все повторялось снова и снова, пока часы не выкинули. Так наша научно-практическая работа получила свое название — «Парадоксальность времени» [6]. Работа о времени, которое мы используем, измеряем, вычисляем, но до сих пор не знаем, что это. Иллюзия? Измерение? Процесс? Нам стало интересно, что об этом думает наука. Оказалось, до сих пор нет единого взгляда даже на то, где можно поискать ответ.

Некоторые коллеги, даже эксперты, говорят, что они не признают научных работ учащихся, где гипотезы не подтверждаются. Меня это возмущает, я считаю, что именно такими должны быть темы для исследований учащихся, чтобы они видели направление движения к разрешению задачи и понимали, что в физике есть еще «темные углы», есть неизведанное и манящее, где можно что-то найти новое и прославить свое имя, чтобы не боялись браться за темы, обдуманные учеными и философами: Исааком Ньютоном, Альбертом Эйнштейном, Альбертом Камю, Владимиром Соловьевым. Ученик должен понимать, что со временем любые задачи находят свое решение. Так хочется, чтобы он уже взрослым при встрече со мной мог сказать словами из кинофильма «Господин Никто» (2009): «Я изучаю время. Ту самую штуку, из-за которой не все происходит разом».

Только личная заинтересованность в теме приводит к развитию самостоятельности, критичности мышления, логичности и других аспектов интеллекта. Умение выдвигать и опровергать гипотезы — величайшая способность саморазвивающегося ума. Ума будущего ученого, постигающего себя как часть окружающего мира через науку! И каждому учителю хочется, чтобы какая-то, пусть крошечная, часть озвученных им вопросов к устройству этого мира была решена его учениками. Хочется видеть их смотрящими себе не под ноги, а направляющими свой взор к небесам (ведь спор лириков и физиков никто не отменял).

Именно небесам была посвящена наша работа с уже другим учеником — работа про космический туризм. Пока мы собирали материал, все менялось так стремительно, что данные устаревали на глазах. Тем не менее работа «Космический туризм — ближайшее будущее?» была написана сначала как реферат для Российского конкурса рефератов «Моя космическая эра», затем как исследовательская и проектная работа Российский конкурса учащихся «Юность — Космосу», которая была опубликована в международном научном журнале «Юный ученый» [7] в разделе «Экономика».

Любой научно-исследовательский проект — это триада: замысел — реализация — продукт. Продукт сделан, а дальше — представление, открытое обсуждение результатов, рефлексия, которые должны обеспечиваться преподавателем. Каждый раз, отправляя работу на новые конкурсы, я наблюдала все более глубокое погружение ученика в мир науки. За два года работа постепенно усложнялась, делалась более основательной и научной. При написании в журнал статьи по экономике пришлось производить расчеты. Участвуя в Международном конкурсе проектов для обучающихся «Туризм будущего — будущее туризма» [8], проводимом РУДН, занимались индустрией туризма, маркетингом. Нами были разработаны туристические маршруты. Затем конкурс «Юный изобретатель», где наши экскурсии стали виртуальными, появился рекламный видеоролик фирмы. Мы привлекли искусственный интеллект к созданию видеоэкскурсий по Луне. Свою роль я видела в определении вектора движения учащегося. Мне хотелось, чтобы его работа, написанная как реферат, оказалась работой не на один раз, стала интересом его жизни, а навыки, которые он приобрел, пригодились в его будущих исследованиях.

Ученический проект всегда изменяет самого автора, позволяет увидеть себя в «продукте». Очень интересно смотреть, как по-разному работа воспринимается учителем и учеником. Мне захотелось отработать электронную подпись, добиться максимального признания работы разными независимыми экспертами, желательно в разных областях: космонавтике и экономике, индустрии туризма и цифровых технологиях. Дети, не получив признания своего успеха, быстро теряют интерес, впрочем как и руководители.

Создавая такие проекты, не знаешь, где их разместить, так как на местном уровне все работы находятся в рамках одного или двух предметов. На уровне муниципалитета работы не получают должного внимания, и только при личной заинтересованности учителя, который отправит работу на всероссийский или международный конкурс, ребенок начинает осознавать важность своего труда.

Следует помнить, что полностью самостоятельные ученические проекты невозможны. Ученик не может без учителя, поэтому мой рассказ о том, как я в своей деревне стала «космонавтом»!

Литература:

1. Кулюткина, Ю. Н. Образовательные технологии / Ю. Н. Кулюткина, Е. Б. Спасская. — СПб. : Каро, 2002.
2. Браверман, Э. В. Урок физики в современной школе / Э. В. Браверман. — М. : Просвещение, 1993.
3. Максименко, А. В. Научная фантастика — сценарий нашего будущего / А. В. Максименко // Prodlenka.org : образоват. портал. — URL: https://www.prodlenka.org/publikacii-uchaschihsja/issledovatelskie-raboty/9536-nauchnaya-fantastika--scenariy-nashego-buduschego-
4. Якшимбетова, А. В. Обнаружение и уничтожение космического мусора / А. В. Якшимбетова // Prodlenka.org : образоват. портал. — URL: https://www.prodlenka.org/publikacii-uchaschihsja/issledovatelskie-raboty/6884-metody-obnarugheniya-i-unichtogheniya-kosmicheskogo-musora
5. Иванов, В. В. Наука и религия о Сотворении мира / В. В. Иванов // Prodlenka.org : образоват. портал. — URL: https://www.prodlenka.org/publikacii-uchaschihsja/issledovatelskie-raboty/12626-nauka-i-religiya-o-sotvorenii-mira
6. Иванов, В. В. Парадоксальность времени / В. В. Иванов // Prodlenka.org : образоват. портал. —URL: https://www.prodlenka.org/publikacii-uchaschihsja/issledovatelskie-raboty/16046-vremyaego-paradoksalynosty
7. Охременко, И. А. Космический туризм — ближайшее будущее? / И. А. Охременко, С. Н. Сотниченко // Юный ученый. — 2024. — № 5 (79). — С. 42–49. — URL: https://moluch.ru/young/archive/79/4439/
8. Охременко, И. А. Космический туризм — близкое будущее? / И. А. Охременко // Prodlenka.org : образоват. портал. — URL: https://www.prodlenka.org/publikacii-uchaschihsja/issledovatelskie-raboty/21090-kosmicheskiy-turizm-blizkoe-buduschee