Методология научного исследования учебного физического эксперимента

Е.И. Вараксина

МЕТОДОЛОГИЯ
НАУЧНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
УЧЕБНОГО ФИЗИЧЕСКОГО
ЭКСПЕРИМЕНТА

Монография

Москва
Издательство «ФЛИНТА»
2022

УДК 372.853
ББК 74.262.23

В18

Рецензенты:

М.Д. Даммер, доктор педагогических наук, профессор (Челябинск)

Ю.А. Сауров, доктор педагогических наук, профессор, член–корр. Российской академии образования (Киров)

Ф.А. Сидоренко, доктор физико–математических наук, профессор (Екатеринбург)

В18

Вараксина Е.И.
Методология научного исследования учебного физического эксперимента : монография / Е.И. Вараксина. — Москва : 
ФЛИНТА, 2022. — 192 с. — ISBN 978-5-9765-5121-3. — Текст : 
электронный.

В монографии обосновано существование образовательной пробле
мы организации экспериментальной деятельности субъектов обучения
физике. Показано, что фундаментальным ресурсом такой деятельности
является научное исследование учебного физического эксперимента.
Разработана методология исследовательской деятельности в указанной
области дидактики физики и сформулирована ее главная цель: совершенствование известных и создание новых учебных опытов, имеющих
доказательную силу. Установлено, что этот процесс является основным
средством формирования в педагогическом вузе экспериментальной
компетенции будущего учителя физики. Доказано, что совместные
исследовательские проекты учителя и ученика дают образовательные
продукты, которые обеспечивают экспериментальную деятельность
обучающихся при изучении физики.

Для исследователей в теории и методике обучения и воспитания,
преподавателей физики средней и высшей школы, руководителей
внеурочной деятельности, аспирантов и студентов.

УДК 372.853
ББК 74.262.23

ISBN 978-5-9765-5121-3
© Вараксина Е.И., 2022
© Издательство «ФЛИНТА», 2022

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ
в рамках научного проекта № 20-013-00157.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

Глава 1. ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОБЛЕМА ОРГАНИЗАЦИИ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ ОБУЧЕНИИ ФИЗИКЕ. . .9

1.1. Научная деятельность в учебном физическом эксперименте. . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
1.1.1. Научная деятельность в физической науке и в учебной физике. . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.1.2. Системы демонстрационного физического эксперимента. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.1.3. Системы лабораторного физического эксперимента. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.1.4. Новые системы демонстрационного эксперимента. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.1.5. Научная публикация как основной стимул инновационной
деятельности в области учебного эксперимента. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.1.6. Новый учебный физический эксперимент в ведущих
отечественных изданиях.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
1.1.7. Новый учебный физический эксперимент в зарубежных журналах. . . . . . . . . . . . . . 26
1.1.8. Проблема научной деятельности в учебном эксперименте. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

1.2. Учебный эксперимент в школьных учебниках физики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.2.1. Педагогические взгляды великих физиков.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
1.2.2. Отечественные физики о физическом образовании. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.2.3. Проблема теоретизации учебников физики. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

1.3. Учебный эксперимент в современном школьном физическом
образовании . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
1.3.1. Учебный физический эксперимент в средней школе. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
1.3.2. Физический эксперимент в знаниях выпускников школы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
1.3.3. Ресурсы экспериментального изучения физического явления. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

1.4. Научная деятельность в учебном физическом эксперименте
и методика обучения физике . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
1.4.1. Теоретические идеи оптимизации учебного физического эксперимента. . . . . . . . . . 58
1.4.2. Теоретические основы использования физического эксперимента
в развивающем обучении. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
1.4.3. Педагогические основы создания демонстрационного экcпepиментa. . . . . . . . . . . . . 63
1.4.4. Основы теории создания, совершенствования
и применения учебного физического эксперимента. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

Глава 2. МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
В УЧЕБНОМ ФИЗИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

2.1. Цель исследовательской деятельности в учебном
физическом эксперименте. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
2.1.1. Цикл научного познания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
2.1.2. Цикл научного познания как основа формирования системности
знаний школьников.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72
2.1.3. Цикл научного познания как основа формирования методологической
культуры школьников. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
2.1.4. Учебный физический эксперимент в освоении логики научного познания. . . . . . . 75

2.2. Иллюстративный и доказательный учебный физический эксперимент . . . . . . 80
2.2.1. Учебный физический эксперимент с иллюстративной сущностью.. . . . . . . . . . . . . . .80
2.2.2. Иллюстративность модельных опытов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
2.2.3. Иллюстративное и доказательное использование эксперимента.. . . . . . . . . . . . . . . . .83
2.2.4. Иллюстративность при использовании сложной
экспериментальной установки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
2.2.5. Доказательность учебного физического эксперимента. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

Оглавление

2.3. Структура и содержание исследования учебного физического эксперимента. . .89
2.3.1. Исследование учебного физического эксперимента как научное познание. . . . . . . 89
2.3.2. Методология дипломного исследования в методике обучения физике.. . . . . . . . . . .91
2.3.3. Методологическая структура доказательного эксперимента.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97
2.3.4. Мыслительная деятельность при создании доказательного эксперимента.. . . . . . .99
2.3.5. Психолого–педагогические требования к новому учебному
физическому эксперименту. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
2.4. Средства исследования учебного физического эксперимента . . . . . . . . . . . . . . . . 110
2.4.1. Информационные средства. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
2.4.2. Материальные средства. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
2.4.3. Языковые средства. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
2.4.4. Математические средства. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
2.4.5. Логические средства. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
2.4.6. Интеллектуальные средства. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
2.5. Методы исследования учебного физического эксперимента . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
2.5.1. Система методов исследования учебного физического эксперимента.. . . . . . . . . . .117
2.5.2. Практические методы исследования учебного физического эксперимента.. . . . . .121
2.5.3. Практический метод вопросов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
2.5.4. Применение практических методов исследования.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .124

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЯ УЧЕБНЫХ ОПЫТОВ ПО ФИЗИКЕ
КАК ОСНОВНОЙ РЕСУРС ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОБУЧАЮЩИХСЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
3.1. Исследование комплекта приборов для использования метода
осциллографирования в экспериментальной деятельности школьников. . .137
3.1.1. Проблема создания компьютерного осциллографа. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
3.1.2. Компьютерный измерительный комплекс. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
3.1.3. Компьютерный одноканальный осциллограф. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
3.1.4. Исследование натурного компьютерного эксперимента. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
3.1.5. Исследовательская экспериментальная деятельность студентов
с компьютерным осциллографом. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
3.1.6. Экспериментальная деятельность школьников в области
натурного компьютерного эксперимента. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148

3.2. Исследование учебного физического эксперимента как основа
формирования экспериментальной компетенции учителя физики. . . . . . . . .149
3.2.1. Экспериментальная компетенция. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
3.2.2. Экспериментальная подготовка студентов бакалавриата
педагогического вуза. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
3.2.3. Внеаудиторная экспериментальная деятельность будущих учителей физики. . . 152
3.2.4. Интеграция аудиторной и внеаудиторной учебно–исследовательской
деятельности. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
3.2.5. Эффективность технологии экспериментальной подготовки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

3.3. Исследование учебного физического эксперимента как основа
проектной деятельности школьников. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .157
3.3.1. Дидактические ресурсы проектной деятельности. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
3.3.2. Статья как средство организации деятельности учителя и школьника
при выполнении проекта. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
3.3.3. Специальные дидактические ресурсы проектной деятельности. . . . . . . . . . . . . . . . . 162
3.3.4. Сборник дидактических ресурсов как учебное пособие для
руководителя и исполнителей проекта. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
3.3.5. Проектная деятельность по подготовке опытов для урока физики.. . . . . . . . . . . . .167
3.3.6. Дидактический эффект внедрения результатов исследования учебного
физического эксперимента. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
3.3.7. Локальный педагогический эксперимент по проверке
эффективности разработанной методики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176

Предисловие

Физика является основой естественнонаучного и технического образования, определяющего экономическое развитие государства. Изучение физики необходимо также будущим гуманитариям, так как способствует развитию их научного мышления. Поэтому повышение качества изучения физической науки в школе —
первостепенная задача в рамках национального проекта «Образование». Согласно целям проекта, в 2024 году необходимо «обеспечение глобальной конкурентоспособности российского образования, вхождение Российской Федерации в число 10 ведущих стран
мира по качеству общего образования» [ 298 ].
Между тем, на практике не решаются проблемы, связанные
со снижением интереса учащихся к физике, вызванным преобладанием мелового способа обучения, использованием устаревшего,
несоответствующего уровню современной техники оборудования
и применением теоретизированных учебников. В настоящее время значительные материальные и интеллектуальные ресурсы сосредоточены на реализации инновационных проектов по работе
с одаренными школьниками. Однако повышение производительности труда, внедрение наукоемких технологий и общий уровень
жизни населения страны определяются естественнонаучным образованием в массовой школе.
Проблемы современного естественнонаучного образования в
массовой школе подробно рассмотрены в работах академика
В.Г. Разумовского, содержащих анализ итогов международных исследований. Он отмечает, что «по результатам международных
исследований 1991 г. ученики массовой школы СССР входили
в первую группу стран» [ 216 ]. Однако по результатам исследований 2012 года «российские учащиеся 15–летнего возраста по
естественнонаучной грамотности заняли 38—40–е места среди 65
стран» [ 219 ]. Кроме того, наблюдается «резкое расслоение школ

Предисловие

и учащихся по качеству знаний» [ 216 ]: учащиеся специализированных школ демонстрируют высокий уровень знаний, в то время
как учащиеся «массовой школы» — низкий. «При таком низком
уровне подготовки сфера производства не может быть восприимчивой к высоким достижениям науки и технологии» [ 216 ]. Указанные проблемы остаются актуальными и сейчас [ 217 ].
Анализ достижений отечественного физического образования
в послевоенное время свидетельствует о необходимости системного использования учебного физического эксперимента и организации деятельности субъектов образования на его основе. Однако
изучение знаний выпускников, экспериментальной компетенции
учителей, состояния учебного оборудования в школах, а также
современных приборов, методических пособий и учебников показывает, что существующие системы учебных опытов уже не обеспечивают экспериментальную деятельность школьников по физике. Значит, необходим поиск ресурсов, использование которых
позволит создавать обновляющиеся системы опытов и внедрять
их в учебный процесс по физике.
Мы предположили, что основным ресурсом организации экспериментальной деятельности обучающихся в современной системе
физического образования могут служить научные исследования
учебного физического эксперимента. Для проверки этой гипотезы были изучены теоретические идеи создания и совершенствования учебного эксперимента, предложенные учеными, разработавшими системы новых учебных опытов. Обнаружилось, что эти
идеи обеспечивают построение методологии исследования учебного физического эксперимента субъектами физического образования в современных условиях, то есть позволяют сформулировать ее цель, охарактеризовать структуру и содержание, средства
и методы. Целью такого исследования является создание доказательного учебного физического эксперимента. Содержание,
структура и средства исследования учебного эксперимента соответствуют любому научному исследованию. Однако они должны
быть конкретизированы, поскольку в теории и методике обучения физике не всегда учитывается его психолого–педагогическая
сущность. Методы исследования в области учебного физического
эксперимента делятся на три группы: теоретические, экспериментальные и практические. Рассмотренная методология позволяет
создавать новый и совершенствовать существующий учебный физический эксперимент.

Предисловие
7

Однако использование нового эксперимента в деятельности
обучающихся, даже если он создан с учетом имеющихся в распоряжении учителя материальных и временн´ых ресурсов, требует наличия экспериментальной компетенции учителя физики.
Она включает не только экспериментальные умения, но также
интерес к эксперименту и потребность учителя в экспериментальном обосновании изучаемых теоретических положений. Мы
предположили, что экспериментальная компетенция в современных условиях подготовки учителя физики в педагогическом вузе
будет сформирована, если осуществить интеграцию его аудиторной и внеаудиторной работы по исследованию учебного физического эксперимента. Разработка, исследование и внедрение системы соответствующих дисциплин показали их эффективность для
формирования экспериментальной компетенции.
Чтобы обеспечить заинтересованность и учителя, и школьников в систематическом освоении, использовании и исследовании учебного физического эксперимента, необходим современный
ресурс — проектная деятельность школьников. Если основой
этой деятельности служит исследование учебного физического
эксперимента с использованием специальных дидактических ресурсов, то ее продукты могут быть не только представлены на
различных конференциях и конкурсах, но и использованы для
системного совершенствования экспериментальной составляющей
уроков физики.
Таким образом, представленная в монографии методология исследования учебного физического эксперимента является основой
формирования экспериментальной компетенции учителя физики и
организации ученических проектов, обеспечивающих разнообразную экспериментальную деятельность школьников. Методология
опирается не только на факты, полученные в личной работе автора, связанной с исследованием учебного физического эксперимента совместно с коллегами и обучающимися. Большое влияние на
сформулированные теоретические обобщения оказали результаты
деятельности всей научной школы кафедры физики и дидактики
физики Глазовского государственного педагогического института,
функционирующей под руководством В.В. Майера более 50 лет
[ 236 ]. Проанализированы многочисленные публикации, диссертационные исследования [ 1, 6, 38, 85, 100, 106, 114, 116, 137,
138, 165, 166, 262, 263 ], взаимосвязь Глазовской научной школы
с отечественными и зарубежными исследователями, а также про

Предисловие

фессиональная деятельность подготовленных кафедрой учителей
и преподавателей физики.
Для обоснования теоретических положений, касающихся учебного физического эксперимента, необходимы конкретные примеры, обеспечивающие достоверность выводов. Поэтому мы не смогли обойтись без цитирования текстовых и иллюстративных материалов научных статей, методических пособий, учебников и других печатных и электронных источников информации.

Благодарности
Проведение исследования и оформление его результатов стали
возможными благодаря совместной научной работе с В.В. Майером. Значительное влияние на теоретические положения работы оказали идеи академика В.Г. Разумовского. Автор благодарит также Р.В. Акатова за полезные обсуждения проблемы
компьютерного осциллографа; М.Д. Даммер, Г.Г. Никифорова,
Ю.А. Саурова и Ф.А. Сидоренко за действенную поддержку; сотрудников кафедры физики и дидактики физики Глазовского
пединститута И.А. Васильева, Л.С. Кропачеву, М.Л. Исакову и
А.С. Рудина, оказавших помощь на разных этапах исследования. Особая благодарность — моим студентам, интересы которых
были одним из основных стимулов работы. В монографии использованы результаты, полученные за последние 19 лет. Однако
ключевые теоретические обобщения сделаны и обоснованы при
выполнении научного проекта «Достижения современной науки,
техники и технологии в экспериментальной деятельности обучающихся», поддержанного 2020—2022 годах Российским фондом
фундаментальных исследований.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ
в рамках научного проекта № 20-013-00157.

ГЛАВА 1
ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОБЛЕМА ОРГАНИЗАЦИИ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ
ОБУЧЕНИИ ФИЗИКЕ

Проблема создания нового учебного физического эксперимента и использования его в деятельности обучающихся всегда была
актуальной и занимала важное место в исследованиях физиков
и методистов разных поколений. Однако в последние десятилетия острота этой проблемы резко возросла. Разрушена созданная
в советское время система выпуска и обновления оборудования
школьного кабинета физики. Из нормативных документов, определяющих профессиональную подготовку, исчезли прямые указания на необходимость создания в педагогических вузах условий
для формирования экспериментальных умений будущего учителя
физики. Количество учебного времени, выделяемого на изучение
физики в школах и вузах, сократилось. Школьные учебники, а
вместе с ними весь процесс обучения основам физической науки
стали чрезмерно теоретизированными.
Цель данной главы монографии состоит в выявлении фактов,
подтверждающих существование образовательной проблемы организации экспериментальной деятельности обучающихся при изучении физики в школе, и в обосновании необходимости целенаправленных научных исследований учебного физического эксперимента как основного ресурса такой деятельности [ 36 ].

1.1. НАУЧНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ В УЧЕБНОМ
ФИЗИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ

Под научной деятельностью в учебном физическом эксперименте мы понимаем такую деятельность ученых, методистов, учителей и обучающихся, результатом которой является новое знание о физических приборах, опытах, педагогических технологиях
и методиках, предназначенных для обучения физике новых поколений людей. Проблема, решаемая в этом параграфе, состоит в
поиске ответа на вопрос: каковы содержание и основные результаты научных исследований в учебном физическом эксперименте,
полученные отечественными учеными в послевоенный период?

Глава 1. Образовательная проблема...

1.1.1. Научная деятельность в физической науке и в учебной физике. Выдающийся экспериментатор, лауреат Нобелевской премии П.Л. Капица, обсуждая более полувека назад проблемы подготовки в нашей стране ученых и организации их труда,
обратил внимание на отставание отечественной экспериментальной физики от теоретической по сравнению с зарубежной наукой
[ 107 ]. «Показателем отставания экспериментальных наук является и то, что молодежь, оканчивающая вузы, стремится идти на
теоретические работы» [ 107, c. 143 ]. Среди причин П.Л. Капица
называет необходимость для эксперимента соответствующей материальной базы и более значительные временн´ые затраты на экспериментальные исследования по сравнению с теоретическими.
Кроме того, для достижения успеха в экспериментальной физике
требуется глубокое знание не только эксперимента, но и теории.
Экспериментальная работа обычно носит коллективный характер
и в ней затруднительно выделение «самостоятельного вклада»,
которое требуется для защиты диссертации: «Выделение "личной
собственности" для защиты диссертации является противоестественным и тормозящим фактором развития коллективной работы» [ 107, c. 145 ].

Физическое образование моделирует физическую науку [ 115,
138 ] не только содержательно, но и организационно. Поэтому
рассмотренные П.Л. Капицей особенности экспериментальной работы полностью относятся и к исследованиям учебного физического эксперимента. Например, необходимость материальной
базы, важность учета ее современного состояния понятны из
рис. 1.1, на котором показан комплект приборов для получения
ультразвука низкой частоты. Без знания теории изгибных волн,
владения понятием опорной волны, которые выходят за рамки
курсов физики средней школы и педагогического вуза, было бы
невозможно создание новой методики экспериментального изучения волнового движения. В ней на основе натурного учебного
эксперимента с реальной изгибной волной вводятся и формируются понятия источника волны, бегущей гармонической волны, ее
фазы, волновой поверхности, длины волны и скорости распространения (рис. 1.2 и 1.3). В простых и убедительных опытах обучающиеся обнаруживают интерференцию волн и получают стоячую
волну (рис. 1.4).

Создание такого учебного эксперимента, который позволяет
современными средствами визуализировать бегущую изгибную
волну, построить теоретическую модель изучаемого явления и
обосновать ее следствия, представляет собой многолетний коллективный труд [ 289 ] разных исполнителей: школьников, сту

Глава 1. Образовательная проблема...
11

Рис. 1. Исследовательская деятельность в учебном физическом эксперименте
с упругими волнами [ 289 ]: 1 — простой и доступный генератор ультразвука
низкой частоты (необходимость материальной базы); 2 — визуализация поверхностей равных фаз бегущей изгибной волны (необходимость владения физической теорией); 3 — сложная интерференционная картина (необходимость владения физическим экспериментом); 4 — школьная лабораторная работа по измерению скорости изгибной волны (необходимость коллективного исследования)

Глава 1. Образовательная проблема...

дентов, лаборантов, учителей, преподавателей вуза, — в котором
невозможно выделить личный вклад каждого участника. Эффективность научных исследований в учебном эксперименте только
возрастет, если нормой станут коллективные публикации полученных результатов, которые каждый соавтор вправе использовать в дальнейшей своей работе в полном объеме.

1.1.2. Системы демонстрационного физического эксперимента. Очевидной целью демонстрационного опыта является экспериментальное доказательство самого факта существования изучаемого явления и качественное объяснение его физической сущности, то есть создание физической модели этого явления. Кратко рассмотрим основные системы демонстрационного физического
эксперимента, разработанные в отечественном физическом образовании в послевоенный период для достижения сформулированной цели.
Начиная с 1948 по 1959 год коллективом авторов Московского
государственного университета (МГУ) имени М.В. Ломоносова, в
который вошли М.А. Грабовский, А.Б. Млодзеевский, Р.В. Телеснин, М.П. Шаскольская, И.А. Яковлев, издана серия из 9 книг, посвященных демонстрационным физическим экспериментам. В них
даны общие указания по постановке демонстрационных опытов и
описаны опыты по разделам: молекулярная физика и термодинамика (вып. 1); механика жидкостей и газов (вып. 2); магнетизм
(вып. 3); оптика (вып. 4 и 5); электричество (вып. 6); колебания и
волны (вып. 7); общая механика (вып. 8); строение атома и ядерные процессы (вып. 9). На основе этих выпусков тем же коллективом авторов впоследствии были созданы знаменитые «Лекционные демонстрации по физике» под редакцией В.И. Ивероновой
[ 127 ] (рис. 2).
В 1971—72 гг. под редакцией А.А. Покровского выпущено второе издание двухтомника «Демонстрационный эксперимент по
физике в старших классах средней школы» [ 91, 92 ]. Это пособие стало по крайней мере на три десятилетия настольной книгой учителя физики. Авторы пособия В.А. Буров, Б.С. Зворыкин,
А.П. Кузьмин, А.А. Покровский, И.М. Румянцев активно работали
в различных областях школьного демонстрационного эксперимента [ 26, 91, 92 ], опубликовали оригинальные исследования и защитили кандидатские диссертации. На содержание обсуждаемого
пособия большое влияние оказали «Лекционные демонстрации по
физике» В.И. Ивероновой [ 127 ], а также вышедшие в переводе
в 1959—67 годах шесть томов под общим названием «Эксперимент по курсу элементарной физики» Р. Гирке и Г. Шпрокхофа
[ 66, 67, 277—280 ]. Таким образом, школьный курс физики к на