Основные аспекты и общие цели преподавания естественнонаучных предметов (физика, химия) в средних классах

 

Целью естественнонаучного образования должно стать прежде всего выявление человечески важного ядра преподаваемых наук, а не просто образное или эмоциональное их оформление. Однако это предполагает необходимость развития и способности воспринимать существенные «жесты» природы. Естественнонаучное образование начинается как раз в тот период, когда у ребенка появляется способность каузального подхода к миру и образование должно служить этим мыслительным силам. Однако все должно осуществляться таким образом, чтобы развивалось качественное мышление, постоянно учитывающее взаимоотношения человека и мира.

Из-за ограничения естествознания мерой, числом и весом (Галилей), т. е. чисто количественными параметрами, оказывается выпавшим вопрос о сущности природного. В последнее время человек начал задаваться вопросами о возможности подчинения природы себе, чтобы в конце концов выявить существенные аспекты этой возможности. С этим связано развитие каузальных и модельных представлений, потому что человек лишь тогда может в полной мере распоряжаться природными явлениями, когда он способен объяснить причинные связи этих явлений. Ученики воспринимают как неизбежную в наше время реальность возможность проецирования количественных фрагментарных моделей на природу. Это дало повод, например, Hessische институту планирования образования сформулировать в 1977 г. следующее предупреждение:

«Тем важнее использовать модели, которые не слишком хороши для начального образования. Это должны быть элементарные явления, которые нельзя объяснить с помощью применяемой модели. Только таким образом ученики постепенно убеждаются в недостаточности моделей» (Materialen zum Unterricht, Frankfurt 1977). Более важны с педагогической точки зрения, однако, следующие положения:

На место не сопереживаемых модельных связей должен выступить прочувствованный ход мыслей, связанный со всеми элементами восприятия (Положение 1).

В ребенке сначала должно зародиться эмоциональное отношение к явлениям. Затем следует в ходе углубленного изучения освободиться от субъективного подхода, чтобы можно было использовать выявленные качества при обдумывании материала (Положение 2).

Таким образом, естественнонаучное образование в вальдорфской школе исходит из воспринимаемых чувствами качеств и потому начало его может называться «чувственным». При этом существенную роль играет и гигиено-педагогический аспект. Светлая радость от воспринятого оказывается целебной для учеников в возрасте между 12 и 14 годами, однако благодаря этому может выявиться и слишком сильный уход в себя (Положение 3).

Однако феноменологический подход к познанию мира, творческая работа по созданию мысленных связей с явлениями природы требуют большего. Должно не только делаться достаточно много для соответствующего педагогическому устремлению «гуманного обогащения знаний». Речь скорее идет о том, чтобы познавательно-теоретически согласиться с основными идеями феноменологического формирования науки.

Активная сопричастность отдельного человека миру характеризует теорию познания Рудольфа Штейнера. В связанных с этим основополагающих трудах «Истина и наука», «Очерк теории познания гетевского мировоззрения» и «Философия свободы» Рудольф Штейнер развивает мысль о взаимодействии чувственного восприятия и мышления: «Вся наша сущность функционирует таким образом, что в каждом случае в действительности к ней с двух сторон стекаются элементы, характеризующие предмет, – со стороны восприятия и со стороны мышления» (R. Steiner, Philosophie der Freiheit, TB 81, S. 70).

Этому основному положению и пытается соответствовать естественнонаучное образование в вальдорфской школе (ср. «Naturphänomene erlebend verstehen», P. Buck/ M.v.Mackensen, Köln 1990).

Й классы

 

Все преподавание физики исходит не из теорий и модельных представлений, а из живых и наблюдаемых явлений. Там, где это представляется возможным, сравнительным методом разрабатываются противоречащие друг другу представления. Хотя дисциплины предмета изучаются отдельно, прилагаются все усилия к тому, чтобы не подавать их изолированно друг от друга, а рассматривать те явления, в которых эти дисциплины тесно соприкасаются. Поэтому само собой разумеется, что устанавливаются связи между искусством и техникой – там, где они имеются и где их установлениесоответствует возрасту учеников.

Преподаватель должен стремиться к тому, чтобы при обучении в младших классах создать у учеников богатую основу, на которой затем сможет строить свое преподавание учитель физики в старших классах.

 

Й класс

Возможное содержание преподавания

 

Познание явлений в простых, наглядных опытах вводит учеников в область физики.

При этом можно начинать с акустики. Возможны различные пути развития; мы назовем две возможности:

а)

– Введение в основные явления акустики (колебания, высота тона, сила звука, окраска звука).

– Известные музыкальные инструменты.

b)

– Отталкиваясь от известных музыкальных инструментов, ученик может узнать о колебаниях как физическом эквиваленте тона.

– Связь звучащих тел с силой звука, высотой тона и окраской звука.

– Интервалы на монохорде.

– Звукопроводность.

– Резонанс.

– Ученик узнает физико-физиологические свойства гортани (ср. естествознание, 8-й класс).

 

От полученного в рисовании опыта переходят к учению о цвете и к простой оптике.

– Исходным пунктом является противопоставление «свет – тьма».

– Рассматривание освещенных, цветных поверхностей создает в глазу послеобразы, которые подводят к понятию дополнительных цветов (у Гете «затребованные» цвета).

– Цветные и окрашенные тени, описываются условия их возникновения, а также:

– Окрашенность в замутненных средах при «противосвете» и боковом освещении. Учение о цветах венчает

– состоящий из шести частей цветным кругом и взглядом через призму, где на границе света и тьмы возникает цветная кайма.

– Геометрическая оптика.

– Наряду с вопросами цветами разрабатываются вопросы образования тени.

 

Магнетизм вводят с помощью естественного магнита — магнитного железняка.

– Выясняется вопрос о том, как можно намагнитить железо и какие материалы сохраняют (ферро)магнитные свойства.

– Демонстрируются обычные магниты, имеющейся в продаже формы и компас (без футляра). Это дает возможность перехода к:

– понятиям северного и южного полюсов магнита;

– закону притяжения и отталкивания.

– Обсуждается магнитное поле Земли.

 

Из учения об электричестве рассматриваются явления притяжения и отталкивания в электростатике как явления, возникающие при трении. В учении о теплоте рассматривается противоположность

– тепла и холода; далее:

– вводятся и обсуждаются источники тепла, а также возможность

– получения холода (пока еще без технических тонкостей).

– Детальнее рассматриваются горение и трение как источники тепла.

 

Й класс

Возможное содержание преподавания

 

После обсуждения других вопросов акустики, оптики, техники, магнетизма и электричества (R. Steiner, GA 295, 6.9.1919) в центре внимания оказывается до сих еще не затронутая механика – постольку, поскольку она касается старого «искусства подъема тяжестей». При этом ясно, что потребуется большой объем мыслительной работы. Содержание преподавания:

– Различные варианты рычагов. Плечо силы и плечо нагрузки

– Десятичные весы.

– Наклонная плоскость.

– Ворот.

– Полиспаст.

– Клин, винт, перенос сил, зубчатые передачи.

– Обсуждаются сочетания этих «простых механизмов», подводятся к пониманию часов с гирями как источника движения.

– Вводятся формулы рычага и наклонной плоскости, а в завершение:

– «Золотое правило механики».

Акустика

– Фигуры Хладни (возможно в 6-м классе).

– Сирена.

– Граммофон.

– Отражение звука, эхо (возможно в 8-м классе).

 

В оптике можно проводить наблюдения над:

– Тенями и изображениями.

– Отражениями света на ровных и изогнутых зеркальных поверхностях.

– Камера -обскура (сравнение с человеческим глазом, возможно и в 8-м классе).

Учение о теплоте

– Теплопроводность.

– Термометр.

Магнетизм

– Магнитное склонение и магнитное наклонение.

– Намагничивание встроенных железных частей, например, батарей отопления.

Вводимая электродинамика включает:

– Источники тока (гальванический элемент, аккумулятор).

– Нагрузка в отношении действия тока.

– Магнитное действие, электромагнит.

– Возможности технического применения: печи, электроплиты, утюги; меры безопасности.

– Указания на опасность электричества, в том числе и молнии.

 

Й класс

Возможное содержание преподавания

 

На передний план выступают впервые вводимые в этом возрасте области гидростатики, гидродинамики, аэростатики и аэродинамики, в том числе в связи с обширными практическими приложениями, в частности:

– Закон Архимеда (для воды и воздуха).

– Гидростатическая выталкивающая сила (давление на глубине).

– Сообщающиеся сосуды (гидравлические весы).

– Картезианский водолаз.

– Плотности (твердых, жидких и газообразных тел).

– Условия равновесия (например, формы кораблей).

– Статическое давление (в воде в сравнении с воздухом).

– Принцип действия насоса (как особенность, например, «гидравлического тарана»).

– Ламинарное и турбулентное течения.

– Образование вихревых потоков и сопротивление (в воде и воздухе в зависимости от обтекаемости предмета).

В рамках метеорологии (она часто рассматривается в связи с эпохой географии, см. учебный план «География»; часть материала может быть пройдена и в 10-м классе):

– Влажность воздуха и образование облаков (точка росы).

– Типы облаков (перистые, кучевые, слоистые и их сочетания).

– Области повышенного и области пониженного давления (с системами фронтов в их развитии во времени).

– Пути продвижения циклонов.

– Погодные карты, прогнозы погоды.

– Шкала силы ветра по Бофорту, особые типы ветров – фён, пассат, тайфун.

– Типы климатов: морской и континентальный, тропический и субтропический, полярный климаты.

В акустике рассматривается, например:

– Скорость звука (в том числе и не только в воздухе).

– Распространение, отражение звука (эхо), поглощение звука (возможно и в 7-м классе).

– Трубка Хундта.

– Акустика зданий; акустика различных музыкальных инструментов.

В учении о теплоте рассматриваются, например:

– Изменение агрегатных состояний, испарение, охлаждающие смеси.

– Аномалия воды и ее значение для природы (возможно изучение и в 9-м классе).

– Перенос тепла (холода) с помощью теплопроводности, конвекции и излучения (и в 7-м классе).

Проявления и законы электричества:

– Тепловое и химическое действие электрического тока.

–Электропроводность различных материалов, а также электропроводность Земли.

– Магнитное действие тока и его применение:

– Аппарат Морзе.

– Звонок, реле.

– Измерительные приборы магнитоэлектрической системы.

–Электромоторы, динамо-машины (возможно рассмотрение генератора, более глубоко рассматриваемого в старших классах).

– Трансформатор.

–Введение понятий напряжение, сила тока, сопротивление и единиц измерения этих величин.

В оптике рассматриваются:

– Разложение на цвета с помощью призмы.

– Эффект оптического поднятия (дна сосуда с водой).

– Линзы, фокус.

– Действительное и мнимое изображения.

– Телескоп, микроскоп, фотоаппарат (человеческий глаз).

– Возможность концентрирации солнечного тепла с помощью лупы и вогнутого зеркала.

 

Й классы

Возможное содержание преподавания