Оборудование школьного физического кабинета

Александр Викторович Смирнов

Оборудование школьного физического кабинета. Учебное пособие для студентов педагогических вузов

© МПГУ, 2015

© Смирнов А. В., Смирнов С. А., Степанов С. В., 2015

Предисловие

Настоящее учебное пособие написано с целью ознакомления будущих педагогов с кабинетом физики средней школы и, по возможности, со специальными видами теоретических и практических знаний, которые необходимы учителю для успешной работы в условиях кабинетной системы обучения в средней школе. В течение ряда лет курс «Оборудование школьного физического кабинета» преподается в Московском педагогическом государственном университете. Материал, изложенный в пособии, соответствует программе этого курса.

Преподаватель физики, помимо отчетливого знания технологии обучения предмету, должен, прежде всего, владеть навыками работы по оборудованию и совершенствованию своего рабочего места – кабинета физики. Подготовка будущих учителей к этой работе осуществляется в рамках курса «Оборудование школьного физического кабинета». Цель преподавания курса – выработать у студента, будущего учителя физики, представление о школьном кабинете физики как о системе средств, позволяющих обеспечить оптимальную организацию учебно-воспитательного процесса на уроках и во внеурочное время по предмету, помочь ему овладеть общетехническими и методическими знаниями и умениями, повышающими эффективность использования оборудования, технических и дидактических пособий, которыми располагают в настоящее время кабинеты физики средней школы, сформировать умение эксплуатировать и совершенствовать учебный кабинет.

В ходе изучения курса студенты знакомятся с кабинетной системой обучения и общими требованиями, предъявляемыми к современному кабинету физики в среднем учебном заведении; правилами по технике безопасности для кабинетов физики средних школ; изучают конструкции и устройство базовых учебных приборов и специальных систем кабинета физики, узнают права и обязанности заведующего кабинетом физики и его первого помощника – лаборанта; изучают порядок приобретения, учета, списания оборудования физического кабинета; рациональные методы хранения и расположение учебного оборудования, наглядных пособий и дидактического материала; знакомятся с современными техническими средствами обучения, используемыми в кабинетах физики; с основами конструирования и ремонта учебных пособий; учатся ориентироваться в специфике школьных физических приборов с целью их рационального подбора для оснащения кабинета; изучают приемы поиска неисправностей учебных физических приборов и устранения простейших поломок; постигают элементарные ремесленные навыки работы со стеклом, проводами, пластмассой и другими материалами, применяемыми для изготовления простейших учебных приспособлений.

В конце каждой главы даны контрольные вопросы и практические задания, которые помогут глубже усвоить изучаемый материал и проверить свои знания.

Главы 1–3, 5, 7 написаны А. В. Смирновым, глава 6 – С. В. Степановым, глава 4 написана А. В. Смирновым, С. А. Смирновым, С. В. Степановым совместно.

Доктор педагогических наук, профессор кафедры теории и методики обучения физике А. В. Смирнов

Введение

Кабинет физики – это учебно-воспитательное подразделение средней общеобразовательной школы, оснащенное комплектом учебного оборудования, учебно-наглядных пособий, техническими средствами обучения (ТСО), компьютерной техникой, мебелью, оргтехникой и приспособлениями для проведения теоретических и практических, урочных, внеурочных и факультативных занятий по курсу физики. Хорошо оборудованный кабинет физики является необходимым условием для решения учителем образовательных, воспитательных задач и задач развития учащихся, сформулированных в различных директивных документах, стандартах и в программах по физике для средней школы, а также в программах внеурочных и факультативных занятий по курсу физики.

Кабинет физики должен быть выполнен как гигиенически, эргономически и психологически комфортная среда, организованная так, чтобы в максимальной степени содействовать успешному преподаванию, умственному развитию и воспитанию учащихся, приобретению ими прочных знаний, умений и навыков по физике и основам наук при полном обеспечении требований к охране здоровья и безопасности труда учителя и учащихся.

В кабинете физики должно быть обеспечено взаимодействие (сотрудничество) между учителем и учащимся, необходимое для осуществления учебно-воспитательного процесса.

Занятия в кабинете физики должны служить:

• формированию у учащихся научных знаний (экспериментальных фактов, понятий, законов, теорий, методов физической науки, современной научной картины мира);

• раскрытию неисчерпаемости и единства в строении материи;

• утверждению роли практики в познании;

• ознакомлению учащихся с главными направлениями технического прогресса;

• формированию умений самостоятельно приобретать и применять знания, наблюдать и объяснять физические явления;

• выработке экспериментальных умений: пользования приборами и инструментами, обработки результатов измерений с применением современной техники, соблюдения правил техники безопасности;

• развитию познавательного интереса к физике и технике, творческих способностей.

Создать хороший физический кабинет – очень важная проблема для учителя, но это еще не все. Для всех типов школ структура физического кабинета должна быть продумана так, чтобы представлялась возможность дальнейшего правильного и постепенного его развития.

Выделяют два аспекта влияния кабинета физики на эффективность и качество учебного процесса в школе – экстенсивный и интенсивный.

Экстенсивный аспект развития кабинета физики заключается в приобретении оборудования, накоплении приборов, вычислительной техники, технических средств обучения и т. п., которые не всегда используются на должном уровне для совершенствования учебного процесса. При этом кабинет не пополняется дидактическими материалами и самодельным оборудованием. Однако следует отметить, что наличие оснащения кабинета физики на уровне современных требований опосредованно влияет на совершенствование профессионального мастерства учителя физики, в частности такого важного компонента обучения предмету, как методика физического эксперимента.

Интенсивный аспект развития кабинета физики характеризуется тем, что деятельность учителя физики направляется на изыскание путей и средств использования имеющегося в наличии оборудования. При этом совершенствуется педагогическое мастерство учителя, появляется стимул для совершенствования оборудования, используется собственный потенциал и умения учащихся для создания дополнительного самодельного оборудования.

Учет единства непосредственной и опосредованной роли кабинета физики способствует совершенствованию учебного процесса по физике в средней школе.

Учителю физики приходится в течение года показывать учащимся более 200 демонстрационных опытов из всех разделов курса физики, проводить порядка 50 фронтальных лабораторных работ, организовывать несколько лабораторных практикумов.

С этой целью учителю приходится постоянно иметь дело с оборудованием, о количестве этого оборудования вы можете получить представление по типовому перечню, вынесенному в приложение этой книги.

Если все оборудование не подчинить строгой системе хранения, содержания в исправности, перемещения из препараторской в класс – лабораторию, подготовки к занятиям и своевременной и быстрой уборки, то учитель будет испытывать большие затруднения в организации учебного эксперимента, и ему не хватит времени для подготовки к проведению опытов и лабораторных работ. Только при такой стройной системе хранения у учителя останется время для совершенствования процесса обучения. Качество его деятельности заметно возрастает.

Структура физического кабинета и отводимые для него помещения определяются содержанием курса физики, наполняемостью классов, числом параллельных классов в школе; применяемыми формами занятий, тесно связанными с учебным физическим экспериментом: демонстрационным, фронтальным лабораторным, физическим практикумом, кратковременными практическими самостоятельными работами. Имеет большое значение тематика кружковых занятий и факультативных курсов.

Наибольшее распространение в настоящее время получили в школах типовые физические кабинеты, состоящие из двух смежных помещений: специально оборудованного класса-лаборатории, где проводятся уроки с демонстрацией опытов и лабораторные работы, и препараторской, где проходит подготовка ко всем видам занятий, а также хранятся приборы, принадлежности и материалы. Однако сочетание двух смежных помещений, имеющих свое типовое оборудование и представляющих основу, которая, как правило, закладывается при вновь создаваемом физическом кабинете, уже не является обязательным, ибо дифференциация в обучении привела к разнообразию в структуре учебных кабинетов. Об этом и многом другом, касающемся современных требований к оборудованию школьных физических кабинетов, вы узнаете из курса «Оборудование школьного физического кабинета».

Глава 1

Кабинет физики как подсистема школьной образовательной среды

1.1. Кабинетная система обучения

В практике российской общеобразовательной школы наибольшее распространение получили две системы обучения: классно-кабинетная и кабинетная.

При классно-кабинетной системе основным местом занятий учащихся является классная комната. Она закрепляется за классом на весь учебный год. Учителя-предметники приходят к учащимся и по возможности приносят с собой учебные пособия, технические средства и другое демонстрационное оборудование. Классно-кабинетная система повсеместно применялась в школах нашей страны до середины шестидесятых годов двадцатого века. В настоящее время ее применяют в начальной общеобразовательной школе, малокомплектных школах и частных учебных заведениях.

Совершенно другое положение при кабинетной системе обучения. Основным местом занятий учащихся является не классная комната, а предметные кабинеты. Учащиеся переходят из кабинета в кабинет, из лаборатории в лабораторию, чтобы заниматься по каждому предмету в специально оборудованном учебном помещении.

Таким образом, кабинетная система обучения – это определенным способом организованная деятельность учащихся, при которой обучение проводится в специализированных предметных кабинетах.

Предметный кабинет – это помещение в школьном здании, оборудованное в соответствии с целями и задачами изучения данного учебного предмета и специфики учебной деятельности учителя и учащихся. В предметном кабинете проводятся обязательные уроки, факультативные и элективные занятия, внеурочная работа с учащимися. Здесь учителя готовятся к урокам, знакомятся со средствами обучения. В предметном кабинете проходят заседания методических объединений учителей-предметников школы, осуществляется систематическое повышение их научной и педагогической квалификации.

Основными условиями оптимальной организации кабинетной системы являются: четкое соблюдение предметной специализации учебных кабинетов, учет возрастных особенностей учащихся, совершенствование организационно-педагогических условий труда.

При организации предметных кабинетов необходимо придерживаться возрастного принципа. Он состоит в том, что кабинеты оборудуются для учащихся определенной возрастной группы: 5–6, 7–9, 10–11 классов.

В малокомплектных школах, с целью рационального использования учебных помещений, создаются интегрированные (многопредметные) кабинеты, в которых преподаются два или более родственных учебных предмета. Например, химия – биология, физика и химия, физика и естествознание, математики и информатики, история и география, русский язык и литература. Для национальных школ в одном кабинете могут преподаваться родной язык и национальная литература.

В малокомплектных школах, в случае если число учащихся очень маленькое, могут быть созданы три кабинета: естественного цикла, в котором совмещается изучение физики, химии, биологии, географии; гуманитарного цикла – для преподавания русского языка, иностранного языка, литературы, истории и математического – для преподавания математики, информатики.

В общеобразовательных школах при кабинетах физики, химии, биологии, географии, информатики предусмотрены препараторские (лаборанские) комнаты. При интегрированных кабинетах создаются две препараторские: для физики и биологии и отдельно для химии, чтобы не портилось физическое оборудование из-за возможной коррозии металлов.

Основные усилия передовых школьных коллективов до середины XX века были сосредоточены на организации учебных кабинетов, главным образом, естественного цикла (физика, химия, биология, география), так как преподавателям соответствующих предметов необходимо было проводить много практических работ и использовать разнообразные приборы, наглядные пособия, таблицы и др.

Начиная с середины XX века успехи обучения в созданных школами предметных кабинетах указанного цикла побудили органы образования и школы действовать в двух направлениях: добиться организации во всех школах кабинетов естественнонаучного цикла и начать широкое развертывание кабинетов гуманитарного цикла (истории, родного языка, литературы, музыки и т. п.). Эту работу возглавил существовавший в те годы при Академии педагогических наук Научно-исследовательский институт школьного оборудования и технических средств обучения.

Развитием кабинетной системы занимались ученые-педагоги И. И. Дрига, Т. С. Назарова, С. Г. Шаповаленко, Л. П. Прессман, Н. С. Придонова, И. С. Попов, А. А. Покровский и др.

Кабинетная система получила широкое признание и за рубежом. Особенно хорошо она развита в Германии. О степени развития учебно-материальной базы школ Германии свидетельствует, к примеру, тот факт, что в распоряжении немецких учителей по Перечню учебного оборудования находится более 3000 наименований средств обучения и огромное количество учебных фильмов и компьютерных программ.

Значение кабинетной системы обучения определяется тем, что физиологией и психологией труда установлены некоторые закономерности, характерные для физической и умственной деятельности. Известно, что неприспособленность рабочего места для труда (неудобная мебель, отсутствие должного освещения и т. д.) затрудняет восприятие и усвоение учебного материала, сбивает рабочий ритм, снижает интерес к предмету в целом. При этом возрастают симптомы утомления: замедление темпа работы, увеличение количества ошибок, частое появление раздражительности.

Учитель, готовясь к каждому занятию, не только продумывает его цель, содержание материала, не только определяет, какой метод, прием, какие средства применить, чтобы результат был наиболее эффективным, но и учитывает условия проведения урока. Создание благоприятных условий для эффективности обучения – это один из способов оптимизации учебно-воспитательного процесса.

В понятие условий учебного процесса включается комплекс взаимосвязанных составных частей: а) материальные (помещение, в котором проходят учебные занятия; оборудование рабочих мест учителя и учащихся; учебно-наглядные пособия и учебное оборудование; специальная аппаратура для подачи информации, заложенной в видеофильмах, слайдах, компьютерных программах и т. д.; средства управления процессом обучения); б) гигиенические (санитарные условия, температурный, световой и воздушный режимы) и в) эстетические условия (оформление школы, кабинетов и др.). От правильной разработки и создания оптимальных условий обучения зависит результативность всего учебно-воспитательного процесса.

Если до недавнего времени дидакты и методисты уделяли в основном внимание содержанию и технологиям обучения, то в настоящее время произошли перемены – условия обучения становятся полноправной составной частью учебно-воспитательного процесса. Обеспечение оптимальных условий для повышения эффективности труда учителей и учебной деятельности учащихся дидакты тесно связывают с дальнейшим развитием кабинетной системы обучения.

Перестройка общеобразовательной школы приводит к совершенствованию кабинетной системы обучения, в которой можно выделить два основных аспекта: дидактический, предусматривающий дальнейшее повышение научного уровня организации учебных кабинетов, приведение каждого кабинета в соответствие с современными требованиями, и социально-материальный, обусловленный новыми задачами по разработке материальных условий для успешного функционирования кабинетной системы в целом.

Новая структура школы и современные технологии обучения приводят к изменениям и в составе учебных кабинетов школы. В частности, появляются специальные тренажерные кабинеты, в которых учащиеся могут самостоятельно работать на компьютерах, лингафонные кабинеты, медиатеки, игровые комнаты, кабинеты психологической разгрузки.

Ведутся постоянные поиски оптимальных эргономико-педагогических условий, обеспечивающих эффективное использование кабинетной системы обучения, один из результатов этих поисков привел к созданию новой формы использования технических средств в учебно-воспитательном процессе – технических центров.

Первым этапом в разработке технических центров было создание звуковых центров, так называемых РУШ – радиоузел школьный, из которых основная звуковая учебная информация (аудиозаписи, радиопередачи) передавалась в учебные кабинеты.

Развитие современной телевизионной техники дало возможность перехода к следующему этапу – созданию технических центров с замкнутой телевизионной системой. Из такого центра можно передавать по заказам учителей и воспитателей в учебные кабинеты не только звуковую информацию, но и учебные фильмы, диапозитивы, транспоранты, телепередачи, видеозаписи и другой видеоматериал. На базе такого центра можно организовывать работу учебной телестудии.

Постоянное совершенствование компьютерной и видеотехники привели к появлению специальных автоматизированных технических центров – сложных электронно-коммуникативных систем, обеспечивающих автоматизированное управление учебно-воспитательным процессом. Такие центры являются основой информационной инфраструктуры образовательного учреждения.

С появлением технических центров, обеспечивающих автоматизированное управление учебно-воспитательным процессом, начинают на практике реализовываться элементы кибернетической педагогики – науки об оптимальном управлении учебно-воспитательным процессом, педагогическими системами; науки о технологиях обучения и воспитания на основе кибернетического подхода и применения электронно-вычислительной техники. На рис. 1.1 показана структурная схема автоматизированного технического центра учебно-воспитательного учреждения.

Рис. 1.1. Структурная схема автоматизированного технического центра учебно-воспитательного учреждения

В структуру кабинетной системы общеобразовательной школы входят специальные кабинеты по технологии, в которых осуществляются трудовое обучение и производственный труд. В состав таких кабинетов могут входить: школьная столярная мастерская, мастерская по обработке металлов, мастерская по обработке тканей, мастерская по кулинарии, кабинет электротехники, кабинет эстетического и художественного воспитания, кабинет профориентации. Для сельских школ актуальным является создание кабинетов по изучению автомобильного дела и основ механизации.

В зависимости от условий работы общеобразовательной школы возможны следующие варианты организации предметных кабинетов:

• специализированные предметные кабинеты по одному предмету для отдельных параллелей и групп классов;

• специализированные предметные кабинеты, но с проведением в них нескольких занятий по другим предметам;

• интегрированные кабинеты, оборудование которых предназначено для проведения занятий по двум и более родственным предметам.

Исходными данными для расчетов необходимого количества кабинетов по предмету являются количество уроков в неделю, количество параллельных классов и учителей, преподающих в них, пропускная способность кабинетов и сменность занятий в школе.

Структура кабинетной системы не является чем-то постоянным, неизменным. Она видоизменяется с развитием общеобразовательной школы, так как в школе меняется соотношение классов, количество учащихся, вводятся новые предметы и технологии обучения, что приводит к существенным изменениям в структуре кабинетной системы.

Многолетний опыт работы школ определил основные требования к кабинетной системе и позволил создать соответствующие им модели современных предметных кабинетов. При их разработке учитывались цели обучения и воспитания, стоящие перед современной общеобразовательной школой, а также дидактические принципы педагогики.

Кабинетная система должна обеспечить такие условия, которые позволяют осуществить: научность преподавания, тесную связь преподавания с практикой, наглядность преподавания, единство теории и практики, соединение обучения с общественно полезным, производительным трудом, всестороннее гармоничное развитие личности обучаемого, комплексный подход к воспитанию учащихся, повышение воспитывающей функции общеобразовательной школы.

На базе этих дидактических принципов сформулированы ведущие дидактические требования к оборудованию предметных кабинетов. Естественно, специфические требования определяются особенностями изучения того или иного предмета. Каждый предметный кабинет должен: а) обеспечить учителю и учащимся оптимальные условия для повышения качества учебно-воспитательного процесса; б) позволить учителю применять наиболее эффективные методы и приемы работы на уроке и во время внеурочных занятий; в) способствовать эффективному использованию учебного оборудования и технических средств обучения.

При оборудовании предметных кабинетов необходимо учитывать не только педагогические требования, но и эргономический подход, учитывающий особенности деятельности учителя и учащихся при изучении конкретного учебного предмета. В соответствии с этими требованиями необходимо: оптимально организовать рабочие места учителя и учащихся; обеспечить возможность всех функциональных действий во время урока; создать благоприятные условия для учебного процесса по предмету с помощью применения разнообразных методов и приемов; предусмотреть оптимальные условия для рационального использования средств обучения; обеспечить надежность и долговечность используемого оборудования; добиться рационального использования учебной площади кабинета.

Разумеется, обязательно должны учитываться и соблюдаться эстетические требования (интерьер кабинета, дизайн приборов).

На основе дидактических и эргономических требований к организации предметных кабинетов сформулированы перечисленные ниже требования к оборудованию современного предметного кабинета в общеобразовательной школе:

• оборудование предметного кабинета должно полностью соответствовать содержанию образования и технологиям обучения;

• все приборы, предназначенные для общих установок, должны соответствовать друг другу и специальному оборудованию помещения; необходимо рациональное сочетание всех элементов оборудования с учетом возможных связей и зависимостей между ними;

• кабинет должен оснащаться минимальным количеством оборудования, позволяющим получить максимальный педагогический эффект;

• оборудование предметного кабинета должно отвечать конкретным условиям работы в школе, ее территориальному местоположению и материальным возможностям. То есть необходимо учитывать число параллельных классов, контингент учащихся, местные производственные предприятия, удаление от районных центров, сложившиеся традиции в работе учителей-предметников по использованию приборов и учебно-наглядных пособий и т. п.;

• оборудование кабинета должно полностью отвечать требованиям санитарной гигиены и техники безопасности.

Для создания оптимальных условий каждый предметный кабинет оснащается: мебелью, досками и оргтехникой; комплектом учебного оборудования и учебно-наглядных пособий; техническими средствами обучения; учебно-справочной и научно-методической литературой; дидактическими и учебно-методическими пособиями; противопожарным инвентарем; средствами первой медицинской помощи (аптечкой); инструкциями по технике безопасности и правилам поведения учащихся в предметном кабинете; журналами вводного и периодического инструктажей по технике безопасности; инвентарной книгой для учета учебного оборудования.

В предметном кабинете необходимо иметь материал для организации самостоятельной работы учащихся: карточки для индивидуальных и групповых занятий, практических работ; наборы текстов контрольных работ по темам в нескольких вариантах и т. п. Кроме того, в кабинете рекомендуется иметь учебные стенды, портреты выдающихся ученых, календари знаменательных дат, письменные работы учащихся (сочинения, отчеты о практических работах, рисунки и пр.).