The content of the school physics workshop and the current state of science and technology

Введение / Introduction

Качество преподавания физики является

элементом национальной безопасности страны.

Виктор Садовничий,

ректор МГУ им. М. В. Ломоносова

Снижение интереса старшеклассников к физике в Российской Федерации – многолетняя тенденция, зафиксированная как на государственном уровне, так и в академической литературе. Об этом, в частности, говорит научный руководитель кафедры теории и методики обучения физике им. А. В. Перышкина (МПГУ) Н. С. Пурышева [1]. Количественные подтверждения этой тенденции носят системный характер, что позволяет говорить не о временном спаде, а о структурной проблеме физического образования. Незначительное увеличение числа сдающих ЕГЭ по физике в 2024–2025 гг. не позволяет говорить об изменении ситуации. В табл. 1 приведены данные Рособрнадзора по абсолютной численности участников ЕГЭ по физике и доли выпускников, выбравших физику. Рисунок ниже является графической иллюстрацией таблицы.

Приведенные данные подтверждает нисходящий тренд: абсолютное число участников сократилось более чем в два раза: с 207 тыс. в 2014 г. до примерно 90 тыс. в 2023–2025 гг. Доля выбравших физику также уменьшилась почти в два раза.

Другие количественные индикаторы (количество школьников, изучающих физику на углубленном уровне; число профильных классов; результаты сопоставительных исследований PISA, TIMSS Advanced и другие), приведенные пресс-службой Президента РФ [2], также свидетельствуют о кризисных явлениях.

Проблема регулярно обсуждается на ведущих научно-педагогических площадках. Уже на Международной конференции «Физика в системе современного образования» (ФССО-2013) говорилось о «снижении интереса к естественным и инженерным наукам». Всероссийский съезд учителей физики (2023 г.) также был посвящен падению интереса к предмету.

Таблица 1

Абсолютная численность участников ЕГЭ по физике
и доля выпускников, выбравших физику (по данным Рособрнадзора)

Динамика численности сдающих ЕГЭ по физике в России (2010–2025 гг.)

Д. С. Мокляк [3] отмечает, что причинами снижения интереса к физике у школьников является наличие системных проблем в образовании, изменение отношения и восприятия учащимися предмета, а также конкуренция с другими предметами и внешние факторы.

Выступая на расширенном заседании Совета Российского Союза ректоров, В. И. Шевченко (ректор НИЯУ МИФИ) [4] особенно отмечает острый дефицит учителей и отрыв школьного курса физики от реальной жизни.

Проблема кадрового обеспечения является критической. Согласно данным пресс-службы Президента РФ, которые в 2024 г. озвучил президент РФ Владимир Путин, неукомплектованность учителей физики в школах оценивается в 22,4%, а по другим оценкам, в каждой четвертой школе России просто нет учителя физики. За 20 лет абсолютное число учителей физики сократилось примерно вдвое, при этом более 30% из оставшихся – люди пенсионного возраста.

Не менее важная проблема – устаревшее содержание учебного материала. Выступая на Международной конференции ФССО-2023, Н. С. Пурышева [5] подчеркивала, что содержание физического образования в современной средней школе требует переосмысления, поскольку учебные программы устарели и мало изменились за последние 50 лет. В концепции, предложенной в рамках исследовательского проекта «Новая физика» (Г. Н. Гольцман, Г. М. Чулкова, А. И. Адамский [6]), обосновывается необходимость приближения содержания курса физики к современным основам высоких технологий.

Н. С. Пурышева, Г. Н. Гольцман, В. А. Львовский и другие учение [7] развивают идею образовательной системы на основе экспериментальной деятельности учащихся с максимальным использованием высоких технологий, подчеркивая, что такая деятельность интереснее детям и вовлекает даже тех учеников, которые для учителя представляются малоперспективными и слабо успевающими.

При этом сопоставление нормативных документов обнаруживает фундаментальное противоречие между провозглашенными целями и средствами их достижения.

С одной стороны, «Концепция преподавания учебного предмета „Физика“», утвержденная решением Коллегии Министерства просвещения РФ (протокол от 03.12.2019 № ПК-4вн) [8], и «Методическое письмо об особенностях преподавания физики в 2023/2024 учебном году» [9] ставят амбициозные задачи: достижение технологической независимости, формирование естественно-научной грамотности, организация изучения физики на деятельностной основе, развитие инженерного мышления.

С другой стороны, анализ Приказа Минпросвещения России от 06.09.2022 № 804 «Об утверждении перечня средств обучения и воспитания…» [10] и Приказа от 21.09.2022 № 858 «Об утверждении федерального перечня учебников…» [11] показывает, что предлагаемое оснащение и учебно-методическая база ориентированы преимущественно на традиционную модель преподавания. В перечне средств обучения и воспитания доминируют приборы и оборудование, разработанные десятилетия назад, а федеральный перечень учебников содержит издания, в которых современные разделы физики (физика лазеров, нанотехнологии, квантовые коммуникации) либо отсутствуют, либо представлены фрагментарно.

Особенно остро данное противоречие проявляется применительно к углубленному изучению физики. Утвержденная Федеральная рабочая программа среднего общего образования «Физика» (углубленный уровень) декларирует необходимость формирования у обучающихся «представлений о роли физики в современной научной картине мира, понимания физической сущности наблюдаемых во Вселенной явлений, овладения методами научного исследования, свойственными физике», однако выделенный перечень лабораторных работ и практикумов не предусматривает использования современной экспериментальной базы (цифровых измерительных систем, элементов роботизации эксперимента, методов компьютерного моделирования физических процессов в реальном времени).

Таким образом, разрыв между декларируемыми целями и профилем предлагаемого учебного оборудования, а также консервативным содержанием учебников становится одним из существенных барьеров для модернизации физического образования и преодоления кризиса интереса к предмету.

Обзор литературы / Literature review

Вопросы кадрового обеспечения не являются предметом этой статьи. Анализ же содержания раздела «Электродинамика» в учебниках и программах старшей школы за последние три десятилетия показывает как преемственность фундаментального подхода, свойственного российской школе, так и нарастающее отставание от технологической повестки.

Традиционная советско-российская методика (раздел «Электродинамика») строилась вокруг классических тем: электростатика, законы постоянного тока, магнитное поле, электромагнитная индукция, электромагнитные колебания и волны. Так, в учебнике А. В. Перышкина [12] последовательно рассмотрены электрическое поле, законы постоянного тока и магнитные явления, причем изложение опирается на описание классических опытов и фундаментальные законы. Содержание учебника
Г. Я. Мякишева, Б. Б. Буховцева [13] охватывает электромагнитную индукцию, электромагнитные колебания и волны, а также основы электродинамики переменных полей в рамках как базового, так и углубленного уровней. В учебнике В. А. Касьянова [14] углубленно изучаются электромагнитные колебания и волны, законы переменного тока, а также волновая оптика и элементы квантовой электродинамики, что завершает классический курс электродинамики. Таким образом, во всех трех учебных изданиях сохраняется традиционная структура и фундаментальный подход, а современные технологические приложения (цифровая обработка сигналов, оптоволоконная связь и др.) практически не затрагиваются.

Лабораторный практикум включал стандартный набор: изучение последовательного и параллельного соединения проводников, измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока, наблюдение действия магнитного поля на проводник с током, изучение явления электромагнитной индукции.

Сильные стороны этого подхода – методическая проработанность и преемственность поколений учителей, освоивших данную технику эксперимента; простота и наглядность опытов, доступность оборудования.

Однако в современной школе практически полностью отсутствуют эксперименты, связанные с цифровой обработкой сигналов, современными способами передачи информации, принципами работы полупроводниковых приборов, составляющих основу современной бытовой электроники. Игнорируются темы беспроводной передачи энергии, RFID-меток, систем спутниковой навигации – тех технологий, с которыми учащиеся сталкиваются ежедневно.

Как подчеркивается в докладе Г. Н. Гольцмана, Г. М. Чулковой, А. И. Адамского [6], лабораторный практикум остается «музейным»: учащиеся работают с оборудованием, которое в лучшем случае воспроизводит опыты XIX века, что подкрепляет восприятие физики как «сухого» и оторванного от жизни предмета.

Анализ статей, опубликованных в журналах Physical Review Physics Education Research (PRPER), American Journal of Physics (AJP) и The Physics Teacher (TPT) за последние годы, описывающих особенности организации лабораторного практикума по электродинамике (в основном на примере США), позволяет выделить характерные черты организации лабораторного практикума в зарубежной старшей школе.

Вопросы содержания лабораторного практикума рассматриваются, например, в работе Н. Г. Холмса и соавторов [15]. Выводы исследования сделаны на основании результатов анкетирования более 200 преподавателей физики из колледжей и университетов США и Канады, о содержании лабораторных занятий по вводным курсам физики. Анкета охватывала такие аспекты, как цели лабораторных работ, доля времени на различные виды деятельности (сбор данных, анализ, обсуждение), используемое оборудование (традиционные приборы, MBL, симуляции), форма отчетности, методы оценивания. Результаты показали значительную вариативность: от полностью традиционных практикумов до полностью компьютеризированных. Выявлено, что наиболее распространенными целями преподаватели считают «подтверждение теории» и «развитие навыков измерений», тогда как «научное исследование» и «моделирование» реализуются редко. По мнению авторов, данные демонстрируют разрыв между декларируемыми целями и фактической практикой и служат отправной точкой для реформирования лабораторного обучения.

Значительное количество работ связано с использованием в учебном процессе приборов (лабораторных установок), изготовленных обучающимися самостоятельно или под руководством учителя. Так, Р. Напиезц [16] предлагает комплект демонстраций и лабораторных работ по электростатике для старших классов. Подробно описана технология изготовления простейших приборов из подручных материалов: электроскопа (из стеклянной банки, металлической фольги и пластилина), электрофора (из компакт-диска, шерсти и алюминиевой фольги), лейденской банки (из пластиковой бутылки и фольги) и генератора Ван де Граафа (из резинового ремня, поливинилхлоридной трубы, мотора от игрушки). Для каждого прибора приведены пошаговые инструкции по сборке, объяснение физических принципов, методические рекомендации для учителя и примеры экспериментальных заданий. Эксперименты направлены на наглядное усвоение понятий заряда, проводников и диэлектриков, электризации трением, электростатической индукции, распределения заряда на поверхности проводника, работы электрического поля. Подчеркивается, что самостоятельное изготовление оборудования способствует вовлечению учащихся и делает изучение электростатики более личностно значимым.

С. К. Фунг и соавторы [17] предлагают установку для измерения отношения заряда к массе электрона (e/m) с использованием электронно-лучевой трубки старого мини-телевизора. Авторы демонтируют телевизор, извлекают ЭЛТ и блок питания, добавляют катушки Гельмгольца (самодельные или недорогие лабораторные), создавая однородное магнитное поле. Пучок электронов, ускоренный анодным напряжением, отклоняется магнитным полем, и радиус кривизны траектории измеряется по масштабной сетке на экране или с помощью линейки. Эксперимент рекомендуется для углубленных курсов физики старшей школы или младших курсов университета как пример использования устаревшей, но доступной техники для проведения точных измерений.

Сгруппируем проанализированные работы по темам раздела «Электродинамика».

Электростатика

Помимо уже упомянутых низкозатратных экспериментов Р. Напиезца заслуживают внимания работы, использующие виртуальную реальность и цифровые технологии. К. Портер с соавторами [18] показали, что применение VR-среды для визуализации электрических полей и силовых линий при условии предварительного обучения интерфейсу существенно повышает точность представлений учащихся. К. Вагонер и Д. Фланаган [19] предложили серию «эксперимент-задач» по электростатике, в которых студенты самостоятельно планируют измерения, формулируют гипотезы и делают выводы, что способствует развитию навыков аргументации. Дополнительно можно отметить работу С. Барбары и соавторов [20], в которой смартфон используется в качестве электроскопа: встроенный датчик освещенности позволяет количественно оценить величину индуцированного заряда, а анализ данных выполняется в бесплатном приложении.

Цепи постоянного тока

Исследования по цепям постоянного тока акцентируют внимание на развитии модельного мышления и использовании удаленных лабораторий. Н. Г. Холмс и К. Уиман [21] на примере поиска неисправностей в электрической цепи продемонстрировали, что студенты, мысленно моделирующие поведение цепи до измерений, значительно успешнее справляются с задачей, чем действующие методом проб. А. Л. С. Сантос и Ж. А. Кастро [22] сравнили эффективность очных и управляемых через Интернет лабораторных работ и пришли к выводу, что обе формы одинаково результативны для усвоения теории, но очные занятия выигрывают в развитии практических навыков сборки схем. И. Н. Т. Ариф и М. А. Х. Буньямин [23] включили в практикум проекты на Arduino, в том числе измерение проводимости жидкостей и построение градуировочных графиков. В работе Ф. Чена и соавторов [24] предлагается лабораторный практикум на базе Arduino для исследования закона Ома и правил Кирхгофа, в котором студенты программируют сбор данных и визуализируют результаты в реальном времени.

Магнитное поле и электромагнитная индукция

Эксперименты по магнетизму часто опираются на сочетание классических методов с современными датчиками. Уже упоминавшаяся работа С. К. Фунга по измерению e/m с помощью старой ЭЛТ – яркий пример недорогого точного эксперимента. М. Дж. Молони и У. Г. Брейланд [25] предложили методику определения магнитной восприимчивости повседневных материалов (висмута, алюминия, воды) с использованием только аналитических весов и неодимового магнита, что позволяет количественно изучать диа- и парамагнетизм даже при скромном оснащении. К. Зуза с соавторами [26] разработали учебно-методическую последовательность для формирования понятия ЭДС, основанную на экспериментах с простыми цепями и обсуждении энергетических превращений. Использование смартфонов как мобильных мини-лабораторий, описанное в сборнике Дж. Куна и П. Фогта [27], включает эксперименты с магнитным полем соленоида, регистрируемым встроенным магнитометром телефона. Д. Десбьен и соавторы [28] описали демонстрацию закона Фарадея, в которой смартфон с датчиком магнитного поля опускается внутрь катушки, наглядно показывая зависимость ЭДС индукции от скорости изменения потока.

Электромагнитные колебания и волны

Тема переменного тока и волновой оптики представлена работами, соединяющими классические MBL-системы с микроконтроллерными решениями. К. Луангтонгкхам с соавторами [29] сконструировали учебный набор для изучения AC-цепей, состоящий из смартфона как генератора/осциллографа и Arduino для управления частотой; это позволяет обучаемым измерять фазовый сдвиг и строить векторные диаграммы. Классический эксперимент по измерению мощности и эффективных значений в цепи переменного тока с помощью MBL описан в работе Р. Трампера и М. Гельбмана [30]. А. Хачми с соавторами [31] разработали устройство на Arduino для количественного исследования дифракции лазерного излучения с автоматической записью распределения интенсивности, что делает доступным изучение волновой оптики в школах с минимальным бюджетом. А. Сусац с соавторами [32] провели масштабное тестирование понимания интерференции и дифракции после стандартных волновых опытов и выявили типичные ошибки учащихся, предложив пути усиления концептуальной составляющей лабораторных работ. М. Монтейро и А. К. Марти [33] продемонстрировали использование камеры смартфона для регистрации интерференционной картины от двух щелей и последующего компьютерного анализа, что превращает любой класс в оптическую лабораторию.

Современные технологии в практикуме

Особое место занимают работы, непосредственно знакомящие учащихся с принципами передачи информации по лазерному лучу и оптоволокну. Р. Биддик [34] создал лабораторный модуль для 9-х классов, включающий амплитудную модуляцию лазера звуковым сигналом и измерение затухания в оптоволокне. Демонстрационное устройство для имитации спутниковой лазерной связи, описанное в [35], объединяет физику, инженерию и информатику в междисциплинарном STEM-проекте. Программа Калифорнийского университета в Санта-Барбаре [36] предлагает старшеклассникам серию экспериментов по дифракции, поляризации и передаче звука лазерным лучом. Лабораторная работа с набором Foxy компании Jeulin [37] позволяет изучить модуляцию и демодуляцию цифрового сигнала, влияние помех и расстояния на качество связи. В работе Р. У. Биарда и соавторов [38] описан недорогой приемопередатчик для оптической связи в свободном пространстве на базе Arduino и лазерных диодов, позволяющий передавать текстовые сообщения и анализировать помехоустойчивость канала.

Обобщенные данные о лабораторных работах по электродинамике в старшей школе США представлены в табл. 2.

Таблица 2

Лабораторные работы по электродинамике в старшей школе США

Как следует из проведенного анализа, лабораторный практикум по электродинамики в старшей школе США широко использует цифровые технологии и тесно связан с инженерными приложениями.

На основании сравнительно-сопоставительного анализа можно указать ключевые отличия зарубежного подхода к организации практикума:

1. Активное использование цифровых технологий: VR, микрокомпьютерные лаборатории (MBL), программируемые микроконтроллеры (Arduino, Raspberry Pi) являются стандартным инструментарием.
2. Акцент на дизайн эксперимента: учащиеся не просто воспроизводят заданную схему, но проектируют ее, модифицируют параметры, анализируют погрешности и предлагают оптимизацию.
3. Интеграция лабораторного практикума с теорией: учебно-методические последовательности (TLS) строятся по принципу «от эксперимента – к модели, от модели – к предсказанию, от предсказания – к новому эксперименту».
4. Связь с инженерными приложениями: эксперименты по электронике, робототехнике, телекоммуникациям вводятся уже на уровне старшей школы.

Сравнение российской и американской программ (табл. 3) обнаруживает качественный разрыв именно в технологической составляющей практикума.

Таблица 3

Сравнение программ по физике для старшей школы: Россия vs США

Современные тенденции науки и технологий в области электродинамики

Развитие электродинамики в XXI в. определяется несколькими магистральными направлениями, которые должны найти отражение в школьном курсе, особенно в его практической части. Это радиофотоника и оптические методы передачи и обработки информации, обеспечивающие передачу данных со скоростями порядка терабит в секунду;  метаматериалы и наноструктурированные среды с заданными электродинамическими свойствами (отрицательный показатель преломления, управляемая дисперсия, что дает возможности для разработки идеальных линз, маскирующих покрытий, компактных антенн), что отмечается, в частности, в работе А. Г. Глущенко и соавторов [39]; квантовые коммуникации и вычисления, основанные на генерации, передаче и детектировании единичных фотонов, квантовое распределение ключей, элементная база кубитов (работа А. В. Курочкина [40]). В обзоре основных технологий беспроводной зарядки (В. О. Шевченко и соавторы [41]) рассмотрены вопросы передачи энергии без проводов: магнитно-резонансная передача энергии, ректенны для микроволнового диапазона, технологии заряда электромобилей на ходу – все это становится частью повседневной жизни.

Выделение этих четырех направлений: радиофотоники, метаматериалов, квантовых коммуникаций и беспроводной передачи энергии – не является чьей-то субъективной оценкой. Этот выбор, по сути, отражает консолидированное мнение российского и мирового научного сообщества, что подтверждается повесткой ключевых научных конференций и стратегическими программами исследований.

Эти направления регулярно фигурируют вместе на ведущих российских научных площадках. Например, на 66-й Всероссийской научной конференции МФТИ (1–6 апреля 2024 г., Москва) в секции «Электродинамика сложных систем и нанофотоники» основными темами были заявлены: «фотоника, метаматериалы, квантовая плазмоника, электродинамика фотонных кристаллов и неупорядоченных систем» [42]. Эта же тематика сохранилась и на 68-й Всероссийской научной конференции МФТИ (апрель 2025 г.) [43], где участники представили результаты исследований «от фундаментальных вопросов квантовой электродинамики до методов обнаружения минимальных концентраций патогенов с применением гигантского комбинационного рассеяния и машинного обучения».

На Всероссийской конференции по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «Фотоника-2021» (4–8 октября 2021 г., Новосибирск, ИФП СО РАН) [44] особое внимание было уделено радиофотонике как «новому развивающемуся направлению», а также сенсорике и созданию отечественных фотоэлектронных технологий.

Ключевым подтверждением того, что это направление имеет государственное значение, служит программа «Приоритет-2030». В НИЯУ МИФИ реализуется стратегический проект «Радиофотоника и квантовая сенсорика», направленный на создание интегральных элементов фотоники и наноэлектроники [45]. Важно, что в рамках этого же проекта ведутся исследования терагерцовой фотоники на основе метаматериалов и наноплазмоники [46].

Кроме того, Научный совет РАН «Квантовые технологии» регулярно проводит заседания, посвященные разработке элементной базы квантовых вычислений и коммуникаций. В частности, 17 сентября 2025 г. под председательством президента РАН академика Г. Я. Красникова [47] состоялось заседание, посвященное формированию образовательной экосистемы в сфере квантовых технологий.

Общей чертой всех перечисленных направлений является их прямая связь с процессами генерации, передачи, кодирования и обработки информации, что и должно стать сквозной линией обновленного лабораторного практикума.

Методологическая база исследования / Methodological base of the research

Методологическую основу исследования составляет комплекс взаимодополняющих подходов, обеспечивающих многоаспектный анализ проблемы и обоснованность предлагаемых решений.

1. Системно-аналитический подход применен для сбора, обработки и интерпретации количественных данных, характеризующих динамику интереса старшеклассников к физике. Проанализированы официальные статистические отчеты Рособрнадзора за 2014–2025 гг. (абсолютная численность и доля участников ЕГЭ по физике), результаты международных сопоставительных исследований PISA (2015, 2018, 2022 гг.) и TIMSS Advanced (1996, 2015 гг.), а также данные экспертных опросов (ОНФ, ФСО). Это позволило зафиксировать устойчивый нисходящий тренд и перейти от констатации проблемы к выявлению ее причин.

2. Нормативно-правовой анализ использован для сопоставления стратегических документов, определяющих цели физического образования («Концепция преподавания учебного предмета “Физика”», 2019; «Методическое письмо об особенностях преподавания физики в 2023/2024 учебном году»), с документами, регламентирующими его ресурсное обеспечение (Приказы Минпросвещения России № 804 от 06.09.2022 и № 858 от 21.09.2022). Данный метод выявил фундаментальное противоречие между декларируемыми целями достижения технологической независимости и предлагаемым перечнем средств обучения, ориентированным на традиционную модель преподавания.

3. Сравнительно-сопоставительный анализ применен для изучения зарубежного опыта организации лабораторного практикума по электродинамике в старшей школе. Проанализированы публикации в ведущих международных журналах по физическому образованию (Physical Review Physics Education Research, American Journal of Physics, The Physics Teacher) за 2016–2025 гг. Выделены характерные черты американского подхода (AP Physics C/E&M): систематическое использование цифровых датчиков и микроконтроллеров, обязательные инженерные проекты (Capstone Projects), интеграция виртуальной реальности и компьютерного моделирования. Сопоставление с российской программой углубленного уровня проведено по шести критериям (объем теории, количество лабораторных работ, использование цифровых датчиков, программирование в эксперименте, наличие инженерных проектов, методы анализа данных), что позволило количественно оценить качественный разрыв в технологической составляющей практикума.

4. Контент-анализ научно-педагогических источников использован для выявления ключевых причин снижения интереса к физике. Проанализированы статьи в журналах перечня ВАК (Д. С. Мокляк, Н. С. Пурышева, Г. Н. Гольцман и др.), материалы международных конференций ФССО (2013, 2023 гг.), Всероссийского съезда учителей физики (2023 г.), выступления ректоров ведущих вузов (МФТИ, НИЯУ МИФИ). Это позволило выделить две группы факторов: системные (дефицит учителей, устаревшее содержание) и субъективные (восприятие физики как сложного и оторванного от жизни предмета).

5. Метод педагогического моделирования применен для разработки содержания обновленного лабораторного практикума. На основании выявленных современных тенденций развития электродинамики (радиофотоника, метаматериалы, квантовые коммуникации, беспроводная передача энергии) и анализа зарубежного опыта сконструирована модель факультативного курса «Современная электродинамика: от опыта к технологии» для 10–11-х классов. Модель включает 14 лабораторных работ с указанием типа эксперимента (натурный, виртуальный, виртуально-натурный), связи с современными технологиями, необходимого оборудования и временных затрат. Практикум спроектирован с учетом нормативных ограничений (ФГОС, ФРП) и ресурсных возможностей школ (оборудование центров «Точка роста», «Кванториум»).

6. Проектно-исследовательский подход реализован через включение в итоговую часть практикума самостоятельного инженерного проекта «Умное устройство» на базе Arduino, что обеспечивает формирование у учащихся компетенций, связанных с интернетом вещей (IoT), и отвечает задачам развития инженерного мышления.

Таким образом, комплексное применение перечисленных методов обеспечивает достоверность и обоснованность выводов исследования, а также практическую применимость предложенной модели лабораторного практикума.

Результаты исследования / Research results

Предлагаемое содержание практикума по физике в старшей школе
(раздел «Электродинамика»)

На основании проведенного анализа предлагается модель лабораторного практикума, сочетающая натурный и виртуальный эксперимент и ориентированная на демонстрацию связи классических законов электродинамики с современными технологиями.

Практикум рассчитан на 10–11-е классы, реализуется в рамках факультатива (кружка) «Современная электродинамика: от опыта к технологии» объемом 34 часа в год (1 час в неделю) или 68 часов за два года.

Предлагаемый практикум вписывается в существующую программу следующим образом.

Таблица 4

Тематическое планирование лабораторного практикума

В 10-м классе при изучении тем «Электростатика», «Постоянный электрический ток», «Магнитное поле», «Электромагнитная индукция» выполняются лабораторные работы № 1, 2, 3, 4, 7, 8 параллельно с основным курсом.

В 11-м классе при изучении «Электромагнитных колебаний и волн», «Оптики», «Квантовой физики» выполняются работы № 5, 6, 9, 10, 11, 12, 13, 14.

Факультативный формат позволяет не нарушать утвержденную программу и ФГОС; привлечь мотивированных учащихся, заинтересованных в инженерно-технических направлениях; использовать оборудование, которое может приобретаться школой поэтапно, в том числе за счет грантов и программ «Точка роста», «IT-куб», «Кванториум». Часть лабораторного оборудования и программного обеспечения может быть разработана и изготовлена самостоятельно, что описано, например, в работе В. В. Смирнова и соавторов [48].

В заключение вспомним недавно прошедший национальный съезд учебной промышленности «УЧПРОМ-2025». Его центральная идея была о том, что развитие отечественной учебной промышленности является «частью системной работы по обеспечению технологического суверенитета». Его главными участниками и экспертами были «педагоги-практики, которые каждый день работают с детьми». В итогах съезда «Учпром-2025» [49] организаторы подчеркнули, что именно от них была получена «самая честная прикладная экспертиза». Была озвучена идея «динамического вариативного перечня», «инновационного коридора» для новых направлений – от биотеха до связок «физика + робототехника + ИИ» [50].

Авторы статьи относят предложенный практикум к такому «вариативному перечню», который при сохранении общей направленности может быть дополнен или изменен в соответствии с конкретными условиями учебного заведения.

Заключение / Conclusion

1. Статистические данные ЕГЭ, результаты международных исследований PISA и TIMSS, а также экспертные оценки однозначно свидетельствуют об устойчивом спаде интереса старшеклассников к физике. Абсолютное число сдающих ЕГЭ по физике сократилось более чем в два раза: с 207 тыс. в 2014 г. до примерно 90 тыс. в 2023–2025 гг. Доля выбравших физику также уменьшилась почти в два раза.

2. Ключевыми причинами спада являются острый дефицит учителей физики (неукомплектованность оценивается в 22,4%) и консервация содержания учебного курса, воспринимаемого учащимися как оторванного от жизни. Концептуальные документы (Концепция-2019, Методическое письмо) декларируют цели достижения технологической независимости и развития инженерного мышления, однако приказы № 804 и № 858 ориентируют школы на учебное оборудование и учебники, не соответствующие этим целям.

3. Раздел «Электродинамика» в старшей школе за последние 30 лет претерпел минимальные изменения. Лабораторный практикум остается «музейным» и не отражает современных технологических реалий – цифровой обработки сигналов, современных способов связи, беспроводной передачи энергии, полупроводниковой электроники.

4. Зарубежный опыт, отраженный в публикациях журналов Physical Review Physics Education Research (PRPER), American Journal of Physics (AJP) и The Physics Teacher (TPT), демонстрирует системное использование виртуальной реальности, микрокомпьютерных лабораторий, программируемых микроконтроллеров и проектных методов в лабораторном практикуме уже на уровне старшей школы.

5. Предложенный в статье лабораторный практикум, интегрирующий натурный и виртуальный эксперимент, позволяет продемонстрировать связь изучаемых законов с актуальными технологическими трендами (радиофотоника, метаматериалы, квантовые коммуникации, IoT) и может быть реализован как в рамках существующей программы, так и в формате факультатива.

Дальнейшая работа предполагает апробацию предложенного практикума в реальных условиях общеобразовательной школы и оценку его влияния на мотивацию учащихся к изучению физики.