Physics First — это образовательная программа в Соединенных Штатах, которая преподает базовый курс физики в девятом классе (обычно 14-летним), [1] а не курс биологии , который является более стандартным в государственных школах. Этот курс опирается на ограниченные математические навыки, которые ученики имеют от предалгебры и алгебры I. С этими навыками ученики изучают широкий подмножество вводного канона физики с акцентом на темы, которые можно воспринимать кинестетически или без глубоких математических рассуждений. Кроме того, преподавание физики в первую очередь лучше подходит для изучающих английский язык, которые будут перегружены существенными требованиями к словарному запасу биологии.
Physics First зародился как организованное движение среди педагогов примерно в 1990 году и постепенно набирает популярность по всем Соединенным Штатам. [2] Наиболее известным движением, отстаивающим Physics First, является ARISE (Американский ренессанс в научном образовании) Леона Ледермана .
Многие сторонники Physics First утверждают, что изменение этого порядка закладывает основы для лучшего понимания химии, что, в свою очередь, приведет к лучшему пониманию биологии. Благодаря осязаемому характеру большинства вводных физических экспериментов, Physics First также хорошо подходит для введения в научное образование, основанное на исследованиях, где студентов поощряют исследовать механизмы мира, в котором они живут. [3]
Большинство средних школ, которые внедрили принцип «физика прежде всего», делают это посредством предложения двух отдельных занятий на двух отдельных уровнях: простые физические концепции в 9-м классе, за которыми следуют более продвинутые курсы физики в 11-м или 12-м классах. В школах с такой учебной программой почти все ученики 9-го класса изучают курс «Физические науки» или «Введение в физические концепции». Эти курсы сосредоточены на концепциях, которые можно изучать с навыками из предалгебры и алгебры I. При наличии этих идей ученики затем могут познакомиться с идеями с более связанным с физикой содержанием в химии и других факультативах по естественным наукам. После этого ученикам предлагается пройти курс физики в 11-м или 12-м классе, который использует более продвинутую математику, включая векторы, геометрию и более сложную алгебру.
Существует большое сходство между движением Physics First и движением за преподавание концептуальной физики — преподавание физики таким образом, чтобы упор делался на глубокое понимание физических принципов, а не на способность решать проблемы. [ необходима ссылка ]
Американские государственные школы традиционно преподают биологию в первый год обучения, химию во второй и физику в третий. Считается, что такой порядок более доступен, в основном потому, что биологию можно преподавать с меньшим количеством математики, и это сделает больше всего для предоставления некоторой научной грамотности наибольшему числу учеников.
Кроме того, многие ученые и преподаватели утверждают, что первокурсники не имеют достаточной подготовки в математике, чтобы полностью понять полную программу по физике, и что, следовательно, качество физического образования теряется. В то время как физика требует знания векторов и некоторой базовой тригонометрии , многие студенты программы Physics First изучают курс в сочетании с геометрией . Они предлагают, чтобы студенты сначала изучали биологию и химию , которые менее интенсивны в плане математики , так что к тому времени, когда они перейдут на третий курс, студенты будут достаточно продвинуты в математике с образованием по алгебре 2 или предисчислению, чтобы иметь возможность полностью понять концепции, представленные в физике. Некоторые утверждают это еще больше, говоря, что, по крайней мере, исчисление должно быть предварительным условием для физики.
Другие указывают, что, например, ученики средней школы никогда не будут изучать продвинутую физику, которая изначально лежит в основе химии. «Наклонные плоскости (без трения или нет) не обсуждались на уроках химии в старших классах... и то же самое можно сказать о некоторых химических явлениях, которые действительно имеют смысл в биологических явлениях». [4] Для того чтобы физика была соотнесена с курсом химии, ученики должны развить по-настоящему фундаментальное понимание концепций энергии, силы и материи, выходящих за рамки контекста конкретных приложений, таких как наклонная плоскость.