ПРЕДГОВОР КЪМ БЪЛГАРСКИЯ ПРЕВОД

Физиката е един от основните лостове, които движат техническия прогрес. Тя намира огромно приложение във всички области на материалното производство и затова буди голям интерес още от древни времена, а след последните й крупни от­крития той се увеличи още повече.

За да се подобри образованието по физика, през 1956 г. в САЩ се образува Комитет по изучаване на физиката, чиято първа грижа е създаването на основен курс по физика за средните училища. В написването на този учебник са взели участие ня­колкостотин преподаватели от колежи и универ­ситетски професори. След четиригодишна работа той излиза от печат през 1960 г. и съдържа учеб­ник по физика, методическо указание за учителите, които ще го ползуват, лабораторно ръководство, няколко десетки филми и накрая няколко малки монографии на различни теми из областта на фи­зиката, които представляват допълнително четиво.

Курсът бе посрещнат много добре и скоро бе преведен на много езици, включително и на руски. През 1965 г. излезе второ подобрено издание, в което са взети под внимание направените пре­поръки от преподаватели и учащи се при неговото петгодишно използуване. Преводът на учебника и на лабораторното ръководство е извършен от второто издание.

Учебникът е своеобразен в много отношения. Той започва с определяне на основните понятия във физиката, като време, пространство и веще­ство, след това се дава една най-обща картина на Вселената, преминава се към разглеждане на оптич­ните явления, като най-непосредствено свързани с наблюдението, при което учениците се запознават с вълновия модел за описване на явлениятг. По-на­татък следват законите на движението, електри­чеството и магнетизма и се завършва със строежа на атома, като се показва, че частиците имат въл­нови свойства.

Отличителна черта на учебника е неговият жив и образен език и използуването на много добре подбрани и хубаво направени снимки и чертежи. Тъй като учебникът е дело на голям колектив, дори и във второто издание се чувствува известна не-равномерност при излагането на материала в от­делните глави.

Някои преценяват ограниченото използуване на математическия апарат в по-голямата част на учебника като негова слабост. Според мен задъл­боченото обяснение, тълкуване и разкриване на физичните явления без тяхното излишно скриване зад математически формули е негово достойнство.

На много места в оригинала например се из­ползува понятието материя, като се отъждествява с понятието вещество. Ние сме се постарали при превода да отстраним този недостатък, като там, където сме сметнали за правилно, „материя" сме превели „вещество".

Преводът е извършен от колектив: Хр. Манев — част I, Р. Пиринчева — част II, М. Воденичарова — част III, Ст. Тошев—• част IV до гл. 32, и Т. Спири­донов — част IV от гл. 32 до края и Лаборатор­ното ръководство.

На академик Е. Джаков, който пое нелеката за­дача също да редактира превода, с което допри­несе за изясняване на редица физични понятия, изказваме нашата благодарност.

Предлаганата книга ще бъде четена с увлече­ние и разбирана с леснина, като ще даде задълбо­чени съвременни знания за физическите закони и явления. Тя е полезна както за ученици от средния курс, така и за студенти, учители и за всички, които се интересуват от физическите науки.

Проф. Н. Иванчев

***

ПРЕДГОВОР  КЪМ ВТОРОТО ИЗДАНИЕ

Преработката за второто издание на учебника по физика, създаден от Комитета по изучаване на физиката, е извършена в светлината на опита, на­трупан през петте години от публикуването на първото издание. През това време курсът беше преподаван от около 6000 преподаватели на 640 000 ученици. Ние сме особено задължени на много от тези преподаватели и на някои от техните учени­ци, които ни държаха в течение на своите успехи и затруднения чрез поддържаните за тази цел канали за „обратна връзка". Благодарни сме също на много колеги от колежи и университети по це­лия свят, които споделиха с нас своите подробни критики на различни глави и раздели. През този период Планиращият комитет нз Комитета по изучаване на физиката работи върху критичното преразглеждане на съществуващите материали и същевременно върху разработване и предлагане на нови материали за проверка в училищата. Този проверен материал бе особено ценен при подготов­ката на второто издание.

Гл. 31 — Електромагнитна индукция и електро­магнитни вълни, беше основно преработена, за да сг постави цялото разглеждане на по-експеримен­тална основа и да се подкрепи обосновката на някои теоретични доводи. Тези изменения нало­жиха известни размествания и допълнения в гл. 30 — Магнитно поле.

Сметна се също за нужно да се изменят гл. 5 и 6, засягащи въпроси от кинематика и вектори, с цел да се увеличи яснотата в излагането на този материал. Обърнато бе по-голямо внимание както на дефинирането, така и на използуването на по­нятията в тези глави с надеждата, че учениците ще видят по-ясно разликата между скаларни и вектор­ни величини.

Направени са известни съкращения в текста, където това е могло да стане, без да се наруши логиката и целостта на курса. Материалът в гл. 7 и 8 бе изложен в по-проста форма, а разделите за молекулите и химичните структури са написани наново, но този път като есе в края на гл. 8 — да се четат за удоволствие, а не да се изучават със същата напрегнатост, както другият материал. Разделите за лещи в предишната гл. 14 са съчетани сега с гл. 13 — Пречупване, а разделите за оптич­и уреди н сапремахнати. Гл. 29 от първото издание не разделеа на две части: гл. 28 — Енергия и дви­жение на заряди в електрически полета и гл. 29 — Електрически вериги. Още няколко раздела на книгата са преработени или изложени по нов на­чин, за да се изяснят пунктовете, върху които бе насочена критиката.

Задачите в края на главите са съществено пре­работени и подобрени както по отношение на цялостните им качества, така и на еднообразието на обхванатия материал. В отговор на препода­вателските предложения, направени чрез „обратна­та връзка", са измислени съвършено нов тип за­дачи. Тези задачи, отбелязани със звездичка и номер, посочващ раздела, са кратки въпроси, които се отнасят само до материала, разглеждан в по­сочения раздел, и са предназначени да проверят дали ученикът разбира или не разработените там основни положения. Отговори на тези въпроси се дават в края на книгата. Това ие са просто затруд­няващи въпроси, а са въпроси, които изискват раз­мишления върху строго ограничена част от предме­та. Преподавателите, които изпробваха тези задачи през миналата година, изказаха единодушно въз­торга си от тяхната полезност и техните качества.

При преработката значително се подобри ка­чеството и яснотата както на фотографиите, така и на чертежите. Положиха се всички усилия да се продължи използуването на големи фигури, които или показват явления, или обясняват положения от значение за развиване логиката на текста.

Според хубавата традиция на курса връзката между текста и лабораторията е продължена, като са добавени няколко нови лабораторни задачи. Повечето от тях са в частта Електричество и ато­мен строеж, за да се увеличи опитността на уче­ника при експерименталните доказателства в тази област. За сметка на това няколко лабораторни задачи от първото издание са премахнати, а за други се препоръчва да се използуват за демон­страции в клас.

Ние се стремяхме да запазим както духа, така и съдържанието на първоначалния курс, като пра­вехме изменения главно с цел да усилим или поя­сним доводите. Неговото използуване в учили­щата ще покаже доколко сме успели в това.

ПРЕДГОВОР КЪМ ПЪРВОТО ИЗДАНИЕ

Комитетът по изучаване на физиката е група от университетски и средношколски преподаватели по физика, която си постави за задача да създа­де по-добър начален курс по физика.

Този учебник е душата на курса по физика на Комитета по изучаване на физиката, в който физиката се представя не като прост куп от факти, а преди всичко като непрекъснат процес, чрез който хората търсят да разберат същността на физич­ния свят. Освен учебника са създадени още след­ните, тясно свързани помежду си пособия: лабо­раторно ръководство и комплект от нови и ев­тини уреди, голям брой филми, стандартизирани тестове*, увеличаваща се серия достъпни книги от най-изтъкнати учени в отделните области и об­ширна книга по методика, пряко свързана с курса.

Курсът по физика на Комитета но изучаване на физиката е дело на няколкостотин души предимно преподаватели по физика от училища и колежи, които работиха по него в течение на повече от че­тири години. Уместно е обаче да бъдат отбелязани двама от тези сътрудници: проф. Джерълд Р. Закърайъс от Факултета по физика на Масачусетския технологичен институт, който създаде комитет от изтъкнати физици и педагози и с това положи началото на този проект. Професор Френсис Л. Фридмън, също от Факултета по физика при същия институт и член на Комитета по изучаване на физиката от началото, игра главната роля в разработване на учебника и много допринесе за изпълнението на всички части от програмата.

Този нов курс в много отношения подчертано се различава от началния курс по физика, обикно­вено преподаван в Съединените щати. За да се осигури жизнеността и методичността на новия подход, потърсена Ге помощта на преподаватели и ученици. През 1957—58 г. осем училища с 300 уч ника експериментираха първите материали. Техните забележки и предложения помогнаха да се подобрят и разширят съдържанието и подходът. След това през 1958—59 г. около 300 училища с 12 5000 ученици използуваха курса, а през 1959— 60 г. почти 600 училища с 25 000 ученици участву­ваха в изпробването му. Курсът бе изцяло пре­работен в светлината на този опит.

Мненията на преподаватели и ученици показ­ват, че голям процент ученици проявяват интерес към този курс и добре го усвояват. Техните зна­ния се обогатяват с изследванията в лаборатория­та, разбора към текста и прожектирането на фил­мите. Курсът привлича вниманието както на ученици, които проявяват склонност към хума­нитарните дисциплини, така и на онези, които вече имат интерес към природните науки.

Курсът по физика на Комитета по изучаване на физиката се състои от четири, тясно свързани по­между си части. Част I е общо въведение към основ­ните фтзични представи за време, пространство и вещество: как ги схващаме и как ги измерваме. Като учи за почти безграничната област на изм рзнията — от необятно голямото до безкрайно мал­кото, от микросекундите до билионите години — ученикът установява как тези размери могат да бъдат намерени. Той научава, че уредите служат за продължение на неговите сетива. Лабораторният опит показва как най-напред измерваме чрез пряко броене, а после посредством еталониране и използуване на прости уреди, като стробоскопи или далекомери, се разширява нашата област на измервания.

От тези опити по измерване на време и простран­ство ученикът преминава към схващане на поня­тията за скорост и ускорение, вектори и относител­но движение. След това той пристъпва към изуча­ване на веществото, което виждаме да се движи в пространството и във времето. При това първо проучване на веществото се изграждат понятията за маса и за нейното запазване. Тогава се използу­ват доказателствата на физици и химици, за да се установи, че веществото се състои от сравнително малко видове атоми. В лабораторията се извършва непосредствен опит. Там например учениците пресмятат размера на молекулата при измерването на тънки слоеве масло. Кинофилми разширяват прекия лабораторен опит с показване на експе­рименти, които са извън възможностите на уче­ниците.

Навсякъде ученикът се насочва да осъзнае, че физиката е единен предмет и по-конкретно, че вре­мето, пространството и веществото не могат да бъдат разделени. Освен това той вижда, че фи­зиката е развиваща се дисциплина и че нейното раз­витие се дължи на богатата с въображение работа на мъже и жени като него.

Темите в курса по физика на Комитета по изу­чаване на физиката са подредени прогресивно — от простото и привичното към по-абстрактните идеи на модерната атомна физика. В част I е очер­тана една най-обща картина на Вселената. По-под­робното разглеждане на отделни области на фи­зиката започва в част II със светлината. Ние живеем сред светлина и ученикът лесно навлиза в изуча­ването на резките и дифузните сенки, на отраже­нията от огледала и пречупването на светлината на границата между две оптични среди. Естественото развитие на предмета ни води до разработване на корпускулна теория (или модел) за светлината. Нейното обсъждане многократно илюстрира начи­на, по който в същност се развива цялото научно знание. Отначало филми — например филмът за налягането на светлината — помагат на ученика да излезе извън възможностите на лабораторията.

При по-нататъшното внимателно изследване корпускулният модел се оказва непълен и уче­никът се убеждава, че се нуждаем от друг модел — вълнов модел. Лабораторията отново предлага опити, от които ученикът се запознава със свой­ствата на вълните. Той наблюдава поведението на вълни по въжета и по водна повърхност и за­почва да разбира групата характеристики на това поведение. Интерференцията и дифракцията се изучават непосредствено при запознаване с вълни по леко набраздена водна повърхност. За пръв път може би ореолите около уличните лампи, цветовете на маслени петна и получаването на об­рази с лещи се обясняват посредством вълновата природа на светлината.

В първата половина на курса главното ударение пада върху кинематиката на нашия свят: къде са нещата, колко са големи и как се движат, но не се изследва причината за тяхното движение. В част III отново се разглежда по-пълно движението, този път от динамична гледна точка. С прости лабора­торни уреди учениците откриват закона на Нютон за движението. Те се учат да предсказват движе­нията, когато силите са известни, и да определят силите, когато се знаят движенията. Така въ­оръжени, те следят необикновената история на от­криването на закона за всеобщото привличане — научната догадка на Нютон, с която той прескочи от известните закони за движението към закона за гравитационното привличане.

Законите за запазване на импулса и на енергията ее въвеждат посредством комбиниране на теория и лабораторни изследвания. Тези закони са съ­ществен дял от част III и на тяхното използуване се набляга в случаите, когато детайлно наблю­дение на движението е невъзможно, както напри­мер при откриването на неутрона от Чадуик и при кинетичната теория на газовете.

Част IV въвежда ученика в електричеството и посредством него към физиката на атома. Тук ученикът използува познанията по динамика, при­добити в трета част. Започва се с качествени на­блюдения, след което се преминава към коли­чествено изучаване на силите между зарядите. Посочено е как се мерят много малки електриче­ски сили и се установява, че електрическите заряди се състоят от отделни атоми на електричеството. Тогава се изучава движението на заредени частици в електрически полета и се научава как се определят масите на електроните и протоните.

След това се разглеждат магнитните полета, създадени от магнити и токове, при което се обсъждат силите, които те упражняват върху движещи се заряди. Като заключителна част на електричеството се разглеждат законите за ин­дукцията и на ученика се дава качествена представа за електромагнитната природа на светлината. Мно­го от основните идеи се изучават в лабораторията, например законът на Кулон, магнитното поле около ток, силата, упражнявана от магнитно поле върху проводник, по който протича ток.

По-нататък се използуват знанията, придобити при изучаването на големи мащаби, за да се про­учи строежът на атомите. Въз основа на изследва­нията на Ръдърфърд се установява ядреният мо­дел на атома. Някои въпроси обаче остават без отговор. Защо например е стабилен такъв атом? Защо електронът не пада върху ядрото? В търсене на отговор се установява, че светлината е както зърниста, така и вълнообразна. Освен това се намира, че макар веществото да се проявява като частици, в някои отношения то има поведение и на вълни. Чрез комбиниране на двете свойства ученикът може да разбере стабилността на водо­родния атом и структурата на енергетичните му нива. Понеже преките опити в тази част на курса стават по-трудни и по-скъпи, такива експерименти като този на Миликън и интерференцията на фо­тони се показват на учениците с филми. В края на курса се стига до съвременния модел за атомите.

Представеният в този вид курс по физика на Комитета по изучаване на физиката е доказал напълно годността си да бъде преподаван. Той е полезен за най-различни видове училища. Сътруд­ниците обаче в изграждането на курса искат още повече да го подобрят. Тъй като Комитетът по изучаване на физиката продължава това усъвършенствуване, вашите коментарии винаги ще бъдат добре дошли.

Джеймс Р.  Киман, младши председател на управителния съвет на Обединените служби за образование. Септември, 1960 г.