Преподавание оптики в курсе физики средней школы

Максимально понятным становится объяснение оптических законов при их непосредственной демонстрации. Однако, в школьном курсе очень часто реальная демонстрация заменяется выполнением графических построений, демонстрирующих взаимосвязь законов и явлений. Это не всегда наглядно и часто приводит к ошибкам восприятия, особенно у учащихся с наглядно-образным типом мышления. Последовательно рассмотрим программу изучения оптики на уроках школьной физики.
Одной из первых закономерностей, изучаемых в школе, является закон отражения и преломления света. На рисунках 1 и 2 мы видим школьную демонстрацию явления отражения света в учебниках Перышкина и Пурышевой.
Рисунок 1. Перышкин, 8 класс
Однако, рисунок у Пурышевой демонстрирует падение лучей на шероховатую естественную поверхность, что расширяет представление детей о свете и вводит зеркальное и рассеянное отражение, упрощая понимание материала.
Рисунок 2. Пурышева, 7 класс.
Полное внутреннее отражение лучей наглядно продемонстрировано в учебнике Пурышевой (рисунок 4), где подробно геомерически изложена суть вопроса в отличии от учебника Пинского, где только демонстрируется опыт (рисунок 3) без каких-то полезных схем.
 
Рисунок3. Пинский, 9 класс. Рисунок 4. Пурышева, 7 класс.
У Пурышевой четко виден переход из более плотной в менее плотную среду. Важно, что иллюстрируется увеличение угла падения луча без демонстрации самого луча, что ошибочно. При этом в учебнике иллюстрируется непосредственное применение данного явления, что определенным образом реабилитирует иллюстрации. Также Пурышевой предложен простой опыт, изображенный на рисунке 5 и демонстрирующий законы волоконной оптики. Именно такие опыты наиболее удачно раскрывают суть физических законов.
Рисунок 5. Пурышева, 7 класс.
В учебнике Перышкина, в отличии от других пособий, не только изображен вид выпуклых и выгнутых линз, но даны продемонстрированы поверхности, ограничивающие линзу геометрически (рисунок 6). Это позволяет учащемуся наглядно увидеть, что такое оптическая сила линзы и потренироваться в определении её вида.
Рис. 6. Пёрышкин, 8 класс
Прохождение лучей света через выпуклую и вогнутую линзу изображается у авторов фактически идентично. Намного больше различий в разъяснении материала о построении изображений посредством линз

. Фактически данная тема является краеугольной для школьного курса оптики, так как формирует и закрепляет специфический навык геометрических построений, необходимых для решения множества оптических задач.
Учебник Пурышевой представляет тему с помощью рисунка 7, где рассмотрен процесс построения только изображения точечного источника, совершенно не раскрыв ход построения изображения самого предмета.
Рис. 7. Пурышева, 7 класс
У Пёрышкина применены более удачные иллюстрации, хорошо воспринимаемые школьниками, но и на них (рисунок 8 и 9) нет процесса построения изображения точечного источника.
Рис.8. Пёрышкин, 8 класс
Рис. 9. Пёрышкин, 8 класс
Также в учебнике Пёрышкина предлагается удачный и простой опыт (рисунок 10). Это облегчает понимание материала учащимися.
 
Рис. 10. Пёрышкин, 8 класс
В сравнении с данным опытом  предлагаемый Пурышевой рисунок 11, на котором изображается поворот зеркал, выглядит не очень удачным, так как учащемуся будет трудно воспринять нагромождение обозначений углов и перпендикуляров на рисунке.
Рисунок 12. Пурышева, 7 класс 
Учебник Пинского подробно раскрывает тему сферического зеркала, но применяет сложные рисунки для вывода формулы фокусного расстояния вогнутого зеркала. При этом сам способ построения изображений в сферических зеркалах у Пинского не рассматривается, что также недостаток.
  
Рис. 13. Пинский, 9 класс
Изучение оптики заканчивается практически вместе с изучением физики в школе. Важнейшим является принцип Гюйгенса, гласящий, что любая точка среды, испытавшая возмущение, сама немедленно становится источником последнего. В учебнике Мякишева на основе принципа Гюйгенса доказывается равенство углов падения и отражения, да и в целом предпринимается попытка собрать воедино основы геометрической оптики. Однако, сжатая форма не очень способствует пониманию учащихся темы, а рисунок 15 плохо отражает принцип. В учебнике Касьянова тема раскрыта намного удачнее и представлен хороший рисунок 14 с описанием всех элементов.
 
Рис. 14. Касьянов, 11 класс. Рис. 15. Мякишев, 11 класс
Еще запутаннее рисунок 16 на тему отражения волн у Мякишева. Автор решил разместить на нем все элементы, что затруднило восприятие.  
Рис. 16. Мякишев, 11 класс
Намного удачнее у Мякишева проиллюстрирован (рисунок 17) эффект полного внутреннего отражения света, чем это сделано на сложном рисунке учебника Касьянова, изображающем еще и закон преломления света на рисунке 18