Зданович В.М. Решение отдельных проблем воспитания с помощью задач по физике

Глубоко заблуждается тот, кто считает, что обучение находится вне общественной жизни, политических и иных событий в стране. Мы упускаем очень важное направление – воспитание через преподавание физики чувства гордости за свою страну, чувства патриотизма, уважения к родному краю. В этой статье для решения обозначенной проблемы автор предлагает рассмотреть некоторые варианты составления задач и вопросов с белорусской тематикой, приводит их примеры.

Глубоко заблуждается тот, кто считает, что обучение находится вне общественной жизни, политических и иных событий в стране. Даже такой, казалось бы, специфичный предмет, как физика, изучающий законы природы, не меняющиеся по воле народов или их отдельных ярких представителей, на всех исторических этапах его преподавания отражает политические и экономические требования определенного времени и той страны, в которой он изучается. Чтобы убедиться в этом, достаточно проанализировать содержание сборников вопросов и задач по физике, изданных в разное время в разных странах.

К примеру, в 50-х годах прошлого столетия в СССР в этих сборниках около 10 % вопросов и задач были посвящены военной тематике, столько же – достижениям советского народа в различных областях его жизнедеятельности. Но не только наши, но и зарубежные учебные пособия являются своеобразным отражением культуры народов: истории, традиций, техники, быта, искусства, спортивных достижений, природных особенностей страны и т.д. Для нас кажутся необычными задачи из американских сборников, наподобие такой: «С вертолета, летящего со скоростью 180 миль/ч на высоте 80 м, агенты полиции пробуют сбросить бомбу в автомобиль с преступниками, движущийся по автостраде со скоростью 135 миль/ч. Под каким углом должен быть виден автомобиль из кабины вертолета при сбрасывании бомбы?» Думаю, американцы также удивлялись, читая следующую задачу из советского сборника: «На расстоянии 500 м от траншеи с солдатом с постоянной скоростью 5 м/с параллельно траншее бежит враг. Определить в градусах угол упреждения, под которым должен стрелять солдат, чтобы убить врага». Как ни странно, но такой подход к составлению задач является правильным, потому что содержание задач и вопросов в идеале должно нести воспитательный эффект. Представители предыдущих поколений знали, что воспитание молодого человека, гражданина своей страны, – почетная обязанность каждого педагога, в том числе и преподавателя физики. К большому сожалению, до недавнего времени, несмотря на разнообразие авторов и издательств, на наличие книг, переведенных на белорусский язык, среди вопросов и задач (и не только по физике) не было ни одной строчки, ни одного слова, касающегося нашей страны, нашего народа, его культуры. О России, Украине, даже о далеком зарубежье задачи и вопросы были, о Беларуси – нет. В результате мы упускали и пока упускаем очень важное направление – воспитание через преподавание физики чувства гордости за свою страну, чувства патриотизма, уважения к родному краю. Исправлять ситуацию необходимо.

В этой статье для решения обозначенной проблемы автор предлагает рассмотреть некоторые варианты составления задач и вопросов с белорусской тематикой, приводит их примеры. Работа в этом направлении несомненно обогатит преподавательский потенциал учителя. Кроме того, применение таких заданий на уроках наряду с традиционными способствует повышению интереса учеников не только к их выполнению, но и к самому предмету в целом.

Можно выделить следующие основные информационные области, материал которых может стать основой для составления вопроса или задачи:

• географическое положение (площадь, протяженность в направлении сторон света, расстояния между крупными населенными пунктами, широта и долгота местности). Примеры задач:

1. За какой промежуток времени свет проходит через Беларусь с юга на север (расстояние 510 км), с востока на запад (расстояние 591 км)?

2. Какой высоты необходимо было бы построить передающую антенну Минского телецентра, чтобы телевизионные передачи принимались без ретрансляции в городе Бресте? Расстояние между Брестом и Минском принять s = 342 км.

3. Верховье реки Березины (Докшицкий район) ближе к центру Земли, чем ее устье в Речицком районе (так как Земля на экваторе «толще», чем на полюсах). Почему же эта река течет «вверх»?

• природно-климатические особенности Беларуси (реки, озера, леса, болота, высшие и низшие точки рельефа, температурные перепады, выпадение осадков, перемещение воздушных масс и т.д.). Примеры задач:

1. В Беларуси около 130 водохранилищ с примерным объемом воды V= l,34 км³. Посчитайте, какое количество теплоты Qони накапливают за сезон при изменении температуры воды от t₁ = 4 °С до t₂ = 14 °С.

2. Почему на Минской возвышенности выпадает за год больше осадков, чем на низинах Полесья?

3. В северной части Беларуси преобладают сосновые леса, а в южной ее части – лиственные. От ветра эти леса шумят по-разному. В чем причина?

• растительный и животный мир (исчезающие виды растений и животных; виды растений и животных, характерных только для нашей страны; растения и животные, выделяющиеся своими физическими параметрами). Примеры задач:

1. У какого зайца длиннее уши: у того, что живет в Беларуси, или сибирского? Почему?

2. Скорость полета овода u₁ = 15 м/с, воробья – u₂ = 36 км/ч, а ястреба – u₃ = 600 м/мин. Сравните эти скорости.

3. Среди животных Беларуси быстрее всех бегает заяц-русак. Его скорость достигает u₁ = 60 км/ч. Определите, во сколько раз N заяц может бежать быстрее улитки, скорость которой u₂ = 0,9 мм/с;

• экономика страны (параметры крупных промышленных объектов, производимой техники (автомобили, трактора, мотоциклы, телевизоры, велосипеды и т.п.); объемы добычи природных ископаемых, энергетическая обеспеченность и т.д.). Примеры задач:

1. Полностью нагруженный мотоцикл ММВЗ-3.1121 (Минский мотовелозавод) при полной заправке может проехать s = 333 км. Определите расход н бензина в час при скорости u = 70 км/ч, если вместимость топливного бака мотоцикла V= 11 л.

2. В конце прошлого столетия в Республике Беларусь добывалось М = 3,6 млн тонн нефти. Определите ее полную энергию Еи сравните с количеством теплоты Q, выделяемой при ее полном сгорании.

3. Какую максимальную работу А за Dt = 20 мин может выполнить двигатель автомобиля БелАЗ-7521, мощность которого P= 1690 кВт?

• быт белорусского народа (национальная одежда, кухня, особенные предметы быта и т.д.). Примеры задач:

1. Чтобы сохранить картошку от мороза, сельские жители сначала накрывают ее соломой, затем сухой землей, а потом опавшими листьями. Почему используются именно такие материалы?

2. Почему для подготовки косы к скашиванию травы отдают предпочтение «клепанию» лезвия косы ударами молотка, а не оттачивают его на точильном кругу?

3. В белорусских селах свежевыдоенное молоко выливают в посудину, которую затем опускают в колодец. Почему при таком способе лучше отстаивается сметана?

• спортивные достижения белорусских спортсменов (олимпийские рекорды, выражаемые в единицах массы, длины, времени). Примеры задач:

1. Олимпийская чемпионка (Афины, 2004) Юлия Нестеренко, уроженка г. Бреста, пробежала дистанцию s = 100 м за промежуток времени Δt = 10,93 с. Определите среднюю скорость  бега спортсменки.

2. Первый в истории белорусской тяжелой атлетики олимпийский чемпион (Монреаль, 1976) Валерий Шарий установил рекорд в сумме трехборья, подняв m= 527,5 кг. Считая высоту подъема штанги h = 2 м, определите работу А, выполненную спортсменом.

3. Известный белорусский гиревик Вячеслав Хоронеко без отдыха за Δt= 5 мин поднял N = 55 раз левой рукой гирю массой m = 48 кг и установил рекорд мира. Приняв перемещение гири h = 0,5 м, определите среднюю мощность  мышц руки спортсмена;

• история белорусского народа (знаменитые писатели и поэты, ученые, политические деятели, войны, природные и техногенные катастрофы, старинные жилье, предметы быта, легенды, сказки, пословицы и т.д.). Примеры задач:

1. В ходе освободительной борьбы белорусского народа в XVIIстолетии использовались орудия средней дальности, способные стрелять ядрами массой до m= 19,2 кг. Считая скорость вылета ядер u = 100 м/с и пренебрегая сопротивлением воздуха, определите максимальную дальность sполета ядер.

2. Какое давление pна почву оказывает башня «Белая вежа» (Каменецкий район), если ее высота h = 30 м, толщина стен s = 2,5 м, внешний диаметр d= 13,6 м? Башня построена из кирпича плотностью r= 1500 кг/м³.

3. После аварии на Чернобыльской АЭС самая высокая загрязненность радионуклидами была в д. Чудняны Могилевской области (146,5 Ki/км²). Внешнее облучение составляло 117 мЗв/год, а внутреннее – около 98,5 мЗв/год. Мощность экспозиционной дозы – 2200 мкР/час. Определите эффективную эквивалентную дозу.

За основу можно брать уже имеющиеся в известных сборниках вопросы или задачи и проводить в них соответствующие изменения. К примеру:

• замена географического наименования.

Исходная задача: «Какова линейная скорость точек земной поверхности на широте Ленинграда при суточном вращении Земли?» Достаточно в тексте заменить слово Ленинград на Минск, Гомель или Брест, как задача приобретает белорусское звучание;

• замена объекта, уточнение параметров.

Исходная задача: «Найти емкость С плоского конденсатора, состоящего из двух круглых пластин диаметром D = 20 см, разделенных парафиновой прослойкой толщиной d = 1 мм». После замены и уточнения: «Какой электрической емкостью С обладал бы конденсатор с площадью пластин, равной площади территории Беларуси (S= 207,6 тыс. км²) и расстоянием между пластинами d = 1 мм? Считать, что пространство между пластинами заполнено парафином с диэлектрической проницаемостью ε= 2,1»;

• конкретизация обезличенного объекта.

Исходная задача: «Длинная труба, закрытая снизу гладким поршнем, на котором находится снаряд, опущена под воду на глубину h= 100 м. До какой максимальной скорости uсила давления воды может разогнать снаряд?» После конкретизации: «Длинная труба, закрытая снизу гладким поршнем, на котором находится снаряд, опущена на дно озера Длинное (Доугае) (самое глубокое озеро Беларуси, глубина озера h= 53,7 м). До какой максимальной скорости uсила давления воды может разогнать снаряд?»;

• дополнение информацией.

Исходный вопрос: «Чем объяснить, что соломенная кровля на крыше, состоящая из отдельных стебельков, между которыми имеется множество скважин, надежно защищает от дождя?» После дополнения: «Раньше в Беларуси крыши домов изготавливали из соломы. Чем объяснить, что соломенная кровля, состоящая из отдельных стебельков, между которыми имеется множество щелей, надежно защищает от дождя?»;

• комбинированное изменение.

Исходная задача: «Определите работу А по перемещению грунта объемом V= 50 м³ на расстояние s= 20 м. Плотность грунта принять r= 2000 кг/м³». После изменения: «При разработке Микашевичского гранитного карьера (Брестская обл.) строителям пришлось переместить около V= 100 млн м³ грунта. Считая перемещение грунта s = 20 км, определите выполненную работу А. Плотность грунта принять r= 2000 кг/м³».

Как показывает практика, наибольший интерес у школьников вызывают задачи с белорусским содержанием, к котором приводится иллюстративный материал.

Интересные задачи могут получиться в том случае, если они созданы самим учителем и не имеют аналогов. Это очень сложный момент в творческой деятельности педагога, требующий не только хорошего знания содержания известных сборников задач и вопросов, но и повышенной наблюдательности, умения проводить аналогии, искать необходимую числовую и графическую информацию и применять ее. Пример: «Республиканский гидрометеоцентр свидетельствует, что в марте 2005 года средняя высота снежного покрова по Гомельской области составляла h = 58 см. Приняв плотность снега r= 600 кг/м³, определите давление pснега на почву».

Очевидно, что, даже не будучи изложенными на белорусском языке, эти задания по содержанию уже являются исключительно белорусскими, а не обезличенно-интернациональными. Систематическое их выполнение учениками позволит повысить и реализовать на практике воспитательный потенциал урока.

• Примеры задач с иллюстративным материалом

1. Высота штыка-обелиска в Брестской крепости h = 100 м. Если с той точки, где вы находитесь, обелиск виден под углом α= 10°, то на каком расстоянии sот него вы находитесь?

2. Сравните вес Р₁ мини-трактора Белаpyc-0,8BS (m = 125 кг) и вес Р₂ трактора Беларус-2822 (М = 14000 кг).

3. Боевая машина пехоты БМП «Кобра-С» (г. Борисов) массой m = 13800 кг может преодолеть подъем a = 35°. Определите реакцию Tпочвы при таком подъеме.