Годлевская А.Н. Никто не может сделать так много, как мы вместе

Фраза, вынесенная в название статьи, служит эпиграфом к программам Ольховских методических летников учителей физики. Автор представляемых здесь записок в течение первых семи дней июля имела возможность уже во второй раз убедиться в справедливости приведенного утверждения. Незабываемы ощущение востребованности знаний, умений и талантов всех участников летника и эмоциональный комфорт, в котором пребывал каждый приехавший в Ольховку. Именно благодаря этому работа семинара всякий раз оказывается столь продуктивной. Уверена, что авторы заданий, подготовленных к физико-туристической полосе препятствий, командной олимпиаде «Ольфиз-98», ночному ориентированию на тропах ужасов и удовольствий, веселым соревнованиям «Плабут-98», дебатам по поводу утверждения о том, что «Жить вредно», не сохранят в тайне ни содержания заданий, ни впечатлений, оставшихся у них от работы команд «Свежее дыхание», «Второе дыхание» и «Сборище». Надеюсь, что их примеру последуют и ольховцы, вдохновленные докладом Н.И.Запрудского «Физический эксперимент в различных образовательных моделях» и лекцией Н.Н.Кашель, посвященной проблемам совмещения в учебном процессе личностно-ориентированной педагогики и технологического подхода, на проектирование уроков, отвечающих критериям развивающего обучения, и они опубликуют свои проекты. Намерения же автора данной статьи состоят в изложении сути выступлений участников летника в ходе представления физических опытов и методики их использования в учебном процессе.

Леонид Иванович Апанасевич работает в школе со сменным контингентом учащихся в оздоровительном лагере «Зубренок». Основной задачей клуба радиотехнического конструирования, работающего в школе, его руководитель считает знакомство учащихся с физическими принципами действия различных приборов, технических устройств, современных электронных и электромеханических игрушек. Леонид Иванович говорит: «Конструкции уходят, а физический принцип действия остается». Стремясь к наглядности при объяснении работы электронных устройств, он разработал плату-трафарет, удобную для изготовления наглядных моделей. На плате одновременно размещены принципиальные электротехнические схемы и действующие макеты приборов (например, мультивибратора). Эстетичность оформления и методическое обеспечение моделей таковы, что они могут быть рекомендованы к промышленному производству и включению в перечень оборудования, необходимого для оснащения школьных и вузовских кабинетов физики.

Леонид Иванович продемонстрировал в Ольховке и работы своих учеников (в частности, кристаллы, выращенные из растворов десятиклассницами Ольгой Волчек и Дарьей Минчук). А сколько практической пользы было от бытовых приборов, изготовленных им из подручных материалов! Так, пластиковые бутылки и несколько палок, спасенных от костра, в умелых руках Л.И.Апанасевича превратились в регулируемый умывальник, установленный рядом с зеркалом, укрепленным на сосне. Именно у них по утрам собиралась очередь из мужчин, обитавших в палаточном лагере и не желавших зарастать щетиной. Соблюдать регламент в работе могли помочь предложенные Леонидом Ивановичем водяные часы, на изготовление которых всего-то и нужно: две пластиковые бутылки и две пробки от них же. Ольховские рекорды в сборе грибов успешно регистрировались на «Установке для взвешивания грибов», созданной тем же неутомимым изобретателем. К сожалению, не пришлось предсказывать погоду с помощью барометра из шишек – и без предсказаний дождь шел ежедневно. Помешали осадки и изготовлению силуэтных портретов участников методического летника.

Выйдя к демонстрационному столу и задав вопрос о том, сколько различных величин можно определить с помощью предъявленного им незамысловатого устройства, учитель из Одельской школы (Гродненская обл.) Анатолий Александрович Овсейчик тут же убедился, что заставить педагогов активно работать можно теми же способами, что и учащихся. Его демонстрация обсуждалась очень заинтересованно.

Устройство установки предельно простое (рис. 1): сквозь отверстие в горлышке разрезанной пластиковой бутылки продернут шнур, к концам которого прикреплены грузы массами m₁ и m₂. Приведя груз m₂ во вращение и выполнив нужные измерения, учащиеся IX класса могут определить частоту, период обращения груза, массы тел, радиус траектории груза m₂, ускорение свободного падения (с погрешностью 5%), число π, силу натяжения нити...

- А зачем находить число π?

- А если m₂ > m₁? А если m₁> m₂?

- Наблюдаются ли акустические явления при вращении груза?

- Когда оборвется верхний груз?

- Равноускоренно ли движется груз m₁?

- Нет ли в этом опыте аналогии со спиральной галактикой?

- Можно ли определить коэффициент трения нити о пластик?

- Как изменится циклическая частота вращения груза m₂, если груз m₁ потянуть вниз?

Рис. 1.

Только что описанные исследования А.А.Овсейчик предлагает учащимся в качестве домашнего экспериментального задания. А вот учитель физики из школы-лицея №16 г. Минска Ольга Александровна Званцова рассказала о своем опыте использования самодельных пособий на уроках, посвященных решению задач по теме «Динамика

Куда покатится деревянная катушка (рис. 2), если потянуть за конец намотанной на нее ленты? Когда катушка будет скользить без качения? Определив экспериментально угол, при котором такое движение реализуется, учащиеся решают расчетную задачу и сравнивают результат с экспериментом.

Рис. 2

А что случится, если картонный барабан поставить на наклонную плоскость (рис. 3)? К изумлению наблюдателей, он не скатывается вниз, а колеблется около положения равновесия! Догадаться о внутреннем устройстве этого «ваньки-встаньки», описать принцип действия игрушки, рассчитать частоту его колебаний и сравнить с экспериментально найденной – это задание учащимся.

Рис. 3.

От конструирования игрушек – к архитектурному моделированию. Таковы планы Ольги Александровны, сообщившей ольховцам о своем намерении предложить для решения в научно-исследовательской школе учителей и учащихя в г.п. Лужесно задачу под условным названием «Песочные замки».

Кстати, не одна О.А.Званцова мечтала в Ольховке о Лужесно. «А я бросаю камешки с крутого бережка...», – напевала про себя Елена Александровна Зайдес, учитель физики из СШ №8 г. Слуцка, думая о проблеме, которую готовятся исследовать в Витебской области ее ученики. В свободное от мыслей о прыжках камешков по воде время Елена Александровна поделилась приемами, используемыми ею на уроках.

Сломается ли тонкостенный стеклянный стакан, накрытый фанеркой, на которой стоит двадцатикилограммовая гиря, если по ней ударить молотком? Как поведут себя сырое и вареное яйца, если в каждое из них вбивать гвоздь? Как на заводе по производству соков поднять на автомашину бочку с наименьшими усилиями? Как перекачать воду из канавы на дачные грядки? Как быстро и легко поднять краску на верхние этажи строящегося здания?

Выбирая из предложенных учителем предметов (блок, мясорубка, топор и т.д.) необходимые, учащиеся конструируют установки, соответствующие поставленной проблеме, экспериментируют и дают обоснованный опытом ответ. В итоге у них формируются представления о давлении и его зависимости от площади контакта (тупой гвоздь вбить в доску труднее), о простых механизмах и принципах их действия; школьники знакомятся с законами гидростатики и гидродинамики. И вот уже из двух использованных шприцев и тонкой трубочки с маслом изготавливается гидропривод. А теперь полимерные трубочки от использованных стержней для шариковой ручки, должным образом прикрепленные скотчем к спичечному коробку, превращаются в краскопульт или побелочную машину... Так становится очевидной практическая польза от изучения закона Паскаля и уравнения Бернулли.

Один из наиболее сложных в изучении разделов школьного курса физики – «Колебания и волны». Как правило, учащимся трудно даются графические представления колебательных процессов и понимание механизмов возникновения волн различной природы. Успешному решению этой проблемы может помочь физический эксперимент. Валерия Валентиновна Токарская (СШ №69 г. Минска) проанализировала существующие и предложила свой, реализованный ею совместно с учениками, способ регистрации осциллограммы и определения по ней характеристик механических колебаний. Для тех, кого не было в Ольховке, схему этого опыта Валерия Валентиновна подробно опишет в отдельной статье. А модель, иллюстрирующую механизм образования продольных волн, В.В.Токарская позаимствовала из виртуального учебника физики, но изготовила ее из реальных лезвий и маленьких керамических магнитов (рис. 4).

Рис. 4

Крайнее слева лезвие, отведенное в сторону и затем отпущенное вместе с наездником-магнитом, колеблется, приводя в движение соседнее с ним лезвие и прикрепленный к нему магнит. То, в свою очередь, выводит из равновесия своего соседа справа и т.д.

Впечатляющей оказалась демонстрация автоколебательной системы, известной участникам и членам жюри VIРеспубликанского турнира юных физиков под названием «Спираль Роже». Созданная учащимися СШ №56 г. Гомеля под руководством Алексея Николаевича Павлова для участия в турнире, теперь установка будет использована в физпрактикуме XIкласса. Возможная методика выполнения соответствующей лабораторной работы была доложена Алексеем Николаевичем.

{mospagebreak}Поистине ольховскими фокусницами выступили Елена Николаевна Володько (СШ №24 г. Могилева), Татьяна Николаевна Жданович (Ольховская СШ Островецкого района Гродненской обл.), Аля Анатольевна Шелудякова (СШ №56 г. Гомеля).

Первая из них сначала удивляет своих учеников тем, что взятая из крана холодная вода замерзает после помещения ее вместе со стаканом-калориметром в сосуд с рыхлым (тающим) снегом. (По мнению учащихся, этого не должно быть!) Затем, опираясь на результаты этого эксперимента, Е.Н.Володько учит ребят составлять и анализировать уравнения теплового баланса для ситуаций, когда компоненты термодинамической системы находятся в различных агрегатных состояниях и существует возможность фазовых переходов.

Т.Н.Жданович умеет заставить воду кипеть то при температуре ~ 50-46 °С (!), то при температуре, превышающей 100 °С. Попутно она формирует у учащихся представления о влиянии внешнего давления и примесей, содержащихся в жидкости, на температуру кипения. Умеет Т.И.Жданович и наглядно показать, насколько подчас важно для объяснения наблюдаемого явления привлекать сведения из других наук. Так, без знания процесса окисления меди, изучаемого в химии, не объяснить, почему при помещении медного стержня под колокол давление воздуха под ним через некоторое время понижается.

А можете ли Вы, читатель, «вить веревки» из водяных струй? У А.А.Шелудяковой это здорово получается! О том, как ей это удается, и о других, важных в практическом отношении проявлениях сил поверхностного натяжения она расскажет в статье об уроке, посвященном изучению этого явления.

Основным доказательством справедливости теоретических положений в физике является опыт. При его проведении учитель не должен все подробно объяснять, а нужно дать возможность ученикам подумать, какое явление или закон демонстрируется, почему мы наблюдаем то, что наблюдаем, – таково мнение Ларисы Николаевны Чигир, преподавателя физики из Могилевского ПТУ №1 им. К.П.Орловского. – Для активизации мышления учащихся нужно создавать проблемные ситуации и противоречия, разрешение которых поможет активно усвоить изучаемый материал».

В Ольховке Л.Н.Чигир первым делом усадила каждого из нас на две фанерные ступени, утыканные гвоздями с разной плотностью, и предложила объяснить, почему на одной из них сидеть больнее. Вывод о зависимости давления от площади опоры тут же был оформлен в виде ольховской заморочки: «Если знания нельзя вбить в голову с помощью гвоздя, то гвозди можно вбить в менее ответственные места. Помогает». Это в шутку. В всерьез были восприняты все вопросы, заданные «ученикам» любознательной Л.Н.Чигир. Так, ей было интересно, сумеем ли мы заварить чай только в верхней половине стакана с водой. Продемонстрировав такой способ заварки чая, она поинтересовалась и тем, почему окрашивается вода, и тем, почему видна резкая граница раздела между окрашенной и неокрашенной жидкостью, а потом предложила проследить за положением границы раздела с течением времени и ее четкостью и попросила объяснить наблюдаемое. Так, в одном опыте, воспользовавшись высокой банкой с водой и маленьким кипятильником, Лариса Николаевна продемонстрировала и само явление диффузии, и зависимость скорости ее протекания от температуры...

А как только «учащиеся», располагавшие рулеткой и часами-секундомером, справились с определением скорости распространения запаха от погасшей спички, Л.Н.Чигир тут же озадачила вопросом о том, почему найденное значение скорости во много раз меньше средней скорости движения молекул воздуха, и добилась вывода о хаотичности теплового движения частиц.

Столь же наглядными и запоминающимися стали в исполнении Л.Н.Чигир демонстрации несамостоятельного и самостоятельного разрядов в газе, а также различий в проводимости материалов (эбонит, стекло, резина, проволока с изоляцией, дерево и др.) на установке, состоящей из электрофорной машины и прикрепленных к ее индукторам султанчиков. И опять вопросы: какой из демонстрируемых разрядов является самостоятельным, а какой – несамостоятельным и почему? Почему опали султанчики при зажигании спички? Почему при нагревании газ становится проводником? Почему не все вещества проводят ток, хотя в каждом из них есть заряженные частицы?

Всем было очевидно, что Лариса Николаевна – не только любознательная, но изобретательная и настойчивая преподавательница, а учиться у нее интересно.

В последние годы при преподавании естественных наук уделяется внимание проблемам экологии. Однако дело чаще всего сводится к перечислению вредных факторов, сопутствующих техническому прогрессу, и столь же поверхностному упоминанию способов борьбы с ними. Но только не на уроке Нины Владимировны Дащенок (Горбачевская СШ Россоновского района Витебской обл.)! Судите сами.

Продемонстрировав для начала коронный и искровой разряды, Н.В.Дащенок подготовила нас к восприятию главного: изготовлению на наших глазах (из подручных средств, естественно) и испытанию электрического фильтра, в котором газовый разряд используется для борьбы с дымом.

Конструкция фильтра схематически представлена на рис. 5. Между металлическим проводом и алюминиевой фольгой подается напряжение U= 5-25 кВ (например, от электрофорной машины). Для создания тяги в трубе (обрезанной с двух сторон пластиковой бутылке объемом 2 л) служит горящая свеча. В отсутствие искрового разряда дым поднимается вверх, и труба дымит. Когда происходит разряд, частицы дыма оседают на стенках фильтра. Устройство можно использовать и как миникоптильню, подобрав «по вкусу» дымообразующие вещества и режим их «горения».

Рис. 5.

Вам показались знакомыми многие из упомянутых здесь опытов? Это неудивительно. Новизна большинства сообщений была не в том, какие эксперименты выполняются на уроке, а в том, как они вплетаются в его канву, какова мотивация учителя, создающего экспериментальные установки и наглядные пособия и использующего их в преподавании, как создается обстановка сотрудничества учащихся й учителя, как учителю удается отказаться от чувства собственной важности и пробудить в учениках уверенность в успехе и воспитать ответственность за результат их деятельности.

Именно на этих моментах акцентировала внимание заведующая методическим кабинетом Ленинского РОО г. Могилева Наталья Васильевна Лазаренко. Познакомившись с работами К.Кастанеды, Дона Хуана, В.Соло, Ш.Ауробиндо, Наталья Васильевна пришла к выводу о том, что идеи проводимой ныне в Беларуси реформы общеобразовательной школы имеют очень глубокие исторические корни. Мысли, аналогичные тем, которые питают современную дидактику, высказывались учеными Древнего Востока и западными мистиками. «Учитель должен быть сориентирован на личность ученика» (К.Кастанеда). «Вряд ли нуждается в подробном комментарии это высказывание», – сказала Н.В.Лазаренко. Она считает, что проведение реформы действительно необходимо, а ее направление выбрано правильно, так как реформа открывает новые возможности для развития человека и общества по кратчайшему пути.

После такого вступления Наталья Васильевна перешла к эксперименту и познакомила ольховцев с технологией изготовления стаканчика и воронки из стеклянной бутылки с помощью веревочки и нескольких капель холодной воды. А рассказав о возмущенном недоумении одного из своих учеников по поводу того, что «Сашка линзу испортил: как ни поверни предмет, изображение все равно перевернутое», Наталья Васильевна заставила всех по-доброму улыбнуться.

Нельзя не остановиться на астрономических наблюдениях, проводившихся в Ольховке. Сначала Владимир Александрович Голубев, методист Витебского областного ИПК, подробно рассказал нам об участии белорусских юных астрономов в 1997-1998 гг. в олимпиадах и слетах, познакомил с новой литературой по астрофизике и методике преподавания астрономии, обеспечил справочными данными о крупнейших телескопах мира. А затем, установив телескоп на поляне, он пригласил нас днем пронаблюдать пятна на Солнце (их оказалось восемь групп!), а в ночное время – полюбоваться планетами, двойными звездами, Млечным путем. Жаль только, что облачность и дожди сильно ограничили возможность астрономических наблюдений.

Интересными оказались все сообщения, и в «Ольховке-98» царила атмосфера заинтересованного сотрудничества. То один (например, В.П.Ступаков или Л.И.Апанасевич) помогал коллеге как можно удачнее показать опыт, то другой (Н.И.Запрудский, Г.В.Внукович, А.Н.Павлов и др.) предлагал усовершенствовать чью-то установку. Главным итогом первых семинаров этого летника явилась уверенность каждого ольховца в том, что ему под силу наглядно и доказательно, с опорой на живой, а не мультипликационный или мысленный эксперимент, увлеченно и творчески вести своих учеников по Стране Физике.

Но самый крупномасштабный эксперимент состоялся в Ольховке 5 июля и был невероятным сюрпризом, организованным для нас Анатолием Алексеевичем Шубой, пригласившим в лагерь команду воздухоплавателей во главе с пилотом Александром Фирсаковым.

Нас интересовало все: процесс подготовки шара к полету, масса оболочки с корзиной, способы подогрева воздуха и «накачивания» оболочки, ее термостойкость, расход топливного газа, объем шара в полете и средняя температура воздуха в нем, высота и дальность полета, способы управления шаром в свободном полете и пережитые пилотом чрезвычайные ситуации, место и продолжительность подготовки пилота, правила осуществления полетов... На все вопросы мы получили четкие, обстоятельные ответы. А когда над нами заколыхался радужно расцвеченный шар, то каждому из нас захотелось лично прочувствовать, какова она, подъемная сила, действующая на шар объемом – 2700 м³ при температуре воздуха в нем выше 100 °С (максимально допустимая температура 120 °С). По три-четыре человека, прихватив кого-нибудь из местных ребятишек, поднимались мы над поляной и над стройными соснами, ее окружавшими, рвали шишки с вершин, с 40-50-метровой высоты с интересом смотрели на р. Страчу и обитающих на ней лебедей и уток, на прилегающий к реке лес и жителей Ольховки, которые спешили к поляне на машинах, велосипедах, а то и просто бегом. Их можно понять: не каждый день нам дается подняться над собой и над суетой...

Искренне желаю всем ольховцам, чтобы ощущение полета не покидало их. Хотя бы до следующей, уже юбилейной, десятой «Ольховки».