Домашние наблюдения и опыты учащихся по физике. Их организация

сказано достаточно много. Теперь посмотрим, что же представляют собой эти

опыты и как с ними можно работать учителю.

Требования, предъявляемые к домашним экспериментам. Прежде всего, это,

конечно, безопасность. Так как опыт проводится учеником дома

самостоятельно, без непосредственного контроля учителя, то в опыте не

должно быть никаких химических веществ и предметов, имеющих угрозу для

здоровья ребенка и его домашнего окружения. Опыт не должен требовать от

ученика каких-либо существенных материальных затрат, при проведении опыта

должны использоваться предметы и вещества, которые есть практически в

каждом доме: посуда, банки, бутылки, вода, соль и так далее. Выполняемый

дома школьниками эксперимент должен быть простым по выполнению и

оборудованию, но, в то же время, являться ценным в деле изучения и

понимания физики в детском возрасте, быть интересным по содержанию. Так как

учитель не имеет возможности непосредственно контролировать выполняемый

учащимися дома опыт, то результаты опыта должны быть соответствующим

образом оформлены (примерно так, как это делается при выполнении

фронтальных лабораторных работ). Результаты опыта, проведенного учениками

дома, следует обязательно обсудить и проанализировать на уроке. Работы

учащихся не должны быть слепым подражанием установившимся шаблонам, они

должны заключать в себе широчайшее проявление собственной инициативы,

творчества, исканий нового. На основе вышесказанного кратко сформулируем

предъявляемые к домашним экспериментальным заданиям требования:

-безопасность при проведении;

-минимальные материальные затраты;

-простота по выполнению;

-иметь ценность в изучении и понимании физики;

-легкость последующего контроля учителем;

-наличие творческой окраски.

Таким требованиям должны соответствовать опыты, предлагаемые учителем

школьникам для самостоятельного проведения в домашних условиях. Далее

рассмотрим, как домашние опыты и наблюдения учитель может применять в

процессе обучения школьников физике.

Методика работы учителя с домашними экспериментальными заданиями. Так

как одно из требований к домашнему опыту - простота по выполнению,

следовательно, их применение целесообразно проводить на начальном этапе

обучения физике, когда в детях еще не угасло природное любопытство. К тому

же вряд ли удастся придумать эксперименты для домашнего проведения по таким

темам, как, например: большая часть темы “Электродинамика” (кроме

электростатики и простейших электрических цепей), “Физика атома”,

“Квантовая физика”.

Домашний эксперимент можно задавать после прохождения темы в классе.

Тогда ученики увидят собственными глазами и убедятся в справедливости

изученного теоретически закона или явления. При этом полученные

теоретически и проверенные на практике знания достаточно прочно отложатся в

их сознании.

А можно и наоборот, задать задание на дом, а после выполнения провести

объяснение явления. Таким образом, можно создать у учащихся проблемную

ситуацию и перейти к проблемному обучению, которое непроизвольно рождает у

учащихся познавательный интерес к изучаемому материалу, обеспечивает

познавательную активность учащихся в ходе обучения, ведет к развитию

творческого мышления учеников. В таком случае, даже если школьники не

смогут объяснить увиденное дома на опыте явление сами, то они будут с

интересом слушать рассказ преподавателя.

Летние работы и наблюдения. Практические задания по физике можно

давать учащимся и на летний период, чтобы использовать богатейшую

лабораторию - природу и разнообразные объекты техники, которых нет под

рукой во время обучения на уроках в школе. Учителю, дающему летнее задание,

не следует гнушаться его простотой и несложностью. Задания, даваемые

учащимся на каникулы, должны быть краткими и простыми.

Если учащийся, живущий на даче, в деревне, подойдя за водой к

деревенскому колодцу, обратит внимание (по заданию учителя) на устройство

ворота или на устройство колодезного журавля да еще сравнит диаметр вала с

диаметром колеса или “длины плеч” журавля, то выполнение уже этого

простенького задания принесет пользу. Этот учащийся при проработке или при

повторении темы “Простые механизмы” будет воспринимать (или воспроизводить)

материал гораздо сознательнее, чем тот учащийся, который никогда не видел

или не обращал внимания на подобные механизмы.

Особенно разнообразные задания можно предложить тем ученикам, которые

будут купаться и кататься на лодке. Не чувствуя обстановки урока, эти

учащиеся с особенным интересом вспомнят о заданиях учителя и с большой

охотой будут наблюдать различные явления и проделывать несложные опыты. По-

новому будут смотреть они на зеркальную поверхность пруда или озера, в

которой отражаются противоположный берег и облака, видя в этих явлениях

действие законов отражения и преломления. А как просты и разнообразны опыты

по образованию и распространению волн от брошенного в воду камня! Сколько

раз учащийся может повторить эти опыты, находясь на мостках пруда. Еще

можно предложить ученикам понаблюдать за плаванием тел, за “потерей в весе”

по закону Архимеда, за понижением температуры собственного тела при выходе

из воды наружу при ветре (теплота парообразования и интенсивность

испарения). При плавании на лодке следует обратить внимание учащихся на

проявление инерции, когда быстро плывущая лодка с разгона врезается в берег

и на проявление третьего закона Ньютона при прыжках с лодки на берег или

просто в воду. Или еще пример. Вот учащиеся пересекают речку на лодке.

Кажется, маленький факт. Однако и здесь можно обратить их внимание на

сложение движений и указать на правило параллелограмма.

Задача учителя в организации летних работ и наблюдений состоит главным

образом в том, чтобы натолкнуть на мысль, направить, сделать намек. Все

остальное добавит собственная зрения учащихся и их неиссякаемая

любознательность.

Если учитель задал ученикам на дом провести эксперимент или

наблюдение, то совершенно не обязательно, что все учащиеся (как и при любом

домашнем задании) выполнят это задание. При любом домашнем задании есть

ученики, выполнившие домашнюю работу и не сделавшие ее по какой-либо

причине. Однако, следует ожидать, что учеников, желающих провести дома

самостоятельно опыт, будет больше чем желающих читать учебник. Как карать

за невыполненное домашнее задание и насколько сильно требовать выполнения

опыта зависит от конкретного учителя. Обсуждение механизма выставления

оценок не входит в тему данной работы, поэтому здесь мы не будем

останавливаться. Ясно то, что выполнение дома опыта должно поощряться

учителем. Это может быть выставление хороших оценок, постановка выполнивших

в пример невыполнившим, тут опять же все зависит от конкретного учителя, от

его характера работы с каждым отдельным классом.

Проверка выполнения работы. При выполнении работы будет очень хорошо,

если ученики будут записывать свои наблюдения в виде письменного отчета о

проделанной работе (кратко: что делали, что увидели, сделать попытку дать

объяснение увиденному). Это даст учителю возможность проверить выполнение,

точнее оценить каждого ученика. При проверке заданного на дом опыта учитель

должен обязательно обсудить в классе со всеми учениками теоретические

основы наблюдаемого явления. Сначала учителю следует выслушать учеников,

как они объяснят увиденное. Далее следует отметить верные мысли учеников,

дающих правильное (или почти правильное) объяснение. В заключении учителю

следует вкратце напомнить ученикам про опыт и самому четко проговорить

ученикам объяснение происходящего при опыте явления, отметить заблуждения

учеников (если таковые будут присутствовать в их ответах), указать, где еще

на практике можно столкнуться с проявлениями подобного явления. После

самостоятельного проведения опыта учениками и обсуждения увиденного с

научной точки зрения при участии учителя, у учеников должна сложиться

достаточно полная картина об изучаемом явлении. Это представление (а

учитель должен приложить все усилия для того, чтобы оно сформировалось

правильно) останется у учеников в памяти надолго. Примерно так, по мнению

автора, должна выглядеть проверка выполнения опыта, заданного на дом. Такая

проверка отнимет от урока времени не больше, чем проверка любого другого

домашнего задания, и, в то же время, принесет немалую пользу для

формирования у учащихся верных представлений об окружающем мире.

Задание опыта или наблюдения на дом. А как может выглядеть процесс

задания на дом работ практического характера? Тут дело обстоит несколько по-

другому, чем при задании на дом чтения параграфа или решения задач из

учебника или задачника. Не много в каких учебниках есть экспериментальные

задания, (автор встречал подобные задания в учебниках “Физика-7” и “Физика-

8” авторы: А.В. Перышкин, Н.А. Родина) предлагаемые авторами детям для

самостоятельного проведения в домашних условиях. Если учитель хочет, чтобы

ученики дома самостоятельно провели опыт или наблюдение, то ему необходимо

дать им описание, по которому можно выполнить задание. Конечно, расписывать

все подробно необязательно, т.к. в подобной работе должны присутствовать

элементы творческой деятельности. Дети должны ясно представлять, что им

необходимо сделать, на что обратить внимание. Если описание опыта

находиться в учебнике (как уже говорилось выше, такие описания находятся в

учебниках “Физика-7” и “Физика-8”, авторы А.В.Перышкин и Н.А.Родина), то

тут не возникает никаких проблем. Просто надо указать ученикам на страницу

учебника, где они могут найти всю необходимую для проведения опыта

информацию. А если подходящего опыта нет в учебнике? Тогда учитель может

потратить часть времени урока на объяснение того, что детям надо сделать

дома. Рассказ должен быть таким, чтобы у учеников возникло большое желание

самостоятельно проделать опыт. Для этого опыт не должен быть трудным, всё

необходимое для постановки опыта должно найтись дома почти у каждого

ученика. При описании опыта обязательно надо указать на то, что необходимо

для проведения опыта. Какие предметы, вещества и т.д. (естественно, все это

должно отвечать требованиям безопасности) необходимо иметь, где их можно

найти. Далее в описании опыта следует указать последовательность действий,

т.е. что надо делать, на что обратить внимание в процессе выполнения. Тут

надо помнить, что предполагается, что опыт ученики будут проводить

самостоятельно, без участия кого-либо. Следовательно, описание должно быть

сделано на доступном для детей того возраста, для которого предназначен

опыт, языке. Можно сразу дать теоретическое объяснение, а можно попросить

учеников попытаться самостоятельно объяснить увиденное явление. Как уже

говорилось, будет хорошо, если учащиеся сделают отчет о проведенном

эксперименте. Лучше если отчет будет в письменной форме. Задание

отсутствующего в учебнике опыта учителем в устной форме может отнять много

времени от урока. Идеальным, по мнению автора диплома, будет такой вариант,

когда детям раздадут инструкции с описанием опыта на дом. Для этого учителю

надо распечатать инструкции с подробным описанием опыта в количестве,

равному количеству учеников в классе. Такой комплект инструкций можно

использовать многократно. Если после выполнения опыта одним классом

комплект собрать, то его можно использовать для повторного использования в

другом классе. Требования к письменному описанию эксперимента такие же, как

и к устному рассказу учителя о рекомендуемом для выполнения дома опыте. А

так время от урока не тратится, то письменное описание может быть еще более

подробным, чем устный рассказ. Тут у учителя могут возникнуть трудности,

связанные с необходимостью изготовления большого числа инструкций. По

мнению автора, тут, как говорится, цель оправдывает средства. Мало какой

школьник устоит от проведения самостоятельного эксперимента, если у него

перед глазами будет все подробно написано, то ему захочется выполнить его.

Получить результат, сравнить свой результат с результатами одноклассников.

Провести опыт дома легко смогут даже отстающие ученики. Это для них

неплохой способ получить хорошую оценку. А почему бы не поставить, ели опыт

проведен, результаты описаны, ученик понимает теоретическую часть

эксперимента, хорошую оценку?

К вопросу о применении домашних экспериментов автор вспоминает то, как

ему довелось помогать ученику 9-го класса в подготовке к лабораторной

работе “Измерение ускорения свободного падения с помощью маятника” [3]. Там

предлагается измерить период колебаний и длину подвеса маятника, затем

подставить полученные данные в формулу, преобразованную из формулы для

периода колебаний математического маятника. Что мешает провести эту работу

дома? Часы с секундной стрелкой есть, сантиметр тоже. Подвесили груз

(коллекционную машинку) на нити, длиной около двух метров в проеме двери.

Измерили период колебаний, посчитали. Результат превзошел все ожидания,

совпадая с табличным значением ускорения свободного падения с точностью до

сотого знака! Случайность, повезло - все верно, но просто страшная для

школьника работа на лабораторной в классе превратилась в интересное занятие

дома, которое заняло не более получаса. Автор считает, что лабораторные

работы такого рода (не требующие специальных приборов и оборудования)

школьники вполне в состоянии выполнить самостоятельно. Тогда при сравнении

своих результатов с результатами одноклассников или с табличными значениями

дети яснее поймут и прочувствуют (тут им может сильно помочь учитель)

откуда берется погрешность, почему получаются разные результаты и т.д.

Некоторым ученикам может прийти в голову как усовершенствовать установку

для получения более точных результатов. Тут дети вплотную подойдут к

творческому поиску. Это положительно скажется на их развитии.

При измерении ускорения свободного падения мы пользовались описанием

лабораторной работы из учебника “Физика-9” (авторы И.К.Кикоин, А.К. Кикоин)

которое, безусловно, сильно помогло. Практическая часть данного диплома как

раз и состоит из набора описаний опытов, отвечающих соответствующим

требованиям, которые могут быть предложены учителем школьникам для

проведения в домашних условиях.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

Как говорилось выше, практическая часть данного диплома представляет

собой набор описаний опытов, пригодных для проведения школьниками в

домашних условиях. Опыты разделены по темам: “Простейшие измерения”;

“Давление”; “Закон Архимеда”; “Силы поверхностного натяжения”; “Трение”;

“Центр тяжести”; “Инерция”; “Теплота”.

Опыты, в основном, взяты из книг: [4], [2], [5]. Некоторые опыты

слегка подкорректированы автором. В них предметы, вышедшие из употребления,

заменены имеющимися в настоящее время практически в любом доме (например,

шариковые ручки вместо перьевых). В некоторых опытах помимо (или вместо)

стеклянных бутылок автор предлагает использовать пластиковые. Они

достаточно прочно вошли в современный быт и менее опасны, чем стеклянные.

Все ниже перечисленные опыты проверены на соответствие требованиям,

предъявляемым к домашним экспериментальным заданиям.

Простейшие измерения.

Задание 1.

Научившись пользоваться линейкой и рулеткой или сантиметром в классе,

измерьте при помощи этих приборов длины следующих предметов и расстояний:

а)длину указательного пальца; б)длину локтя, т.е. расстояние от конца

локтя до конца среднего пальца; в)длину ступни от конца пятки до конца

большого пальца; г)окружность шеи, окружность головы; д)длину ручки или

карандаша, спички, иголки, длину и ширину тетради.

Полученные данные запишите в тетрадь.

Задание 2.

Измерьте свой рост:

1. Вечером, перед отходом ко сну, снимите обувь, встаньте спиной к

косяку двери и плотно прислонитесь. Голову держите прямо. Попросите кого-

нибудь с помощью угольника поставить на косяке небольшую черточку

карандашом. Измерьте расстояние от пола до отмеченной черточки рулеткой или

сантиметром. Выразите результат измерения в сантиметрах и миллиметрах,

запишите его в тетрадь с указанием даты (год, месяц, число, час).

2. Проделайте то же самое утром. Снова запишите результат и сравните

результаты вечернего и утреннего измерений. Запись принесите в класс.

Задание 3.

Измерьте толщину листа бумаги.

Возьмите книгу толщиной немного больше 1см и, открыв верхнюю и нижнюю

крышки переплета, приложите к стопке бумаги линейку. Подберите стопку

толщиной в 1см=10мм=10000 микрон. Разделив 10000 микрон на число листов,

выразите толщину одного листа в микронах. Результат запишите в тетрадь.

Подумайте, как можно увеличить точность измерения?

Задание 4.

Определите объем спичечной коробки, прямоугольного ластика, пакета из-

под сока или молока. Измерьте длину, ширину и высоту спичечной коробки в

миллиметрах. Перемножьте полученные числа, т.е. найдите объем. Выразите

результат в кубических миллиметрах и в кубических дециметрах (литрах),

запишите его. Проделайте измерения и вычислите объемы других предложенных

тел.

Задание 5.

Возьмите часы с секундной стрелкой (можно воспользоваться электронными

часами или секундомером) и, глядя на

секундную стрелку, наблюдайте за ее движением в течение одной минуты

(на электронных часах наблюдайте за цифровыми значениями). Далее попросите

кого-нибудь отметить вслух начало и конец минуты по часам, а сами в это

время закройте глаза, и с закрытыми глазами воспринимайте продолжительность

одной минуты. Проделайте обратное: стоя с закрытыми глазами, попытайтесь

установить продолжительность одной минуты. Пусть другой человек

проконтролирует вас по часам.

Задание 6.

Научитесь быстро находить свой пульс, затем возьмите часы с секундной

стрелкой или электронные и установите, сколько ударов пульса наблюдается в

одну минуту. Затем проделайте обратную работу: считая удары пульса,

установите продолжительность одной минуты (следить за часами поручите

другому лицу)

Примечание. Великий ученый Галилей, наблюдая за качаниями паникадила

во Флорентийском кафедральном соборе и пользуясь (вместо часов) биениями

собственного пульса, установил первый закон колебания маятника, который лег

в основу учения о колебательном движении.

Задание 7.

При помощи секундомера установите как можно точнее за какое число

секунд вы пробегаете расстояние 60 (100)м. Разделите путь на время, т.е.

определите среднюю скорость в метрах в секунду. Переведите метры в секунду

в километры в час. Результаты запишите в тетрадь.

Давление.

Задание 1.

Определите давление, производимое стулом. Подложите под ножку стула

листок бумаги в клеточку, обведите ножку остро отточенным карандашом и,

вынув листок, подсчитайте число квадратных сантиметров. Подсчитайте площадь

опоры четырех ножек стула. Подумайте, как еще можно посчитать площадь опоры

ножек?

Узнайте вашу массу вместе со стулом. Это можно сделать при помощи

весов, предназначенных для взвешивания людей. Для этого надо взять в руки

стул и встать на весы, т.е. взвесить себя вместе со стулом.

Если узнать массу имеющегося у вас стула по каким-либо причинам не

получается, примите массу стула равной 7кг (средняя масса стульев). К массе

собственного тела прибавьте среднюю массу стула.

Посчитайте ваш вес вместе со стулом. Для этого сумму масс стула и

человека необходимо умножить примерно на десять (точнее на 9,81 м/с^2).

Если масса была в килограммах, то вы получите вес в ньютонах. Пользуясь

формулой p=F/S, подсчитайте давление стула на пол, если вы сидите на стуле,

не касаясь ногами пола. Все измерения и расчеты запишите в тетрадь и

принесите в класс.

Задание 2.

Налейте в стакан воду до самого края. Прикройте стакан листком плотной

бумаги и, придерживая бумагу ладонью, быстро переверните стакан кверху

дном. Теперь уберите ладонь. Вода из стакана не выльется. Давление

атмосферного воздуха на бумажку больше давления воды на нее.

На всякий случай проделывайте все это над тазом, потому что при

незначительном перекосе бумажки и при еще недостаточной опытности на первых

порах воду можно и разлить.

Задание 3.

“Водолазный колокол” - это большой металлический колпак, который

открытой стороной опускают на дно водоема для производства каких-либо

работ. После опускания его в воду содержащийся в колпаке воздух сжимается и

не пускает воду внутрь этого устройства. Только в самом низу остается

немного воды. В таком колоколе люди могут двигаться и выполнять порученную

им работу. Сделаем модель этого устройства.

Возьмите стакан и тарелку. В тарелку налейте воду и поставьте в нее

перевернутый вверх дном стакан. Воздух в стакане сожмется, и дно тарелки

под стаканом будет очень немного залито водой. Перед тем как поставить в

тарелку стакан, положите на воду пробку. Она покажет, как мало воды

осталось на дне.

Задание 4.

Этому занимательному опыту около трехсот лет. Его приписывают

французскому ученому Рене Декарту (по-латыни его фамилия - Картезий). Опыт

был так популярен, что на его основе создали игрушку “Картезианский

водолаз”. Мы с вами можем проделать этот опыт. Для этого понадобится

пластиковая бутылка с пробкой, пипетка и вода. Наполните бутылку водой,

оставив два-три миллиметра до края горлышка. Возьмите пипетку, наберите в

нее немного воды и опустите в горлышко бутылки. Она должна своим верхним

резиновым концом быть на уровне или чуть выше уровня воды в бутылке. При

этом нужно добиться, чтобы от легкого толчка пальцем пипетка погружалась, а

потом сама медленно всплывала. Теперь закройте пробку и сдавите бока

бутылки. Пипетка пойдет на дно бутылки. Ослабьте давление на бутылку, и она

снова всплывет. Дело в том, что мы немного сжали воздух в горлышке бутылки

и это давление передалось воде. Вода проникла в пипетку - она стала тяжелее

и утонула. При прекращении давления сжатый воздух внутри пипетки удалил

лишнюю воду, наш “водолаз” стал легче и всплыл. Если в начале опыта

“водолаз” вас не слушается, значит, надо отрегулировать количество воды в

пипетке.

Когда пипетка находится на дне бутылки, легко проследить, как от

усиления нажима на стенки бутылки вода входит в пипетку, а при ослаблении

Страницы: 1, 2, 3