НАЧАЛЬНАЯ
СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ

Г.И.КИТАЙГОРОДСКАЯ,
КРИРОиПК, Коми ГПИ, г. Сыктывкар,
Республика Коми
gikit@rol.ru

Как увидеть время

Программа курса предпрофильной подготовки, 14 ч. 9-й класс

Цель курса – создание ориентационной и мотивационной основ для осознанного выбора учеником естественнонаучного профиля обучения путём знакомства с научным методом познания и основными способами деятельности.

На протяжении всей своей истории человечество пытается укротить время, управлять им. В рамках данного курса учащиеся знакомятся с развитием представлений о времени, способами его измерения, его свойствами. Хотя при изучении основного курса физики они уже пользовались понятием время и измеряли его, сущность времени, а также его свойства специально не изучали.

обучение методу научного познания осуществляется путем освоения его основных элементов – поиск и анализ информации, наблюдение, измерение, выдвижение гипотез, построение моделей, проведение эксперимента, анализ результатов исследования. При этом формируются умения самостоятельно и мотивированно организовывать свою познавательную деятельность, исследовать несложные реальные связи и зависимости, организовывать и проводить учебно-исследователькую работу (выдвигать гипотезы, моделировать, осуществлять проверку, прогнозировать результат и т.д.), самостоятельно создавать алгоритмы познавательной деятельности для решения познавательных задач, осуществлять поиск информации и критически её оценивать, использовать мультимедийные ресурсы и компьютерные технологии, владеть основными видами публичных выступлений, оценивать свои учебные достижения, владеть навыками организации и участия в коллективной деятельности.

Учебно-тематический план

Особенностью курса является его интегративность, междисциплинарный характер учебного материала (физика + математика + астрономия + биология). Он не дублирует основной курс физики. В ходе учебного процесса предполагается использовать активные методы обучения, включающие ученика в поисковую, исследовательскую, конструкторскую деятельность через разнообразные формы учебной деятельности.

В результате изучения курса учащиеся формируют собственную позицию относительно выбора профиля обучения, осваивают эмпирические методы научного познания.

Примерное содержание учебного курса

1. Время в природе и в жизни человека. Представления учёных о времени с древности до современности (Лукреций Кар, И.Ньютон). Возникновение проблемы измерения времени. Измерения больших и малых промежутков времени в древности. Единицы времени. Эталон времени. Временные масштабы природных явлений. Временные рекорды в спорте, технике, технологии и т.д.

2. История часов. Принципы работы и конструкции часов. Солнечные часы. Водяные и песочные часы. Механические часы (пружинные, гиревые, электромеханические). Электронные часы. Молекулярные и атомные часы. Необычные часы: лунные, огненные, цветочные, биологические.

3. Измерение физических величин с помощью часов. Измерение длины, массы. Определение объёма, плотности, скорости.

4. Время в мире больших скоростей. Основные представления о времени в теории относительности Эйнштейна. Взаимосвязь пространства и времени. Время в системах, движущихся со скоростями, близкими к скорости света. Парадокс близнецов.

5. Измерения больших промежутков времени. Календари. Лунные и солнечные календари. Сутки, год – естественные единицы времени. Древнеримский, юлианский, григорианский календари. Гринвичское и поясное время. Проекты календаря.

6. Подведение итогов. Для чего нужно уметь измерять время? Важность измерения времени в науке, медицине, технике, технологии, быту.

Методические рекомендации

При организации и проведении курса используются различные формы, приёмы и методы учебно-воспитательного процесса. К некоторым урокам ученики готовят сообщения и доклады. Темы сообщаются на первом уроке.

Примерное содержание некоторых уроков

Урок 1 (лекция). Учитель раскрывает представления учёных о времени с древности до современности (Лукреций Кар, И.Ньютон). Рассказывает о возникновении проблемы измерения времени, о способах измерений больших и малых промежутков времени в древности. Рассматриваются единицы времени: секунда, час, сутки, год и т.д. Сообщается о современном эталоне времени.

Домашнее задание (ДЗ). Подготовить сообщения на следующие темы: «Самые быстрые события в природе», «Самые медленные природные явления», «Временные параметры физиологических процессов человека и животных».

Урок 2 (практическое занятие).

1-й этап. Заслушиваются сообщения учащихся, организуется обсуждение и коллективно составляется таблица наиболее интересных данных.

2-й этап. Решение познавательных задач. Рекомендуется групповая форма работы. Задачи типа:

1. Определите время, за которое свет от ближайшей звезды проходит до Земли.

2. Определите время, за которое отражённый от Луны свет достигает Земли.

3. Определите время между двумя ударами
сердца.

4. Определите, сколько секунд вы прожили.

ДЗ. Придумайте свою задачу на определение времени какого-либо события. Подготовьте сообщения на темы: «Временные рекорды в спорте», «Временные рекорды в технике», «Временные рекорды в технологии».

Урок 3 (практическое занятие).

1-й этап. Решение задач, составленных учениками.

2-й этап. Заслушиваются сообщения учащихся, организуется обсуждение и коллективно составляется таблица наиболее интересных рекордов.

ДЗ. Подготовьте доклады (с изготовлением модели часов) на темы: «Солнечные часы», «Песочные и водяные часы».

Урок 4 (практическое занятие). Выступления учащихся с докладами и представлением моделей.

ДЗ. Подготовьте доклады на темы: «Механические часы (пружинные, гиревые, электромеханические)», «Электронные часы. Молекулярные и атомные часы». При подготовке используйте мультимедийные энциклопедии «Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия-2003», «От плуга до лазера».

Урок 5 (практическое занятие). Выступления учащихся с докладами.

ДЗ. Решите задачи:

1. На сколько будут отставать маятниковые часы типа ходиков на Луне в течение земных суток?

2. При обучении музыке часто используется метроном. Это прибор, издающий периодические отрывистые щелчки. Длительность интервала между двумя ударами метронома регулируется перемещением грузика по качающейся шкале. Как самостоятельно проградуировать шкалу метронома в секундах с помощью нитки, стального шарика и рулетки?

Подготовьте доклады на темы: «Огненные часы», «Цветочные часы», «Биологические часы».

Урок 6 (практическое занятие). Выступления учащихся с докладами. Фронтальное решение экспериментальной задачи: определите точность своих биологических часов при измерении 1 мин, 10 мин. По результатам экспериментов выбирается ученик с самыми точными биологическими часами.

ДЗ. Определите, у кого из членов семьи наиболее точные биологические часы.

Урок 7 (практическое занятие). Решение экспериментальных задач на определение длины и объёма с помощью измерения времени:

1. Определите рост человека с помощью часов. (Указание. Маятник может стать измерителем длины: период его колебаний зависит от длины нити.)

2. Представьте, что для измерения высоты дома вам было предложено воспользоваться пустой консервной банкой и секундомером. Сумели бы вы справиться с заданием? Как нужно действовать?

3. Определите объём классной комнаты с помощью часов.

4*. Оцените радиус вогнутого сферического зеркала (или радиус кривизны вогнутой линзы) с помощью секундомера и стального шарика известного радиуса.

При решении задач необходимо определить погрешность своих измерений.

Урок 8 (практическое занятие). Решение экспериментальных задач на определение массы и плотности:

1. Используя пружинный маятник, часы и тело известной массы (гирьку), определите массу некоторого тела.

2. Подлетев к незнакомой планете, космический корабль, выключив двигатель, вышел на круговую орбиту, и космонавты приступили к предварительным исследованиям. Могут ли они определить среднюю плотность вещества планеты, пользуясь для этого только часами?

Урок 9 (практическое занятие). Решение экспериментальных задач на определение скорости тел:

1. Как найти скорость истечения воды из водопроводного крана, имея цилиндрическую банку, секундомер и штангенциркуль?

2. Определите скорость вылета шарика из игрушечного пистолета, используя только секундомер.

Урок 10 (лекция). Основные представления о времени в теории относительности Эйнштейна. Взаимосвязь пространства и времени. Время в системах, движущихся со скоростями, близкими к скорости света. Лекция может сопровождаться фрагментами из учебного фильма «Теория относительности» и художественных кинофильмов «Москва–Кассиопея» и «Отроки во Вселенной».

Урок 11 (практическое занятие). Решение задач на «парадокс близнецов»: определите, сколько земных лет потребуется для перелёта от Земли до ближайшей звезды, если космический корабль движется со скоростью 0,5с. Какое время пройдёт для участников полёта?

ДЗ. Подготовьте доклады на темы: «Лунные и солнечные календари», «Древнеримский календарь», «Юлианский и григорианский календари», «Гринвичское и поясное время».

Урок 12 (практическое занятие). Учитель рассказывает о естественных единицах времени (сутки, год) и об основных принципах создания календарей. Заслушиваются и обсуждаются доклады учеников.

ДЗ. Предложите собственный календарь.

Урок 13 (конкурс). Организуется конкурс ученических календарей.

Урок 14 (дискуссия). Организуется диспут «Для чего нужно уметь измерять время?». Ученики обосновывают важность измерения времени в науке, медицине, технике, технологии, быту. Подводятся итоги учебного курса.

Литература

Аксельрод З.М. Теория и проектирование приборов времени. – Л., 1969.
Ахутин А.В. Понятие «природа» в античности и в Новое время. – М.: Наука, 1988.
Биологический энциклопедический словарь. – М.: Российская энциклопедия, 2000.
Биологические часы. Пер. с англ. Под ред. С.Э.Шноля. – М.: Мир, 1964.
Бялко А.В. Наша планета – Земля. – Библиотечка «Квант», 1983, вып. 29.
Горев Л.А. Занимательные опыты по физике в 6–7 классах средней школы: Книга для учителя. – М.: Просвещение, 1985.
Енохович А.С. Справочник по физике и технике: Учебное пособие для учащихся. – М.: Просвещение, 1983.
История часового дела в России. http://uni-versity.rsuh.ru/horology/course/
Кабардин О.Ф., Орлов В.А., Пономарёва А.В. Факультативный курс физики. 8 кл.: Учебное пособие для учащихся. – М.: Просвещение, 1985.
Виртуальная школа Кирилла и Мефодия. Медиатека по физике. – М.: ООО «Кирилл и Мефодий» – ООО «Нью- МедиаДженерейшн», 2003.
Маколи Д. Интерактивная энциклопедия науки и техники. От плуга до лазера. 2.0. – «Дорлинг Киндерсли», русская версия, 1998.
Энциклопедический словарь юного астронома. Сост. Ерпылёв Н.П. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Педагогика, 1986.
Энциклопедический словарь юного техника. Сост. Зубков Б.В., Чумаков С.В. 2-е изд., испр. и доп. – М.: Педагогика, 1987.
Энциклопедический словарь юного физика. Сост. Чуянов В.А. – М.: Педагогика, 1984.

Галина Ивановна Китайгородская – выпускница МПГУ. В 1997 г. защитила кандидатскую диссертацию по проблеме индивидуализации обучения физике. Работала в школе, ПТУ. Сейчас доцент кафедры физики Коми ГПИ, преподаёт общую физику, теорию и методы обучения физике, ведёт спецкурсы. Заведует кафедрой преподавания физики и математики КРИРОиПК. Область научных интересов – подготовка учителя к профессиональной деятельности в условиях профильной школы. Замужем, имеет двоих дочерей. Старшая – студентка математико-механического факультета СПбГУ, младшая учится в 6-м классе. Любит читать, слушать музыку, увлекается цветоводством и кулинарией.

_______________________

*См. задачу 51 в учебном пособии: Ланге В.Н. Экспериментальные физические задачи на смекалку. – М.: Наука, 1985.