Портфолио

Физика… на Канарах, или О проблемах ученических микропроектов

Поиск истины важнее, чем обладание истиной.
Альберт Эйнштейн

В наш лицей ребята приходят в 8-й класс, т.е. после первого года изучения физики. Анализ анкет учащихся показывает, что редко у кого из новичков, вступивших в лицейское братство, физика – любимый предмет. Поэтому наша первоочередная задача заключается в том, чтобы как можно быстрее изменить это незавидное для нас положение. Как показывает наш опыт, этому в немалой степени способствует именно проектно-исследовательская деятельность учащихся (ПрИД). Об этом можно судить и по анкетам в конце учебного года, и по разным, казалось бы, незначительным, но показательным ситуациям. Например, однажды после выпускных экзаменов в 9-м классе ко мне обратился лицеист Саша П. с просьбой предложить тему для летнего проекта. Выяснилось, что отдыхать летом он будет на Канарах и при этом вовсе не хочет забывать о физике!

Как показано в табл. 1, часть проблем мы смогли решить в той или иной степени (условные обозначения: «+!» – проблема успешно решена полностью; «+» – проблема решена в основном; «+/–» – намечены пути решения проблемы).

Таблица 1

Проблемы ПрИД	Степень решения
Система в работе	+!
Мотивация	+!
Тематика	+
Оценивание	+/–
Научно-метод. руководство	+/–

Остановимся подробнее на самих проблемах и возможных путях их преодоления.

Следует отметить, чтo работа в ПрИД должна быть хорошо продумана и спланирована. При этом очень важно сочетать её разнообразные формы: исследовательские микрозадания на уроках и дома, различные виды внеклассных мероприятий, где ПрИД включается как одна из составляющих, причём важнейшая, ибо для успешного усвоения учебного материала, на наш взгляд, совершенно необходимы два фактора: любовь к изучаемому предмету и возможность самореализации в нём.

1. Мотивация

Как добиться того, чтобы ПрИД была интересна для большинства учащихся? По-видимому, это одна из главных проблем. У нас проекты выполняют практически все. Мы считаем, что причина – системный подход к самой проблеме и, в первую очередь, удачная подборка тем микропроектов. О системе речь пойдёт ниже, а пока остановимся на формировании тематики.

2. Тематика

Мы располагаем достаточно большим набором разнообразных по характеру тем микропроектов для учащихся с самыми разными склонностями и предпочтениями. Не менее половины 8-классников с удовольствием проводят эксперименты, поэтому им предлагаются такие проекты, где требуется собрать установку, провести наблюдения или опыт (в скобках после темы указан номер и год выхода журнала «Квант», в котором опубликована статья): «Куда дует ветер?» (№ 2/1997), «Странные тени и отражения» (№ 3/1996), «Молоко убежало» (№ 4/2001), «Шарик, который не сдувается» (№ 5/1979), «Капля на горячей поверхности» (№ 12/1977), «Смерч у вас дома» (№ 4/2003), «Путешествие в луче отражённого света» (№ 2/1995), «Устоит ли наш кораблик?» (№ 4/2008).

Почему мы взяли за основу ресурсы именно «Кванта»? По нашему мнению, этот журнал – один из самых качественных, надёжных и доступных источников информации для учителей и школьников. К сожалению, при всём изобилии имеющихся ныне материалов нередко среди них встречаются с непроверенными и даже искажёнными фактами (особенно в интернете). Практически весь архив журнала выложен на сайте kvant.mirror1.mccme.ru/index.htm (см. также нашу статью в «Физике-ПС» № 17/2009).

Однако в любом классе есть и теоретики, имеющие склонность к размышлениям. Для них интересными могут оказаться темы «Почему Луна не из чугуна?» (№ 4/1972), «Почему у сыра круглые дыры?» (№ 2/1998), «Почему человек не стал великаном?» (№ 7/1990), «Почему в холодильнике сохнут продукты?» (№ 4/1977), «Почему Земля вращается против часовой стрелки?» (№ 4/2006), «Может ли быть невозможное?» (№ 4/1985), «У металлов есть память» (№ 9/1983), «Что случилось с лампочкой?» (№ 8/1983), «Огни святого Эльма у вас дома» (№ 7/1991).

Любителей истории физики, возможно, привлекут темы «Немного о термометре и термоскопе Фердинанда» (№ 5/1986), «Загадка лейденской банки» (№ 11/1991), «Дальтон взвешивает атомы» (№ 4/1987), «Игра нитей в опыте Рихмана» (№ 11/1992), «Что думали о дальнозоркости две тысячи лет назад» (№  6/1999), «За одним столом с Плутархом» (№ 1/2002).

Даже «чистые гуманитарии» не должны остаться вне ПрИД. Подробную тематику микропроектов для учащихся 8-го класса мы даём в Приложении.

3. Оценивание

Проектанты должны ясно осознавать, что именно ценится в самой работе. К сожалению, большинство 8-классников, начиная обучение в лицее, о проектной деятельности имеют весьма отдалённое представление, считая её сродни реферативной работе в самом примитивном виде, когда требуется всего лишь найти в интернете какую-либо статью по данной теме, скачать и распечатать её (порой даже не читая).

Мы же на конкретных примерах объясняем ребятам, что, на наш взгляд, заслуживает высокого звания «Микропроект»:

1. Если работа экспериментальная, то необходимо самостоятельно собрать установку и выполнить сам эксперимент, составив отчёт о проделанном.

2. Если работа теоретическая, во время её защиты нужно не только рассказать о том, что прочитано в книгах, статьях или на сайтах, но и объяснить, каков личный вклад автора. Иначе «проект» будет лишь реферативным. Конечно, и от таких работ нельзя отказываться полностью, ведь есть отдельные учащиеся, для которых пока (в 8-м классе) посилен лишь этот вид деятельности (постепенно они смогут разобраться в специфике ПрИД и подняться на более высокий уровень). Очень хорошо, что многие статьи в «Кванте» включают в себя нерешённые вопросы по теме и тем самым дают направление, в котором нужно двигаться для развития микропроекта.

Известно, как важно объективно оценить выполненную работу. Жюри составляют сами учащиеся. Во время защиты микропроектов каждому из присутствующих выдаётся листок со списком учащихся и списком номинаций, по которым проводится выбор лауреатов:

1. Необычное в обычном (новизна темы).
2. Качество оформления работы.
3. Использование фото-, видеоматериалов.
4. Ораторское искусство.
5. Научность изложения материала.
6. Доступность раскрытия темы.
7. Свой вклад в работу.
8. Лучший теоретик.
9. Лучший экспериментатор.

Таким образом, номинантов выбирают сами учащиеся, а учитель лишь обрабатывает полученные анкеты и объявляет результаты.

4. Научно-методическое руководство

Ещё одна серьёзная проблема – как суметь осуществить руководство большим количеством работ одновременно (у нас, например, на одного учителя приходится до 50 ученических микропроектов в год!). Даже беглый просмотр их требует значительного времени, а уж если нужно ещё и проконсультировать каждого, то задача, на первый взгляд, становится практически невыполнимой… Мы не нашли 100%-ного решения этой проблемы, и всё же пути решения намечены; один из них – помощь старшеклассников, особенно, если они сами выполняли аналогичную работу. Без сомнения, подобное сотрудничество имеет важное воспитательное значение.

5. Система работы

Основные этапы, сроки и виды деятельности ПрИД представлены в табл. 2.

Таблица 2

Этап	Вид деятельности	Сроки
Подготовительный	Выполнение исследовательских микрозаданий	Октябрь – февраль
Поисковый	Выбор темы каждым учащимся. Сбор и систематизация материалов	Март
Обобщающий	Обработка собранного материала	Апрель – май
Заключительный	Подготовка презентации	1–14 июня
Защита	Защита проекта на микроконференции	15 июня
Физбой	Участие лучших проектов в физическом бое	16 июня

Подготовительный этап. Это наиболее ответственный этап: учителю важно заметить и поощрить отдельные, иногда даже малозаметные успехи учащихся. И здесь нужен исключительный такт в оценке работ, ведь случается (вспомним, например, эпизод из фильма «Весна на Заречной улице», когда рабочий Саша Савченко приносит своё изобретение инженеру Крушенкову с кучей грамматических и прочих ошибок), что некоторые бросающиеся в глаза недочёты (например, не слишком эстетичное оформление работы) не позволяют увидеть в ней главное.

Вот что писал по этому поводу академик П.Л.Капица: «При конструировании приборов надо, как мне кажется, обратить внимание на выявление творческих способностей детей и давать им максимальную возможность проявить свои изобретательские склонности, хотя бы и в мелочах. Гораздо лучше прибор, который построен кустарно, самыми простыми средствами, но остроумно и самостоятельно, чем точная и аккуратная копия из курса физики, сделанная тем же учеником». И хотя эта позиция высказана великим учёным почти 70 лет назад (из отзыва о выставке «Юные техники – школе», 1940 г.), она не потеряла до сих пор своей актуальности.

Темы и цели работ на этом этапе достаточно стандартные, например, вскипятить воду в бумажной коробочке или изготовить электроскоп. Однако уже при выполнении таких заданий нередко проявляются наиболее ценные качества физика-экспериментатора: огромное желание, терпение, смекалка, умение взаимодействовать с товарищами и родителями. Уже первые проведённые опыты позволяют выявить своеобразных лидеров-экспериментаторов. Причём нередко их средняя оценка за ответы по теории и решению задач может быть ниже «4». И довольно быстро начинает изменяться статус ученика: из серого троечника он может неожиданно для одноклассников, а порой и для учителей, превратиться в знаменитость местного масштаба.

Например, лицеист, о котором говорилось в начале статьи, прошёл путь от простого опыта наблюдения кипения воды в бумажной коробочке до победы в конкурсе экспериментаторов и даже отдых на Канарах рассчитывал разумно сочетать с ПрИД.

Поисковый этап. Здесь учащимся важно не ошибиться в выборе темы микропроекта, чтобы она оказалась по силам. Многие темы выглядят, на первый взгляд, весьма привлекательно, и 8-классники могут просто не заметить, что работы рассчитаны на более подготовленных учащихся. Например, не раз наши 8-классники хотели выбрать темы «Физика и гитара» (№ 6/1992), «Можно ли зажарить мамонта в микроволновой печке?» (№ 6/1994), «Как индейцы бросают томагавк?» (№ 11/1989), «Легко ли забить гвоздь?» (№ 6/1997), «Почему вода выливается из ведра?» (№ 9/1983), «Бумеранг» (№ 10/1970), «Секрет змеи. Ползёт или катится?» (№ 2/1998). Задача учителя – заранее подсказать, что для выполнения подобных микропроектов необходима более солидная математическая подготовка и более глубокие знания основных законов физики.

Хотя и здесь могут быть исключения. Так, однажды, выбрав тему «Как устроена пустота?» (№ 3/1986), 8-классник Саша М. сумел достаточно глубоко разобраться в ней, а интерпретация физического смысла формулы постоянной тонкой структуры, записанная на доске во время защиты, произвела сильное впечатление на присутствовавших учителей.

Обобщающий этап. При обработке собранного материала также важно суметь подсказать учащемуся, что же имеет смысл включить в саму работу. Полезно бывает напомнить мнение знаменитого американского физика Ричарда Фейнмана: «Истина всегда оказывается проще, чем можно было предположить».

Заключительный этап. Бóльшая часть наших микропроектов бывает представлена в программе PowerPoint, часто включает в себя видеофрагменты экспериментов.

Защита. Защита проекта на микроконференции проходит в торжественной, праздничной обстановке.

Физбой. Команды сами отбирают учащихся, которые будут представлять класс на физбое. Он должен проходить так, чтобы надолго остаться в памяти.

Побывав на Празднике Архимеда в МГУ им. М.В.Ломоносова, великий Нильс Бор произнёс: «Если вы, молодые физики, умеете шутить с таким задором и энтузиазмом, я совершенно спокоен за судьбу физики…» Его слова стали эпиграфом к проведению наших турниров, о чём мы уже писали в «Физике-ПС» (№ 3/2008).

А чем же завершился эксперимент на Канарах, возможно, спросите вы? Для нашего лицеиста-девятиклассника это был не мгновенный порыв, а начало интересной проектной работы, которая явилась ещё одной ступенькой в освоении физики.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

Тематика микропроектов для учащихся 8-х классов.

Любителям искусства

• Почему на картине И.Левитана «Март» тени на снегу, отбрасываемые деревьями в ясный день, голубого цвета?

• Всем, вероятно, приходилось видеть картины, которые не только смотрят прямо на нас, но даже следят за нами глазами, обращая их в ту сторону, куда мы переходим. Эта любопытная особенность таких портретов издавна подмечена и всегда казалась многим загадочной. Чем же можно объяснить подобные свойства картин?

• В своём шедевре «Девятый вал» И.Айвазовский изобразил именно девятый, а не четвёртый или двенадцатый вал. Есть ли этому научное объяснение?

Любителям размышлять

• Почему не падает велосипед?
• Почему у кошки глаза блестят?
• Почему гудят провода?
• Как устроены кристаллы?
• Почему «поёт» водопровод?
• Почему сгоревшая спичка изогнута?

Книголюбам и любителям интернета

• Просмотрите по нескольку номеров журналов «Наука и жизнь», «Химия и жизнь», «Природа», «Знание – сила». Дайте краткую характеристику стиля каждого журнала.
• Просмотрите декабрьские номера журнала «Квант» за разные годы и подберите ссылки на статьи на темы: «Температура», «Электрический ток», «Исаак Ньютон».
• Просмотрите несколько номеров журнала «В мире науки». Найдите статью, которая была бы вам понятна (хотя бы и не полностью) и интересна. Сделайте краткую аннотацию этой статьи.
• Сделайте краткую аннотацию интересных, по вашему мнению, книг в нашей библиотеке или в книжных магазинах.
• С помощью поисковых систем интернета сделайте обзор свежих новостей науки.

Любителям экспериментировать

• Как вырастить кристалл. Игрушки из кристаллов.
• Модели смерча.
• Шарик с дыркой в струе пылесоса.
• Наблюдения над утренней чашкой кофе.
• Пинг-понг… в умывальнике.
• Мостик из бумаги.
• Как определить полюсы магнита?
• Можно ли увидеть магнитное поле?
• Фотографирование невозможных объектов.
• Искусственная радуга.

Любителям истории

• Кто из российских учёных был лауреатом Нобелевской премии?
• Открытия кого из наших физиков остались незамеченными иностранными учёными?
• Скорость света и её измерение.
• Тепловые двигатели вчера и сегодня.
• Perpetuum mobile.

Любителям решать задачи

• Найдите задачи академика Капицы. В чём их отличие от «обычных» задач по физике? Попробуйте найти решение хотя бы одной его задачи.
• Подберите интересные и необычные задачи с решениями по любой изученной теме. Сделайте микрозадачник по теме.

Мы привели здесь канонический вариант тематики микропроектов для учащихся 8-го класса, созданный ещё в 2005 г. Что изменилось за прошедшие годы? В журнале «Квант» были найдены другие интересные темы (большинство из них указано выше – в разделах «Тематика» и «Поисковый этап»). Кроме того, мы подружились с журналом «Потенциал», в котором опубликовано тоже немало полезного для проведения ПрИД. Вот только несколько примеров: «Мираж в неравномерно нагретой воде (№ 1/2008), «Как замерзает вода?» (№ 5/2008), «Водяной барометр Паскаля из современных материалов» (№ 7/2007), «Опыты с кипящей водой и атмосферным давлением» (№ 9/2007), «Можно ли вскипятить воду в ледяном стаканчике?» (№ 12/2006), «Палец в расплавленном свинце» (№ 11/2006), «Как измерить ускорение свободного падения с помощью… компьютера» (№ 5/2006), «Как измерить давление газа в бутылке “Sprite”?» (№ 11/2005), «Медицинский термометр, знакомый и незнакомый» (№ 10/2005), «Как получить круглые снежинки на фотографиях?» (№ 7/2005).

ПРИМЕР ИДЕИ МИКРОПРОЕКТА «Фотографирование невозможных объектов». Орехов Вадим

• …Иногда из двумерного рисунка или фотографии мозг не может однозначным образом построить реально существующий трёхмерный объект. Такие объекты получили название невозможных. Хотя реально эти объекты не существуют, можно всё-таки сделать трёхмерную модель, которая создаёт впечатление невозможного объекта, если её сфотографировать с определённой точки. Например, изображённый на рис. а невозможный треугольник, придуманный Пенроузом, можно получить, сделав разомкнутую трёхмерную модель (рис. б). Если смотреть на такую модель одним глазом и найти нужную точку, можно увидеть, как две разъединённые стороны модели совместятся. Сфотографировав модель из этого положения, получим фотографию невозможного треугольника Пенроуза. А вот как получить фотографию «невозможного куба» (рис. в, г, д).

(Полностью проект представлен на авторском сайте bond1958.narod.ru.)

 

ПРОЕКТ: сконструируйте коробочку, в которой кубик льда не растаял бы полностью за весь учебный день в лицее (с 9 до 16 ч). Лёд в конструкции победителя конкурса (Саши П. – см. начало статьи!) продержался более двух суток. Идея конкурса экспериментаторов найдена в книге Х.Рачлиса «Физика в ванне», изданной в библиотечке «Квант».

ПЛАКАТ с отчётом о творческом домашнем задании «Оценить мощность спички» Светы Ш. (8-й класс).