Мастер-класс (19.11.2013)

Бондаров М.Н.
учитель физики ГБОУ лицей №1501
mihail_bondarov@mail.ru
Бондарова О.И.
учитель физики ГБОУ СОШ №1236
obondarova@yandex.ru

 

Как известно, мольеровский господин Журден однажды признался: “Я и не подозревал, что вот уже более сорока лет говорю прозой“. Так и некоторые из нас, учителей-практиков, порой и не догадываются, что многие годы работают, реализуя некоторые теоретические идеи, в частности, научно-практического образования.
Действительно, на уроках и во внеклассной деятельности мы стремимся дать нашим ученикам качественную базовую подготовку по физике, помочь освоить им научный метод и навыки проведения самостоятельного исследования, проектной работы. Педагогическая наука определяет всё это как составные элементы научно-практического образования. Получается, что наш практический опыт удачно ложится в теоретическую концепцию.
Однако не будем углубляться в терминологические и прочие тонкости теории, а перейдём непосредственно к рассказу о созданных нами электронных ресурсах, которые позволили во многом облегчить наш учительский труд.
Выкладывать на авторских сайтах свои материалы мы начали более 5 лет назад. За это время количество накопленных материалов значительно увеличилось, мы привыкли ежедневно пользоваться ими, и нам уже трудно представить свою работу без опоры на них.
Созданные нами ресурсы позволяют оптимизировать процесс подготовки учителя физики к урокам и их проведению. Кроме того, использование этих ресурсов оказывает действенную помощь в различных видах внеурочной деятельности: при подготовке учащихся к олимпиадам, в проектно-исследовательской деятельности, при проведении различных внеклассных мероприятий (вечеров, физических боев, игр «Что? Где? Когда?», брэйн-рингов, турниров юных физиков).
Автор одного из лучших школьных учебников физики, академик Исаак Константинович Кикоин говорил: «Допустить ошибку в школьном учебнике гораздо опаснее, чем в учебнике для вуза. Профессор поправит ошибку автора, а учитель, где-нибудь в глубинке, этого может и не сделать. Размножение такой ошибки в пяти миллионах экземплярах может иметь серьёзные отрицательные последствия». И добавлял: «Надо писать так, чтобы не было пяти миллионов ошибок» [1].
Это было сказано в то время, когда практически в каждой книге и в каждом журнале можно было найти список замеченных опечаток. Как давно это было!
В наше время книжный и журнальный рынок опечатки замечать не собирается, а что уж говорить о мире сети Интернет!
Готовя свой ресурс, мы решили опираться только на высококачественную продукцию, прошедшую главное испытание – временем. И не нашли ничего лучше материалов научно-популярного физико-математического журнала «Квант», на которых выросло не одно поколение. Сейчас к этим материалам добавилась качественная продукция журнала для старшеклассников и учителей «Потенциал».
Созданный нами Интернет-ресурс на авторском сайте «Рождественская физика» http://motchalov.com/ мы использовали в различных видах учебной и внеурочной деятельности:
1) при подготовке учителя к уроку и в его проведении [15], [20], [22], [23], [24];
2) в работе элективного курса «Оригинальные методы решения задач по физике» (программа курса выложена на сайте газеты «Физика. Первое сентября» http://fiz.1september.ru/sproject.php?sproject=000) [5], [7], [8], [9], [10], [12], [16], [17], [18], [21], [25] – [30];
3) в проектно-исследовательской деятельности учащихся [11], [13], [14], [15], [19], [20], [22], [23], [24];
4) при проведении внеклассных мероприятий [3], [4], [6], [22].
Разумеется, творчески работающий учитель может найти и иные способы применения созданного нами продукта в своей работе.
И хотя ресурсы нашего сайта предназначены в основном для учителя, ими может успешно воспользоваться и ученик. Для учителя физики конструктор – это прежде всего помощник в подготовке и проведении уроков. С его помощью можно подобрать нестандартные задания для различных этапов урока, в том числе особые домашние задания для теоретиков, экспериментаторов, гуманитариев и исследователей. Многие из этих заданий могут перерасти в серьёзные проектно-исследовательские работы.
Рассмотрим подробнее методику использования одного из наших ресурсов – электронного конструктора уроков. Основные идеи, которые привели к его созданию, взяты нами из замечательной книги А.А.Гина «Приёмы педагогической техники» [2]. В этом педагогическом бестселлере автор советует создать собственную картотеку, собрав в ней «золотые крупинки»: занимательные факты по предмету, красивые задачи и загадки, игры, мнемонические формулы, высказывания великих людей, типичные ошибки и «ляпы» учеников… Для облегчения учительской жизни предлагается также создать и использовать в работе конструктор для «сборки урока». Каждый раздел урока может быть реализован разными приёмами или их комбинациями, и конструктор помогает сконструировать оптимальную структуру урока.
Руководствуясь предложениями А.А.Гина, наш урок мы разбили на следующие основные разделы:

1. Начало урока
2. Объяснение нового материала
3. Закрепление, тренировка, отработка умений
4. Повторение
5. Контроль
6. Домашнее задание (включив в него особые задания теоретикам, экспериментаторам, гуманитариям и исследователям)
7. Конец урока

Для начала урока А.А.Гин предлагает более десяти разнообразных приёмов или их комбинаций. В нашем конструкторе наиболее часто использовались следующие из них:

• Удивляй!
• Отсроченная отгадка
• Фантастическая добавка
• УМШ (учебный мозговой штурм)

Конструктор предлагает творчески работающему учителю различные возможности для нестандартного входа в урок. Так, в качестве «мотивационной затравки» к уроку по теме «Магнетизм» может служить любой из указанных выше приёмов.
Примером использования приёма «Удивляй!» может служить демонстрация опыта, описанного в журнале: «Возьмите большую магнитную стрелку на подставке и поднесите ее сначала к нижнему, а затем к верхнему концу школьного лабораторного штатива (варианты: к железному ведру, к железной ручке двери). Одинаково ли будет вести себя стрелка у разных концов штатива? Почему?».
Возможно и иное начало урока с помощью вопроса «Имеются два одинаковых стальных стержня, один из которых намагничен. Как узнать, какой из них намагничен, не пользуясь ничем, кроме самих стержней?», ответ на который может быть найден на уроке с помощью приёма УМШ.
Приём «Отсроченная отгадка» может быть проиллюстрирован вопросом «Почему в Канаде северные сияния бывают чаще, чем в Сибири, расположенной на той же географической широте?», а приём «Фантастическая добавка» – «Каким станет мир, если исчезнет магнетизм?»

Фрагмент конструктора уроков по теме «Электрическое поле»

Второй раздел урока  – «Объяснение нового материала» – представлен в конструкторе ссылками на статьи из журнала, в которых, на наш взгляд, имеется интересный материал в дополнение к изложенному в стандартных учебниках. К некоторым темам добавлены примеры на приём «Лови ошибку!». Элементы нашей методики использования этого приёма опубликованы в статье «Задачи с псевдорешениями» [3].
Так, используя этот приём, можно начать объяснение нового материала по теме «Парообразование» со следующего рассуждения (взятого из статьи М.Анфимова и А.Черноуцана «Пока вода испаряется»): «вылетевшие быстрые молекулы обладают аномально большой энергией, и поэтому пар должен быть горячей жидкости». Предварительно следует предупредить учащихся, что в приводимой фразе имеется ошибка, а их задача – обнаружить её. Авторы статьи (на которую имеется выход с помощью гиперссылки) дают такой ответ: «Это, конечно, не так. Только в начале своего «свободного» движения молекула обладает избыточной энергией. Преодолевая силу притяжения, она теряет часть своей избыточной энергии, и средняя энергия вылетевших молекул оказывается равной средней энергии молекул пара той же температуры».
Далее в статье приводится основанная на известных учащимся закономерностях оценка того, как быстро испаряется вода, и парадоксальный ответ: уровень воды в сосуде должен опускаться согласно расчётам на 1 см каждые 6 секунд!
В достаточно подготовленном классе всегда найдутся любители отыскать ошибку в приведённых рассуждениях, а учитель может подсказать им, где они могут проверить свой ответ (по той же гиперссылке!).

Фрагмент конструктора уроков по теме «Статика»

Раздел «Закрепление, тренировка, отработка умений» включает в себя не только разнообразные методы и приёмы работы, но и самые разные виды заданий для их реализации. В конструкторе мы ограничились в основном качественными вопросами. Отобранные нами расчётные задачи, как правило, имеют достаточно простое и красивое математическое оформление, в котором не растворяется физический смысл. К некоторым темам приведены оценочные задачи («Оценить, может ли стрела улететь на полкилометра?»), которых, к сожалению, ещё так мало в стандартных задачниках. На этом этапе урока также возможно использование приёма «Лови ошибку!» («При решении задачи на расчёт времени встречи двух тел при РУД иногда возникают два положительных корня. Как выбрать верный ответ?»)
Следующий раздел урока «Повторение» содержит вопросы и задания, позволяющие рассмотреть изучаемый материал «в разных связках и контекстах». Так, изучая относительность движения в кинематике, полезно «забросить удочку» в динамику: «Почему ветка за кормой плота плывёт рядом с ним, а ветка, плывущая около берега, отстаёт?» В этот же раздел имеет смысл включать избранные задачи из задачника «Кванта». Например, в теме «Применение законов динамики» полезно обсудить такую задачу: «Велосипедист легко развивает силу тяги 100 Н. Сила трения не превышает 50 Н. Казалось бы, за несколько часов велосипедист может достичь второй космической скорости. Однако это ещё никому не удалось. Почему?»
Домашнее задание может быть предложено одновременно в виде нескольких уровней. А.А.Гин выделяет [2] по крайней мере три уровня: «Первый уровень – ОБЯЗАТЕЛЬНЫЙ МИНИМУМ. Главное свойство этого задания: оно должно быть абсолютно понятно и ПОСИЛЬНО любому ученику, за обучение которого вы беретесь. Второй уровень задания – ТРЕНИРОВОЧНЫЙ. Его выполняют ученики, которые желают хорошо знать предмет и без особой трудности осваивают программу. По усмотрению учителя эти ученики могут освобождаться от задания первого вида. Третий уровень используется или нет учителем в зависимости от темы урока, подготовленности класса. Это – ТВОРЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ. Обычно оно выполняется на добровольных началах и стимулируется учителем высокой оценкой и похвалой».
Нами подготовлены четыре вида особых домашних заданий по каждой теме курса:

• для теоретиков;
• для экспериментаторов;
• для гуманитариев;
• для исследователей.

Ресурсы «Кванта» позволяют подобрать значительное число разнообразных заданий на все вкусы. В особые домашние задания мы включили немало экспериментальных заданий: от простых микроопытов («Доведите воду в чайнике до кипения и выключите газовую горелку. Почему из чайника сразу же вырывается сильная струя пара, хотя до этого пара не было видно?») до серьёзных работ типа «Исследуйте асимптотическую орбитальную устойчивость на модели монетки внутри воздушного шарика». Экспериментальные задачи могут оказаться интересными для всех учащихся класса, и всё же мы выделили в отдельный раздел особое задание экспериментаторам.
Вот несколько характерных примеров:

• «Попробуйте изготовить магнит с несколькими полюсами»,
• «Понаблюдайте за воздушными проводами, питающими двигатель вагона троллейбуса, или за рельсами детской электрической железной дороги. Как взаимодействуют между собой провода или рельсы, когда по ним протекают токи?»,
• «Почему изгибается сгорающая спичка?»,
• «Изучите на опыте образование ячеек Бенара, образующихся на поверхности горячего кофе»,
• «Исследуйте на опыте процессы, происходящие при замерзании лужи»,
• «Исследуйте на опыте поведение капли на горячей поверхности».

Задания для теоретиков также весьма разнообразны. Они могут включать

• качественную задачу («Может ли человек, связанный по рукам и ногам, бегать быстрее "развязанного"?»),
• сказочно-оценочную («На какой высоте летал на ковре-самолете старик Хоттабыч?»),
• проблемную («Почему измерение температуры медицинским термометром продолжается долго, а «стряхнуть» его можно практически сразу же после измерения температуры?»),
• исследовательскую («Как сохраняет устойчивость горнолыжник при спуске?»),
• парадокс («Сила Лоренца всегда перпендикулярна скорости частицы, поэтому ее работа равна нулю. В то же время работа электродвигателей происходит из-за действия на движущиеся заряженные частицы со стороны магнитного поля. Как разрешить это противоречие?»),
• реферат «Монополь Дирака, или История частицы, которая могла бы существовать» и т.д.

Основу особых домашних заданий гуманитариям составляют так называемые ТДЗ (творческие домашние задания) «Сочиняем сами»: физические явления в художественных произведениях, физика и юмор, физика и научное предвидение и т.п. Должны привлечь внимание вдумчивых учащихся

• качественные вопросы («Почему человек ест три раза в день, а, например, хомячки жуют почти постоянно?», «Можно ли увидеть полярные сияния в Риме? А на других планетах Солнечной системы? Если да, то на каких из них и в каких местах планет?»)
• вопросы для любителей живописи («С какой скоростью плывут варяги на картине Н.Рериха "Заморские гости"?»),
• темы рефератов («Случайное и закономерное в истории физических открытий», «Физики и прорыв минной блокады во время Великой отечественной войны»),
• исторические экскурсы («История физики на нумизматических памятниках»).

И, наконец, представлен широкий выбор домашних заданий, подготовленных специально для учащихся с исследовательским складом мышления.
Приведем некоторые из них:

• «Как осуществить передачу энергии без потерь по сверхпроводящим кабелям?»,
• «Две одинаковые вязанки дров сожгли у подножия холма и на его вершине. Где выделилось больше тепла?»,
• «Почему реки, текущие даже по совершенно плоской однородной почве, изгибаются?»,
• «Почему сосиски при долгом кипении лопаются вдоль, а не поперек?»,
• «Исследуйте процесс газовой гравитационной дифференциации во время катастрофы на озере Ниос»,
• «Оцените, сколько молекул, участвовавших в предсмертном вздохе Юлия Цезаря, попадают к нам в легкие при каждом вдохе?»,
• «Оцените толщину доски, которую может сломать человек при ударе рукой»,
• «Оцените последствия падения крупного метеорита в океан».

Отметим, что в некоторых видах особых домашних заданий наличествует так называемое «двойное дно». Вот пример из урока по теме «Колебания»: «Соедините нитью середины подвесов двух висящих рядом маятников равной длины так, чтобы нить слегка стягивала их друг с другом. Придерживая один маятник, немного подтолкните другой перпендикулярно стягивающей нити. Что произойдет, если теперь отпустить первый маятник? Почему?»
Если просто нажать кнопку «ответ», то перед глазами появится текст: «Маятники будут обмениваться энергией благодаря поперечной нити и станут попеременно останавливаться, приводя в движение "соседа"».
Кому-то, возможно, такой ответ покажется слишком кратким, в этом случае можно пройти далее по гиперссылке на статью Е.Бутикова «Связанные маятники», где маятниковая проблема обсуждается более детально.
Но самое главное: не ограничиваться только знакомством с авторскими ответами. Важно не отказать себе в удовольствии самостоятельно проделать описанные опыты.
Надеемся, что большое наслаждение доставят многим любителям физики задачи Ферми. Так называются оценочные задачи, требующие ответа «с точностью до порядка величины». Знаменитый итальянский физик Энрико Ферми обладал величайшим искусством не только ставить подобные задачи, но и быстро и изящно решать их. В качестве примера приведём условие задачи из урока по теме «Взаимодействие атомов и молекул», предложенную в качестве особого домашнего задания для любителей исследовать: «Оцените, сколько атомов резины стирается с шины автомобильного колеса при каждом его обороте».
Расчёт показывает, что количество атомов резины, стираемых с шины за один оборот колеса, примерно в 10 миллионов раз больше числа звёзд в Млечном Пути и во столько же раз меньше, чем количество атомов в стакане воды. Не верится? Попробуйте оценить сами, либо воспользуйтесь результатами профессора Д.Холидея, изложенными им в статье «Ошеломляющее впечатление». Выйти на неё помогает находящаяся сразу под условием задачи гиперссылка.

Особое задание исследователям по теме «Фазовые переходы»

            Мы остановились только на некоторых приёмах работы с электронным конструктором уроков. Творчески работающий учитель обязательно найдёт другие возможности для использования конструктора в своих целях. Будем благодарны коллегам за предложения и замечания по поводу наших ресурсов.

Литература и список публикаций
http://motchalov.com/publikacii.html

1. Исаак Константинович Кикоин в жизни и в «Кванте» (к 100-летию со дня рождения). Составители Ю.М.Брук, С.С.Кротов,  В.А.Тихомирова, А.И.Черноуцан. – М.: Бюро Квантум, 2008. (Библиотечка «Квант». Вып. 106. Приложение к журналу «Квант» №2/2008.) – С. 81
2. Гин А.А. Приёмы педагогической техники: Свобода выбора. Открытость. Деятельность. Обратная связь. Идеальность: Пособие для учителя / А.А.Гин // – М.: Вита-Пресс, 2005. – С. 42
3. Бондаров М.Н. «Брэйн-ринг» – финал. 9–11-й классы / М.Н.Бондаров, О.И.Бондарова // Физика. Первое сентября. – 2004. – №39. – С. 10 – 13
4. Бондаров М.Н. Друг Эйнштейна (рассказ с ошибками)  М.Н.Бондаров, О.И.Бондарова // Физика. Первое сентября. – 2004. – №39. – С. 32
5. Бондаров М.Н. Задачи с псевдорешениями / М.Н.Бондаров // Физика в школе. – 2007. – №2. С. 74 – 77
6. Бондаров М.Н. Наши брэйн-ринги / М.Н.Бондаров, О.И.Бондарова // Физика. Первое сентября. – 2008. – №3. С. 10 – 14
7. Бондаров М.Н. Поиск истины / М.Н.Бондаров // Потенциал. – 2008. – №4. С. 38 – 41
8. Бондаров М.Н. Урок близился к завершению… / М.Н.Бондаров // Квант. – 2008. – №3. С. 37
9. Бондаров М.Н. Осторожно! Закон всемирного тяготения / М.Н.Бондаров // Потенциал. – 2008. – №8. С. 41 – 45
10. Бондаров М.Н. Осторожно! Сила трения / М.Н.Бондаров // Потенциал. – 2008. – №10. С. 27 – 33
11. Бондаров М.Н. Конференции по проектно-исследовательской деятельности учащихся / М.Н.Бондаров, О.И.Бондарова // Городская экспериментальная площадка «Разработка модели образовательного процесса на основе учебно-исследовательской деятельности учащихся. –  М.: Центр «Школьная книга», 2008. – С. 299 – 301
12. Бондаров М.Н. Осторожно! Закон сохранения импульса / М.Н.Бондаров // Потенциал. – 2009. – №1. С. 36 – 43
13. Бондаров М.Н. Сайты интернета в деятельности учителя физики / М.Н.Бондаров, О.И.Бондарова // Физика. Первое сентября. – 2009. – №17. С. 19 – 21
14. Бондаров М.Н. Физика… на Канарах, или О проблемах ученических микропроектов / М.Н.Бондаров, О.И.Бондарова // Физика. Первое сентября. – 2009. – №18. С. 3 – 6
15. Бондаров М.Н. Конструктор уроков / М.Н.Бондаров, О.И.Бондарова // Физика. Первое сентября. – 2009. – №22. С. 27 – 28
16. Бондаров М.Н. О балках, брёвнах и... храбром портняжке / М.Н.Бондаров // Потенциал. – №12. – 2009.
17. Бондаров М.Н. Расчёт сопротивления электрической цепи / М.Н.Бондаров // Потенциал. – 2010. – №2.
18. Бондаров М.Н. По горячим следам ЕГЭ-2010. Физика / М.Н.Бондаров // Потенциал. – 2010. – №7.
19. Бондаров М.Н. Искусственный водоворот и его возможное применение / М.Н.Бондаров, В.И.Савичев // Потенциал. – 2010. – №11.
20. Бондаров М.Н. Конструктор уроков / М.Н.Бондаров, О.И.Бондарова // Физика. Первое сентября. – 2010. – №24.
21. Бондаров М.Н. Задачи с выбором ответа / М.Н.Бондаров // Потенциал. – 2011. – №4. С. 24 – 30
22. Бондаров М.Н. Использование электронных ресурсов журналов "Квант" и "Потенциал" в различных видах учебной и внеурочной деятельности / М.Н.Бондаров // Сборник трудов докладов Всероссийского Съезда учителей физики. – Москва, МГУ, 28-30 июня 2011 года. – C. 126 – 128
23. Бондаров М.Н. Электронный конструктор уроков / М.Н.Бондаров, О.И.Бондарова // Физика в школе. – 2012. – №3.
24. Бондаров М.Н. Виртуальный конструктор уроков по физике / М.Н.Бондаров // Применение ЭОР в образовательном процессе («ИТО-ЭОР-2012»). II Всероссийская конференция: Тезисы докладов (Москва, 8 – 9 июня 2012 г.). – Москва: АНО «ИТО». 2012. – 256 с. С. 43 – 47
25. Бондаров М.Н. Ошибки в «Работе над ошибками» / М.Н.Бондаров // Физика для школьников. – 2012. – №3. С. 57 – 60
26. Бондаров М.Н. Об эффективности энергетических методов в механике / М.Н.Бондаров // Потенциал. – 2012. – №12. С. 40 – 45
27. Бондаров М.Н. Физический винегрет, или Сто дней до ЕГЭ / М.Н.Бондаров // Потенциал. – 2013. – №2. С. 32 – 38
28. Бондаров М.Н. Переход в другую систему отсчёта в задачах кинематики / М.Н.Бондаров // Потенциал. – 2013. – №3. С. 38 – 45
29. Бондаров М.Н. Ещё раз о задаче академика В.И.Арнольда / М.Н.Бондаров, О.И.Бондарова // Физика. Первое сентября. – 2013. – №4. – Приложение на диске
30. Бондаров М.Н. Переход в другую систему отсчёта в задачах динамики / М.Н.Бондаров // Потенциал. – 2013. – №5. С. 25 – 30