В один из последних дней уходящего 2013 года мы пригласили своих друзей в гости и показали им за кружечкой чая последние наработки. Каверзных вопросов с экспериментами набралось предостаточно. Посиделки удались. Спустя несколько дней возникла необходимость что-то показать для учащихся девятого класса… а на столе ещё стояло неразобранное оборудование. И мы «посидели» второй раз. Весьма удачно. А потом состоялся третий и четвёртый показ… Факты упрямая вещь. Пришлось признать – родился близнец «Аукциона идей» со своим специфическим характером. За новым представлением укрепилось название «Физические посиделки». На какое-то время оно стало самым любимым, потому что требовало внимания и опёки. «Родители» умилялись и вели записи:
От термина «Экспериментальные задачи» отказались, навевает скуку, когда слышишь эти «Из пункта А в пункт В…». Нам ближе «экспериментальные ЗАГАДКИ», в которые мы увлечённо играем на своём представлении.
– А не лишним ли является игра в тестирование, может простая демонстрация лучше? – Для нас каждая гипотеза (и в особенности ложные) – часть пути. Это сильный приём для критического мышления – «строить и крушить вечные двигатели».
Давно мечтал купить игрушку неваляшку. А стоя перед прилавком, усомнился – её стремление к минимуму потенциальной энергии тривиально и увлекательно разве что для малышей. И всё-таки купил, купил как вызов своей фантазии – смогу ли превратить обычную неваляшку в занимательную? Эврика! Теперь «Неваляшка на горке» озадачивает наших зрителей-старшеклассников.
Приспичило довести до ума «арбузный вопрос», вот и пришлось заняться плотно плотностью – посреди зимы искать арбуз и исследовать его плавучесть.
Вспоминаю забавный случай на уроке: северный кончик магнитной стрелки неожиданно указал на синий край полосового магнита. Я раскрыл от удивления рот «Не может быть», а один из учеников успокоил «Не переживайте, компас точно так же указывает на северный полюс Земли». Оказалось, что у новенького магнита (не отечественного, а китайского изготовления) нетрадиционная раскраска: красным обозначается северный полюс, а синим – южный. Для наших зрителей мы предлагаем загадку похитрее – определить, который из двух «близнецов»-стержней «забыли» намагнитить, не используя дополнительных средств.
Наши загадки уже своим названием должны включать фантазию зрителей, и некоторые получились особо удачными: «Как взвесить динозавра в домашних условиях?»; «Забор для сифона»; «Мёртвая петля для стаканчиков»; «CU2/2, да и только!» и др. И это не метафоры для красного словца, мы действительно: определяем массу Тираннозавра рекса; оцениваем максимальную высоту препятствия для работающего сифона; заставляем стаканчики послушно выполнить фигуру высшего пилотажа; разряжаем на катушку конденсатор… Да мало ли что ещё… Включайтесь и на практике познайте, что значит «Играть! Действовать! Думать!»
«Свеча горела на столе, свеча горела…» Это у Б. Пастернака, а у нас, в стеклянной трубке – гаснет. Не дай свече погаснуть! Но вначале разберись в причине…
Надеемся, что у наших зрителей во время представления разыгрывается интеллектуальный аппетит, поэтому под занавес дарим им без ответа «Энергетический парадокс». Приятных самостоятельных размышлений!
Зрители заканчивают последний этап расчёта массы гигантского динозавра – «Готово!» На табло глупого калькулятора – 6,5кг. Удивление и смех. А потом возникает понимание. Эмоциональная ошибка (доведение до абсурда) – это приём, ведь на ошибках учатся.
– В чём отличие намагниченного стержня от ненамагниченного? – Он тяжелее!– А как отличить железку от магнита, если они не только имеют одинаковые размеры, но и покрашены одинаково? – Надо стереть краску!
Только разобрались с непредсказуемой неваляшкой. Над головой Ведущего провисает дугой цепочка, концы которой закреплены на потолке. Он оттягивает её среднюю часть вниз. – Как изменился при этом центр масс неваляшки, ой, извините, цепочки? Хорошо когда у ларчика имеется двойное дно.
Как-то невзрачно смотрелась, подвешенная к потолку цепочка. Пришлось посадить на неё устойчивого попугая со смещённым центром масс (для представления, которое ещё в проекте) и разработать расчётно-экспериментальную задачу о силе натяжения цепочки в центре и местах крепления (для представления, которого даже в проекте нет). Вот такая цепная реакция.
– Как бросать пластиковые стаканчики, чтобы в полёте они сделали мёртвую петлю? – Подуть на них в полёте! Опробовали предложение зрителей. Смешно и невыполнимо. Сами бы такого не придумали. Неправильные решения мы бережно коллекционируем, а некоторые включаем в сюжет. Нам важен не только конечный результат-отгадка, но и путь, по которому мы к ней идём.
Вопрос с пренебрежением: – А зачем нам надо знать массу динозавра? Что ответить на это Ведущему? Не диагноз же ставить. – А зачем Homo sapiens ищет бозон Хиггса и раскрывает тайну тёмной энергии Вселенной? Любознательность – одно из важных свойств личности – вакцина от варварства, которую необходимо культивировать школе.
– Проявите, гости дорогие, смекалку, присядьте на дорожку, да не на стул и не на пол. Так, чтобы потом с гордостью заявить: «Физические посиделки» состоялись!
Экспериментируем с антрактом. За тридцать минут до окончания, как глоток свежего воздуха, десятиминутный перерыв.
Учитель призналась: – При всяком упоминании о физике девятиклассники тяжело вздыхают. «Да зачем нам это нужно?» По её словам, на представление идти не хотели, а кто-то даже поинтересовался «А поспать там можно?» Это был вызов. Решил начать с разрушения стереотипа и осторожно заглянул в класс: – Я – учитель физкультуры, меня попросили провести для вас мероприятие. Поможете?.. И мы начали удивляться чудесам науки вместе. В этот раз получилось удачно – весьма эмоционально и трогательно, но ребят, конечно, очень жаль.
Стаканчик заполнен трёхметровой гирляндой из шариков. Если вытащить её кончик наружу и отпустить, то связка красиво заструится на пол. Замечательная модель жидкостного сифона. Но чтобы её запустить, сперва среди россыпи шариков надо отыскать крайний. Отыскивали и запускали, но когда пометили краской начало и конец гирлянды, то почувствовали, что небольшая демонстрационная шероховатость исчезла. Мелочь? Как камушек, вытряхнутый из обуви.
Когда на представлении я, извинившись, сообщаю зрителям, что у меня, согласно распорядку, наступило время обеденного перерыва, то ощущаю (при особо хорошей игре и зрительском сопереживании), как меня накрывает волна невысказанного удивления и непонимания: – Разве так можно? А как же мы? Но я непреклонен, добившись своего, я достаю аппетитный муляж арбузной дольки. – Загадка для тех, кто хоть раз лакомился арбузом…
В магазинчике научного центра «Коперник» (в Варшаве) приобрёл игрушку забавного динозаврика – сдавливаешь бока, и у него глаза из орбит вылезают. Пусть теперь на нашем представлении, после взвешивания сородича удивляется, призывает нас узреть погрешность используемого метода.
«Строжайше запрещается читать надписи на потолке!» Пока женщина из сферы услуг ламинировала это объявление, мы слушали её комментарии на тему «Нельзя так запрещать, ведь они ещё охотнее читать будут…» Мы не стали рассказывать ей «кто и зачем пишет на потолках», но убедились – нашу задачу перед входом в ТЗН обязательно прочтут!»
«Петля Нестерова» – это замечательно, есть возможность вспомнить нашего соотечественника (и не только, ведь некоторые десятиклассники не знают, когда была первая мировая), но недавно на представлении мы наблюдали «петлю Фроловой Ольги» – сама запустила пластиковые стаканчики, сама же нашла объяснение фигуре их высшего пилотажа. – Достойна! – утвердили мы название. Делать школьников героями своих рассказов, опытов и загадок – сильный приём.
Большинство школьников не знает, что у них дома, на кухне в микроволновке живёт и работает маленький волшебный человечек Фарадейчик (не путать с Демоном Максвелла), который при разогреве, например, котлеты с частотой около 2,5млрд. раз в секунду подносит и убирает от неё магнит… Это преамбула к пояснению явления электромагнитной индукции Фарадея.
Все ВИДЯТ, что катушка, вследствие явления ЭМИ подпрыгивает над медным диском и заключают, что энергия конденсатора пошла на увеличение её потенциальной энергии. И вот тут-то начинается самое интересное. Мы оцениваем начальную энергию электрического поля заряженного конденсатора и максимальную потенциальную энергию катушки, а зная их, вычисляем КПД подпрыгивания. Меньше одного процента! – Куда же «исчезла» почти вся энергия (160Дж)? – начинается расследование.
Результат должен быть осмыслен и проверен на разумность – аксиома ТЗН. Вот нами получена энергия конденсатора в 160Дж. – Это много или мало, радоваться или печалиться? Помогают аналогии и мышечные ощущения. – Кто готов совершить работу и приподнять пудовую гирю над землёй на один метр?.. Удерживай, пока мы подсчитываем её потенциальную энергию… И смотри на ногу не урони, ведь энергия – и есть способность к совершению работы.
– Вам понравилась наша загадка или нет?.. А как в театре реагируют на то, что понравилось?.. Спасибо. Амплитуду этих аплодисментов примем за эталон, и по нему будем оценивать ваши впечатления от других загадок… Порой зрителям приходится подсказывать, как можно выразить свои чувства.
– Имеет ли смысл обсуждать вопросы по теме, которую дети ещё не проходили? – Почему вы не разобрали задачу до конца, а ограничились лишь интригой? – Стоило бы показать, как аналитически решается задача с концентрациями жидкостей… И т.д. и т.п. Большинство учителей оценивают увиденное на представлении традиционно, задаваясь вопросом «чему НАУЧИЛИСЬ школьники на данном мероприятии?» Но задача ТЗН – не научить, мы хотим их увлечь. Мы – другая сторона медали. Но будем очень рады, если вы используете наш задел для решения своих задач.
При обсуждении одной из загадок случилась находка: – Как надо бросить пластиковые стаканчики, чтобы они сделали мёртвую петлю? – Не надо их трогать, давайте подбросим экспериментатора и перейдём в его систему отсчёта! Согласитесь, что идея неожиданна, красива и физически правильна. Сомневаетесь? Тогда нарисуйте на бумажке глаз, и «посмотрите им» на лежащие на столе стаканчики, перемещая рисунок по мёртвой петле. Не получается? Тогда используйте вместо нарисованного глаза видеокамеру (имеющуюся, например, в вашем мобильном телефоне).
Зрители зашли в логический тупик и не очень напрягаются, чтобы выйти из него. Ведущий: – Поднимите одну руку вверх, вторую... Показывает пример. – А теперь, хором скажите «Сдаёмся!»...
– За проявленную в эксперименте «CU2/2, да и только!» храбрость, вы награждаетесь.., – приступает Ведущий к объяснению, – возможностью прикоснуться лбом к катушке! Чувствуете, как она нагрелась?..
Ведущий призвал зрителей воспользоваться подсказкой Архимеда и обратиться к условиям плавания тел, но те вспомнили лишь про «Штаны Архимеда». (Артефакт, который один великий древний грек позаимствовал у другого).
Последнее время предлагаем гостям «на пороге ТЗН» здание: написать одно предложение с минимумом слов и максимумом информации, которое позволило бы грядущему поколению, выжившему после мирового катаклизма, быстрее двигаться по пути познания окружающего их мира. Кажется, что вариантов много, мы жаждем обсуждений, ссылаясь в конце на авторитетное мнение Ричарда Фейнмана. Сегодня ребята выдали «Бога нет!» и с этим не поспоришь.
Придумалось хорошее название для опыта с цепочкой бусинок, вытекающей на пол через край стакана – «Цепочка Ньютона». Название, по сути, является первым шагом в направлении последующего объяснения.
Просмотр видеозаписи представления для Ведущего весьма поучителен. Вот он отпускает шарик с горки, и тот приобретает энергии более чем положено по закону сохранения энергии. А ведь зрители могут подумать, что его подтолкнули пальцем. Ненужное отвлечение надо устранить. Будем удерживать шарик на горке с помощью картонного листка! Продолжим просмотр…
После определения стержня, являющегося магнитом, трудно удержаться от продолжения научных забав. И мы берёмся идентифицировать стержни на наличие магнетизма с помощью лишь одного мотка тонкой медной проволоки…
Маленькая, но действенная находка в опыте с «взвешиванием» динозавра: зрителям предложено высказать свои гипотезы о массе доисторического животного. Значения, записанные на доске, смотрят на нас во время последующего экспериментирования и добавляют интерес к поиску истины.
Эстетика показа: если зажигать свечу, то никак не зажигалкой, а спичкой.
Учитель физики, посетивший посиделки со старшеклассниками (10-11кл!) отписался: «Ребятам хотелось экспериментов без долгих и мучительных поисков объяснений. М.б. стоит показывать хотя бы часть опытов без лишних комментариев?». В нашем понимании, знания надо зарабатывать. Наука – как детектив. Мы приглашаем всех к расследованию, используя метод научного познания: от парадоксов и постановки вопросов к решению через гипотезы и эксперименты. Догадываться сложнее, но интереснее. Маршрут выдержан, сложность – оптимальна: снизим планку и скатимся в развлечения, которыми современное общество пересыщено. Мы – ведущие на пути к знаниям. Приятная усталость – норма. Правильность курса подтверждает опыт нашей работы. По случаю вспоминается анекдот. Учитель: «Решаем задачи». Класс неодобрительно: «У-у-у…» Учитель примирительно: «Ну, хорошо, хорошо, потом – дискотека».
Обыгрывая название представления, «под занавес» создаём из четырёх зрителей самонапряжённую конструкцию. Давно хотелось задействовать всех, но понимали, что это, в первую очередь, сложная педагогическая задача (без пошлости и ералаша). Наконец-то такая возможность представилась – усадили 25 учащихся 10-11кл в «Сидячий хоровод». Без стульев, но с опорой на законы статики. Весёлая и запоминающаяся концовка.