Однажды, на одном из своих выступлений педагог В.Ф. Шаталов привёл красивую аналогию о том, что задача педагога создать рассол – среду в которой ученикам – огурчикам не остаётся ничего другого, как просолиться. Такой рассол представления готовим и мы: ищем нужную концентрацию, пересаливаем или недосаливаем, пробуем на вкус, следим за диффузией и отслеживаем реакцию маленьких огурчиков… Все эти кулинарные изыски и их результаты находят отражение в наших «Путевых заметках».
Потребность 45-минутного представления для школьников, начинающих изучать основы наук, способствовала «прорастанию» у нас цветочка знаний с пятью лепестками-опытами. Вот только секрет его «корня» ещё не придуман.
«Зри в корень». Надо чётко себе представлять, зачем мы показываем это «короткометражное» представление школьникам 5-6кл. Желаем их научить? Познакомить? Заинтересовать? «Кто не знает куда направляется – очень удивится, попав не туда». Мало того, не понимая «зачем», не поймёшь и «как».
Перед изготовлением «Кирпичного вопроса» мы жарко дискутировали: – Вопрос тривиален. – Но не зря же, он демонстрировался в ленинградском ДЗН. Победил аргумент о немалых усилиях, затраченных на перепиливание огнеупорного кирпича ножовкой по металлу. Это шутка (с мозолью на руке), на самом же деле, нами двигало любопытство. Но первые пробы обескуражили: шестиклассники сразу выдавали ответ, а взрослые зависали, ожидая подвоха. В конце концов, победил азарт, мы пришли к нужным акцентам и глубине.
Самым весёлым неправильным ответом на вопрос о массе кирпича было восторженное удивление «Неужели, пи килограмм?»
Узрев аналогию между картошкой, вращающейся в чугунке и Луной, мы превратили старинную загадку в «Космический чугунок», что привнесло очевидность в вопрос «Почему Луна не падает на Землю?» Теперь можно даже «перерезать нити гравитации» и убедиться в выполнении I-го закона Ньютона (не пугая детей незнакомыми терминами). Наглядно, элегантно, современно.
«Инерция» – сказать легко, а сделать понятным для пятиклассников… А тут ещё «родственная инертность» соседствует. Не шоу у нас – «Вам потом учитель расскажет» и не урок с ЗУНами (знаниями, умениями, навыками), но непременное наше условие – научность (пусть даже элементарная). Так возник сюжет «Инерция и шахматы» – судите сами, что получилось.
Радует, что на научно-познавательном представлении мы говорим не только о гидродинамике, но и о «Чаше родительского терпения», поступках, за которые бывает стыдно, и которые переполняют эту чашу. Надо заметить, что толковать об этих категориях значительно сложнее, чем рассказывать, например, о работе сифона.
Без последствий для вазы с цветком, лихо вырываем из-под неё скатерть. Так и напрашивается поучение о том, что безопасность вазы в эксперименте напрямую связана с её массой. Увы! Приобретённая скорость зависит ещё и от силы взаимодействия (V=Ft/m). Этой силой в нашем случае является сила трения скольжения (F=μN=μmg), вот массы и сокращаются. На представлении формулы, естественно, остаются за кадром, но сказанное – выверено по ним.
В качестве модели сифона мы используем металлическую цепочку, со звоном перетекающую из кружки в кружку. Наш «Квазисифон» коварен: не отработал навык управления игривой струйкой и водичка «превращается» в сверхтекучий гелий, который тут же оказывается на полу.
Одна девочка, после просмотра представления, вспомнила о «Чаше Пифагора» – сувенире с берегов эгейского моря. Это вызвало бурную реакцию. Тут же возникло рацпредложение усовершенствовать нашу «Чашу терпения» по древнегреческому рецепту, а красивая легенда способствовала созданию пифагорейской загадки для зрителей.
Хвалёная чаша перед первым показом неожиданно перестала работать. Полтора часа ремонта она испытывала наше терпение и нервы, а всего-то изогнутая трубочка. Вот тут-то мы в меру осознали высказывание Леонардо Да Винчи «Когда имеешь дело с водой, посоветуйся с опытом».
Вопрос: – Может ли вода самотёком течь в гору? Ответ: – Да, если гора радиоактивная. Но однажды прозвучала приятная неожиданность: «По капиллярам».
Вопрос: – Что находится внутри «Неправильной неваляшки»? Ответ: – Мышка. Ведущий развивает ситуацию: – Дрессированная, по имени «Шарик». Посмеялись, разобрали игрушку и узрели шарик, послушно перекатываемый по трубке.
Представление проверено на учащихся 8 и 9 классов. У нашего ларчика-представления есть двойное дно. Один выход на максимальную высоту забора, через который можно перекинуть работающий водяной сифон, чего стоит. Выход экспериментальный. В вертикально расположенном шприце – вода – элемент трубки сифона. При закрытом отверстии, опускаем поршень вниз и «водяная цепочка» закипает, образуя разрыв с насыщенным водяным паром. Вот и условие для критической высоты забора. А если предложить школьникам проделать это самостоятельно? Сумка шприцов уже куплена…
Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать – этот сильный принцип для объяснения. Желаете узнать нетривиальную роль воздушного давления в опыте «Сухая голова», присмотритесь к вантузу, присасывающемуся к крышке стола. Использовали вантуз, но оказалось, что многие (даже взрослые) с ним плохо знакомы и заблуждаются, считая, что он отсасывает жидкость.
После предыдущего показа забыли перевернуть лепестки раскрывшегося цветка знаний. Мелочь? Но зрители сразу прочли его секрет – «Наука». Хорошо, что Зоя не растерялась и воспользовалась обратимостью лепестков: – Выбирайте любую букву, посмотрим, какую тайну она скрывает.
На 16-ом показе в корнях цветка Знаний загадочно забулькала бутылочная автоколебательная система, а Ведущий наконец-то нашёл заключительные слова: «Ученья очень горьки корни, // Но если знанья свет познал, // То сладость взращенного плода // Превыше всяческих похвал».
Вопрос: – Как Роберт Вуд справился с лужей, вызвав удивление своих одноклассников? Неожиданные фантазии зрителей: – Сконцентрировал на ней солнечные лучи, и она испарилась. – Добавил в воду какое-то химическое вещество, и она замёрзла. – Засыпал песком. – Прыгнул в центр лужи.
Сделали автоматический сифон – вода начинает в нём удивительным образом течь без всякого подсасывания. Но «Чаша терпения» уже переполнена сифонными опытами. Вспоминаются слова Н.Т. Курындина «и золотом перегруженный корабль тонет». Надо чувствовать меру.
«Внимание! Разыскивается опытная сотрудница ТЗН лабораторная мышка Мушка». Вот такое развитие получил опыт «Неправильная неваляшка». И теперь, развивая идею о смещении центра масс, мы всякий раз конструируем гуманную мышеловку из пластиковой бутылки.
Стоило Ведущему взять в руки пружину от дивана, как зрителям стала очевидна суть атмосферного давления. Очередной приём-«кирпичик» занял надлежащее место в «кладке» объяснения. Не зря столько времени было потрачено на её поиски.
– Как вы думаете, почему наш эксперимент называется: «Чаша терпения»? – Наверное, потому что терпеть надо пока все перельётся.
К юбилейному показу «Зри в корень» (50!) пытаемся придумать подарок, не себе хорошим, а для представления. Такая у нас традиция. В конце концов, на странице «ЗВК» (сокращение для служебного пользования) появляется новая кнопка «На задней парте» с несколькими проверенными временем научно-популярными мультиками. Перефразируя классика – «Мы в ответе за то, что создали».
«Мышка пробежала, хвостиком махнула…» и начала падать пизанская башня! В чём причина, как остановить всё увеличивающийся крен? – Желаете разобраться? Тогда для начала поспорим, что после моей команды вы не сможете встать со своего стула… Вот таким к 65-му показу стало послесловие к эксперименту «Неправильная неваляшка».
Вопрос: – Сколько стоит конфета, если она стоит два рубля и ещё полконфеты? Ответ: – Полконфеты не продаётся!
По окончании представления традиционно предложил оценить шестиклассникам представление по пятибалльной смайликовой системе. Первый же парнишка зажёг огонёк самой недовольной физиономии (низший бал). – Почему? – не выдержал я такого удара по самолюбию. – Вы ни разу не вызвали меня для участия в опытах, – пояснил он. И это зачеркнуло для него всё остальное хорошее. Такая математика отношений.
Вот бы заглянуть внутрь перевёрнутого бидона и «разглядеть», почему из него вода не выливается... Так появилась красивая поясняющая демонстрация. Вместо бидона – большая стеклянная мензурка с водой. Вместо крышки – плавающий в ней металлический стаканчик. Мензурка переворачивается донышком вверх и… Всё становится очевидным.
Ведущий: – Давайте спасём Пизанскую башню от многовекового «падения»! Какие инженерные решения вы можете предложить?.. Зрители: – Поставить подпорку. – Удерживать её тросом. – Убрать несколько этажей. – Сделать на башне надстройку со стороны противоположной направлению падения. – Утяжелить первый этаж, заложив его камнями. Ведущий: – Вы ребята, конечно, постарались и сместили центр тяжести башни, но на экскурсию в Пизу мне ехать расхотелось – исчез памятник архитектуры.
– Можно у вас спросить? – подошла ко мне после представления шестиклассница. – Всегда готов! – посмотрел я с умилением на ребёнка. – Правильно ли я поняла, что всё дело в сверхплотном веществе, таком как в нейтронных звёздах? – указала она на рисунок, на котором кубический сантиметр вещества уравновешивал океанский лайнер. – Здесь у вас на потолке формула плотности имеется… Если объём в знаменателе сильно уменьшить при постоянной массе вещества в числителе, то можно получить сверхплотность… – В таком веществе расстояния между атомами практически отсутствуют, – подтвердил я. – А что при этом происходит с электронными оболочками?.. – Не Алиса ли это Селезнёва – гостья из будущего? – вспомнилась фантастическая повесть Кира Булычёва. У рисунка, на котором женщина, испугавшись мышки, «прошла» через дверь, она опознала «дифференциальную запись второго закона Ньютона». Даже попыталась уличить в ошибке, указав на незнакомые ей дельты: – Надо писать «d». Я открыл от удивления рот, а она стала мне рассказывать, что скорость это первая производная по времени, а ускорение – вторая. С пониманием дела! И ещё про интегрирование и гироскопические силы… Бывает же такое!
Обогатили перельмановский опыт «Вы не встанете со стула» предварительным нахождением у его участника центра тяжести. Зачем? Чтобы он затем совершил невозможное.
Начало учебного года, 2 сентября. В конце представления шестиклассники находят в «корнях» нашего Цветка Знаний учебники математики, по которым им предстоит учиться. Хорошее начало.
Странный (но не для зрителей) диалог: – Как встать со стула? – Можно прибить к полу свои ботинки! – Или надеть лыжи!
Вопрос: – Где у человека находится центр тяжести? Ответы: – В ногах. – В голове. Истина: Она, как всегда, скрыта меж двух крайностей.
Вопрос: – Что произойдёт с Луной, если она перестанет вращаться вокруг Земли? Ответ: – Она погаснет!
– Опыт не получится, если кто-то будет моргать, – с серьёзным лицом шутит Ведущий, после чего у него из «мёртвой петли» случайно выпадает монета. – Кто моргал? – вынужден улыбнуться он. – Я! – виновато признаётся один из зрителей.
Вопрос к зрителям: – У кого из вас есть центр тяжести? Испуганный ответ: – У меня нет.
При объяснении опыта, мальчик неосознанно схитрил, подменив причину происходящего придуманной по ходу дела «всасывающей» силой. А что, «соблазнительный» приём, в зависимости от конкретики, «объяснять» причину произошедшего действием конкретной силы: подкинули мяч, а он вернулся – возвращающая; провели напильником по металлу – опилкопроизводящая и нагревающая; сработал парашют – раскрывающая и спасающая...
В огороде дядя Коля // Извлекал квадратный корень. // Дёргал, дёргал – не идёт. // Так и бросил – пусть растёт! – такая вот «Наука и жизнь». Вопрос к зрителям: – Как вы думаете, что мы будем делать на нашем представлении, если оно называется «Зри в корень»?..
Знаете ли вы, что значит «лень» по-научному? Оказывается, «инерция». Это слово так и переводится с латинского – «лень, бездействие». Ценная находка, поясняет самую суть явления.
Вопрос: – Что произошло бы с Луной, если бы сила притяжения к Земле вдруг исчезла? Ответ: – Земля продолжила бы своё путешествие вокруг Солнца, а Луна всё вращалась бы, но уже вокруг пустого места.
Видели бы вы, как сосредоточились ученики президентской кадетской школы, когда на сцену для участия в опыте с «Чашей терпения» был приглашён их наставник. Товарищ подполковник поведал о поступке, за который ему было стыдно.
Перед демонстрацией опыта «Сухая голова» демонстрирую бидон с водой и акцентирую на нём внимание: «Для чего он используется?» А в ответ получаю: «Коров доить!».
Представление – простор для игры мысли и фантазии. Иначе «картошка из чугунка» не превратится в космический аппарат «Вояджер I», достигший границ солнечной системы; монетка на вешалке – в мотоцикл, гоняющий по вертикальной стене; и пр. Логика может привести нас от пункта А к пункту В, а воображение – куда угодно.
«Сколько весит кирпич, если он весит 2кг и ещё…». Учительская струнка во мне всякий раз тренькает, когда я сознательно путаю единицы измерения физических величин. И не легче от психологической целесообразности. На сотом показе нашёл компромисс – после ответа на «кирпичный вопрос» прошу продвинутых шестиклассников найти ошибку Ведущего, произнесённую три (!) раза.
После опытного определения местоположения центра тяжести тела человека, из зала раздаётся удивлённый возглас: «Так вот зачем нужен пупок человеку!».
В начале и в конце представления Ведущий зачитывает два четверостишья, которые уж очень гармонично вписываются в сценарий. Вот только шестиклассники с трудом воспринимают поэзию. Но выход находится, мы делаем её наглядной.
«Сколько весит кирпич, если он весит полкирпича и ещё два килограмма?». Детишки гадают и выдают правильный ответ. Я не понимаю, как это у них получается. Играю словами: «Сколько весит кирпич, если он весит два килограмма и ещё полкирпича?». И это срабатывает – гадания приводят к ошибкам.
Пополнил «парад неваляшек» очередной игрушкой – «Клоуном на бочке». Я сделал её давным-давно, чтобы порадовать свою маленькую дочку, но вспоминаю об этом, каждый раз, когда беру её в руки. Личностное отношение к тому, что показываешь, магическим образом повышает качество демонстраций, несмотря на то, что для зрителей все эти предыстории и остаются за кадром.
После придумывания устройства гуманной мышеловки для поимки пропавшей лабораторной мышки Мушки, участникам мозгового штурма была показана её возможная конструкция. А когда все переключились на другую тему, неожиданно раздался победный крик лаборанта «Вот она! Попалась!» и из ловушки за шнур была торжественно извлечена «беглянка» – компьютерная мышка. Вот смеху-то было.