Звезды и шестеренки

zvezdi-i-shesterenki

Как можно кратко сформулировать основной методический принцип обучения детей основам физики?

Мы должны совмещать небольшие кусочки теории и массивы практических примеров по каждой теме, в которых эти теоретические вещи работают. Причем надо в основном говорить о физических механизмах явлений, а не о математических формах физических законов.

Все стандартные школьные и вузовские учебники физики как раз устроены точно наоборот. Там много-много теории, много-много математических формул, но мало-мало разбора практических примеров из жизни, где данные законы можно увидеть в действии.

Учебники по физике – это обычно очень концентрированные источники информации, она там сжата и спрессована в чистом абстрактном виде, без излишней многословности и излишне подробных разъяснений. Кто захочет и постарается – тот разберется и все поймет. Без труда не выловишь и рыбку из пруда, как известно. А уж тем более без труда не выучишься на профессионального физика.

Кстати, такой подход традиционно связан еще и с тем, что просто бумагу привыкли экономить в учебниках… Ну кому надо, чтобы школьный учебник по физике весил и стоил в 10-20 раз больше?

Однако в практике домашнего обучения детей имеет смысл идти совершенно иным путем. Взяв один небольшой кусочек теоретического материала, мы можем многогранно, со вкусом, с фантазией и с юмором рассказывать ребенку о том, как данный теоретический принцип работает в жизни. Примеры из техники, из астрономии, из биологии, из химии, из разнообразных природных явлений вокруг нас…

Надо именно “разжевать” одну страничку из стандартного школьного учебника физики – подробно и не спеша. Надо сформировать основу для понимания надолго. А иногда достаточно так “разжевать” даже и не страничку, а всего лишь один абзац из учебника, одну какую-то простую мысль, одну картинку.

Вот, к примеру, закон отражения света (от зеркала). Казалось бы, о чем тут долго говорить? Угол падения равен углу отражения. Ну, нарисуем такой чертеж геометрический – и всем все навсегда будет про отражение света понятно.

Нет, поговорить тут есть о чем… Это как раз прекрасная, интересная и вполне доступная тема для занятий с детьми.

Свет может отражаться и от зеркала, и от поверхности воды в озере, и от льдины зимой, и от оконного стекла, и от фольги из алюминия, и от рыцарского меча, и от граней драгоценного камня, и от слоя нагретого воздуха даже…

А существует еще и полное внутреннее отражение света. Например, когда он бежит внутри тонкого и гибкого световода и все время отражается изнутри от границ этого световода обратно внутрь – и так бежит все дальше и дальше.

Да и угол падения луча на границу двух сред тоже влияет немного на ситуацию (на то, какая доля падающего света отразится).

Здесь можно подробно разобрать множество конкретных ситуаций. Для ребенка все они очень разные! Каждая из них интересна и необычна! Хотя везде работает один и тот же закон отражения света, который так прост, казалось бы. Угол падения равен углу отражения.

Кстати, а как на опыте убедиться, что закон отражения света именно таков? Это нетрудно сообразить – вместе с ребенком. И даже простой эксперимент дома поставить – с тонким лучиком света.

Ну а далее надо подумать, в каких технических устройствах и в каких ситуациях применяется отражение света. Кроме зеркала, в которое мы смотрим на себя, что еще работает по данному принципу?

Скажем, я недавно рисовал для своего внука упрощенную схему перископа (обязательно при этом изображая и подводную лодку с капитаном в ней). А еще рисовал картинку с двумя сражающимися рыцарями, один из которых пускает своим блестящим щитом солнечный блик в глаза противнику. Да и вообще много чего такого можно напридумывать, чтобы развлечь детишек…

Мы можем вспомнить и вогнутые зеркала, которые используются в прожекторах, на маяках, на некоторых солнечных электростанциях и даже в обычных фонариках. И Архимеда можем вспомнить, который (согласно легенде) вогнутыми зеркалами поджигал неприятельские корабли…

Одна и та же картинка с падающим и отраженным лучом, которая занимает в школьном учебнике крошечное место, может быть нарисована десятки раз – для разнообразных конкретных ситуаций. И даже просто для разных углов падения света. Это именно ткань реальной жизни, наполнение абстрактной теории конкретикой нашего обычного опыта, силой нашего восприятия мира.

И точно так же – по любой теме из физики.

Стандартный школьный курс поможет нам увидеть весь объем информации, всю общую структуру теорий и принципов, которые мы хотим постепенно донести до наших детей. И мы сами можем по школьному учебнику освежить в памяти те или иные темы. Школьный курс хорош как план работы и как краткий конспект-справочник по всем темам.

Но необходимо наполнить все это примерами. И чем этих примеров будет больше – тем лучше. И чем младше ребенок, с которым мы занимаемся, тем подробнее и неторопливее нужно все это проходить и разбирать, со многими повторами и возвращениями, с кучей простых заданий, которые ученик будет выполнять, со множеством простых вопросов, на которые он будет сам отвечать по ходу занятий…

Лично мне еще особенно нравятся шуточные и сказочные примеры.

Помню, когда я учился в вузе, на занятиях по теоретической физике (весьма серьезной и сложной дисциплине) преподаватель при разборе закона сохранения импульса использовал забавный образ: белка на очень скользком льду и с орехом в лапках, которая этот орех от себя отшвыривает – и, естественно, сама скользит в противоположную сторону! И так мне почему-то запомнилась эта картинка!

Фишка в том, чтобы брать примеры из очень разных сторон жизни, из разных мест нашей Вселенной, из разных научных дисциплин…

Вот шестеренка вращается. А вот звезда – и она тоже вращается вокруг своей оси. По сути, это одно и то же явление – вращение объекта. И оно описывается одними и теми же правилами и формулами – и для огромной горячей и далекой звезды, и для маленькой холодной и забавной шестеренки.

Или закон Архимеда, который объясняет нам, как и почему плавают разные предметы. Он работает и для огромного айсберга, плывущего по океану из Антарктиды, и для обычной прогулочной весельной лодки, в которой мы катаемся всей семьей в выходной день. Закон Архимеда помогает создавать мощные корабли и подводные лодки. Маленькая деревянная щепка, плывущая по придорожной канаве, и спасательный круг, который висит на набережной. Надувной мяч, которым мы играем во время купания, и вес кирпича в воде…

Давайте не спеша разберем все эти истории! И много-много других еще, подобных им. И нарисуем к ним соответствующие смешные картинки. И поговорим о плотности разных веществ заодно…

Кстати, в школьных учебниках иногда вскользь и кратко упоминаются примеры из техники и из природных явлений по некоторым темам. И это нам прекрасная подсказка. Надо лишь для детей эти примеры изложить гораздо более подробно. Да и как-нибудь повеселее, неформально.

Скажем, классический пример про относительность движения. Он есть почти во всех стандартных учебниках.

В купе поезда, движущегося с постоянной скоростью по прямому участку очень ровного пути, едет человек. Вот он поднимает в руке небольшой мячик, а затем просто отпускает его. Мячик падает вертикально вниз. Это так человеку видно. Словно бы поезд и не движется вовсе. Движение всегда относительно.

Все сказано верно и грамотно. Но как-то скучновато…

Давайте сделаем стены вагонов в этом поезде стеклянными! И что тогда увидит маленький зайчик, который сидит в лесу под елочкой и смотрит на проходящий мимо поезд? Как для зайчика будет выглядеть линия падения мячика?

Если вам кажется, что стеклянных стен вагона и маленького зайчика на обочине мало для веселого настроения во время урока, то пусть этот человек в поезде роняет не мячик, а банку варенья. А на ветку елочки, под которой сидит зайчик, посадите белочку. И пусть они с зайчиком эмоционально обсуждают то, что происходит внутри движущегося поезда…

Если постараться, то на базе стандартного школьного учебника получится немало чудесных фантастических и забавных сценок.

Думаю, вам ясна идея, которую я хотел тут сформулировать. Это простой и естественный принцип методической организации занятий. Да, его вряд ли реально применять в школах, так как там очень ограничено время и есть куча всяких стандартов и обязательных требований. Но при домашних занятиях с детьми мы легко можем действовать по описанной здесь фундаментальной схеме.

Немножко теории и много-много примеров из разных областей жизни, из техники и из разных наук, из сказок и из обычных бытовых вещей…

Да, такой подход к изучению физики – медленный. Но куда нам спешить с маленькими детьми? Не лучше ли сначала просто хорошо разобраться всего лишь с несколькими законами физики? Может, именно так мы и поможем нашим детям сформировать интерес к этой науке и понимание самых главных ее основ?