1. Общее описание урока
Урок такого типа – своеобразный исторический обзор. Он либо предваряет изучение темы, либо завершает ее. Двояким может быть и его воплощение: либо серия небольших, сменяющих друг друга выступлений (мини-лекций) учащихся, которые сопровождаются экспериментом, подготовленным учениками-ассистентами, либо лекция учителя, тоже иллюстрируемая опытами, которые ставят школьники-ассистенты.
Превращение учения из трудной утомительной обязанности учащихся в напряженное и в то же время радостное творчество требует высокой педагогической культуры и методического мастерства учителя. Но другого пути у учителя нет: ведь уроки – это жизнь школьников и главная задача – наполнить эту жизнь интересным, увлекательным трудом познания, приобщением к победам человеческой мысли и созидания. Помня об этом, я стремлюсь вовлекать учащихся в разные формы творческой учебной работы, одной из них является подготовка и проведение урока-путешествия.
Есть еще одна актуальная проблема: гуманитаризация школьного физического образования; она заключается в укреплении связи обучения с истоками отечественной, национальной и зарубежной культуры. В связи с этим естественно обращение к историческому материалу, который позволяет показать эпоху, ученых во всем многообразии их человеческих качеств, значение сделанных открытий, ход мыслей ученого, реакцию современников, логику развития физической науки. Соединение воедино этих двух идей и привело меня к мысли о проведении уроков-исторических обзоров "Путешествие в мир физических открытий", построенных на инициативе и творческой самостоятельности учащихся.
Кратко расскажу об одном из таких уроков – вводном, к теме "Магнитное поле. Электромагнитная индукция" в 10-м классе.
2. Структура и содержание урока
2.1. Вступительное слово о цели "путешествия" – 3 мин.
2.2. Знакомство с маршрутом – 2 мин.
2.3. Организация групп ассистентов-экспериментаторов и корреспондентов-журналистов, сопровождающих путешественников – 3 мин.
2.4. Серия мини-сообщений учащихся или лекция учителя о важнейших исторических открытиях, имеющих отношение к изучаемой теме курса: о работах Д. Араго, Г. Эрстеда, А. Ампера, М. Фарадея, Дж. Максвелла – 28 мин.
2.5. Итоги путешествия и задания на дом – 9мин.
3. Оформление урока-путешествия, оборудование
Для оформления урока-путешествия, используем:
- географическую карту, на которой отмечены маршрут и основные пункты остановок: Франция – 1808 г., Дания – 1820 г., Франция – 1820-1826 гг., Англия – 1831 г., Англия – 1855-1873 гг.;
- научно-популярные книги;
- карточки с описанием исторических экспериментов (или их современных модификаций), которые во время "остановок" в том или ином пункте маршрута должны продемонстрировать ассистенты;
- подборка оборудования для осуществления опытов;
- карточки-задания для корреспондентов-журналистов.
Образцы карточек (см. ниже).
4. Карточка для ассистента-экспериментатора
Опыт
Задание
Собрать установку и повторить опыт Х.К.Эрстеда по отклонению магнитной стрелки вблизи проводника с током.
Оборудование
Два источника постоянного тока, электрическая лампочка на подставке, магнитная стрелка, соединительные провода.
Указания
1. Собрать электрическую цепь, руководствуясь описанием опыта из работы Х.К. Эрстеда: "Противоположные концы гальванического аппарата [источника тока] соединяют при помощи металлической проволоки [гибкой] … Предположим, что прямолинейный участок этой проволоки протянут над магнитной стрелкой параллельно направлению последней …". Ввести в цепь дополнительно лампочку на подставке.
2. Провести опыт, проделав те же действия, что и Х.К. Эрстед:
2.1. расположить вначале гибкий провод параллельно стрелке, над ней;
2.2. увеличить напряжение источника питания, подсоединив последовательно второй источник тока;
2.3. провод расположить горизонтально над стрелкой;
2.4. согнуть гибкий провод таким образом, чтобы образовались две параллельные ветви;
2.5. помещать между проводом и стрелкой последовательно пластинки из стекла, металла, дерева;
2.6. заменить магнитную стрелку подобной, но из картона или латуни;
2.7. сделать выводы.
3. Прочитать вслух один из выводов, который сделал из своих опытов Х.К. Эрстед: "Действия, которые происходят в этом проводнике и в окружающем его пространстве, мы назовем электрическим конфликтом … Электрический конфликт, по-видимому … имеет довольно обширную сферу активности вокруг этой проволоки ".
5. Карточка для корреспондента-журналиста
Ведя в каждом пункте маршрута запись "впечатлений", придерживайтесь таких двух схем:
- где – когда – кто – что открыл;
- вопрос (научная задача) – опыт – вывод – новый вопрос.
Помните слова Д.И.Менделеева: "Незаписанная мысль – потерянный клад".
Готовя свой "репортаж" с маршрута, постарайтесь раскрыть хотя бы один из перечисленных ниже вопросов:
- Ради чего ученый занимался своими исследованиями?
- Какие последствия для человечества имело это открытие?
- Какова связь данного открытия с предшествующими ему научными достижениями (или в чем заключается преемственность данной научной работы)?
6. Подготовка урока
Заранее по желанию учащихся определяю группы из 2-3-х человек, которые будут готовить мини-сообщения. Каждая группа получает "свою" тему, например, "Открытие магнитных действий электрического тока – опыт Х.К. Эрстеда", "Обнаружение механического взаимодействия электрических токов – работы А. М. Ампера" и др., нужную литературу или ее список, инструкцию к работе примерно такого содержания:
- Четко и кратко расскажите об эксперименте, назвав поставленную проблему, пути ее решения, ход опыта и его результат.
- Дайте небольшую, но выразительную характеристику ученому, который осуществил данный эксперимент.
- Расскажите, как встретил открытие научный мир.
- Укажите практическое значение проделанной работы.
- Постарайтесь привести отрывки из работ или записей самих ученых, их рисунки, схемы установок.
- Свое выступление рассчитайте на 5 мин.
Готовлю карточки-инструкции для экспериментаторов и журналистов, оборудование.
7. Ход урока
В начале урока предлагаю учащимся провести его в форме "путешествия в пространстве и во времени" с целью определения логического и исторического процессов установления связи между электричеством и магнетизмом. Читаю, написанное на доске высказывание Луи де Бройля: "Современная наука – дочь удивления и любопытства, которые всегда были ее главными движущими силами".
Называю маршрут, пункты и даты остановок, показываю все это по карте. Затем знакомлю с "багажом" – карточками-заданиями и приглашаю желающих стать экспромтом (без предварительной подготовки) ассистентами-экспериментаторами и журналистами.
После этого начинается "путешествие". Для того чтобы читатели составили себе представление о том, как оно проходит, привожу краткое описание нескольких фрагментов.
Первая остановка – Франция, 1808 г.
Французский физик Доменик Франсуа Араго, великолепный ученый, ставший в 23 года академиком, заметил, что стрелки компасов морских кораблей перемагничиваются во время грозовых бурь. 1820 г. Ученый впервые обнаруживает намагничивание железных опилок электрическим током. Набрав предостаточно таких фактов, Араго чувствовал, что находится на пороге открытия. Но … открытие не состоялось.
Второй пункт путешествия – Дания, 1820 г.
Лаборатория ученого Ханса Кристиана Эрстеда. Рассматриваем его опыт (рассказ или демонстрацию), зачитываем выдержку из работы ученого "Опыты, относящиеся к действию электрического конфликта на магнитную стрелку". Отвечаем на вопрос "Почему повернулась магнитная стрелка?". Говорим о том, как воспринял ученый мир известие об открытии связи между электричеством и магнетизмом.
Следующая остановка – Франция, 1820-1826 гг.
Ученый Андре Мари Ампер установил, что электрические токи взаимодействуют (ассистенты показывают опыт) и высказал гипотезу, что это связано с магнитными явлениями. Он обнаружил, что катушка с током эквивалента магниту и выдвинул также гипотезу об электрической природе магнетизма разных веществ, объясняя магнитные свойства вещества наличием круговых токов в нем. Открыл, что катушка с током является эквивалентом постоянного магнита (показывается опыт). Ученый был убежден, что "природа не излишествует в причинах" (мы разъясняем смысл этого выражения).
Далее – краткая остановка в Англии, 1825 г.
Изобретатель Уильям Стержден построил первый электромагнит (демонстрируется его действие).
И еще одна остановка в Англии, 1821 г.
Майкл Фарадей, прочитав статью Эрстеда, сделал такую запись в своей записной книжке: "превратить магнетизм в электричество". Сотни опытов последовали за этим. Результат был получен лишь 29.08.1831 г. Объясняем, почему так долго шел Фарадей к намеченной цели. Воспроизводим его опыт по электромагнитной индукции. Говорим о тщательности проведения экспериментов, пунктуальности ученого. Сообщаем выдержки из переписки М.Фарадея и Б.С. Якоби. Показываем, как достижения науки приобретают одну из своих главных ценностей: начинают "работать", вводятся в практику.
8. Заключение урока
Предлагаю корреспондентам, сопровождающим нас в путешествии, зачитать свои путевые заметки (отчеты). Вывешиваю заранее подготовленную схему, суммирующую все рассказы (на рис. показан ее фрагмент).
Считаю, что подобные уроки можно проводить по многим темам курса, например, "Электромагнитные волны" (11-й класс), "Световые волны" (11-й класс), "Фотоэффект и его применение" (11-й класс), "Электрические явления" (8-й класс) и др.