Агрофизика в сельской школе

Ни для кого не секрет, что интерес к изучению физики как школьной дисциплины резко упал в последние годы. Для этого есть много причин, одна из которых резкое сокращение часов на изучение данного предмета в школе. В настоящее время в сельской школе на изучение физики отводится только 10 часов, что не дает возможности сельским детям быть конкурентоспособными на едином государственном экзамене. Кроме этого отсутствует координация между программами отдельных предметов естественнонаучного цикла. Все это требует при изучении физики, опирающейся на другие естественные науки, постоянного повторения, а иногда и объяснения основ химии, географии, биологии, демонстрации возможностей применения этих наук не только для решения задач “по программе” соответствующих курсов. Если XX век называли веком физики, XXI век ученые и философы стали называть веком биологии. Быстрый рост информационного пространства, смена технологий требуют ориентировать образование на еще не доступный сегодня уровень науки и техники. Перед ребенком в данной ситуации стоит очень сложная задача – оказаться готовым к восприятию поступающей информации и ее осмыслению. Одним из инструментов, позволяющих решать подобную задачу, является построение образовательного процесса на основе учебно-исследовательской деятельности учащихся. То есть целесообразно наряду с традиционным базовыми курсами введение в образовательный процесс индивидуальных или групповых исследовательских работ, посвященных решению какого-либо частного вопроса из областей на стыке нескольких предметов.

В течение пяти лет учащиеся 8-11-х классов МОУ Садовской СОШ, проявляющие интерес к исследовательской деятельности, занимаются агрофизическими исследованиями и агрофизическими опытами. Интерес к исследовательской деятельности учащихся – характерная черта нашего времени. Включение исследовательской деятельности в преподавание физики вместе с другими естественными науками позволяет не только значительно расширить у учащихся диапазон знаний, сформировать умения анализировать и сопоставлять, моделировать возможные пути развития ситуации, но и ведет к возрастанию познавательного интереса ребенка, умению работать с источниками информации, способствует профессиональной ориентации. Внеурочные занятия по практической агрофизике, построенные на деятельностной основе, помогают становлению и развитию мыслительных и практических компетенций учащихся, обучающихся в сельской школе.

Система занятий агрофизикой предусматривает: практические исследования в окружающей природе и постановку опытов, которые связаны с технологией сельского хозяйства и с изучаемым программным материалом, а также участие в научно-практических конференциях различного уровня. Предусматривается изучение истории становления науки на Дальнем Востоке и вопросов, связанных с историей земледелия, через участие в однодневных и многодневных экспедициях.

Все это приводит изменению личностных характеристик ребенка: идет формирование адекватной самооценки, воспитывается стремление кооперации при сохранении собственной позиции и умения доказательно ее отстаивать.

Результат – формирование основ естественнонаучного мировоззрения, фундамент для дальнейшего успешного интеллектуального развития личности.

Обоснование актуальности выбора занятий наукой агрофизикой

Система занятий разработана для реализации в условиях сельской школы, призвана способствовать личностному росту школьников и приобретению ими социальной позиции. В этом отношении становится значимой деятельность через погружение ребенка в профильную деятельность. Чем больше разносторонней интересной информации и новых практических навыков получит ребенок, живущий в сельской местности, тем он будет лучше подготовлен к всевозможным социальным и природным катаклизмам. Система занятий ориентирована на воспитание людей, живущих в гармонии с собой, с окружающей природой и с другими людьми.

Объектом изучения являются сельскохозяйственные растения и органически связанная с ними внешняя среда – почва и приземный слой воздуха. Отсюда следует, что агрофизические исследования охватывают две важных отрасли сельского хозяйства – земледелие и растениеводство.

Цель агрофизических исследований: активное воздействие на физические условия внешней среды и процессы, протекающие в самом растении. В своих исследованиях агрофизика применяет физико-математический подход к изучению процессов жизнедеятельности растений и окружающей их среды, широко используется физический эксперимент и физические приборы.

Агрофизика объединяет разделы: “Физика растений”, “Физика почвы”, “Физика приземного слоя воздуха”, в каждом из которых изучают целый комплекс физических процессов – механических, тепловых, электрических, оптических, протекающих в растениях. Как особые разделы в агрофизике выделяются агрофизические методы исследования и агрофизические меры активного воздействия на растения и среду.

Результаты агрофизических исследований после опытных проверок могут быть внедрены в практику земледелия для повышения технического уровня земледелия и растениеводства, повышения урожайности сельскохозяйственных растений.

Тематика опытов учащихся по агрофизике связана с их теоретической подготовкой по физике и с их интересом к выбранным проблемам и наличием необходимого оборудования. Часть оборудования возможно использовать, применяя ресурсные возможности кабинетов химии и биологии, так как при проведении некоторых работ будут необходимы весы, стеклянная посуда и микроскопы, лупы.

1. Изучение физических свойств и физического состояния почвы, воздуха, семян, овощей, плодов и растений (определение размеров, плотности, степени деформации, теплопроводности, теплоемкости, капиллярности, влажности, электропроводности, электроемкости, диэлектрической проницаемости, излучательной и поглощательной способности, изучение строения)
2. Наблюдения за изменениями физических условий внешней среды (тепловым, водным, воздушным и световым режимом растений), а также за влиянием этих условий на рост, развитие и урожай растений.
3. Изучение влияния на семена и растения различных видов излучений: электростатического, магнитного и электромагнитного полей, звуковых и ультразвуковых волн.

Задачи педагога при проведении занятий агрофизикой:

• Формирования позитивного отношения к сельскохозяйственному производству и к людям, проживающим на селе.
• Организация и проведения агрофизических занятий на профессиональном научном уровне.
• Соблюдение определенной последовательности и преемственности в индивидуальной исследовательской работе по агрофизике.
• Организация и постановка агрофизических опытов и исследований с обеспечением достоверности результатов.
• Подготовка детей к участию в научно-практических конференциях.

Дополнительные задачи, реализующиеся в системе занятий детей агрофизикой:

• Знакомить детей с историей освоения нашего края, с историей возникновения сел, историей развития земледелия в Амурской области, с подвигом русских землепроходцев.
• Формирование туристических навыков и умений.
• Привитие практических навыков толерантного взаимоотношения с дикой природой.

Чему обучаются дети?

Дети обучаются: выполнению измерений; умению наблюдать; умению экспериментировать; теоретическим предсказаниям; умению регистрировать результаты наблюдений, экспериментов, исследований; составлению описаний, завершающих каждый опыт, исследование, наблюдение; выступлению перед большой аудиторией; умению вести дискуссию.

На протяжении всех лет работы у учащихся наблюдается большой интерес к агрофизическим опытам, проведенных по различным разделам курса физики.

Выполнено 10 работ по агрофизике, представленных на областных, региональных и Всесоюзных конференциях. Все эти работы имели междисциплинарный характер.

Краткое описание двух агрофизических опытов, проведенных учащимися школы по различным разделам курса физики

• Теплота и молекулярная физика; тепловые явления

1. Опыт по воздействию активных мер на растение

Мы изменяли величину вегетативного аппарата растения, влияя тем самым, на процесс испарения воды растениями, то есть на транспирацию. Тема опыта: “Влияние способов выращивания на скороспелость и урожайность арбузов сорта “Кримсон Свит”.

При изучении темы “Агрегатные состояния вещества” дети знакомятся с таким физическим явлением как испарение. В отличие от физического испарения транспирация зависит не только от внешних условий среды, но и от фазы развития растения. С увеличением листовой поверхности растений почва все больше закрывается от солнечных лучей, меньше нагревается и меньше испаряет влаги, но зато увеличивается расход воды на испарение листьями растений.

Мы конкретизировали представление учащихся о массе воды, испаряемой растениями, данными о том, что например, один стебель кукурузы за лето расходует более 150 л воды, пшеничное поле площадью 1га – 300-400 т воды. Арбуз является одним из рекордсменов по перекачки воды своими корнями.

Одно молодое растение арбуз с двумя – тремя настоящими листьями испаряет 170 грамм воды, а в стадии появления первых бутонов 250 г. Сосущая сила проростков арбуза составляет 10,1 атмосферы. Уменьшая ассимиляционный аппарат арбуза, мы уменьшаем испарение воды листьями, а значит потребность растения в воде. Тем самым, проводя чеканку на конце плети, мы увеличиваем поступление воды в плод и повышаем урожайность.

2. Опыт воздействия активных мер на физические условия внешней среды (приземный слой воздуха)

Опыт по теме “Эффективность использования раннего картофеля в качестве уплотнительной культуры при выращивании арбузов”. Этот опыт связан с изучением в физике тем: “Способы передачи теплоты”, “Конвекция”. При теоретическом изучении явления конвекции необходимо было рассмотреть следующие вопросы: влияние конвекции на изменение температуры почвы и прилежащего к почве слоя воздуха, влияние ветра на изменение теплового состояния почвы и воздуха, использование конвекционных потоков. Дети должны были понять, что ветер влияет на тепловое состояние воздуха и почвы. С появлением ветра, перемещающего слои воздуха в горизонтальном направлении, усиливается перемешивание теплого и холодного воздуха, который соприкасается с поверхностью почвы, а значит, почва обменивается теплом с большим количеством масс воздуха. Учащимся надо было предложить способы, уменьшающие эти процессы. После обсуждения предложенных гипотез, было решено воспользоваться защитными полосами. Было решено провести уплотнение посадок арбузов картофелем.

Важность и полезность выполнения самостоятельной исследовательской работы наши ученики осознают в студенческие годы при написании рефератов, курсовых и дипломных работ в вузах.