Дидактическая ценность физического эксперимента в трудах Г. Н. Плотникова.
статья на тему

Дидактическая ценность физического эксперимента

в трудах Г. Н. Плотникова.

Суханькова Е. П.,

МБОУ СОШ № 12 г. Орла.

Рассмотрены методические приёмы преподавания физики профессором ОГУ Г. Н. Плотниковым на примере введения физических понятий в процессе демонстрации на занятиях физического эксперимента. Подчёркнута дидактическая ценность физического эксперимента.

             В своих научных трудах профессор кафедры физики Орловского государственного университета Геннадий Николаевич Плотников неоднократно обращал внимание на формальное усвоение учащимися некоторых физических понятий и на необходимость применения особых методических приёмов для устранения формализма в знаниях учащихся. В 1994 году им была опубликована научная статья [1] по методике введения понятия равномерного движения, где автором отмечено, что «семиклассники весьма формально воспринимают определение понятия равномерного движения. Многие из них не вкладывают должного физического смысла в слово «любые», когда речь идёт о любых равных промежутках времени, за которые тело проходит равные пути при его равномерном движении. Это слово выпадает из их определения равномерного движения как лишнее». [1, с. 8] Для устранения этого недостатка Геннадий Николаевич рекомендует учителю провести демонстрационный эксперимент с двумя брусками, движущимися вдоль демонстрационного стола при вращении рукоятки оси, на которую насажены два блока с прикреплёнными к ним нитями, соединёнными с брусками. В этом эксперименте используются блоки диаметром 9 см из комплекта оборудования школьного физического кабинета, насаженные на ось из толстой проволоки по-разному: ось проходит через центр первого блока, а второй насажен на ось эксцентрично на расстоянии 1 см от его края так, что прямая, лежащая в плоскости блока и проходящая через ось в его центр, должна быть горизонтальной, когда рукоятка занимает самое нижнее положение. Расстояние между блоками по оси – 8 см. В начальном положении бруски должны находиться на одинаковом расстоянии от оси прибора. Для большей наглядности к каждому бруску прикрепляют стрелку-указатель. На уроке ученики дают определение равномерного движения и учитель задаёт вопрос: «Если тело за каждую секунду проходит по 28 см, то будет ли это движение равномерным?». Почти все учащиеся дают на этот вопрос утвердительный ответ. Тогда учитель демонстрирует опыт, засекая время, вращает рукоятку прибора и бруски приходят в движение. Особенность этого движения в том, что брусок с центрально закреплённой осью отстаёт от другого бруска, хотя в конце каждой секунды движущиеся бруски располагаются друг против друга, пройдя пути по 28 см каждый. Создана проблемная ситуация, «учащиеся поставлены в затруднительное положение, так как, с одной стороны, движения брусков различные, а с другой стороны, каждый из них за одну секунду проходит одинаковый путь». «В этот момент вновь необходимо обратиться к определению равномерного движения, обращая внимание учащихся на то, что при равномерном движении тело за любые равные промежутки времени должно проходить одинаковые пути, а не только за одну секунду», – советует Геннадий Николаевич. [1, с. 9] Вывод о неравномерном движении брусков самостоятельно делают все учащиеся. В 9 классе учащиеся вновь встретятся с определением равномерного движения и физический смысл слова «любые» они уже будут помнить. Итог статьи таков: «Дидактическая ценность рассмотренного эксперимента заключается в том, что он на примере одновременного движения двух тел позволяет познать эти движения в их сравнении и выделить то существенное, что отличает равномерное движение от неравномерного». [1, с. 10]

Плотников Геннадий Николаевич на Всероссийской научно-методической конференции учителей физики в школе № 12 г. Орла 19.05.2008 г..

 Другой методический приём относится к изучению электростатических явлений и подробно изложен Г. Н. Плотниковым на примере решения экспериментальных задач с электрометром, корпус которого заряжен. [2] Геннадий Николаевич постоянно отмечал, что решение экспериментальных задач, особенно парадоксальных, является одним из наиболее эффективных методов обучения, способствующих глубокому и осознанному усвоению учащимися изучаемого материала. В упомянутой научной статье [2] Геннадий Николаевич предлагает пять экспериментальных задач с подробными решениями. Задача 1 помогает учащимся, во-первых, понять причину отклонения стрелки электрометра на изолирующей подставке при сообщении его корпусу положительного заряда от наэлектризованной палочки, а, во-вторых, выясняется причина увеличения угла отклонения стрелки электрометра с кондуктором. В первом случае оказывается, что нижняя часть выступающего над корпусом стержня находится в электрическом поле и в нём происходит разделение зарядов, что приводит к отрицательному заряду нижней части выступающего стержня вместе со стрелкой, которая, отталкиваясь от стержня, отклоняется. Во втором случае большая часть проводника находится в электрическом поле корпуса электрометра, поэтому разделённые заряды будут большими и стрелка отклонится на больший угол. На наш взгляд, эта задача необычна, поскольку в классическом опыте предполагается поднесение заряженной палочки к стержню или к кондуктору электрометра. Интересна задача 2, в которой для демонстрации используется металлический стакан от калориметра с прикреплённой к нему пластилином изолирующей ручкой, поставленный на корпус заряженного электрометра, стрелка которого при этом спадает, так как внутри заряженного проводника (корпус электрометра и стакан) электрическое поле отсутствует. Поэтому разделённые ранее электрическим полем заряды распределяются по стержню таким образом, что любая его часть будет электрически нейтральна. Рассмотренная экспериментальная задача прекрасно подходит к уроку по теме «Проводники в электрическом поле» [3, с. 64] в качестве демонстрационного эксперимента. В третьей экспериментальной задаче выясняется причина увеличения угла отклонения стрелки электрометра, корпус которого положительно заряжен наэлектризованной стеклянной палочкой, при прикосновении пальцем к его стержню. Практически происходит усложнение задачи 1: «Под действием электрического поля корпуса электрометра в стержне произойдёт разделение зарядов. При заземлении стержня (касание стержня рукой) он приобретает избыточный отрицательный заряд и стрелка электрометра отклоняется на больший угол». Четвёртая экспериментальная задача ещё в большей степени будит творческую мысль учащихся: «Можно ли полностью разрядить стержень электрометра, если вначале прикоснуться пальцем к заряженному корпусу, а потом – к стержню электрометра?». Учащиеся уже могут самостоятельно дать ответ на этот непростой вопрос, воспользовавшись знаниями, полученными при решении предыдущей задачи. Ответ, рекомендованный Геннадием Николаевичем: «Касание пальцем корпуса электрометра не приводит к полной нейтрализации его положительного заряда, так как корпус находится в электрическом поле стержня, имеющего отрицательный заряд. При следующем касании пальцем стержня его заряд также полностью не нейтрализуется, так как этому препятствует электрическое поле корпуса и стрелка полностью не спадает. Чтобы полностью разрядить стержень электрометра, необходимо одновременно прикоснуться рукой к корпусу и стержню электрометра». [2, с. 11] В задаче №5 корпусу и стержню электрометра, стоящего на изолирующей подставке, сообщают положительный заряд и касаются стержня деревянной палочкой (карандашом, линейкой). При этом происходит очень интересное физическое явление: медленная перезарядка стержня электрометра. Положительный заряд стержня нейтрализуется электронами, прошедшими из заземлённой рукой деревянной палочки, и угол отклонения стрелки электрометра медленно уменьшается до нуля. Затем стержень, верхняя часть которого находится в электрическом поле положительно заряженного корпуса, вследствие явления электростатической индукции, приобретает отрицательный заряд и угол отклонения стрелки медленно, вследствие большого электрического сопротивления сухой древесины, возрастает. Все пять рассмотренных экспериментальных задач настолько интересны и, в то же время, просты для выполнения, что их при наличии в кабинете нескольких электрометров можно эффективно использовать для выполнения групповых исследовательских работ с последующей демонстрацией результатов исследований перед классом. Хороши экспериментальные задачи и для постановки на факультативных или кружковых занятиях. [4-7] Вот так, всё гениальное просто. А у Геннадия Николаевича ещё было и интересно, материалы его лекций и семинарских занятий, практикумов по методике преподавания физики, большинство приборов для которых Учитель изготовил сам, помнят и используют в повседневной работе благодарные ученики – ныне учителя физики с большим педагогическим опытом, работающие почти в каждой школе Орловской области. Геннадий Николаевич, отмечая большую дидактическую ценность эксперимента, много времени посвятил созданию авторских самодельных физических приборов и установок по различным разделам курса физики, оборудовал в ОГУ функциональный кабинет методики физики и вместе с заведующей кабинетом, опытным методистом Ворониной Светланой Вениаминовной за многие десятилетия оснастили свой кабинет приборами и материалами, методической литературой, авторскими программами и методическими разработками для физического практикума, демонстрационного и фронтального экспериментов по каждой теме курса физики 7 – 11 классов. Весь методический фонд кабинета бережно сохранялся и активно использовался на лекциях, семинарах, физических практикумах по методике преподавания физики со студентами 3 – 5 курсов физико-математического факультета. Профессор кафедры физики ФГОУ ВПО «ОГУ» Олег Иванович Марков вспоминает: «Работать с Геннадием Николаевичем было необыкновенно интересно, но и сложно. Он добивался максимальной точности в описании и выполнении эксперимента. Он не воспринимал недостаточно продуманных и неаргументированных выводов. «Ну вот, наконец, зазвучала музыка», – говаривал он, удовлетворённо оформляя очередную мысль в письменном виде. …Мне приходилось встречать немного учёных, для которых разработка установки и отработка методики составляли наиболее важную часть научно-исследовательской работы. Изящество найденных конструктивных и методических решений доставляло ему истинное удовольствие. Он стремился к максимальной простоте эксперимента и наглядности. Ему нужен был надёжный и воспроизводимый результат. На воспроизведение результатов варьирования условий эксперимента Геннадий Николаевич времени не жалел. Он не терпел никакой халтуры и небрежности, многократно повторяя и перепроверяя получаемые данные». [8, с. 2]

Литература.

1. Плотников Г. Н. К методике введения понятия равномерного движения. / Сборник статей по физике (Из опыта работы учителей физики и преподавателей ОГПИ). – Орёл: ОИУУ, Орловское областное управление статистики, 1994 г..
2. Плотников Г. Н. Экспериментальные задачи с электрометром, корпус которого заряжен. / Сборник статей по физике (Из опыта работы учителей физики и преподавателей ОГПИ). – Орёл: ОИУУ, Орловское областное управление статистики, 1994 г..
3. Суханькова Е. П. Методика решения задач по теме «Проводники в электрическом поле». / Материалы IX Международной молодёжной НПК «Физика и современные технологии в АПК» - Орёл: Изд-во Орловский ГАУ, 2017.
4. Суханькова Е. П. Значение ранних методических публикаций Г. Н. Плотникова. / Сборник методических материалов для учителя физики. Материалы V Педагогических чтений, посвящённых памяти Г. Н. Плотникова (22 марта 2017 г., МБОУ СОШ № 12 г. Орла) / Под ред. д.т.н., профессора БУ ОО ДПО «Институт развития образования» Е. А. Белкина – Орёл: ООО ПФ «Картуш», 2017.
5. Плотников Г. Н., Марков О. И. Опыты по распространению света в оптически неоднородной среде. / Москва: Физика в школе, №1, 1990.
6. Плотников Г. Н., Марков О. И. Опыт, подтверждающий движение броуновских частиц. / Москва: Физика в школе, №6, 2000.
7. Плотников Г. Н., Марков О. И. Демонстрация зависимости свойств световода от показателя преломления внешней среды. / Москва: Физика в школе, №1, 2002.
8. Марков О. И. Мои воспоминания о Геннадии Николаевиче Плотникове. / Вопросы методики преподавания физики (выпуск № 3): Материалы I Педагогических чтений, посвящённых памяти Г. Н. Плотникова (27 марта 2013 г., МБОУ СОШ № 12 г. Орла). – Орёл: БОУ ОО ДПО (ПК) С «ОИУУ», 2013.