19 июня 2016г.
В настоящей работе предлагается программа проведения лабораторного практикума по физике для школьников 9-11 классов в физических и научно-исследовательских лабораториях технического университета. Целями практикума являются:
· профориентация школьников старших классов, имеющих склонности к естественным и техническим наукам;
· развитие творческих способностей учащихся в указанных областях;
· проведение абитуриентом «пробного дня» в качестве студента для знакомства с вузом;
· формирование навыков исследовательской работы и технического творчества, работа на современном физическом оборудовании;
· расширение представлений учащихся о физических экспериментах, включающее оценку достоверности полученных данных путем расчета погрешностей по вузовской программе;
· углубление знаний школьников путем ознакомления их с новыми для них разделами физики и техники;
· подготовка учащихся к итоговым испытаниям по физике (ЕГЭ, ОГЭ, переводные и выпускные экзамены).
Программа «пробного дня студента» состоит из четырех частей:
1) подготовка учащихся к лабораторным работам, которая выполняется заранее в школе под руководством учителя с использованием методических пособий кафедры общей физики, и включает в себя лекции по соответствующим разделам физики и составление конспектов с указанием названия работ, их целей, схем установок, расчетных формул и таблиц для записи результатов (6 часов);
2) выполнения двух-трех лабораторных работ в вузовских лабораториях под руководством преподавателей кафедры общей физики, включающее полный расчет (с погрешностями) и выводы (4 часа);
3) обсуждения полученных результатов (круглый стол) (1 час);
4) посещение абитуриентами других лабораторий вуза в качестве экскурсии (2 часа).
Программа лабораторного практикума была составлена в соответствии со школьным курсом. Учитель может варьировать выполняемые работы и порядок их следования.
Для учащихся 9-х классов предлагаются лабораторные работы [1, 2]: «Изучение погрешностей измерения ускорения свободного падения с помощью математического маятника»; «Определение коэффициента вязкости жидкости по методу Стокса»; «Изучение собственных колебаний пружинного маятника и определение жесткости пружины».
Для учащихся 10-х классов: «Изучение законов вращательного движения на маятнике Обербека»;
«Изучение закона Ома»; «Исследование электростатического поля»; «Определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли».
Для учащихся 11-х классов могут быть предложены различные программы практикумов, включающие две- три работы из списка: «Определение удельного заряда электрона методом магнитной фокусировки»;
«Пружинный маятник. Собственные и затухающие колебания»; «Определение фокусного расстояния
собирающей линзы и оптической системы из двух линз»; «Интерференция света. Опыт Юнга»; «Изучение дифракции света на одиночной щели и дифракционной решетке»; «Фотоэффект»; «Изучение оптических спектров испускания. Атом водорода»; «Радиоактивность. Поглощение β-излучения в воздухе».
Что касается посещения лабораторий, то это как правило зависит от того, кто готов принять в данный момент абитуриентов и от желания учащихся.
В качестве примера приведем выездной лабораторный практикум с учащимися 11 класса лицея № 15 города Вышний Волочек, проведенный нами в апреле 2016 года. Для этого практикума мы выбрали лабораторные работы из различных разделов физики: «Изучение законов вращательного движения на маятнике Обербека» и «Радиоактивность. Поглощение β-излучения в воздухе», которые объединяет то, что в них результаты экспериментов связаны линейными зависимостями, которые следует обработать графически. Такой выбор обосновывается тем, что большую трудность у учащихся в заданиях ЕГЭ вызывают те вопросы, где предлагается обработать линейную зависимость, содержащую некоторую серию измерений. Для правильного ответа на вопрос следует провести прямую через экспериментальные точки с учетом погрешности измерений. Отметим, что в результате сами точки оказываются не строго на прямой. Учителя отмечают, что школьники, как правило, плохо понимают смысл этого задания, потому что не сталкиваются с подобной обработкой результатов на уроках физики [3]. Таким образом, работы были объединены идеей заполнить этот пробел. Помимо этого, при выполнении указанных работ достигались и другие цели.
Так, при изучении законов вращательного движения на маятнике Обербека предполагалось:
· ознакомление с новыми физическими понятиями (угловое ускорение, момент инерции, кинетическая энергия и работа при вращательном движении), что несомненно расширяет кругозор учащихся;
· повторение таких понятий как угловая скорость, угол поворота, центростремительное ускорение, момент и плечо силы, что также важно при подготовке к ЕГЭ;
· изучение на практике законов кинематики и динамики вращательного движения и закона сохранения энергии с учетом работы момента сил трения, что, как мы надеемся, поможет учащимся при выполнении заданий ЕГЭ с развернутым ответом;
· получение навыков по оценке достоверности экспериментальных результатов путем сравнения динамических характеристик маятника Обербека (момента инерции и момента сил трения), полученных в результате обработки линейной зависимости, с паспортными данными оборудования.
Что касается работы по изучению радиоактивности и поглощения β-излучения в воздухе, то помимо прочего при ее выполнении планировалось достижение следующих педагогических результатов:
· приобретение навыков работы с оборудованием, регистрирующим заряженные частицы с учетом проверки надежности его работы;
· расширение кругозора учащихся в области ядерной физики (ознакомление с понятиями активности радиоактивного изотопа, коэффициентом ослабления излучения веществом);
· изучение на практике законов радиоактивного распада и поглощения излучения веществом, что несомненно полезно при подготовке к ЕГЭ.
Обсуждение результатов было проведено сразу после выполнения лабораторных работ и включало в себя:
· сопоставление результатов, полученных различными способами обработки линейных зависимостей (графического метода и метода наименьших квадратов), что было полезно для будущих студентов технических специальностей и специальностей, связанных с информационными технологиями;
· проверка отчетов о выполнении работ;
· обсуждение отдельных заданий ЕГЭ, связанных с обработкой линейных зависимостей и тематикой лабораторных работ;
· ответы преподавателей на вопросы учащихся.
После перерыва на обед была организована экскурсия в Центр молодежного инновационного творчества (ЦМИТ) Тверского государственного технического университета. Здесь учащиеся увидели работу полноцветного 3D-принтера и ее результаты. Например, готовые цветные макеты зданий, сооружений, уменьшенные ЗD-копии реальных людей, образцов обуви и деталей интерьера и пр. Здесь же лицеисты посетили лабораторию робототехники, где им продемонстрировали квадрокоптеры, детали для которых можно напечатать на 3D- принтере.
После проведения практикума абитуриенты, как правило, создают фотоотчет, посвященный «пробному дню студента», и выкладывают его в Internet. С одним из примеров можно ознакомиться на сайте vvolschphys.ucoz.ru.
В заключение можно отметить, что, по нашему мнению и отзывам школьников, проведение «пробного дня студента» прошло успешно. Полагаем, что мы достигли поставленных целей. Отметим, что особый интерес у школьников вызвало следующее
· обработка результатов экспериментов и определение соответствующих физических величин по графикам;
· лаборатория робототехники.
Мы полагаем также, что наше мероприятие внесло определенный в подготовку школьников к сдаче ЕГЭ и вызвало интерес к инженерным и техническим специальностям нашего вуза.
Cписок литературы
1. Испирян, С.Р. Лабораторный практикум по оптике: метод. указ. к лаб. работам для студентов первого и второго курса дневного отд-ния фак. ПИЭ и АС/ С.Р. Испирян, В.И. Лашнев. - Тверь: ТвГТУ, 2005. - 32 с.
2. Клингер, А.В. Лабораторный практикум по физике: методическое пособие/ А.В. Клингер, Р.А. Испирян, А.В. Твардовский. - 3-е изд. Тверь: ТвГТУ, 2008. - 164 с.
3. Кривенко, И.В. Школьные практикумы по физике на базе университетских лабораторий/ И.В. Кривенко, С.Р. Испирян, М.О. Касерес // Сибирский учитель. 2013. № 6(91). С.61-64.
