Един от най-чаровните и духовити физици, за които не учим в училище, е Ричард Файнман. Той участва в проекта, който разработва атомната бомба, известна под секретното име проект Манхатън. Успява да анализира причината за катастрофата на избухналата совалка Челинджър. Нобелов лауреат, който печели Нобеловата си награда за физика през 1965 г.
Но освен учен, той е и изключително креативна личност. Ако има физик, от когото бихме могли да научим творчески техники, то това трябва да е Ричард Файнман. Често се случва така, че той стига до идеите си по необичайни начини и успява да ги приложи на практика. Сред най-знаковите му трудове са серия лекции по физика, които все още се използват в университета Калтек, където той е работил като професор по теоретична физика.
Ето няколко съвета по творчество, които можем да вземем от този велик ум, за да ги приложим в класната стая заедно с учениците:
1. Любопитство към всичко!
Обявете на учениците, че ще направят малък мисловен тест. Помолете ги да затворят очи и да помислят няколко минути по следните три въпроса:
- колко умни са мравките?
- трудно ли се свири на китара?
- как да се научим да говорим на японски?
Докато изговаряте въпросите, записвайте ги на дъската, за да могат учениците да визуализират по-лесно следващите си стъпки. Така и те ще спечелят малко време за мислене.
Разделете класа на 3 групи, като всяка група трябва да работи по една от изброените теми. Дайте указание за написване на кратко есе.
Задачата може да им се стори смешна и дори безсмислена за учениците, защото им задавате въпроси за неща, които за повечето или за почти всички деца може би са на пръв поглед абстрактни или непонятни. Но истината е, че търсенето на връзки между най-различни въпроси, предмети, места и т.н. развива творческото мислене. Поощрете учениците да използват фантазията си и да не търсят решение в нещо, което вече знаят и могат да използват, а чрез въображението си да намерят различен “изход”. Дори да е абсурден и непостижим. Все пак научната фантастика е много обичан жанр на редица поколения учени и не пречи да се използва в сериозни часове като физиката.
Дайте 15 минути време за работа и след това нека най-смелите да прочетат текстовете си. С това упражнение ще развиете следните умения извън темите, заложени в материала по физика:
- търсене на нови гледни точки;
- спрявяне с трудна и неясна задача, с условни критерии;
- увереност в презентиране пред хора.
Време за рефлексия!
Провокирайте учениците искрено да разкажат какво е било усещането от работата по такъв тип задача. Проследете дали има ученици, които не се успяли да се справят със задачата и не са написали нищо. Дискутирайте заедно:
- Затрудни ли ви нещо и какво?
- Ако можехте да промените задачата, как щяхте да го направите?
- Ако можехте да изберете една от другите теми, коя бихте избрали и защо?
- Какви други щури теми за есе може да предложите?
- Какви умения упражняват такъв тип задачи?
2. Опитайте нещо ново или добре забравено старо!
По време на конференция в Япония Ричард Файнман е настанен в хотел, обзаведен в западен стил. Нищо от него не напомняло за местната японска култура. Затова му хрумва как може да се наслади повече на японското си преживяване и моли да бъде преместен в хотел, в напълно японски традиционен стил. По този начин Файнмайн успява да граби с пълни шепи от местната архитектура, кухня, общуване. Как можем да пренесем този похват и в класната стая?
Да се потопим в нещо, което ни е непознато и не се среща толкова често или е нещо старо! За следващия си експеримент по физика, познат като “Картезиански водолаз”, върнете часовника 300 години назад. Вижте как един много стар експеримент може да пробуди желанието на учениците ви да правят повече опити и да си обясняват различни явления така, както навремето са го правили учени като Рене Декарт.
Какво е необходимо за опита:
- вода;
- бутилка от 1 литър – прозрачна;
- пипетка – от капки за уши или пък сироп;
- гайка;
- ножица;
- чаша.
Инструктирайте учениците:
- Нека отрежат част от пипетата и в долната част да сложат гайката, така че да се закрепи, без да пада върху пипетата. След това трябва напълят чашата и шишето с вода.
- Трябва да засмучат малко вода от чашата с пипетата, така че да се напълни наполовина с вода. След това да я поставете в чашата и да видят дали се закрепя леко на повърхността на водата. Ако е така, са готови за следващата стъпка. Ако не се получава, трябва да добавят още малко вода.
- Пуснете пипетата в шишето и затворете с капачката.
- Сега просто нека опитат: когато стиснат стените на бутилката, пипетата ще потъва, а когато ги пуснат – ще изплува обратно нагоре по бутилката.
Този експеримент е подходящ и за работа вкъщи, като по този начин ще стимулирате и участието на родителите. Те със сигурност ще се забавляват заедно с децата. Можете да ги мотивирате допълнително, като ги помолите да направят забавни снимки от експеримента. Подгответе табло за снимките, което да закачите в класната стая.
Каква е тайната, защо се случва това?
Когато притискате бутилката, налягането в нея нараства. Това увеличено налягане се предава и на водата вътре в пипетата – въздухът в нея се свива, обемът му намалява и в нея навлиза още малко вода. Пипетата, заедно с водата в нея, става по-тежка и започва бавно да се спуска надолу. Ако увеличавате натиска, тя отива към дъното и остава там, докато притискате бутилката.
Когато отпуснете бутилката, в нея се възстановява първоначалното налягане, което е по-ниско от налягането в пипетата. Ето защо от пипетата излиза допълнително навлязлата вода, въздухът се разширява, т.е. увеличава обема си. Пипетата става по- лека и изплува.
Когато нагласите силата на тежестта на пипетата заедно с водата в нея така, че да бъде равна на теглото на изместената от пипетата вода, тя може да остане неподвижно на дадена дълбочина.
На пипетата действат силата на тежестта G, насочена надолу, и изтласкващата Архимедова сила FA, насочена нагоре. Тялото ще се движи в посока на по-голямата сила. Възможни са три случая:
1) ако G > FA, тялото потъва;
2) ако G < FA, тялото изплава;
3) ако G = FA, тялото застава неподвижно вътре в течността.
Трите случая се постигат чрез регулиране на количеството течност в пипетата. Налягането, което се упражнява отвън на бутилката, се предава на течността и газа в пипетата съгласно със закона на Паскал.
Картезианският водолаз е най-добрата демонстрация на манипулациите при управление на една подводница: потапяне, изплуване или оставане на определена дълбочина.
Източник: Аз детето
Дискутирайте!
След като изясните теорията и закачите таблата със снимките в класната стая, дайте възможност на учениците си кратичко да рефлектират върху задачата. Минете през следните въпроси:
- Разбрахте ли защо пипетата се държи по този начин?
- Какво ви затрудни най-много при провеждането на експеримента?
- Какво бихте променили, ако повтаряте експеримента?
- Какви умения развихте чрез тази дейност?
За някои ученици това може да е първият проведен експеримент. Това, което можете да им дадете като съвет, е да следват инструкциите, точно както при една готварска рецепта.
3. Всичко е игра!
В своя живот Ричард Файнман много често се е отнася с лека доза хумор към сериозни въпроси, например за предложение за работа от няколко университета,. Човек като Файнман, който се вглъбява напълно в това, което прави, но същевременно обича да си играе с физиката, може да ни вдъхнови за описания по-долу експеримент в класната стая.
С негова помощ ще обясните на учениците си какво е повърхностно напрежение. Използването на LEGO блокчета в експеримента със сигурност ще ги заинтригува.
Какво ще е необходимо:
- купа с вода;
- малко черен пипер или LEGO блокчета;
- малко количество течност за миене на съдове.
Инструктирайте учениците:
- Нека поръсят пипера или разпръснат блокчетата върху повърхността на водата, така че да е напълно покрита;
- След това трябва да потопят пръста си в малко течност за миене на съдове.
- Нека потопят пръста си точно в центъра на купата с вода и….уау!
С класа ще наблюдавате как пиперът и блокчетата моментално се разпръскват по краищата на купата. ВАЖНО: блокчетата трябва да са плоски и с не много голяма площ. Използвайте подобни на тези, използвани в експеримента на снимката:
Източник: https://kidsactivitiesblog.com/28514/surface-tension/
Как да обясним физиката зад експеримента?
Молекулите на водата на ръба на купата образуват повърхностно напрежение, което създава подобие на защитен слой. Повърхностното напрежение се появява там, където имаме две фази в контакт (в нашия случай вода и въздух). Когато се изсипе черният пипер или блокчетата лего, те се разстилат по повърхността на водата, без да потъват, именно благодарение на повърхностното напрежение, което наподобява еластичен слой.
Сапунът, който използваме за експеримента, е повърхностно активно вещество. Повърхностно активните вещества елиминират повърхностното напрежение и затова при потапяне на сапунисания пръст във водата блокчетата лего и пиперът отиват в краищата на купата – еластичният слой е разкъсан, а останалите “плаващи” частици се намират върху здравите части.
Нека сравним лего блокчетата и черния пипер с мръсотията по ръцете ни – със сигурност учениците ще са по-мотивирани да използват сапун следващия път, когато се мият.
Обсъдете с учениците си резултата от експеримента и самия процес:
- Чувствате ли се по-уверени, ако трябва да обясните какво е повърхностно напрежение? Къде може да се наблюдава?
- Какво ви беше най-трудно в началото на експеримента? Трудностите изчезнаха ли в края на опита?
- Всички ли успяха да направят експеримента? Отново обсъдете заедно процеса и ако е необходимо, дайте инструкции да го повторят у дома.
Какво научихме от Ричард Файнман?
След всички експерименти, обсъдете с учениците си какво мислят. Проследете дали са запомнили важните неща от тях, дали са станали по-наблюдателни, дали задават повече въпроси. Попитайте ги дали искат да учат по-често по този начин. Съставете заедно един общ списък с умения, които заедно с целия клас сте упражнили!
Започнете този списък, като извадите трите основни акцента на експериментите, вдъхновени от Ричард Файнман:
- любопитство и въображение;
- опитване на нещо ново;
- учене чрез игра.
За да завършите темата с още интересна информация, можете да дадете задача на учениците да потърсят подходящи цитати на Ричард Файнман, с които да украсят класната стая. Така часовете ви ще оставят цялостен физичен, креативен и експериментаторски отпечатък.
Използвана литература:
