§ 4. Политехническое обучение в демонстрационном эксперименте

Эффективность общественного производства зависит от объема научных знаний и умения их применять. Поэтому важно не только вооружить подрастающее поколение определенной суммой знаний, но и научить активно использовать полученные знания для решения практических задач.

Задача политехнического обучения, поставленная перед советской школой, решается в процессе преподавания многих предметов школьного учебного плана. Но наиболее благоприятные условия для политехнического обучения дает преподавание физики, являющейся научной основой всей современной техники.

Но для ученика эта связь физики с техникой не является самоочевидной потому, что физика и техника описываются на разных языках: физика-языком понятий и знаков, фиксирующих абстракции, а техника - языком пространственных структур чувственно воспринимаемых образов.

В процессе познания физики сознание идет от конкретного, чувственно воспринимаемого к общему, к абстракциям понятий и законов, выраженных универсальным языком математических символов.

Обобщение и уплотнение информации, ее свертывание в компактную легко обозримую форму сопровождается утратой значительной части информации, которая в данном случае представляется малозначимой, несущественной. Так, движение автомобиля может быть сведено к рассмотрению движения материальной точки. Но знание закономерностей движения материальной точки не может быть достаточным для объяснения особенностей движения автомобиля.

Практика проверяет экспериментом умозаключения и дает факты для нового цикла процесса познания природы. Сама наука физика не дает указаний на возможные применения ее законов в технике. Требуется целенаправленный поиск применения явлений и закономерностей физики в технике.

Таким образом, обучение физике является лишь фундаментом для решения задачи политехнического образования.

На уроках физики в процессе изучения физических явлений и закономерностей можно, не нарушая логики основного курса, показать ученикам принципы устройства многих технических устройств.

Если в качестве основного метода ознакомления учащихся с материалом политехнического содержания использовать демонстрационный эксперимент, который обеспечит устойчивый интерес и хорошее усвоение этого материала, то затраты учебного времени на политехническое обучение в процессе преподавания курса физики могут быть минимальными.

Рассмотрим возможность включения политехнического материала в процесс изучения лишь одного физического явления (см. таблицу).

Таблица

Легко заметить, что число демонстрационных опытов политехнического содержания, которое можно поставить на уроке, велико. Поэтому особое значение приобретают критерии отбора политехнических демонстраций, которые необходимо показать в процессе преподавания школьного курса физики.

Прежде всего таким критерием может быть логическая связь 6 изучаемым программным материалом.

Без ущерба для системы и логики построения школьногр курса физики материал политехнического содержания может "вписаться" в содержание программы, в содержание урока.

Например, программой курса физики предусмотрено изучение реостатов. На уроке ставится демонстрация регулирования силы тока с помощью реостата.

Сам по себе реостат - уже техническое устройство, нашедшее широкое применение в разнообразных областях техники. Но политехнический кругозор учащихся можно значительно расширить, если показать принцип устройства и действия реостатного датчика перемещения.

Для этого потребуется сделать лишь небольшие изменения в демонстрационной установке: на ползунке реостата укрепляется стрелка-указатель, а рядом - демонстрационный метр. Повторяется демонстрация изменения силы тока в цепи с помощью реостата. Но на этот раз обращается внимание учеников на то, что о перемещении ползунка реостата можно судить по показаниям амперметра, если шкалу электроизмерительного прибора проградуировать в единицах длины.

Преимущество такого способа измерения перемещения заключается в том, что реостат-датчик может быть удален на любое расстояние от электроизмерительного прибора - указателя перемещения.

Подобным образом устроен реостатный датчик уровня горючего в топливных баках автомобилей и самолетов. В датчике уровня ползунок реостата прикреплен к поплавку.

В зависимости от того резерва времени, которым располагает учитель на уроке, и от состава класса может появиться возможность решения еще нескольких задач творческого характера:

1. Как с помощью реостатного датчика преобразовать изменение угла поворота в изменение электрического тока?
2. Придумайте конструкцию реостатного датчика для преобразования изменения давления в изменение силы электрического тока.

Для решения этих задач активатором, пробуждающим творческий потенциал учащихся, будет описанная демонстрация реостатного датчика перемещения. А возможные варианты решений могут быть подтверждены демонстрациями.

Общностью элементов демонстрационной установки, используемой для показа явления или закономерности, и демонстрационной установки, предназначенной для показа практического применения этого явления или закономерности, лишь подчеркивается связь между изучаемой наукой и применением данных науки в практической деятельности человека. Уже из этого примера видна множественность возможных практических применений лишь одной закономерности связей между явлением сопротивления с геометрическими размерами и материалом проводника.

O всех возможных случаях применения реостатов в практике, уроках физики рассказать невозможно. Поэтому возникает обходимость поставить еще одно условие: значимость данного тройства в современной технике.

В вышеприведенном примере для показа возможного применения остата в технике выбран реостатный датчик, потому что автоматизация производственных процессов - магистральное направление развития современного производства.

Другими ведущими, наиболее значимыми отраслями техники ляются энергетика, транспорт, связь, машиностроение.

Следующим руководящим признаком в отборе материала для политехнического демонстрационного эксперимента будет близость политехнического материала производственному окружению учащихся, задачам профессионального обучения.

Использование политехнического материала преимущественно из производственного окружения школы позволяет учащимся незамедлительно или в скором времени увидеть в реальности и узнать технические устройства, о которых шла речь на уроках физики. Эта радость узнавания знакомого в незнакомом способствует, запоминанию политехнического материала и той части курса физики, которая связана с этим техническим объектом.

Демонстрация опытов политехнического содержания - не самоцель, а средство, позволяющее наиболее экономными и эффективными способами решать одну из важных задач образования подрастающего поколения, а поэтому простота демонстрационной установки и техники демонстрирования - важный критерий отбора демонстрационных опытов политехнического содержания.

Демонстрационный эксперимент политехнического содержания в первую очередь должен отражать принцип построения широкого круга технических устройств, основанных на использовании изученных физических явлений и законов.

Показ конструктивных решений имеет большое значение для узнавания изученных технических устройств в производственных условиях.

Но подробное изучение конкретных технических объектов - прерогатива профессионального цикла обучения.

Для примера сравним две демонстрации устройства и действия двигателя внутреннего сгорания.

В одной демонстрации можно показать учащимся модель устройства и действия четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, в другой - показать опыт взрыва горючей смеси в цилиндре.

Это - не равнозначные демонстрации. В первой учащиеся знакомятся с устройством конкретного типа двигателя внутреннего сгорания; во второй демонстрация знакомит учащихся с принципом устройства и действия любого двигателя внутреннего сгорания (карбюраторного и дизельного, двух- и четырехтактного, всех модификаций двигателя внутреннего сгорания).

И еще пример. Ознакомив учащихся с тепловым действием электрического тока, можно показать на конкретных примерах использование этого явления в электрических нагревательных приборах. А можно пойти и по другому пути, предложив учащимся самостоятельно придумать применение явления нагревания проводников электрическим током.

Сначала ученики перечислят известные им электрический утюг, электрический паяльник, электрический самовар, электрические лампы накаливания. Когда поток предложений иссякнет, учитель может поставить простую демонстрацию: установка та же самая, что использовалась для показа явления нагрева проводника электрическим током, но теперь учитель прикасается к нагретому проводнику полоской пенопласта и разрезает ее. Эта демонстрация дает новый толчок потоку предложений о возможном использовании теплового действия электрического тока (электрический лобзик, электрический выжигатель, электрический скальпель, электрическая грелка, электрическое одеяло, костюм для полярников с электрическим подогревом...). Так небольшие вариации основной демонстрационной установки побуждают учащихся вспомнить одни технические устройства и придумать другие.

В общеобразовательной школе изучение принципов и только принципов построения технических устройств - важное положение, обеспечивающее возможность переноса знаний из одной конкретной производственной ситуации в другую. Поэтому демонстрация опытов политехнического содержания не только устанавливает связь теории с практикой, но и создает благоприятные условия для формирования продуктивного мышления, позволяет учить учащихся использованию знаний для решения технических задач, развивает их конструкторские способности. В этом - главная ценность демонстрационного эксперимента политехнического содержания.