§ 21. Подготовка демонстрационного эксперимента

Осознание важности демонстраций в преподавании физики, наличие продуманной системы обучающего демонстрационного эксперимента еще не означают автоматическое включение этого метода обучения в практику работы учителя. Между теоретическими основами демонстрационного эксперимента и его практическим применением стоит ряд барьеров, преодоление которых требует от учителя не только знаний, не только определенного объема практических умений и навыков, но и незаурядного творческого потенциала, трудолюбия и настойчивости в достижении поставленной цели.

Рассмотрим для примера действия учителя, связанные с подготовкой одного демонстрационного опыта, в ходе которого надо показать учащимся, что газы не имеют постоянного объема и собственной формы.

В опыте 19 раздела II эта демонстрация описана. Для опытного учителя этого описания достаточно для того, чтобы подготовить и провести демонстрацию. Начинающий учитель, естественно, сначала постарается найти описание этого опыта в доступной ему методической литературе, чтобы узнать, из какого источника получить углекислый газ и особенности методики демонстрирования. Это правильный путь, позволяющий сэкономить силы и время для решения более сложных проблем преподавания физики.

Но если описания схемы демонстрации с указанием необходимого оборудования и особенностями технологии в имеющейся у учителя литературе нет, то требуется самостоятельно решить вопросы, связанные с этой демонстрацией.

1. Где взять углекислый газ? Здесь возможно несколько решений.

а) Получить углекислый газ с помощью аппарата Киппа, в котором газ выделяется в ходе реакции соляной кислоты с мраморной крошкой.

Но аппарат Киппа требует сравнительно большого расхода кислоты. Постановка одного опыта с использованием этого аппарата не оправдана экономически.

б) Воспользоваться тем, что плотность углекислого газа больше плотности воздуха. Взять колбу или химический стакан вместимостью более 1 л. Насыпать на дно мраморную крошку и залить ее соляной кислотой. Сравнительно быстро стакан заполнится углекислым газом. Можно начинать опыт.

Но у этого приема есть недостаток - если потребуется повторить опыт, то придется ждать, когда стакан вновь заполнится газом.

в) Взять пустой сифон, используемый в быту для газирования воды, и в него разрядить один-два баллончика с углекислым газом, которые продаются в хозяйственных магазинах для приготовления газированной воды в домашних условиях. В таком виде сифон, наполненный углекислым газом, может храниться сравнительно долго и всегда готов к работе.

Недостаток заключается в том, что газ в сифоне находится под давлением и при нажатии на клапан выходит сильной струей. Поэтому для показа описанного опыта целесообразно газом из сифона наполнить другой сосуд, из которого газ в опыте будет переливаться в стакан.

г) Учителя городских и поселковых школ для получения углекислого газа могут воспользоваться сухим льдом - твердой двуокисью углерода, который используется в магазинах и киосках, торгующих мороженым и охлажденной водой. Сухой лед переходит в газообразное состояние при температуре - 78,9°С. Поэтому при комнатной температуре процесс преобразования сухого льда в газ идет непрерывно.

Применение сухого льда открывает возможность показа опыта без применения теневого проецирования. Если небольшой (размером с вишню) кусок сухого льда бросить в сосуд с водой, то холодный углекислый газ вызовет конденсацию водяного пара. Образуется густой белый туман, который хорошо виден на темном фоне, особенно если использовать подсвет.

Неудобство заключается в том, что сухой лед для опытов нельзя заготовить впрок, и приобретать его следует накануне демонстрации в количестве значительно большем, чем требуется для опыта.

Для хранения сухого льда полезно изготовить теплоизоляционную упаковку. Это может быть небольшой деревянный ящик, выложенный внутри ватой. Нельзя хранить сухой лед в герметически закрытом бытовом термосе. Давление образующегося углекислого газа может разорвать термос.

Если за сутки до урока приобрести кусок сухого льда объемом 150-200 см³, то его вполне хватит и для тренировки в постановке опыта, и для показа опыта на уроке.

Но не следует преждевременно дробить целый кусок. Увеличение площади поверхности ускорит процесс возгонки.

Нельзя прикасаться к сухому льду руками, можно вызвать обморожение кожи. Надо пользоваться щипцами.

Тем не менее эффектность опыта с использованием сухого льда настолько велика, что вполне оправдывает все предварительные хлопоты.

2. Как показывать? Известно, что четкое теневое изображение можно получить, применяя точечный источник света. Удовлетворительный результат получается, если использовать осветитель для теневого проецирования. Лучше применять автомобильную лампу для фар большой мощности. Но потребуется отдельный источник электропитания.

Можно использовать и проекционный аппарат ФОС-115. Но тогда расстояние от аппарата до экрана должно быть не менее 3 м. В любом случае надо найти такое место для объекта в световом потоке, при котором теневое изображение будет иметь наибольшую четкость.

Так как при теневом проецировании изображение на экране получается бледным, то обязательно следует затемнять помещение.

При использовании сухого льда затемнение не требуется, но следует найти наилучший способ подсвета. При размещении осветителя со стороны класса и сбоку на поверхности стеклянного стакана появляется световой блик, затрудняющий наблюдение.

В данном конкретном случае лучше всего освещать туман в стакане снизу, через прозрачное дно стакана (рис. 244).

Рис. 244

И всегда необходимо при проверке опыта до урока отойти от демонстрационного стола и с наиболее удаленного ученического места оценить видимость демонстрационной установки, ее наиболее важных деталей, наблюдаемость демонстрируемого явления.

Учитель может не ограничиваться предложенным опытом и внести в него дополнительные детали. Так, в опыте 19 углекислый газ наливается в стакан. Но для того, чтобы подчеркнуть ту часть вывода, где говорится, что газы не имеют собственной формы, можно расположить рядом со стаканом колбы разной формы (коническую, круглую и т. д.).

А может быть, заменить углекислый газ другим? Надо думать.

Из приведенного примера видно, что решением вопроса методики демонстрационного эксперимента лишь начинается процесс применения этого метода. Имея разработанную систему обучающего демонстрационного эксперимента, учитель должен еще проделать большую работу, прежде чем демонстрация опытов будет включена в содержание урока.

Нет сомнений в том, что рационально подобранная система демонстрационных опытов позволяет учителю существенно сократить время на ясное, доходчивое, запоминающееся изложение учебного материала на уроке.

Но ясно также и то, что подготовка учителя к уроку с демонстрацией опытов требует большой и разнообразной работы в физическом кабинете до урока. И именно эта подготовительная работа определяет успех урока, его эффективность. Плохо * подготовленный демонстрационный эксперимент не только не помогает, но даже мешает и учителю, и учащимся. Именно поэтому степень владения методикой и техникой демонстрационного эксперимента является определяющим показателем профессионального уровня учителя.

В общем виде подготовка демонстрационного эксперимента складывается из следующих этапов:

1. Изучение или разработка системы обучающего демонстрационного эксперимента.
2. Выбор схемы демонстрации для каждого демонстрационного опыта в имеющейся литературе или самостоятельное определение путей и способов показа.
3. Ориентировочная оценка требуемых технических параметров приборов. Определение, какие приборы школьного физического кабинета соответствуют этим параметрам.
4. Изготовление недостающих деталей или изготовление недостающих приборов.
5. Сборка практической схемы демонстрации. Проверка ее работоспособности.
6. Оценка методических качеств демонстрационной установки (видимость, выразительность, соответствие содержания демонстрации содержанию изучаемого материала).
7. Определение условий успешности демонстрации, ее надежности. Поиск путей повышения выразительности, эффектности демонстрации.
8. Запись практической схемы демонстрации и технологии ее выполнения в картотеку демонстрационного эксперимента (если демонстрация ставится впервые).
9. Тренировка, тренировка и еще раз тренировка в постановке демонстрационного опыта! Многократное повторение демонстрации до урока внушает учителю уверенность в успехе на уроке, придает его рукам ту четкость действий, ту кажущуюся легкость, которые являются признаком любого мастерства, признаком высокого профессионализма.

Подготовка демонстрационных опытов - это исследовательская работа в подлинном значении этого понятия. Работа, не терпящая шаблона, но требующая мобилизации творческой энергии, выдумки, находчивости, изобретательности, владения определенной суммой знаний, практических умений и навыков в конструировании демонстрационных установок и физических приборов.