Научно методическая газета для учителей физики, астрономии и естествознания №18(30 09 2010)

ISSN 2077-0049

НАУЧНО-МЕ ТОДИЧЕСК ОДИЧЕСК АЯ ГАЗЕ ГАЗ ТА ДЛЯ УЧИТЕ ЛЕЙ ФИЗИКИ, АСТРОНОМИИ И ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ № 18 (913) 3) 16-30 сентября 2010

основана в 1992 г.

fi z .1 s ep tem b er.ru

18

№

1september.ru Ф И З И К А

индексы подписки Почта России - 79147 (инд.); - 79603 (орг.) Роcпечать - 32032 (инд.);

- 32596 (орг.)

тем, кто видит нас впервые Вы читаете электронную версию учебно-методической газеты для учителей физики, астрономии и естествознания

«физика» Формат А4, 48 страниц, 2 номера ежемесячно

www.1september.ru

п о д п и с а т ь с я на бумажную версию, чтобы получать ее

3 по почте Стоимость подписки на первое полугодие 2011 года – 1200 рублей

м о ж н о

на электронную версию, чтобы получать ее по Интернету 4 Стоимость подписки на первое полугодие 2011 года – 780 рублей

Тр и р а з а в п ол у го д и е каж д ы й п о д п и с ч и к п ол у ч а ет профессиональные приложения для практической работы Подробнее о газете >>>

Подписаться на газету >>>

Справки по телефону (499) 249-47-58

ИЗДАТЕЛЬСКИЙ ДОМ «ПЕРВОЕ СЕНТЯБРЯ» Главный редактор: Артем Соловейчик (Генеральный директор) Коммерческая деятельность: Константин Шмарковский (Финансовый директор) Развитие, IT и координация проектов: Сергей Островский (Исполнительный директор) Реклама и продвижение: Марк Сартан Мультимедиа, конференции и техническое обеспечение: Павел Кузнецов Производство: Станислав Савельев Административно-хозяйственное обеспечение: Андрей Ушков Дизайн: Иван Лукьянов, Андрей Балдин Педагогический университет: Валерия Арсланьян (ректор)

Содержание СПЕЦВЫПУСК: учебная проектная деятельность Редакция благодарит проф. Наталью Викторовну Шаронову, д. п. н. (МПГУ, гимназия № 1543, г. Москва) за помощь в подготовке материалов

26 32 Ученические исследования

С . Я . К ова лева

3 4

Об исследовательской и проектной деятельности учащихся

в гимназии № 1543 Я. Н ур иа хметова

33 34 Исследование влияния

Метод проектов в преподавании физики

солнечной активности на рождаемость и смертность населения

А . У с т ю ж а нин

Л . В. П иг а лиц ы н

М . М . С у ль янова

5 6 7

35 37 Наши успехи за рубежом:

Влияние лунных фаз на организм человека

международный конкурс научных и инженерных работ школьников Intel-ISEF-2010

ГАЗЕТЫ ИЗДАТЕЛЬСКОГО ДОМА: Первое сентября – Е.Бирюкова, Английский язык – А.Громушкина, Библиотека в школе – О.Громова, Биология – Н.Иванова, География – О.Коротова, Дошкольное образование – М.Аромштам, Здоровье детей – Н.Сёмина, Информатика – С.Островский, Искусство – М.Сартан, История – А.Савельев, Классное руководство и воспитание школьников –О.Леонтьева, Литература – С.Волков, Математика – Л.Рослова, Начальная школа – М.Соловейчик, Немецкий язык – М.Бузоева, Русский язык – Л.Гончар, Спорт в школе – О.Леонтьева, Управление школой – Я.Сартан, Физика – Н.Козлова, Французский язык – Г.Чесновицкая, Химия – О.Блохина, Школьный психолог – И.Вачков

УЧРЕДИТЕЛЬ: ООО«ЧИСТЫЕ ПРУДЫ» Зарегистрировано ПИ № 77-7241 от 12.04.01 в Министерстве РФ по делам печати Подписано в печать: по графику 26.08.10, фактически 27.08.10 Заказ №111111111 Отпечатано в ОАО “Чеховский полиграфический комбинат” ул. Полиграфистов, д. 1, Московская область, г. Чехов, 142300

И . А. Дор ог об ед

8 12 Механика и человек И . Ю. М ель никова

13 20

Р.Я. Ерохина, Л.И. Матвеева

ИЗДАТЕЛЬСКАЯ ПОДПИСКА: Телефон: (499) 249-4758 E-mail: podpiska@1september.ru

Документооборот Издательского дома «Первое сентября» защищен антивирусной программой Dr.Web

18 (913) ФИЗИКА 2010

38 43 Образ Большого адронного коллайдера (БАК) в СМИ ИМ ИМЕНА МЕНА В. Н . Белю стов

44 45 Памятные даты. Октябрь 2010 ЮБ ЮБИЛЕИ БИЛЕИ И НАШИХ НАШ ШИХ АВТОРОВ АВТО ОРОВ

21 25 Школьная конференция как способ реализации метода проектов

Т. А. Симонова

46 У меня счастливая судьба

Научно-методическая газета для учителей физики, астрономии и естествознания

ФИЗИКА Осн ов ан а в 1992 г.

Вы ходи т дв а р а за в месяц Газета распространяется по подписке Цена свободная

Тираж 4000 экз.

Тел. редакции: (499) 249-2883 E-mail: fiz@1september.ru Internet: fiz.1september.ru

АДРЕС РЕДАКЦИИ И ИЗДАТЕЛЯ: ул. Киевская, д. 24, Москва, 121165 Тел./факс: (499) 249-3138 Отдел рекламы: (499) 249-9870 Сайт: 1september.ru

Л . Тр а вина

Экспериментальные задания по физике как средство развития исследовательских и творческих способностей учеников

О возможности публикации автору сообщается, если к статье приложена открытка с обратным адресом. Подробнее см. Правила в № 5/2010, c. 48 и на сайте газеты http://fiz.1september.ru

РЕДАКЦИЯ:

РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ:

Главный редактор: Н.Д. Козлова Отв. секретарь: И.Д. Воронова Дизайн макета, обложка: И.Е. Лукьянов Корректура: Н.П. Соломатина Вёрстка: Д.В. Кардановская Набор: И.С. Чугреева

Н.Д. Козлова – председатель, М.Д. Даммер (проф., д.п.н., ЧГПУ, г. Челябинск), М.Ю. Демидова (к.п.н., МИОО, г. Москва), В.Г. Довгань (проф., к.в.н., член РАКЦ и АМТН, чл.-корр. МИА, г. Москва), А.Н. Крутский (проф., д.п.н., АГПА, г. Барнаул), Б.И. Лучков (проф., д.ф.-м.н., НИЯУ МИФИ, г. Москва), В.В. Майер (проф., д.п.н., ГГПИ, г. Глазов), Н.С. Пурышева (проф., д.п.н., МПГУ, г. Москва), Ю.А. Сауров (проф., д.п.н., чл.-корр. РАО, ВятГПУ, г. Киров), Н.Н. Тулькибаева (проф., д.п.н., ЧГПУ, г. Челябинск), А.А. Шаповалов (проф., д.п.н., АГПА, г. Барнаул).

ПОДПИСНЫЕ ИНДЕКСЫ: РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ: Н.Д. Козлова, А.В. Берков (к.ф.-м.н., доц. МИФИ), К.Ю. Богданов (к.ф.-м.н., Роспечать: инд.-32032; орг.-32596 д.биол.н., лицей № 1586 ЗАО), И.Д. Воронова (к.ф.-м.н., отв. секретарь), В.А. Грибов (зам. гл. редактора, к.ф.-м.н., доц. МГУ им. М.В.Ломоносова), В.А. Козлов, Почта России: С.Я. Ковалева (зам. гл. редактора, к.п.н., доц. ПАПО МО), Н.Ю. Милюкова (строительинд.-79147; орг.-79603 ный колледж №12, СВАО), В.М. Чаругин (д.ф.-м.н., действ. член РАКЦ, проф. МПГУ).

учебная проектная деятельность

Об исследовательской и проектной деятельности учащихся КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: п р ое к т н а я и иссле дов ат ел ь с ка я уч е б н а я д е я т ел ь н о с т ь

плану в определённых контролируемых рамках» [2]. По мнению А.В. Леонтович, «на разных этапах проектов необходимо решать исследовательские задачи, иначе проект отрывается от жизни и становится нереальным. Но исследование здесь выполняет чисто обслуживающие функции <…> Под исследовательской понимается деятельность учащихся, связанная с решением учащимися творческой, исследовательской задачи с заранее неизвестным решением…» [3]. В этом случае исследование содержит элементы проектирования, так как для любого исследования необходимо выдвигать какие-либо гипотезы, то есть планировать, предполагать, проектировать. На практике учителя чаще всего создают с учениками работы, которые называют проектно-исследовательскими или исследовательскими проектами. Очевидно, что определение работы должно зависеть от преобладающего вида деятельности и формы полученного результата. На современном этапе оценка степени исследовательской или проектной составляющей, практической или теоретической направленности работы зависит от уровня и целей конкурса, в рамках которого эта работа рассматривается, субъективной оценки экспертов, общего объёма разнообразных конкурсных работ. Исследовательская работа школьников в основном не вносит новизну в науку, а повышает уровень знаний и умений самого исследователя. Формами продуктов проектной деятельности могут быть веб-сайты, видеофильмы, кинофильмы, школьная/межшкольная пресса (газеты, журналы), модели, мультимедийные продукты, разработанная система школьного самоуправления, новые учебные пособия (местного значения), телекоммуникационные проекты [4, 5]. Сам процесс создания работы, методическое руководство поиском и сам поиск нового знания не может быть одинаковым для всех участников процесса, хотя и подчиняется общим гносеологическим законам. Новую проблему и цель учителю надо сначала увидеть самому, затем увлечь этим учащихся, затем поддерживать этот интерес на протяжении всего исследования или создания проекта, организовывать этапы работы, стимулировать постоянный интерес школьников к ней, привлекать родителей. На первый взгляд, кажется, что достаточно легко заинтересовать творческой работой одарённых и способных ребят, особенно, если у них есть устойчивые интересы в определённой области знаний. Однако в этом случае могут возникнуть пробле-

C.Я. КОВАЛЕВА svekova@mail.ru, ПАПО Московской обл., г. Москва

Сегодня в сфере образования набирают силу новые критерии оценки качества обучения, учитывающие динамику развития каждого учащегося. Это связано с нарастающей скоростью перемен в обществе: меняются государства, технологии, уклад жизни, появляются новые продукты и потребности, меняются формы работы. Наиболее успешными становятся люди, которые могут за ограниченное время создать уникальный продукт или услугу, перестроиться и овладеть новыми методами работы, предложить неординарный выход из проблемной ситуации, то есть реализовать определённые компетенции. Необходимость быстрого поиска решения возникающих производственных и научных задач привела к распространению во всех сферах деятельности метода проектов как технологии решения проблем. Понятно, что успешных и компетентных специалистов можно получить, только если формировать их со школьной скамьи. В ракурсе поставленных государством задач особое значение приобретают навыки исследовательской и проектной деятельности учащихся, которые в самом ближайшем будущем (с 2011 г.) станут частью базисного учебного плана общеобразовательных учреждений РФ, сформированного на основе Федерального стандарта второго поколения [1]. В результате исследовательская и проектная деятельность учащихся необратимо станет одной из важнейших форм современного образования. Эти термины часто употребляются вместе, иногда как аналоги, иногда перечислением через союз «и». Что верно? Специалисты достаточно чётко отделяют проектную деятельность от исследовательской. Например, по А.И. Савенкову, «исследование, по сути, процесс поиска неизвестного, новых знаний, один из видов познавательной деятельности человека <…> В отличие от исследования проект и, следовательно, проектирование, всегда ориентирован на практику. И человек, реализующий тот или иной проект, не просто ищет нечто новое, но решает реальную, вставшую перед ним проблему <…> проектирование – это не творчество в полной мере, это творчество по

3

2010

ФИЗИКА

№18 (913)

учебная проектная деятельность

мы в процессе выполнения исследования, так как сложно формировать и поддерживать длительный интерес к однообразной исследовательской экспериментальной или теоретической работе даже у успешных учеников, привыкших к постоянному положительному результату. Менее успевающих школьников практически невозможно заставить длительно заниматься одной проблемой, так как такие учащиеся не умеют долго самостоятельно работать и имеют достаточно неустойчивые интересы. Насколько успешно руководителю проектной или исследовательской работы удаётся распределить роли и сферы деятельности, настолько удачным получается результат. При этом огромную роль играет общий подход к выполняемой работе, который предлагается и стимулируется руководителем и который как раз и является главным формирующим фактором будущего специалиста. Например, если делить работу на части по роду деятельности (один собирает информацию, другой оформляет, третий представляет на защите и так далее), то достаточно беглого взгляда на выступление команды, чтобы понять, что участие многих в этом исследовании или проекте – формальность. (Хотя, на первый взгляд, такое разделение труда кажется естественным. Педагоги часто используют его, объясняют тем, что у всех разные способности, которые можно и нужно оптимально использовать. Таким руководителям необходимо помнить: суть проектной деятельности школьников не в том, чтобы использовать развитые уже способности! На наш взгляд, как раз наоборот: роль педагога как руководителя другая – максимально развивать творческое мышление и способности с помощью исследовательской и проектной деятельности!) Наиболее продуктивным является подход, когда группе школьников предложена проблема, которая делится на посильные подпроблемы как части общей, и каждому предлагается небольшая самостоятельная часть исследования. В этом случае каждый член команды оказывается участником созидательного процесса, проходит под руководством учителя все этапы творческой деятельности. Такая работа способствует развитию исследовательских навыков у всех членов команды. Даже слабые школьники «заражаются» творчеством и делают свои небольшие открытия. Этот подход к организации проектной деятельности можно назвать интегративно-дифференцированным по аналогии с дидактическим подходом к организации обучения физике, предложенным О.В. Коршуновой: «Традиционно под интегративным подходом к обучению понимается объединение компонентов обучения с целью повышения его эффективности, соответствия дидактическим требованиям и социально определённым нормам, а также с целью уменьшения

№18 (913)

ФИЗИКА

2010

затрат энергии на организацию качественного образовательного процесса. Под дифференцированным подходом принято понимать обеспечение различных условий, учитывающих индивидуально-личностные особенности обучающихся при усвоении предметного содержания. Интегративно-дифференцированный подход представляет собой соединение этих, казалось бы, исключающих друг друга подходов и может обеспечить как достижение целостности восприятия мира, так и личностную ориентацию обучения. При этом создаются условия для формирования ключевых компетентностей личности, имеющих надпредметное содержание, а также личностной компетентности для самоопределения, саморазвития и самораскрытия потенций» [6]. Практика показывает, что наиболее успешные коллективные работы были осуществлены теми педагогами, кто сумел при выполнении общей комплексной работы (с интегративной проблемой) сбалансированно распределить интеллектуальные и творческие силы между всеми участниками проекта: произвести дифференциацию задач. Многие опубликованные в газете проектные и исследовательские работы – яркое подтверждение этому (см., например, № 4/2008; 4, 18/2009; 4/2010). Литература 1. Проект базисного учебного плана основного общего образования для общеобразовательных учреждений с русским языком обучения. [Электронный ресурс] URL: http://standart.edu.ru/ Catalog.aspx?CatalogId=621; Варианты проектов примерных программ среднего общего образования (стандарт второго поколения) // ФизикаПС. 2010. № 4, 6, 9.

2. Савенков А.И. Исследовательское обучение и проектирование в образовании // Исследовательская работа школьников. 2004. № 1.

3. Леонтович А.В. Об основных понятиях концепции развития исследовательской и проектной деятельности учащихся // Исследовательская работа школьников. 2003. № 4.

4. Всероссийский открытый конкурс юношеских исследовательских работ им. В.И. Вернадского [Электронный ресурс] URL: http://vernadsky.info 5. Конкурс проектных работ учащихся Северного округа г. Москвы «Горизонты открытий» [Электронный ресурс] URL: http://rono.edu.dmitrovreg.ru/doc/goriz_otkritij.pdf 6. Коршунова О.В. Учёт особенностей мышления при обучении физике (интегративнодифференцированный подход): дистанционный курс повышения квалификации учителей в педагогическом университете «Первое сентября», 2006. [Электронная версия] URL: http:// edu.1september.ru/courses/16/005/

4

учебная проектная деятельность

Метод проектов в преподавании физики КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: п р ое к т н а я и иссле дов ат ел ь с ка я уч е б н а я д е я т ел ь н о с т ь

школьникам овладеть проектной деятельностью и зачастую блестящими результатами работы. И.С. Сергеев различает следующие основания классификации ученических проектов [2]: – по доминирующей деятельности: практикоориентированный проект (нацелен на социальные интересы самих участников проекта или внешнего заказчика) исследовательский проект (по структуре напоминает научно-исследовательскую работу) информационный проект (направлен на сбор информации о каком-то объекте, явлении с целью её анализа, обобщения и представления широкой аудитории) творческий проект (предполагает максимально свободный подход к оформлению результатов) ролевой проект (разработка театрализованного представления). Обычно все пять направлений используются в каждом проекте; – по комплексности: монопроекты и межпредметные проекты; – по характеру контактов: внутриклассные внутришкольные региональные межрегиональные международные; – по продолжительности: краткосрочные недельные годичные; – по количеству участников: индивидуальные и групповые. Метод проектов по физике я применяю с 7-го класса, когда учащиеся начинают изучать этот предмет, а по астрономии – с 4-го класса. Обычно предлагаю создавать проект как итоговую работу по той или иной учебной теме или по теме, которая вызывает интерес. Использовать такой метод меня побудили следующие причины. Во-первых, учащиеся старших классов недостаточно обучены формам самостоятельной деятельности, их мало интересуют проблемы современного состояния технических наук, они не совсем осознают ответственность за своё обучение. Во-вторых, сегодняшнее общество особенно высоко ценит умения самостоятельно мыслить в нестандартных условиях, проводить самостоятельные исследования, работать в коллективе, мыслить корпоративно. Овладевая методом проектов, мои учащиеся учатся планировать свою работу. Я считаю, что работать по плану означает осуществлять научную организацию труда: вместо «авось» делать точный расчёт, вместо «кое-как» давать развёрнутый план работы, вместо «как-нибудь» применять проверенные методы, вместо «когда-нибудь» устанавливать точные календарные сроки.

М.М. СУЛЬЯНОВА smm16@mail.ru, МОУ Тропарёвская СОШ, c. Тропарёво, Можайский р-н, Московская обл.

Скажи мне – я забуду. Покажи мне – я могу запомнить. Позволь мне сделать самому это – и это станет моим навсегда. Народная мудрость Концепция модернизации образования нацеливает школу на подготовку разносторонней личности», обладающей мобильностью и компетентностью, способной быстро адаптироваться к новым условиям, умеющей анализировать происходящее и самостоятельно принимать решения, учиться и переучиваться на протяжении всей своей жизни. Для выполнения поставленной цели школа вынуждена делать акцент на такие образовательные технологии, которые учили бы школьников мыслить, создавали бы условия для приобретения профессиональных навыков, развивали бы проектное мышление с формированием личностных качеств. Обновляющейся школе требуются и новые прогрессивные методы обучения. Ведущее место среди таких методов в мировой и отечественной педагогике принадлежит методу проектов (от латинского projectus – выдвинутый вперёд). Метод проектов в отличие от других методов обучения: позволяет не только эффективно осваивать предметное содержание, но и формировать многие личностные качества учащихся всегда ориентирован на самостоятельную деятельность школьников органично сочетается с групповым подходом к обучению предполагает решение какой-то проблемы, с использованием совокупности разнообразных методов и средств обучения, знаний из различных областей науки, техники, технологии создаёт условия для использования широкого спектра проблемных, исследовательских, поисковых методов, ориентированных на практический результат, значимый для ученика может быть использован преподавателем любого учебного предмета. Трудности реализации этого метода заключается в проблеме выбора темы и огромных временных затратах учителя на подготовку. Однако они полностью компенсируются большим желанием помочь

5

2010

ФИЗИКА

№18 (913)

учебная проектная деятельность

I этап. Погружение в тему проекта (формулируюся тема, цели, задачи проекта).

II этап. Продумывание будущей деятельности (ученики по желанию распределяются по группам, выбирают роли, составляют план работы над проектом; работают во внеурочное время, консультируются с учителем).

III этап. Осуществление деятельности (ученики на этом этапе очень активны: ищут материал в справочной литературе, Интернете, систематизируют собранную информацию, оформляют презентацию, готовятся к защите проекта).

IV этап. Презентация проекта. Оформление класса: компьютер, экран, проектор, самостоятельно составленные таблицы, статьи. (Группы по очереди выходят к экрану, защищают проект, отвечают на вопросы других групп. Проблема живо обсуждается.) Я сначала выставляю каждой группе предварительные оценки, чтобы группы могли их обсудить, а уже потом оцениваю окончательно. Мы с ребятами выполнили самые разнообразные проекты по физике и астрономии. В качестве примера привожу проект ученика 9-го класса Александра Устюжанина «Влияние лунных фаз на организм человека» (см. с. 7 и электронные приложения к № 18/2010). В заключение следует отметить, что использование проектного метода предоставляет учителю возможность активировать скрытые резервы для профессионального роста и вывести свою работу на качественно новый уровень, а в своих учениках открыть активных и заинтересованных партнёров. Больше творчества и полёта мысли, вам это понравится!

К примеру, мои ученики, для достижения поставленной цели, просматривают научно-популярную литературу, сайты Интернета, проводят самостоятельные исследования как в школьной лаборатории, так и дома, ставят эксперименты. Результаты выполненных проектов должны быть, что называется, «осязаемыми», то есть, если это теоретическая проблема, то конкретное её решение, если практическая – конкретный результат, готовый к использованию (на уроке, в школе, в жизни). Свои результаты ученики оформляют в виде мультимедийных презентаций или макетов. Основные требования к использованию метода проектов, которыми я руководствуюсь: наличие значимой в исследовательском, творческом плане проблемы/задачи, требующей интегрированного знания, исследовательского поиска для её решения практическая, теоретическая, познавательная значимость предполагаемых результатов самостоятельная (индивидуальная, парная, групповая) деятельность учащихся структурирование содержательной части проекта (с указанием поэтапных использование исследовательских результатов) методов, предусматривающих определённую последовательность действий: определение проблемы и вытекающих из неё задач исследования; выдвижение гипотез их решения; обсуждение методов исследования (статистических методов, экспериментальных, наблюдений и так далее); обсуждение способов оформления конечных результатов (презентация, защита, творческий отчёт, просмотр и так далее); сбор, систематизация и анализ полученных данных; подведение итогов, оформление результатов, их презентация; выводы, выдвижение новых проблем исследования. Реализация метода проектов и исследовательского метода на практике ведёт к изменению позиции учителя. Из носителя готовых знаний он превращается в организатора познавательной, исследовательской деятельности своих учеников. Изменяется и психологический климат в классе, так как учителю приходится переориентировать свою учебно-воспитательную работу и работу учащихся на разнообразные виды самостоятельной учебной деятельности желательно исследовательского, поискового, творческого характера. Отдельно следует сказать о необходимости организации внешней оценки проектов, поскольку только так можно отслеживать их эффективность. Характер этой оценки в большой степени зависит как от типа проекта, так и от его темы (содержания), условий проведения. Если это исследовательский проект, то он с неизбежностью включает этапность проведения, причём успех всего проекта во многом зависит от правильно организованной работы на отдельных этапах

№18 (913)

ФИЗИКА

2010

Литература 1. Концепция модернизации содержания образования на период до 2010 г. [Электронный ресурс] URL: http://www.dvgu.ru/umu/Mo_RF/concept/ con1_02.htm 2. Сергеев И.С. Как организовать проектную деятельность учащихся: практич. пособие для работников общеобразоват. учреждений. М.: АРКТИ, 2005.

3. Лущик М.Ф., Одинцова Н.И. Работа над проектами // Физика-ПС. 1998. № 44.

4. Третьякова С.В. Темы естественно-научных проектов // Физика-ПС. 2000. № 3.

5. Атутов П.Р. Технология современного образования // Педагогика. 1996. № 2.

6. Новые педагогические и информационные технологии в системе образования / Е.С. Полат, М.Ю. Бухаркина и др. М.: Академия, 1999.

7. Бухаркина М.Ю. Современные педагогические и информационные технологии в системе образования: учебное пособие / М.: Академия, 2007.

8. Е.С. Полат. Метод проектов [Сайт] URL: http:// www.bgpu.ru/intel/metodika/metod pro.htm

6

Полнолуние

УСТЮЖАНИН Александр, 9-й класс. Влияние лунных фаз на организм человека * Руководитель М.М. Сульянова, МОУ Тропарёвская СОШ, с. Тропарёво, Можайский р-н, Московская обл.

Обоснование работы. Земля со своим единственным громадным естественным спутником – Луной – представляет собой уникальное явление в Солнечной системе. Наиболее заметное следствие – явление приливов и отливов, причём не только в гидросфоре, но и в литосфере, и в атмосфере. Дважды в сутки уровень воды в открытых морях поднимается примерно на 1 м, а в узкостях, как, например, в заливе Фанди в Канаде, – до 16,3 м. Высота прилива в твёрдой оболочке Земли составляет примерно 0,36 м. Искажается и форма атмосферы: она немного вытягивается, что вызывает (правда, небольшие) колебания атмосферного давления. Отмечено также, что извержения вулканов происходят чаще в полнолуние или новолуние; что в полнолуние чаще происходят землетрясения, выбросы газа в рудниках и шахтах. Так как любой живой организм на 70% состоит из воды, то возникла гипотеза, что приливные силы, влияющие на моря и океаны, действуют и на наш организм. Больше всего меня заинтересовало влияние лунных фаз на здоровье человека и на успешность обучения. Задачи: собрать и обобщить информацию о фазах Луны, провести исследования, сформулировать выводы, сделать отчёт в виде мультимедийной презентации и буклета. Основные результаты 1. Собрана информация о развитии научных взглядов на природу лунных фаз, начиная от III в. до н.э. (Аристарх Самосский), об обожествлении каждой фазы Луны, о лунном календаре, о лунноземных связях, о ритмических колебаниях самочувствия человека (23 дня – изменение физического состояния, 28 дней – эмоционального и 23 дня – интеллектуального, творческой активности).

2. Проведён опрос 126 учащихся, учителей и взрослых родственников: «Влияют ли фазы Луны на ваш сон и самочувствие?»

3. Выяснилось, что 17 человек реагируют на избыточную световую энергию (плохо спят в полнолуние, утром испытывают недомогание), из них шестеро имеют отклонение кровяного давлении от нормы, причём у четверых давление пониженное. Я

Средняя фаза Луны

Новолуние

Диаграммы, показывающие успешность учебных результатов учащихся 11-го и 4-го классов в зависимости от фазы Лунного цикла

сделал вывод, что в нашем случае полнолуние больше влияет на людей с отклонениями давления.

4. Исследовано влияние лунных фаз на работоспособность школьников. для этого в течение учебного года с учащимися 4-го и 11-го классов проводились математические диктанты (однотипные, несложные, на элементарные арифметические действия), в одно и то же время (2–3-й урок). Данные сведены в таблицы и представлены в виде диаграмм. Наибольшая работоспособность отмечена в новолуние (а не в полнолуние, как пишут в научно-популярной литературе).

5. Даны рекомендации по организации учебной работы с учётом лунно-земных связей.

* Работа была доложена на XXXVI международных общественно-научных чтениях, посвящённых памяти Ю.А. Гагарина (г. Гагарин, 2009) и удостоена благодарности. Здесь представлена в сокращённом и отредактированном виде. Оригинальный текст проекта и ученическая презентация даны как электронное приложение к № 18/2010, см. с. 21. – Ред.

7

2010

ФИЗИКА

№18 (913)

учебная проектная деятельность

Механика и человек Интегрированный урок-конференция ФИЗИК А+БИОЛОГИЯ, школьное НОУ «Квант», 9–10-й к лассы

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: урок-конференция, проектная и исследовательская учебная деятельность, 9–10 классы.

природе, но имеют место молекулярные процессы, которые в конечном итоге определяют поведение биологических систем. Понимание физики микропроцессов необходимо для правильной оценки состояния организма, природы некоторых заболеваний. Во всех этих вопросах физика настолько связана с биологией, что формирует самостоятельную науку биофизику, которая изучает физические и физико-химические процессы в живых организмах, а также ультраструктуру биологических систем на всех уровнях организации – от субмолекулярного и молекулярного до клетки и целого организма. У ч е н и к 1 (слайд 1). Галилей утверждал, что если на тело не действуют другие тела, то оно либо находится в покое, либо движется равномерно и прямолинейно [5]. Это и есть закон инерции. Проиллюстрировать этот закон можно на примере перегрузок, которые испытывают лётчики при ускорении реактивного самолёта. В этом случае кровь по инерции перемещается относительно туловища, и даже возможно нарушение кровообращения головного мозга. Для человека опасны не большие скорости, а переход к ним: при больших ускорениях происходит деформация кровеносных сосудов, их сплющивание и отток крови. Изменяется давление внутренних органов друг на друга, возникает их деформация, поэтому человек способен выдерживать лишь ограниченные нагрузки [6]. На слайде схематично показано положение тела и приведены P соответствующие значения перегрузок n = m ⋅ g ,

И.А. ДОРОГОБЕД dorogobed59@mail.ru, МОУ СОШ № 6, ст. Ленинградская, Краснодарский край

Физика – это наука понимать природу. Э. Роджерс Цель занятия: расширение и углубление учебного материала ознакомление с новыми сведениями за счёт обращения к разным литературным источникам [1–3] развитие познавательного интереса, умения составлять алгоритмы «переноса» – употребления приобретённых знаний в нестандартформирование ной (новой) учебной ситуации учебно-познавательных и информационных компетенций учащихся. Оборудование: таблицы «Кровеносная система человека», «Строение костей», «Мышцы» [4]; скелет, муляж головы человека, рентгеновские снимки с переломами кости руки и бедра человека; ученическая коллективная презентация «Механика и человек»*, карточки с задачами. Подготовка. Учащиеся заранее готовят сообщения. После выступлений они прикрепляют листки с сообщениями к доске, так что к концу занятия получается импровизированная газета «По страницам биофизики». Ход занятия

Учитель. Физика является лидером современного естествознания и фундаментом научнотехнического прогресса. Она в большей мере, чем любая из естественных наук, расширила границы человеческого познания. Законы физики действуют в мире и живой, и неживой природы, что весьма важно для жизни и деятельности человека, для изучения и создания оптимальных естественных условий его существования на Земле. Человек – составляющая мира природы. На него, как на все объекты природы, распространяются законы физики. В организме человека не происходят физические макропроцессы, как в неживой

которые может выносить человек в течение нескольких минут без каких-либо серьёзных нарушений функций. Здесь P – вес человека в ускоряющейся системе, m – масса человека, g – ускорение свободного падения.

n=4

ФИЗИКА

2010

n = 14

Решим задачу (слайд 2). С какой силой был прижат космонавт к своему креслу в космическом корабле во время подъёма ракеты вблизи поверхности Земли, если ускорение составляло 5g, а масса

* Презентация представлена полностью в электронных приложениях к № 18/2010 (см. с. 25), а также на компакт-диске – вложении в № 22/2010. – Ред.

№18 (913)

n = 10

8

космонавта 80 кг? Какую нагрузку испытывал человек? Дано: Решение y

a = 5g, m = 80 кг, g = 9,9 м/с2. __________

N

Fдавл= P – ? n–?

mg

a

На космонавта при взлёте действовали две силы: сила реакции со стороны кресла N, направленная вверх, и сила тяжести mg, направленная вниз. Согласно 3-му закону Ньютона, сила реакции опоры N по модулю равна весу космонавта (то есть силе, с которой он давит на сиденье Fдавл). Поскольку ракета движется с ускорением вверх, то, по 2-му закону Ньютона, ma = mg + N, или в проекции на ось Y:

1

ma = –mg + N, ma = Fдавл – mg, Fдавл = ma + mg = m(a + g), Fдавл = 6gm. Перегрузка, испытываемая космонавтом, равна отношению силы давления Fдавл, с которой он давит на сиденье, то есть весу при разгоне, к его весу Р0 в состоянии покоя: n= n=

Fдавл P0

,n=

Fдавл mg

2

,

6 gm =6 . mg

Fдавл = 6mg = 6 · 80 кг · 9,8 Н/кг = = 4 704 Н ≈ 4,7 кН. У ч е н и к 2 (слайды 2–5). Практическое знакомство человеком с законами механики происходит с раннего детства: мы учимся сидеть, стоять, ходить, бегать, совершать физические упражнения, работать, кататься на велосипеде. Всё это постигается нами в основном без теоретии, бессознательно. Так, при толкании ядра человек инстинктивно упирает-

3

9

2010

ФИЗИКА

№18 (913)

учебная проектная деятельность

6

7

8

10

11

№18 (913)

ФИЗИКА

2010

ся ногой, чтобы не упасть при «отдаче»; ударяя молотком, рабочий непроизвольно напрягает мышцы, препятствующие вращению корпуса. Парадоксально, но человек настолько привыкает к законам механики, что начинает замечать их проявление в особых, редких и малопривычных случаях. К важным проявлениям законов механики относится двигательная деятельность человека в условиях невесомости или, как принято говорить, в безопорном пространстве. Если в условиях невесомости человек начнёт завинчивать гайку, то сам он начнёт вращаться в противоположном направлении. В условиях невесомости действуют те же законы Ньютона, но человек должен «привыкнуть» к этим условиям. Резкие движения головой, руками, ногами, отбрасывание каких-либо предметов могут существенно изменить движение тела. Это учитывается космонавтами. Первый человек планеты, вышедший в открытый космос, А.А. Леонов, пишет в своей книге, что «...после некоторой подготовки человек сможет даже при безопорном “плавании” в невесомости быстро и точно ориентировать своё тело в любом направлении исключительно за счёт мышечных усилий, не прибегая к помощи технических средств». По-видимому, в невесомости при наличии самой незначительной точки опоры можно выполнять любые работы без заметных нарушений координации движений. У ч е н и к 3 (слайд 6). Удобным индикатором ускорения системы является простое устройство: тело известной массы, укреплённое на шести пружинах. По деформации пружины можно определить значение и направление силы, действующей на тело, а отсюда и ускорение системы, если учесть ускорение свободного падения. Такого рода индикаторы используются в инерциальной навигации, получившей развитие в связи с решением космических задач. Можно без помощи средств, находящихся вне ракеты, автономно установить её местоположение, скорость и ускорение в любой момент времени. Соответствующие устройства называются инерциальными системами ориентации. В организме человека имеется орган, который тоже, по существу, является инерциальной системой ориентации. Это – вестибулярный аппарат. Он расположен во внутреннем ухе и состоит из трёх взаимно перпендикулярных полукружных каналов и полости преддверия. Наш организм приспособился к действию силы тяжести, выработал соответствующую привычную информацию. Клетки вестибулярного аппарата реагируют на необычное состояние, к которому нужно приспособиться. Однако наш аппарат неспособен количественно определить ускорение. Это не позволяет человеку, едущему в закрытой кабине, определить местонахождение транспортного средства У ч е н и к 4 (слайды 7, 8). Для нас небезынтересно узнать о природе силы мышц человека. Мышцы человека очень экономичные «устройства», их КПД составляет около 40%. Энергия мышц получается за счёт химической энергии. Икроножная мышца, например, способна поднять груз массой до 100 кг. В основе деятельности мышц лежат сложные химические превращения внутри клеток, природа которых во многом ещё не известна. Мышца имеет волокнистое строение, каждое волокно состоит из множества клеток. Волокна представляют собой удлинённые палочки – пучки белковых молекул. Белковая молекула – цепь чередующихся атомов: 2 атома углерода и 1 атом азота. К первому углеродному атому каждой группы присоединена группа сложных атомов.

10

Одна из гипотез (гипотеза Джерарда) так объясняет механизм действия мышечной силы. Белковая молекула погружена в жидкость (70% её составляет вода). При сцеплении боковых групп белковая цепь изгибается и укорачивается, вызывая сокращение мышцы. Так как связь между боковыми группами химическая, то и сама мышечная сила имеет химическую, то есть электромагнитную природу. У ч е н и к 5 (слайды 9, 10). Человек не создал такую машину, которая могла бы непрерывно работать 70–80 и более лет. Сердце – двигатель с огромным «сроком эксплуатации». Неутомимое, всегда работающее сердце представляет собой весьма совершенный и сложный орган. Тренированный слух врача улавливает десятки сердечных тонов, по которым он может судить о заболеваниях сердца. Звуки бывают шипящие, скребущие, грубо рокочущие, булькающие и другие. Учёные разгадали причину этих звуков. Клапан закрылся, кровь внезапно остановилась – возник гидравлический удар. Мышцы стенок, кровь, закрытые клапаны вибрируют, как струны музыкального инструмента. Затем ударная волна отразилась от стенок клапана и ушла к стенке желудочка; оттолкнувшись от неё, кровь вновь возбуждает вибрацию клапана. Теория гидравлического удара объясняет происхождение всех звуков сердечной мелодии [6]. Решим две задачи.

1. Сердце взрослого человека за одно сокращение прогоняет 160 см3 крови. Оно сокращается примерно 70 раз в минуту, совершая работу 1 Дж за каждое сокращение. Какую работу совершает сердце за 1 час? Дано: N = 70, t1 = 1 мин, A′ = 1 Дж, t = 1 ч. ________ A–?

СИ

Решение A = A′ · N · t.

A = 1 Дж · 70 · 60 = = 4 200 Дж = 4,2 кДж.

60 мин Ответ. 4,2 кДж.

2. Полный оборот крови через оба круга кровообращения совершается за 21–22 минуты. Скорость движения крови по сосудам 0,5 м/с. Определите перемещение, которое совершает кровь за полный оборот. Ответ. Перемещение s = 0. У ч е н и к 6 (слайды 11, 12). Опорно-двигательная система человека, состоящая из сочленённых между собой костей скелета и мышц, представляет с точки зрения физики совокупность рычагов, удерживаемых человеком в равновесии. В анатомии различают рычаги силы, в которых происходит выигрыш в силе, но проигрыш в перемещении, и рычаги скорости, в которых, проигрывая в силе, выигрывают в скорости пере-

мещения. Хорошим примером рычага скорости является нижняя челюсть. Действующая сила порождается жевательной мышцей. Противодействующая сила – сопротивление раздавливаемой пищи – действует на зубы. Плечо действующей силы значительно короче плеча силы противодействия, поэтому жевательная мышца короткая и сильная. Когда надо перегрызть что-либо твёрдое, человек действует коренными зубами, при этом уменьшается плечо силы сопротивления. Если представить скелет как совокупность отдельных звеньев, соединённых в единую систему, то увидим, что при нормальной стойке система находится в крайне неустойчивом равновесии. Так, опора туловища представлена шаровыми поверхностями тазобедренного сочленения. Центр масс туловища расположен выше опоры, что при шаровой опоре создаёт неустойчивое равновесие. То же относится и к коленному соединению, и к голеностопному. Центр масс тела человека расположен при этом как раз на одной вертикали с центрами тазобедренного, коленного и голеностопного сочленений ноги, на 2–2,5 см ниже мыса крестца и на 4–5 см выше тазобедренной оси. Таким образом, это самое неустойчивое состояние нагромождённых звеньев скелета. И если вся система держится в равновесии, то только благодаря постоянному напряжению поддерживающих систему мышц [6]. Уч е н и к 7 (слайд 13). Кость – основной материал опорно-двигательного аппарата. В упрощённом виде можно считать, что δ 2/3 массы компактной костной ткани (0,5 объёма) составляет неорганический материал – минеральное вещество кости 0 ε гидроксилапатит в виде микроскопических кристаллов. В остальном кость состоит из органического материала, главным образом коллагена (высокомолекулярного соединения). Механические свойства костной ткани зависят от многих факторов, в том числе от возраста, индивидуальных условий роста организма и от участка организма. Композиционное строение кости придаёт ей нужные механические свойства: твёрдость, упругость, прочность. При небольших деформациях справедлив закон Гука. Модуль Юнга кости в среднем 10 ГПа, предел прочности 100 МПа [7]. У ч и т е л ь (слайды 14, 15 – рентгеновские снимки переломов). Костная система человека приспособлена к нагрузкам. Длинные кости рук и ног имеют трубчатое строение, благодаря чему при малой массе обеспечивают максимальную прочность при деформации изгиба. Вещество костных головок конечностей состоит из костных балок (трабентул),

11

2010

ФИЗИКА

№18 (913)

учебная проектная деятельность

которые расположены по направлению наибольших нагрузок при растяжении и сжатии. Причём балки «уложены», словно в современной инженерной конструкции, приспособленной к большим нагрузкам. Например, костные балки бедренной кости выдерживают нагрузку, равную половине силы тяжести тела [7]. Решим задачу [6]. При операции в кость помещена стальная скоба (стержень) сечением 1 мм2. Считая стенки кости неподвижными и абсолютно жёсткими, рассчитайте силу давления скобы на стенки кости при нагреве на 5 К. Между скобой и костью зазор отсутствует. Коэффициент линейного расширения стали 1,1 · 10–5 К–1, модуль упругости 2 · 1011 Н/м2. Дано: S = 1 мм2, ΔT = 5 К, α = 1,1 · 10–5 К–1, E = 2 · 1011 Н/м2. _____________ F–?

F σ= S ⇒ Δl ε= l0

σ=

СИ 1 · 10–6 м2

12

Решение Костная ткань обладает упругими свойствами, поэтому силы давления скобы будут равны силе упругости. Силу упругости найдём из закона Гука F = –k · Δl.

k ⋅ Δl kεl0 ⎛ kl0 ⎞ k = =⎜ ⎝ S ⎟⎠ ε ⇒ σ = Eε ⇒ S S kl0 ES ⇒E= ;k= . l0 S

13

l = l0 · (1 + αΔT) ⇒ Δl = l0αΔT ⇒ ⇒

F = kΔl ⇒ F =

ES Δl . F = E · S · α · ΔT . l0

Δl = αΔT . l

Согласно третьему закону Ньютона, сила давления скобы равна по величине силе упругости и противоположна по направлению, поэтому F = –Fупр, F = k · Δl = E S α ΔT. F = 2 · 1011 Н/м2 · 1 · 10–6 м2 · 1,1 · 10–5 К–1 · 5 К = 11 Н.

14

Подведение итогов занятия. Литература 1. Касьянов В.А. Физика. 10 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений. М.: Дрофа, 2002; 2. Иванов А.С., Проказа А.Т. Мир механики и техники. М.: Просвещение, 1993.

3. Комплект таблиц. Биология. Строение тела человека (10 табл. + 80 карточек). М.: Спектр-М, 2008.

4. Поташник М.М. Требования к современному уроку. М.: Центр педагогического образования, 2008.

5. Пурышева Н.С., Важеевская Н.Е., Чаругин В.М. Физика. 9 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений. М.: Дрофа, 2007.

6. Антонов В. Ф. Биофизика. М.: Владос, 2003.

7. Зверев И.Д. Книга для чтения по анатомии, физиологии и гигиене человека. : пособие для учащихся. 3-е изд., испр. М.: Просвещение 1983. Электронные ресурсы: Гарькавая В. И. URL: http//www.boksgid.com/; URL: http://meduniver.com/Medical/; URL: http://www.art-apple.ru/thumbnails; URL: http://www.art-apple.ru/profile; URL: http://www. medkurs.ru/

Ирина Алексеевна Дорогобед – учитель высшей квалификационной категории, педагогический стаж 29 лет. Окончила Армавирский ГПИ в 1980 г. по специальности «Физика и математика», победитель всероссийского конкурса в рамках ПНПО «Лучшие учителя РФ-2007». Педагогическую деятельность считает и профессией, и хобби: работает над методической темой «Формирование предметных и метапредметных компетентностей учащихся на уроках физики через проектно-исследовательскую деятельность».

№18 (913)

ФИЗИКА

2010

12

учебная проектная деятельность

Экспериментальные задания по физике как средство развития исследовательских и творческих способностей учеников КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: проектная и исследовательская учебная деятельность, микропрезентации

научиться работать с приборами, приобрести необходимые экспериментальные умения и навыки.

И.Ю. МЕЛЬНИКОВА iumelnikova@mail.ru, ГОУ СОШ № 963, г. Москва

Таблица 1 Класс 7 -й 8-й 9-й 10-й 11-й

Актуальность и важность использования экспериментальных заданий при обучении физике в данное время вызваны тем, что за последние годы школьная базовая программа изменилась и по структуре, и по объёму учебного материала. Многие практические и лабораторные работы исключены, теряется понимание физики как науки экспериментальной. Учащиеся не получают практические умения, которые в дальнейшем могли бы использовать в будущих профессиях и повседневной жизни и которые способствуют развитию смекалки, исследовательских способностей. Восполнить этот пробел, развить практические умения, логическое мышление, самостоятельность, смекалку, научить анализировать наблюдаемый процесс, оценивать результаты, выдвигать гипотезы, делать обобщения и выводы, связывать теорию, практику и жизнь можно с помощью системы экспериментальных заданий, включая домашние. Задачи учителя: систематически включать в программу обучения, причём в разные виды учебной деятельности, экспериментальные задания, обучать методам проведения эксперимента и представлению своих работ с использованием компьютерных технологий (например, программы Power Point), вводить экспериментальные задания на любых этапах уроков разного типа, а также на внеклассных занятиях, включать их в контрольные и самостоятельные работы, в домашние задания. Примерное количество экспериментальных заданий за год для разных видов учебной деятельности по всем параллелям от 7-го до 11-го классов с учётом базовой программы по физике представлено в таблице. Семиклассники оформляют домашние экспериментальные задания просто в тетрадях, не делая микропрезентацию. Обучение оформлению этих заданий в виде микропрезентации начинается только с 8-го класса, так как в первую очередь надо

I 3–7 3–7 3–7 2–5 2–5

II 2–3 2–3 2–3 1–2 1–2

III 3–5 3–5 4–5 3–4 1–3

IV 1 1 1 1 1

I – уроки любого типа (изучения нового материала; повторения и обобщения знаний; комплексные уроки и так далее); II – уроки проверки и оценки знаний (контрольные и самостоятельные работы); III – домашние экспериментальные работы (с оформлением в виде микропрезентации); IV – внеурочная деятельность (подготовка и представление экспериментальных работ на творческой выставке)

I. Выполнение экспериментальных заданий на уроках изучения нового материала, повторения и обобщения, решения задач и прочее Эта работа прежде всего является совместной деятельностью учеников и учителя. Цель учителя: научить школьников предлагать различные подходы к проведению экспериментального задания, оформлять это задание в виде теоретической расчётной задачи, видеть разные способы решения задач, в том числе практический. Область применения заданий: 7–11-й классы. Оформление: в виде задачи с указанием объекта исследования, приборов и материалов. Рассмотрим порядок работы на примере экспериментального задания «Оценка (по порядку величины) числа атомов в однородном алюминиевом цилиндре» (10-й класс, тема «Основы МКТ»). П о д г о т о в и т е л ь н ы й э т а п . Заранее на каждую парту даётся оборудование: алюминиевый цилиндр, мензурка с произвольным количеством воды, динамометр, измерительная линейка. П е р в ы й э т а п . Учащиеся: записывают предложенную учителем тему в тетрадь определяют объект исследования (цилиндр) определяют необходимые измерительные приборы (динамометр, измерительная линейка, мензурка с водой). Учитель совместно с учащимися определяет цель экспериментального задания: используя

13

2010

ФИЗИКА

№18 (913)

учебная проектная деятельность

имеющиеся измерительные приборы, предложите разные методы определения числа атомов в объекте исследования выберите измерительный прибор, произведите необходимые измерения и в соответствии с выбранным методом определения искомой величины в тетради оформите результаты работы в виде расчётной задачи. Укажите объект исследования и измерительный прибор. Далее учитель организует обсуждение предложенных учениками методов определения искомой величины и прогноз предполагаемых результатов. После этого ученики проводят необходимые измерения и записывают в тетрадь результаты в виде задачи с обязательным указанием объекта исследования и использованных измерительных приборов. В т о р о й э т а п . Во время самостоятельного выполнения задания учитель выявляет учеников, которые предложили разные способы и успешно справляются с оформлением и решением задачи. Эти ученики записывают свои задачи на классной доске, рассказывают о выбранном методе решения и полученных результатах. Ниже представлены три способа определения числа атомов в виде совокупности трёх задач, записанных соответственно тремя учениками. Объект исследования: алюминиевый цилиндр. Измерительный прибор: А) динамометр; Б) мензурка с водой; В) линейка. Дано: F = … H, V1 = … м3, V2 = … м3, h = …. м, d = … м, MAl = …кг/моль, ρАl = …кг/м3, g = … м/с2 N–?

Даша Карнашёва, Катя Шешеловская, Павел Серов рассказывают о методах решения задачи

разных экспериментальных методах искомая величина практически одинакова? С чем связаны количественные расхождения? Задание рассчитано приблизительно на 15 минут. Подобные задания лучше применять на уроках закрепления материала или решения задач, так как они позволяют связать теоретический и практический подходы к решению задач и отработать технику решения задач. Ученики обучаются умению выдвигать гипотезы, видеть разные подходы к практическому и теоретическому решениям поставленной задачи, представлять устно и письменно результаты в виде задачи, развить монологовую речь.

Решение: m ⎫ NА ⎪ А) N = P M ⎪ N A ;[N ] = ...; N = ... ⎬N = P Mg ⎪ m= ⎪⎭ g Ответ. N = ... m ⎫ NА ⎪ M ⎪ ρ(V2 − V1 ) m = ρV N A ;[N ] = ...; N = ... ⎬N = M ⎪ V = V2 − V1 ⎪ ⎭

Б) N =

II. Выполнение экспериментальных заданий на уроках контроля и оценки знаний (с самостоятельной деятельностью ученика) Цель учителя: проверить практические знания и умения учеников, их способ мышления, самостоятельность, умение строить гипотезы и предположения. В процессе выполнения работы появляется возможность самоконтроля учеников. Область применения: 7–11-й классы.

Ответ. N = ... ⎫ B) N = M N А ⎪ m

m = ρV V = Sh S=

πd 2 4

⎪ ρπ d 2 h ⎪ N А ; [N ] = ...; N = ... ⎬N = 4M ⎪ ⎪ ⎪ ⎭

Ответ. N = ... Т р е т и й э т а п . Фронтальное обсуждение. Учитель может предложить вопросы: Почему при

№18 (913)

ФИЗИКА

2010

14

Десятиклассники выполняют экспериментальное задание

Оформление. В бланке предусмотрено место для ответов на вопросы, составления, описания хода выполнения и оформления экспериментального задания в виде задачи. П о д г о т о в и т е л ь н ы й э т а п . Учитель составляет проверочную работу, готовит бланки ответов, организует поставку на каждую учебную парту маркированных приборов и материалов для выполнения предложенных заданий. П е р в ы й э т а п . Учащиеся знакомятся с содержанием самостоятельной работы (на бумажном или мультимедийном носителе), с приборами и материалами (имеются на каждой парте и пронумерованы в соответствии с описанием работы), с бланком ответов, с указаниями-пояснениями к выполнению экспериментальных заданий и их оформлению. В бланке ответов учащиеся в задании 1 записывают номера приборов из предложенного списка (через запятую) в задании 2 записывают название измерительного прибора, с помощью которого нужно определить заданные свойства; в задании 3 выбирают приборы и материалы, необходимые для проведения экспериментального задания и составляют задачу, указывая объект исследования и измерительные приборы.

Семиклассники Дима Умников и Рита Пономарёва (7-й класс) выполняют самостоятельную работу «Плотность вещества»

го цилиндра. Составьте условие и решите задачу. Укажите объект исследования и измерительные приборы, которыми вы пользовались при выполнении этого задания. В 9–11-м классах в содержание проверочной работы включаю одну экспериментальную задачу (10–20% от объёма проверочной работы) со сформулированным вопросом и указанием приборов и материалов. Выполняя такую задачу, учащиеся указывают объект исследования, выбранные приборы и материалы, свой подход к решению. Затем практически выполняют и оформляют в виде задачи. Остальные задания проверочной работы могут включать тестовые задания, расчётные теоретические задачи, качественные задачи и вопросы. Экспериментальные задания на уроках контроля дают возможность не только проверить умение работать с оборудованием, но также увидеть и оценить способности к экспериментальной деятельности – как решать и оформлять задачи, так и составлять их, предлагать экспериментальные методы нахождения искомой величины.

БЛАНК ОТВЕТОВ КР № ___ _____

Тема _______________ ____________________

Ф. И. ________ В а р и а н т _____________ ________

1 2

_______________________________.

3

Объект исследования Измерительные при________________________ боры ________________________ ____________________

А) ________ Б) _______ В)________

Дано:

СИ:

Оценка

III. Выполнение домашних экспериментальных заданий с оформлением в виде микропрезентации

Приведём как пример самостоятельную работу в 7-м классе по теме «Плотность вещества». Оборудование: линейка (1), термометр (2), мензурка (3), рычажные весы (4), стакан с водой (5), металлический цилиндр (6), гайка (7), динамометр (8), штангенциркуль (9), ареометр (10), кусок пластилина (11).

Экспериментальные задания в домашней деятельности учеников – это тоже совместная деятельность учителя и ученика. Цель учителя: обучить технике составления микропрезентаций и подготовить к будущей проектной деятельности. Область применения: 8–11-й классы. Оформление: представление отчёта о выполнении домашней экспериментальной работы в формате микропрезентации. Учащиеся, имея достаточные теоретические и практические знания и умения, вполне могут выполнить экспериментальное задание и дома, используя простые средства измерений. Но

Ход самостоятельной работы

1. Запишите номера всех измерительных приборов из предложенного оборудования.

2. C помощью каких измерительных приборов можно определить: А) температуру? Б) объём цилиндра? В) массу куска пластилина?

3. Выберите необходимые приборы и материалы, проведите необходимые действия и измерения, чтобы найти плотность металлическо-

15

2010

ФИЗИКА

№18 (913)

учебная проектная деятельность

оформить выполненную работу и наглядно её представить классу и учителю на уроке не могут, да и учителю невозможно проверить так много работ. В лучшем случае можно выборочно задать вопросы, справиться о полученных результатах. Разрешить эту проблему помогают современные технологии, в частности, представление отчёта в виде микропрезентации. Я рекомендую действовать так: выбрать темы экспериментальных заданий в соответствии с изучаемым учебным материалом договориться с выяснить возможности, учителем информатики подготовку, желание учащихся к такому виду деятельности (опросный лист) ознакомить учащихся с требованиями к оформлению микропрезентации определиться с порядком сбора и оценки микропрезентаций определить внеурочное время работы кабинетов физики и информатики (конкретные рекомендации по организации совместной деятельности учителя и учащихсям даны в моей статье [1]). Какие условия и средства необходимы для такой совместной деятельности учителя и ученика? Для учителя: наличие компьютера в кабинете, знание основ работы с компьютером, владение методами организации совместной деятельности по выполнению и оформлению домашних экспериментальных заданий в форме микропрезентации. Для учащихся: наличие своего компьютера или возможности работы на каком-нибудь компьютере вообще, наличие фотоаппарата, знание основ работы на компьютере, умения и навыки выполнения экспериментальных заданий. Рассмотрим поэтапно организацию такой деятельности.

П е р в ы й э т а п . Выбор темы с учётом программы обучения, учебников и задачников. Например, в 8-м классе можно дать «Наблюдение таяния льда в комнате», «Устройство гальванического элемента», «Расчёт стоимости потребляемой электроэнергии дома за сутки и приблизительная оценка потребления за месяц» и так далее. В т о р о й э т а п . Совместное с учителем информатики обучение основам программы Power Point. В 7–9-м классах, где информатика включена в программу, обучение происходит во время уроков. Для тех, кто желает изучить дополнительные возможности, предусматривается дополнительное обучение после уроков. Т р е т и й э т а п . Выяснение уровня подготовки учащихся и их желания оформлять домашние экспериментальные задания в формате микропрезентации (начиная с 8-го класса) – с помощью опросного листа.

Ф. И. ученика (-цы)______________________ Класс №______ Вопросы

Ответы

1. Имеется ли у вас возможность работать с компьютером?

2. Есть ли навыки работы с компьютером?

3. Есть ли возможность пользоваться цифровым фотоаппаратам?

4. Есть ли навыки работы с программой PowerPoint?

5. Есть ли желание работать над оформлением домашних практических работ в виде микропрезентации?

Отчёт о домашней экспериментальной работе А. Скобелевой – микропрезентация «Устройство гальванического элемента – батарейки»

№18 (913)

ФИЗИКА

2010

16

Ч е т в ё р т ы й э т а п . Ознакомление с требованиями к содержанию и оформлению микропрезентации. Для этого помимо устных пояснений я вывешиваю на информационном стенде лист с общими требованиями (в электронном виде он сохраняется на флэшке ученика) и рекомендации [2]. П я т ы й э т а п . Определяются сроки выполнения и представления заданий (1–2 недели в зависимости от подготовки класса) и способ сдачи работы (CD или флэш-карта, чтобы учитель сразу перенёс информацию на свой компьютер в папку класса). В папке каждого класса есть таблица оценок. Выделенные оценки означают, что ученик представил свою работу всему классу на уроке, сопровождая устными пояснениями. Выполненная работа сдаётся и учителю физики, и учителю информатики, который оценивает техническое исполнение микропрезентации.

боты в таком формате, он представляет отчёт о работе в классной тетради. Ш е с т о й э т а п . Для тех учащихся, которые желают работать в данном формате, но не имеют возможности по ряду причин, даётся возможность пользоваться оборудованием кабинетов информатики и физики в установленное внеурочное время. Приведу примеры некоторых домашних экспериментальных работ: Ефимова Анна. Определение относительной влажности и массы воды в комнате, 8-й кл. (5 слайдов) Хакин Владислав. Расчёт стоимости потребляемой в квартире электроэнергии и приблизительная оценка потребления за месяц, 8-й кл. (5 слайдов) Корчажников Я. Наблюдение таяния льда в домашних условиях, 8-й кл. (9 слайдов) Короткова Полина. Измерение жёсткости резинки с использованием груза известной массы, 9-й кл.

(5 слайдов) Скобелева Александра. Устройство элементарного гальванического элемента – батарейки, 8-й кл. (6 слайдов) Фан Ву Иен Ти. Определение диаметра молекулы масла, 10-й кл.

(6 слайдов с анимацией). Два последних представлены на с. 11, 12, остальные – в электронных приложениях к № 18/2010 и на компакт-диске – вложении в № 22/2010 (см. с. 25). Видно, что полученные на уроке физики в процессе работы с экспериментальными заданиями умения представлять приборы, видеть этапы проведения исследования или эксперимента, представлять результаты в виде расчётной задачи, выдвигать гипотезы, обобщать результаты и делать выводы ученики используют и при выполнении домашних практических работ.

Класс_______ № работы Ф. И. ученика (-цы) №1

№2

№3

№4

№5

Агапова В.

4

4

4

5

5

Востриков В.

–

4

4

5

4

Ефимова А.

–

4

5

5

5

Ершова О.

4

5

5

5

5

…

…

…

…

…

…

Как правило, я выставляю только положительные оценки. Если учащийся не хочет оформлять ра-

Отчёт о домашней экспериментальной работе Фан Ву Иен Ти, 10-й класс – микропрезентация «Определение диаметра молекулы масла»

17

2010

ФИЗИКА

№18 (913)

учебная проектная деятельность

Демонстрация занимательных физических опытов и ученических исследовательских проектов на Неделе естественно-научного цикла: Трушакова Наташа и Циклаури Нато (9-й класс) демонстрируют, как электрические заряды помогают разделить перец и соль; Ершова Оля знакомит и старшеклассников, и шестиклассников с моделью Саргассова моря

IV. Выполнение экспериментальных заданий в рамках внеурочной деятельности с оформлением результатов в виде микропрезентации Внеурочная деятельность ученика может стать одной из самых творческих: обобщаются все умения и знания, полученные при выполнении экспериментальных заданий в ранее рассмотренных случаях. В основном это самостоятельная деятельность. Учитель контролирует и консультирует в процессе подготовки творческой работы, организует и составляет программу проведения выставки. Работа занимает в общем 3–5 месяцев. Цель учителя: развитие инженерной мысли у учащихся, практическое видение физических законов, знакомство младших школьников с учебным предметом – физикой, профориентация на инженернотехнические специальности. Область применения: 7–11-й классы. Форма проведения: выставка-презентация творческих работ «Физика вокруг нас», «Занимательная физика» (ежегодно в апреле, в рамках школьной Недели естественно-научного цикла). Способы представления творческой работы (самостоятельный выбор учеников): газета «Почедемонстрация занимательных физичемучка» ских опытов «физические» игрушки (объяснение их действия с точки зрения физики) исследовательские проектные работы. Цель совместной деятельности: дать возможность учащимся продемонстрировать знания и практические умения путём представления своей творческой работы.

№18 (913)

ФИЗИКА

2010

18

Лучшие работы выставляются на столах и стендах, так что все желающие могут ознакомиться с ходом исследования и полученными результатами. Авторы демонстрируют свои творческие работы: занимательные опыты, объясняют принцип работы технических устройств с физической точки зрения, рассказывают о ходе своего исследования и полученных результатах, причём умеют излагать суть и объяснять «просто» (для учащихся начальной школы) и «на уровне» (для старшеклассников и учителей). Приводим примеры «Почемучек», а также фрагменты ученических презентаций (полностью см. в электронных приложениях, с. 21): • с занимательными опытами: Трушакова Наталья, Циклаури Нато «Удастся ли разделить перемешанные перец и соль?», 9-й кл., тема «Электростатика» (15 слайдов); • с «физическими» игрушками: Мицык Ксения, Волкова Дарья «Недовольная хрюшка», 10-й кл., тема «Газовые законы» (9 слайдов); • с исследовательскими проектами: – Ершова Ольга «Загадка Бермудского треугольника», 9-й кл., тема «Условия плавания тел. Закон Архимеда» (6 слайдов).

– Лазаренко Екатерина «Магнитные качели», 9-й кл., тема «Магнетизм» (7 слайдов); – Пьянова Лиза «Опыт с “прилипчивой” водой», 8-й кл., темы «Поверхностное натяжение», «Атмосферное давление» (12 слайдов); – Шешеловская Екатерина, Карнашёва Дарья, «1. Таинственный захват. 2. Перевёртыш», 10-й кл., темы «Динамика», «Статика» (12 слайдов).

1

1

7

2

2

8

3

3

9

4

4

10

5

5

11

6

6

12

Слайды микропрезентации Ольги Ершовой «Загадка Бермудского треугольника» (9-й класс)

Слайды микропрезентация Шешеловской Екатерины и Карнашёвой Дарьи «1. Таинственный захват. 2. Перевёртыш», тема «Динамика» (10-й класс)

19

2010

ФИЗИКА

№18 (913)

учебная проектная деятельность

Отчёты о проведённых проектных исследованиях

Газеты-отчёты «Почемучки»

Занимательные опыты, «физические» игрушки и прочее учащиеся оформляют на бумажном носителе (в виде папки) и на электронном (на диске или флэшке). Это делает процесс показа опыта или работы игрушки интересным и ярким. Систематическое использование экспериментальных заданий в различных видах деятельности учеников развивает их экспериментальные умения, творческие способности, учит самостоятельно находить разные подходы при решении заданий, выдвигать гипотезы, обучает практичности и грамотности при использовании простого оборудования в жизни, быту и смекалки юного экспериментатора.

Интересно, научно, наглядно – для всех

Литература 1. Мельникова И.Ю. Домашние экспериментальные задания в формате микропрезентаций // Физика в школе. 2010. № 2.

2. Мельникова И.Ю. Оформление домашних экспериментальных работ в форме микропрезентации. // Физика для школьников.

2010. № 1. Фотографии предоставлены автором

Инна Юрьевна Мельникова – учитель физики высшей квалификационной категории, окончила физический факультет МГПИ им. В.И. Ленина, педагогический стаж 24 года. Полностью создала школьную кабинет-лабораторию. Победитель окружного и участник городского конкурсов «Учитель года-2002», участник конкурса «Грант Москвы», победитель всероссийского конкурса в рамках ПНПО «Лучшие учителя России-2009», кустовой методист района «Бутырский» СВОУО. Педагогическое кредо: классическое преподавание физики с дозированным и методически грамотным использованием современных технических средств и технологий. Ученики регулярно побеждают на различных олимпиадах и конкурсах физико-технических проектов, выпускники поступают в МИФИ, МГУП, МГТУ «Станкин», МГТУ им. Н.Э. Баумана, МГУ им. М.В. Ломоносова (физфак), в технические колледжи.

№18 (913)

ФИЗИКА

2010

20

учебная проектная деятельность

Школьная конференция как способ реализации метода проектов КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: дифференциация, проектная и исследовательская учебная деятельность

ских наблюдений и открытий, сделанных с помощью телескопа Галилео Галилеем. Работа над проектом завершилась проведением конференции в 11-м классе на Неделе физики в школе. При подготовке к конференции класс был разделён на группы по 4–5 человек с учётом индивидуальных интересов и способностей, и каждой группе была поручена разработка одной из следующих тем: Галилео Галилей – сын своей эпохи Астрономические открытия Галилея Космологические взгляды Галилея. «Диалоги о двух системах мира» Галилео Галилей – основоположник научного метода в физике Трагедия Галилео Галилея. Объективное и субъективное в отношениях науки с религией. Работа над каждой темой предусматривала сбор информации, в том числе поиск её в Интернете, изучение и систематизацию этой информации, подготовку докладов, создание презентаций. Подготовка включала знакомство учащихся с пьесой Б. Брехта «Жизнь Галилея» [2], так как предполагалась инсценировка отдельных её фрагментов. В ходе конференции результаты работы учащихся над проектами оценивались с учётом уровня выступлений. Работа над этим проектом может быть поручена учащимся 9-го или 11-го класса, изучающим оптику. Ниже описан ход мероприятия, сценарий которого был разработан на кафедре физики Борисоглебского ГПИ с участием студентов 5-го курса физико-математического факультета и реализован в период педагогической практики.

Р.Я. ЕРОХИНА, erohina@mail.ru, Л.И. МАТВЕЕВА, ГОУ ВПО БГПИ, г. Борисоглебск, Воронежская обл.

В своём Послании 2009 г. Федеральному Собранию Президент РФ Д.А. Медведев определил главную задачу современной школы как «раскрытие способностей каждого ученика, воспитание личности, готовой к жизни в высокотехнологичном, конкурентном мире» [1]. Для решения этой сложной задачи учитель должен постоянно преодолевать противоречия, возникающие между массовым характером обучения и индивидуальным способом усвоения знаний и умений. Это требует дифференцированного подхода к учебному процессу. Только тогда комфортно чувствуют себя и сильные, и слабые ученики, а школа к каждому относится как к уникальной, неповторимой личности. На пути дифференциации возникают определённые трудности. В сельской школе, например, зачастую говорить о профильных классах не приходится, возможна только внутренняя дифференциация, когда учитель должен использовать индивидуальные методы, средства и формы обучения применительно к каждому ученику. К сожалению, методическое обеспечение внутренней дифференциации разработано пока ещё крайне слабо. Одна из возможностей её реализации состоит в образовании временных групп внутри класса для работы по методу проектов. Темами проектов, доступных учащимся с разными способностями, могут служить темы из истории науки. Они крайне необходимы школе, поскольку школа, как справедливо отметил Президент, «наряду с семьёй является базовым социальным институтом, формирующим личность, приобщающим новые поколения к ценностям отечественной и мировой культуры, делающим человека цивилизованным». Для проекта нами была выбрана тема «Галилео Галилей и его эпоха». Выбор темы не случаен. По инициативе Международного астрономического союза и ЮНЕСКО 2009 год был объявлен Международным годом астрономии, поскольку совпал с 400-летием первых в истории науки астрономиче-

Ход конференции

Учитель. Сегодняшняя конференция посвящается знаменательной дате в истории развития науки – 400-летию первых астрономических открытий, сделанных с помощью телескопа. Автором этих открытий является Галилео Галилей. Галилей стоит у истоков нового мировоззрения: благодаря его открытиям и трудам утвердилась новая, гелиоцентрическая система мира, впервые предложенная Николаем Коперником. Идеи Галилея разрушили прежние представления о природе, которые существовали в науке со времён Аристотеля почти две тысячи лет. Галилей был основоположником научного метода, который составляет основу всего современного естествознания. Именно с работ Галилея начинается наука физика. Учёный верил в силу человеческого разума, в бесконечность познания: «Кто возьмёт на

21

2010

ФИЗИКА

№18 (913)

учебная проектная деятельность

себя смелость поставить предел человеческому духу? Кто решится утверждать, что мы знаем всё, что может быть познано в этом мире?» Сегодня мы познакомимся с эпохой Галилея, с его биографией, с открытиями и трудами. Ведущий (читает стихотворение А.Л. Чижевского «Галилей»): И вновь, и вновь взошли на Солнце пятна, И омрачились трезвые умы, И пал престол, и были неотвратны Голодный мор и ужасы чумы. И вал морской вскипел от колебаний, И норд сверкал, и двигались смерчи, И родились на ниве состязаний Фанатики, герои, палачи. И жизни лик подёрнулся гримасой: Метался компас – буйствовал народ, А над Землёй и над людскою массой Свершало Солнце свой законный ход. О, ты, узревший солнечные пятна С великолепной дерзостью своей, – Не ведал ты, как будут мне понятны И близки твои скорби, Галилей! Участник конференции читает доклад «Галилео Галилей – сын своей эпохи» [3]. На сцене появляются герои пьесы Б. Брехта «Жизнь Галилео Галилея» – Галилей и Сагредо.

С а г р е д о (смотрит в телескоп; вполголоса). Край зубчатый и шершавый. В тёмной части, вблизи светящегося края, светящиеся точки. Они выступают одна за другой. Свет растекается от них на все большие участки и там сливается с большой светящейся частью. Г а л и л е й . Как ты объяснишь, что это за точки? С а г р е д о . Этого не может быть. Г а л и л е й . И всё-таки есть. Это горы. С а г р е д о . Горы на звезде? Г а л и л е й . Огромные горы. Их вершины позолотило восходящее солнце, а вокруг на склонах ещё ночь. Ты видишь, как свет, начиная с вершин, распространяется по долинам. С а г р е д о . Но ведь это противоречит всему, чему учит астрономия вот уже две тысячи лет. Г а л и л е й . Именно так. Ты видишь то, чего не видел ещё ни один человек, кроме меня. Ты второй.

№18 (913)

ФИЗИКА

2010

22

С а г р е д о . Но Луна не может быть Землёй с горами и долинами. Так же, как Земля не может быть звездой. Г а л и л е й . Нет, Луна может быть Землёй с горами и долинами, и Земля может быть звездой. Это обычное небесное тело, одно из тысяч. Посмотри-ка ещё раз. Кажется ли тебе затемнённая часть Луны совсем тёмной? С а г р е д о . Нет, теперь, когда я гляжу внимательно, я вижу там слабое, сероватое освещение. Г а л и л е й . Откуда этот свет? Сагредо.? Г а л и л е й . Он от Земли. С а г р е д о . Но ведь это бессмыслица. Как может светиться Земля с её морями, лесами и горами? Ведь Земля – холодное тело. Г а л и л е й . Так же, как светится Луна. Потому что обе эти звезды освещены Солнцем, поэтому они и светятся. Луна для нас то же, что и мы для неё. И она видит нас то серпом, полукругом, то полностью диском, то вовсе не видит. С а г р е д о . Итак, значит, нет различия между Луной и Землёй? Г а л и л е й . Очевидно, нет. Галилей и Сагредо уходят.

Участник конференции читает доклад «Астрономические открытия Галилея» [4]. На сцене вновь герой Б. Брехта – маленький монах.

М а л е н ь к и й м о н а х . Позвольте мне рассказать о себе. Я из крестьянской семьи, вырос в Кампанье. Мои родные – простые люди. Они знают всё о масличном дереве, но кроме этого, почти ничего не знают. Наблюдая фазы Венеры, я думал о своих родителях. Вместе с моей сестрой они сидят у очага, едят створоженное молоко. Над ними перекладины потолка, почерневшие от дыма нескольких сто-

меня, что живут на крохотном каменном комочке, который непрерывно вращается в пустом пространстве и движется вокруг другой звезды, и что сам по себе этот комочек – лишь одна из многих, звёзд, и к тому же довольно незначительная? К чему после этого терпение, покорность в нужде? На что пригодно Священное писание, которое всё объяснило и обосновало необходимость пота, терпения, голода, покорности, а теперь вдруг оказалось полным ошибок? И вот я вижу, как в их взглядах мелькает испуг, они опускают ложки на плиту очага; я вижу, что они чувствуют себя преданными, обманутыми. Значит, ничей взор не обращён на нас, говорят они. Значит, мы сами должны заботиться о себе, мы, невежественные, старые, истощённые. Значит, никто не придумал для нас иной роли, кроме этой – земной, жалкой, на этой вот ничтожной звёздочке, к тому же совершенно несамостоятельной, вокруг которой ничто не вращается?

летий, в их старых натруженных руках маленькие ложки. Им живётся плохо, но даже в несчастьях для них скрыт определённый порядок. Это порядок неизменных круговоротов во всём: и в том, когда подметают пол в доме, и в смене времён года в масличных садах, и в уплате налогов. Все беды, которые обрушиваются на них, тоже как-то закономерны. Спина моего отца всё больше сгибается, но не сразу, а постепенно, с каждой новой весной, после новой работы в поле. И так же чередовались роды, которые сделали мою мать почти бесполым существом, – они следовали с определёнными промежутками. Все свои силы – силы, необходимые для того, чтобы, обливаясь потом, таскать корзины по каменистым тропам, рожать детей и даже просто есть, – они черпали из ощущения постоянства и необходимости. Из того ощущения, которое возбуждали в них уже сама земля, и деревья, ежегодно зеленеющие вновь, и маленькая церковка, и воскресные чтения Библии. Их уверили в том, что на них обращён взор божества – пытливый и заботливый взор, – что весь мир вокруг создан, как театр, для того, чтобы они – действующие лица – могли достойно сыграть свои большие и малые роли. Что сказали бы они, если б узнали от

Участник конференции читает доклад «Космологические взгляды Галилея. «Диалоги о двух главнейших системах мира» [5, 6]. На сцену выходят Галилей и его юный ученик Андреа.

Г а л и л е й . Итак, мы приступаем к наблюдениям над солнечными пятнами, которые нас интересуют, приступаем на собственный риск и страх, не слишком рассчитывая на покровительство нового папы. А н д р е а (прерывает). Но с полной уверенностью в том, что рассеем звёздные тени господина Фабрициуса и солнечные испарения, которые придумали в Париже и в Праге, и докажем вращение Солнца. Г а л и л е й . Нет, лишь с некоторой уверенностью, что докажем вращение Солнца. Я вовсе не намерен

23

2010

ФИЗИКА

№18 (913)

учебная проектная деятельность

доказывать, что был прав до сих пор; я хочу проверить, был ли я прав. Я говорю вам: «Оставь надежду всяк сюда входящий», – сюда, где исследуют. Может быть, это испарения, а может быть, и пятна. Но, прежде чем мы сочтём их пятнами, как нам больше всего хотелось бы, мы лучше предположим, что это рыбьи хвосты. Да, мы будем всё снова и снова подвергать сомнению. И мы не помчимся семимильными шагами в сапогах-скороходах, нет, мы станем продвигаться со скоростью улитки. И то, что мы обнаружим сегодня, мы завтра зачеркнём и только тогда запишем снова, когда обнаружим то же самое ещё раз. И особенно недоверчивы мы будем, обнаруживая именно то, чего нам бы хотелось. Итак, мы приступим к наблюдениям над Солнцем с беспощадной решимостью доказать неподвижность Земли! И только если это нам не удастся, и мы окажемся полностью и безнадёжно разбитыми, то, зализывая раны, в самом печальном состоянии начнём мы спрашивать: а не были ли мы всё-таки правы, а не вращается ли всё-таки Земля? (Подмигивает.) И если у нас будут расползаться под руками все иные гипотезы, кроме этой, тогда уж никакой пощады тем, кто не исследует, но всё же спорит. Снимайте покрывало с трубы и направьте её на Солнце. Участник конференции читает доклад «Галилей – основоположник научного метода в физике» [7]. На сцену выходят Галилей и кардинал Барберини.

Б а р б е р и н и (вытянув указательный палец к лицу Галилея). «Восходит солнце, и заходит солнце и спешит к месту своему», – так говорит Соломон, а что говорит Галилей? Г а л и л е й . Когда я был вот таким (показывает рукой) малышом, ваше преосвященство, я однажды стоял на палубе корабля и кричал: «Берег уходит!» Теперь я знаю: берег был неподвижен, а уходил корабль. Б а р б е р и н и . Хитро, хитро. Тому, что ты видишь, а именно тому, что вращается звёздное небо, не нужно верить, – вспомним о корабле и береге. А верить нужно тому, чего нельзя видеть, тому, что вертится Земля. Хитро. Однако его луны Юпитера – это твёрдые орешки для наших астрономов. Да, к сожалению, и я тоже когда-то занимался немного астрономией. Это прилипчиво, как чесотка. Но будем идти в ногу со временем. Если звёздные карты, основанные на некоей новой гипотезе, облегчают нашим мореплавателям их странствия, пусть они пользуются этими картами. Нам только не нравятся те учения, которые опровергают Священное писание Г а л и л е й . Писание гласит: «Кто удерживает у себя хлеб, того клянёт народ». Притчи Соломоновы. Б а р б е р и н и . «Мудрый таит своё знание». Притчи Соломоновы.

№18 (913)

ФИЗИКА

2010

24

Г а л и л е й . «Где есть волы, там и стойла грязны. Но много прибыли – от силы вола». Б а р б е р и н и . «Кто держит в узде свой разум, лучше того, кто завоевал город». Г а л и л е й . «У кого сломлен дух, у того иссохнет плоть». (Пауза.) «Разве не громко вопиёт истина?» Б а р б е р и н и . «Может ли кто ходить по горящим угольям, чтобы не обжечь ног своих?» Добро пожаловать в Рим, друг Галилей. А вы знаете, как возник Рим? Предание гласит, что двух крошекмальчиков приютила волчица и вскормила их своим молоком. С той поры все дети должны за своё молоко платить волчице. Но зато волчица заботится о всяческих утехах – земных и небесных, начиная от бесед с моим учёным другом и кончая тремя или четырьмя дамами, которые имеют международную известность. Позвольте, я покажу их вам (ведёт Галилея к бальному залу, тот упирается). Не хотите? Он упрям и хочет вести серьёзную беседу. Ладно! А не кажется ли вам, друг мой Галилей, что вы, астрономы, просто хотите сделать свою науку более удобной? (Ведёт Галилея опять на авансцену.) Вы мыслите кругами или эллипсами, мыслите в понятиях равномерных скоростей и простых движений, которые под силу вашим мозгам. А что если бы Господь повелел своим небесным телам двигаться так? (Описывает в воздухе сложную кривую с переменной скоростью.) Что было бы тогда со всеми вашими вычислениями? Г а л и л е й . Ваше преосвященство, если бы Господь так сконструировал мир (повторяет движение Барберини), то он сконструировал бы и наши мозги тоже так (повторяет то же движение), чтобы именно эти пути познавались как простейшие. Я верю в разум. Б а р б е р и н и . А я считаю разум несостоятельным. (Указывая на Галилея.) Он молчит. Он слишком вежлив, чтобы сказать, что считает несостоятельным мой разум. (Смеётся.) Друг мой, разум ограничен; мы видим вокруг только ложь, преступления, и где же истина? Г а л и л е й (гневно). Я верю в разум. Участник конференции читает доклад «Трагедия Галилео Галилея. Объективное и субъективное в отношениях науки с религией» [8]. На сцену выходят ведущий и все докладчики.

Ведущий (цитирует Б. Брехта). «Всем известно, какое благотворное влияние может оказать на людей убеждение, что они стоят на пороге нового времени. Тогда им кажется, что окружающий мир далеко не закончен, способен на самые отрадные улучшения, полон неожиданных и ожидаемых возможностей, словом, что податливый сырой материал в их руках. Сами они чувствуют себя, как утром: отдохнувшими, сильными, изобретательными. Прежняя вера назы-

вается суеверием, то, что ещё вчера представлялось бесспорным, изучается заново. Нами управляли, говорят люди, а теперь будем управлять мы».

http://www.consultant.ru/online/base/?req= doc;base=law;n=93657 2. Брехт Б. Жизнь Галилея. М.: Искусство, 1963.

3. Анцелиович Е.С. Классики физики: Галилео Галилей. М.: Учпедгиз, 1955.

4. Щёлоков Д.А. Астрономическе открытия Галилео Галилея: материалы ежегодной науч. конференции преподавателей и студентов, Борисоглебск / ГОУ ВПО «БГПИ», 2009.

5. Галилей Г. Диалоги о двух главнейших системах мира: Птолемеевой и Коперниковой. М.: Гос. издво техн.-теорет. лит., 1948.

6. Юрченко Е.А. Космологические взгляды Галилея. «Диалоги о двух главнейших системах мира». Материалы ежегодной научной конференции преподавателей и студентов, Борисоглебск / ГОУ ВПО «БГПИ», 2009.

7. Сизова Е.В. Галилей как основатель экспериментального метода исследования в науке: материалы ежегодной науч. конференции преподавателей и студентов, Борисоглебск / ГОУ ВПО «БГПИ», 2009.

8. Хаммель Ч. Дело Галилея: есть ли точки соприкосновения науки и богословия? М.: Триада, 2001.

В ходе проведения таких конференций ученики в полной мере могут реализовать свои способности и возможности. При этом расширяется спектр личностного выбора ученика, формируется умение работать в группе, развивается позитивная «Я-концепция», так как каждый вносит в общее дело вклад, отражающий неповторимое своеобразие своей личности. И самое главное: в ходе такой работы каждый школьник получает возможность пережить радость достижения цели, осознать свой интеллектуальный потенциал, поверить в себя. Не будем забывать, что положительный результат учебной работы имеет особое значение для отстающих подростков, для которых важен настрой на успешную деятельность. Литература 1. Послание Президента Российской Федерации Федеральному собранию Российской Федерации [Электронный ресурс] URL:

Фотографии предоставлены автором

Электронные приложения к № 18/2010 на сайте (размещаются без редактирования, без рецензирования и без гонорара на сайте газеты http://fiz.1september.ru) Дорогобед И.А. dorogobed59@mail.ru (МОУ СОШ № 6, ст. Ленинградская, Краснодарский кр.). Презентация к заседанию школьного НОУ «Квант» на тему «Механика и человек» Мельникова И.Ю. iumelnikova@mail.ru (ГОУ СОШ № 963, г. Москва). Ученические микропрезентации – отчёты о выполнении экспериментальных заданий. Домашние экспериментальные работы: Ефимова Анна, «Определение относительной влажности и массы воды в комнате», 8-й кл. (5 слайдов); Короткова Полина «Измерение жёсткости резинки с использованием груза известной массы», 9-й кл. (5 слайдов); Корчажников Я. «Наблюдение таяния льда в домашних условиях», 8-й кл. (9 слайдов); Скобелева Александра «Устройство элементарного гальванического элемента – батарейки», 8-й кл. (6 слайдов); Фан Ву Иен Ти «Определение диаметра молекулы масла», 10-й кл.

(6 слайдов); Хакин Владислав «Расчёт стоимости потребляемой в квартире электроэнергии и приблизительная оценка потребления за месяц», 8-й кл. (5 слайдов). Занимательные опыты: Трушакова Наталья, Циклаури Нато «Удастся ли разделить перемешанные перец и соль?», 9 кл., тема «Электростатика» (15 слайдов). «Физические» игрушки: Мицык Ксения, Волкова Дарья «Недовольная хрюшка», 10-й кл., тема «Газовые законы» (9 слайдов). Исследовательские проекты: Ершова Ольга «Загадка Бермудского треугольника», 9-й кл., тема «Условия плавания тел. Закон Архимеда» (7 слайдов); Лазаренко Екатерина «Магнитные качели», 9-й кл., тема «Магнетизм» (7 слайдов); Пьянова Лиза «Опыт с “прилипчивой” водой», 8-й кл., темы «Поверхностное натяжение», «Атмосферное давление» (12 слайдов); Шешеловская Екатерина, Карнашёва Дарья. «1. Таинственный захват.

2. Перевёртыш», 10-й кл., темы «Динамика», «Статика» (14 слайдов) Сульянова М.М. <smm16@mail.ru> (МОУ Тропарёвская СОШ, с. Тропарёво, Можайский р-н, Московская обл.). Ученическое исследование и презентация Александра Устюжанина «Влияние лунных фаз на организм человека», 9-й кл. Ученические исследования в Московской гимназии на Юго-Западе № 1543: Алёшкин Василий, Щигорев Леонид, 10 кл. Презентация «Исследование оптико-спектральных свойств источников света с помощью призмы прямого зрения и цифровой фотокамеры». Рук. П.Ю. Боков, к. ф.-м. н.; Бобкова Валерия, Шахов Сергей, 10-й кл. Груз на нити под действием центробежного эффекта. Частный случай волновых явлений. Рук. О.А. Поваляев, к.ф.-м.н.; Манапов Искандер, Широбоков Сергей, 10-й кл. Курсовая работа «Измерение ускорения свободного падения» и презентация к ней. Рук. П.Ю. Боков; Маршаков Илья, Рудовский Владимир. Курсовая работа «Дифракционный эффект». Рук. А.Ю. Волохов; Поваляев Дмитрий, 10 кл. Курсовая работа «Исследование поведения струны в поле центробежных сил» и презентация к ней. Рук. О.А. Поваляевк.ф.-м.н.; Рудовский Владимир, 10-й кл. Презентация «Мониторинг полярных сияний», презентация с подборкой 97 слайдов полярных сияний и видеофрагмент «Солнечный ветер – причина полярных сияний на Земле». Рук. Н.Н. Гомулина, к.п.н., чл.-корр. АИО Нуриахметова Яна, 9-й кл. «Исследование влияния солнечной активности на рождаемость и смертность населения в г. Давлеканово, Республика Башкортостан». Рук. Н.Ф. Ягафарова, учитель физики, Н.П. Миколайчук, к.ф.-м.н., доцент СГПА Травина Лилия <tlattv@mail.ru> (МОУ гимн. № 67, г. Нижний Новгород), НОУ «ЭВРИКА». Ученическое исследование «Образ Большого адронного коллайдера (БАК) в СМИ». Науч. рук. Б.В. Булюбаш, к.ф.-м.н.

Электронные приложения к № 18/2010 на компакт-диске Довгань В.Г. <presss-kv@yandex.ru>, проф., член РАКЦ и АТМН, к.в.н., генерал-майор. Видеоролики из личного архива: фрагменты из кинофильмов «Луноход-1» и «Танк на Луне» с рекомендациями учителю. Публикуются по просьбе участников Дня физики 3 апреля 2010 г., слушателей лекции «От лунохода до инопланетного транспорта».

25

2010

ФИЗИКА

№18 (913)

учебная проектная деятельность

Ученические исследования в гимназии № 1543 МОУ Московская гимназия на Юго-Западе № 1543, 10–11-й классы, физматпрофиль

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ученические проекты, солнечно-земные связи, полярные

сияния, дифракционный эффект, ускорение свободного падения, спектры источников света, поле центробежных сил, 10–11 классы

ляций, в частности, между числом Вольфа и появлениями полярных сияний в последнее время (к тому же очень красивых). Основное содержание. Совокупность активных образований (пятен, протуберанцев и тому подобное) и нестационарных динамических явлений (вспышек, всплывающих магнитных потоков) в солнечной атмосфере называется солнечной активностью. Солнечная активность характеризуется, в частности, числом Вольфа (относительное цюрихское число солнечных пятен W), общей площадью солнечных пятен, общим потоком радио- или рентгеновского излучения, мощностью корональных выбросов. Текущий, 24-й, цикл солнечной активности характеризуется исключительно затяжным началом: максимум 23-го цикла был в 2000 г. (W = 450), минимум должен был быть в 2005–2006 гг., но в январе 2005 г. солнечная активность, наоборот, резко возросла, что отразилось в красочных красных полярных сияниях. Практически новый, 24-й солнечный цикл начался только 4 января 2008 г., когда на Солнце появилось пятно обратной полярности. Но и потом был длительный странный период, когда солнечная активность не повышалась, а в 2009 г. были Полярное сияние в провинции даже периоды, когда Альберта (Канада) APOD, W = 0.

28.07.2009

РАБОТА 1. РУДОВСКИЙ Владимир, 10-й класс. Исследование корреляции качества полярных сияний с проявлениями солнечной активности и солнечными вспышками в 2009 г. Руководитель Н.Н. Гомулина, к. п. н., член-корр. АИО, доцент МИОО

Введение. Земля погружена во внешнюю исключительно подвижную атмосферу Солнца и, следовательно, подвергается сильному влиянию солнечной «погоды», которая воздействует на климат и биосферу, приводит в движение атмосферу планеты и так далее. Сейчас, когда изучение окружающей среды является одной из самых актуальных проблем, исследование солнечноземных связей приобретает особое научное и научно-прикладное значение. Цели работы: исследование корреляции качества полярных сияний с проявлениями солнечной активности в 2009 г. на основе анализа данных о солнечной активности и солнечном ветре по наблюдениями с солнечной космической обсерватории SOHO (Solar and Heliospheric Observatory Homepage) и АМС NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration). Задачи работы: анализ научной литературы по проблемам солнечной активности выявление возможностей получения данных с SOHO и сайта NOAA получение экспериментального материала по солнечной активности в режиме реального времени сравнение данных со средними данными других циклов получение независимых данных о полярных сияниях выявление возможных корреГод

Число Вольфа за месяц

Среднее по

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

дням

месяцам

W2005

134,8

35,0

29,3

28,2

74,3

37,0

48,7

56,9

35,5

11,9

27,8

53

39,69

40,29

W2006 W2007 W2008

32 27 6

5 16 4

8 9 17

45 8 6

31 19 7

21 19 7

19 15 1

14 10 0

14 5 2

10 3 6

37 3 8

6 17 1

21,76 13 5

21,24 13 5

W2009

4

3

2

1

4

7

6

0

8

9

9

15

6

6

Этот и все следующие проекты приводятся в отредактированном и сокращённом виде. Оригиналы даны в электронных приложениях к № 18/2010 и на компакт-диске – вложении в № 22/2010 (см. с. 25). Работа 1 была представлена на XVII всероссийском конкурсе юношеских исследовательских работ им. В.И. Вернадского 2009/2010 уч. г. (сайт http://www.vernadsky.info, работа 100658) и отмечена в номинации «Лучший стенд». – Ред.

№18 (913)

ФИЗИКА

2010

26

Отразилось ли это на количестве полярных сияний и их качестве? Мы составили таблицу чисел Вольфа, начиная с января 2005 г. Видно, что количество пятен на Солнце в 2009 г. было незначительным в течение всего года. Количество полярных сияний оценивалось по площади с сайта NOAA http://spaceweather.com/aurora/ images2009/ . Только в декабре 2009 г. на Солнце появились две группы пятен, тем не менее спутники NOAA не зарегистрировали увеличение площади полярных сияний. Сияния наблюдались в течение всего года, в том числе и исключительно красивые. По яркости сияния разделяются на четыре класса: яркость каждого последующего в 10 раз больше предыдущего. В первый класс попадают еле заметные сияния, сходные по яркости с Млечным Путём. Сияния же четвёртого класса по яркости можно сравнить с полной Луной. Электроны и протоны, попавшие из солнечного ветра в магнитное поле Земли, стекают в область полюсов, где достигают плотных слоёв атмосферы и ионизуют и/или возбуждают атомы и молекулы газов: протоны обладают энергией 100–200 эВ, электроны – 10–20 кэВ, в то время как пороги ионизации составляют 13,6 эВ для атомов водорода и кислорода и 14,5 эВ для атома азота. Кислород испускает кванты длиной волны 557,7 нм (зеленовато-жёлтого цвета) и 630 нм (красноватого), азот – в диапазоне 600–700 нм (оттенки красного). Цвет полярных сияний изменяется с изменением активности Солнца: во время активного Солнца сияния преимущественно красноватые, а во время «затишья» – сине-зелёные. Мы попытались выяснить, что же вызывает полярные сияния? Одна из возможных причин – потоки заряженных частиц, солнечный ветер. И такая корреляция была выявлена! Далее нас заинтересовал вопрос, имеется ли корреляция между появлениями полярных сияний и вспышками на Солнце? Солнечная вспышка – взрыв на Солнце, который происходит, когда высвобождается энергия магнитных полей (обычно вокруг пятен). Вспышки порождают поток излучений во всех диа-

пазонах электромагнитного спектра, от радиоволн до рентгеновских и гамма-лучей. Рентгеновские вспышки по яркости в диапазоне длин волн 1–8 Å делятся на три основные класса: Х – большие, могут вызвать радиопомехи на всей планете, а также долгие магнитные бури; М – средние, вызывают короткие перебои в связи в полярных регионах, иногда вызывают несильные магнитные бури; С – вызывают незначительные последствия. Каждая группа делится на 9 подгрупп, от 1 до 9. На графике показаны три вспышки 2000 г.: Х2, М5, Х6. Последняя породила магнитную бурю, названную «День взятия Бастилии» (была 14 июля). Самая мощная вспышка, зарегистрированная в 2009 г., была на два порядка слабее. Данные спутников GOES по рентгеновским вспышкам

Выводы

1. Подтверждена известная корреляция между увеличением площади полярных сияний и вспышками на Солнце.

2. Не обнаружена корреляция между количеством пятен на Солнце и появлением полярных сияний, как это описывается во многих популярных книгах по астрономии. В 2009 г. в течение всего года было зарегистрировано незначительное количество пятен, число Вольфа в феврале–апреле не превышало 3, а в августе было примерно равно 0. Тем не менее полярные сияния регистрировались весь этот период.

3. Красивые полярные сияния появлялись в течение всего 2009 г. достаточно равномерно, и их число не возросло в декабре 2009 г., когда впервые с начала 24-го цикла появилось большое количество пятен на Солнце.

4. Наблюдениями подтверждена давно известная корреляция между солнечным ветром (потоком заряженных частиц) и появлением полярных сияний.

5. Сделана подборка из 97 фотографий северного сияния в Северном полушарии. Число зарегистрированных частиц солнечного ветра (см–2 · с–1 · стер–1) в период 23–26 октября 2009 г. и полярное сияние 23 октября 2009 г.

27

2010

ФИЗИКА

№18 (913)

учебная проектная деятельность

РАБОТА 2. МАРШАКОВ Илья, РУДОВСКИЙ Владимир, 11-й класс. Дифракционный эффект. Руководитель А.Ю. Волохов, учитель физики высшей квалификационной категории, почётный работник общего образования РФ

Введение. Исследовательская работа была начата в сентябре 2008 г. и завершена в период профильной практики в июне 2009 г. Мы рассмотрели эффект, возникающий при наклонном падении лучей на дифракционную решётку. Пусть оси Y и X лежат в плоскости вертикально расположенной решётки (соответственно вертикально и горизонтально), ось Z, вдоль которой направлены падающие лучи, – перпендикулярна плоскости решётки. Если решётку поворачивать вокруг оси Y, уменьшается эффективный период решётки, расстояния между дифракционными максимумами увеличиваются, но они остаются лежать на одной прямой. Этот случай рассмотрен во многих курсах общей физики (см., например, Г.С. Ландсберг. Оптика. М.: Наука, 1976. С. 204–205). Если решётку поворачивать вокруг оси Х, дифракционные максимумы расположутся вдоль некоторой кривой. Этот случай не рассматривается даже в «Основах оптики» М. Борна и Э. Вольфа. Расчётные формулы были получены оригинальным способом учениками нашей гимназии:

Общий вид установки для исследования дифракционной картины на наклонной дифракционной решётке. Угломерный инструмент: полный оборот малого колеса соответствует повороту большого колеса с дифракционной решёткой на 6º

Измерение угла поворота: показан угол α= 30°

провести серию экспериментов обработать полученные данные и сделать выводы. Основные результаты

4

x = ± h cos γ

y=

2

2

2

ctg α sin γ + 1 ± 2ctgα ctg α − ctg γ 1 − ctg 2 α ⋅ sin 2 γ

(

h sin γ ctgα ± ctg 2 α − ctg 2 γ 2

2

1 − ctg α ⋅ sin γ

;

),

где α – угол отклонения плоскости решётки от вертикали, h – расстояние от решётки до экрана, угол γ определяется условиями: 0 ≤ γ ≤ π , cosg = kλ/d (Барский Е., Комлов А., Мусатов Д., Пальвелев Р. Об одном дифракционном эффекте. III международная НТК школьников «Старт в науку», 2001). Цель работы: экспериментально проверить справедливость теоретической зависимости координат дифракционных максимумов от углов поворота и порядка дифракционной решётки, полученной Е. Барским и др. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: получить формулы для расчёта погрешностей измерения координат максимумов в соответствии с теоретически полученными зависимостями x и y от α, h и γ составить программу проведения экспериментального исследования создать экспериментальную установку

№18 (913)

ФИЗИКА

2010

28

1. Собрана установка с использованием гелийнеонового лазера, дифракционных решёток (50, 200 и 500 штрихов/мм) и угломерного прибора собственной конструкции на базе рейтера от оптической скамьи и оптического поворотного столика.

2. Получены формулы для расчёта погрешностей координат максимумов для нашей конкретной установки.

3. Составлена таблиц Excel для компьютерного расчёта теоретических значений положений дифракционных максимумов и их погрешностей после ввода исходных данных. Результаты расчётов были представлены в таблицах с указанием погрешности, точки (также с указанием погрешности) изображались на миллиметровой бумаге, которая накладывалась на экран для визуализации дифракционных картин.

4. Проведена серия экспериментальных исследований дифракционных картин на трёх дифракционных решётках (50, 200 и 500 штрихов/мм) при углах поворота α = 30°, 45° и 60°. Экспериментальные точки во всех случаях хорошо совпали с расчётными. Приводим таблицу для γ = 30° и три дифракционные картины для углов 30°, 45° и 60° для решётки 500 штрихов/мм.

№ максимума

Абсцисса, см

Ордината, см

1

±1,9±0,15

±0,07±0,013

2

±3,9±0,21

±0,29±0,09

3

±6,16±0,16

±0,7±0,15

4

±8,81±0,18

±1,4±0,21

Выводы

1. Теоретически полученные зависимости преобразованы к виду, допускающему экспериментальную проверку.

2. Составлена программа проведения экспериментального исследования.

3. Создана экспериментальная установка.

4. Проведены эксперименты, результаты которых доказали справедливость теоретически полученной зависимости координат максимумов дифракционной картины от угла поворота и порядка дифракционной решётки. РАБОТА 3. МАНАПОВ Искандер, ШИРОБОКОВ Сергей, 10-й класс. Измерение ускорения свободного падения. Научный руководитель П.Ю. Боков

Цели работы: познакомиться с лабораторными методами измерения ускорения свободного падения измерить ускорение свободного падения различными способами понять, какой результат окажется наиболее точным.

малых (α < 5°) колебаний нитяного маятника: g =

Основные результаты

1. Экспериментально определено ускорение свободного45° падения g по исследованию: движения груза, привязанного к нагруженной тележке (стандартная задача, варьируется расположение и количество грузов на тележке и M +m 60° на нити): g = a M − μm (опыт 1). Результат по четырём измерениям (в м/с2): 7,6; 9,39; 9,63; 9,75 ⇒ <g> = (9,7 ± 2,3) м/с2.

L 4 π2 N 2 t n2

(опыт 1).

Результат по четырём измерениям (в м/с2): (9,20 ± ± 0,3); (9,47 ± 0,4); (9,49 ± 1,6); (9,84 ± 0,2) ⇒ <g> = = (9,8 ± 0,2) м/с2. колебаний физического маятника (длинного однородного металлического стержня, имеющего лёгкую передвижную шайбу с опорной призмой, которая может закрепляться в любом месте стержня). Период колебаний описывает-

29

2010

ФИЗИКА

№18 (913)

учебная проектная деятельность

ся формулой: T = 2π

J 0 + ma 2 , где J 0 – момент amg

инерции маятника относительно центра масс, а — расстояние от центра масс до точки подвеса, m — масса маятника (опыт 3). Математическая обработка результатов даёт 4 π2 4π2 L2 две расчётные формулы: g = 12 ⋅ 0,534 и g = 3,841 и соответственно числовые значения: g 1 = 9,109 м/с2; g 2 = 10,278 м/с2. колебаний оборотного маятника (метод Бессе4 π2 g lпр (опыт 4). = ля): T02 Математическая обработка результатов с построением графиков позволяет найти числовое значение <g> = (9,78 ± 0,14) м/c2.

свечения. На графиках по оси абсцисс отложена длина волны, нм, по оси ординат – цвет (интенсивность определялась в графическом редакторе по RGB-компонентам, каждая из которых для данного цвета может изменяться от 0 до 255).

Выводы

Самый точный результат даёт метод Бесселя (9,781 м/c2, в то время как эталонное значение на широте Москвы на уровне моря g = 9,8156 м/с2), однако он и самый трудоёмкий. Второй по точности результат (но с очень большим разбросом) дали опыты с тележкой и с нитяным маятником.

Выводы

1. Создан спектроскоп на основе призмы прямого зрения с регистрацией спектров излучения с помощью цифровой фотокамеры.

2. Исследованы спектры излучения лампы накаливания (сплошной) и разноцветных светодиодов (линейчатые).

РАБОТА 4. АЛЁШКИН Василий, ЩИГОРЕВ Леонид, 10-й класс. Исследование оптико-спектральных свойств источников света с помощью призмы прямого зрения и цифровой фотокамеры. Руководитель П.Ю. Боков, учитель физики высшей квалификационной категории, к. ф.-м. н, сотрудник физфака МГУ им. М.В. Ломоносова

Основные цели исследования: знакомство со спектральными приборами, спектрами поиск связи между цветовыми свойствами света и длиной волны выяснение вопроса, может ли фотоаппарат выступать в роли регистрирующей части спектрального прибора. Основные результаты

1. Сконструирована и собрана экспериментальная установка.

2. Получены спектры излучения лампы накаливания без светофильтра, а также с синим, жёлтым и красным светофильтрами.

3. Получены спектры излучения светодиодов синего, зелёного, оранжевого, красного и белого

№18 (913)

ФИЗИКА

2010

30

Синий светодиод

РАБОТА 5. БОБКОВА Валерия, ША ХОВ Сергей, 10-й класс. Груз на нити под действием центробежного эффекта. Частный случай волновых явлений. Научный руководитель О.А. Поваляев

Цель работы: изучить характер движения нити в поле действия центробежных сил, а именно, понять условия образования дуг при вращении грузика на нити определить зависимость количества дуг от: массы груза, длины нити, частоты вращения. Задачи: получить значения угловой частоты вращения, при которой меняется количество дуг найти оптимальную длину нити и массу груза для получения эффекта постепенного увеличения количества дуг с увеличением угловой частоты вращения.

Зелёный светодиод

Основные результаты

1. Сконструирована и собрана экспериментальная установка: штатив жёстко закреплён на опоре, моторчик закреплён в лапке штатива, к моторчику привязана нить с грузом так, что она висит вертикально. Подключив моторчик к источнику тока, экспериментально подбирали такую длину нити и массу грузиков, чтобы число дуг плавно увеличивалось от одной до семи при плавном увеличении скорости вращения моторчика. При вращении нити с постоянной частотой груз оставался на месте, а нить была видна, как прозрачное тело вращения.

2. Измерена резонансная частота вращения нити, когда наблюдалось целое число полуволн. Для этого установка освещалась стробоскопом, частота вспышек которого подбиралась равной частоте вращения нити. Погрешность измерения велика из-за несовершенства экспериментального оборудования, в частности, из-за неравномерности вращения моторчика.

3. Результаты представлены в виде таблиц и фотографий.

Оранжевый светодиод

Красный светодиод

3. Установлено, что окраска светофильтра соответствует излучению на тех длинах волн, которые светофильтр пропускает лучше всего.

4. Из сравнения спектров излучения лампы накаливания и белого светодиода можно сделать вывод, что КПД светодиода больше КПД лампы накаливания.

31

2010

ФИЗИКА

№18 (913)

учебная проектная деятельность

Выводы

1. Получены значения угловой частоты вращения, при которых меняется количество дуг.

2. Найдены оптимальные длина нити и масса груза для данной установки. Представлены таблицы с экспериментальными данными.

3. Изменение количества дуг, которое мы наблюдали, происходило с одинаковой периодичностью, поэтому мы можем назвать их фазовыми переходами. РАБОТА 6. ПОВА ЛЯЕВ Дмитрий, 10-й класс. Исследование поведения струны в поле центробежных сил. Научный руководитель О.А. Поваляев, к. ф.-м. н.

Цель работы: создание теоретической модели, описывающей наблюдаемые при вращении струны с грузиком на конце явления (cм. работу 5), экспериментальное подтверждение теоретических результатов. Задачи: создать экспериментальную установку для изучения поведения струны предложить теоретическую модель наблюдаемого явления провести расчёты для конкретных условий эксперимента провести опыты с регистрацией параметров, описывающих наблюдаемое явление сравнить результаты сделать выводы.

Основные результаты 1. Предложена теоретическая модель, в со2 2 ответствии с которой ω = N A

ϕ2 , cos ϕ (1 − cos ϕ )

где w – угловая частота вращения струны, N – число пучностей, A =

8mg ρL2

, m – масса струны,

g – ускорение свободного падения, ρ – плотность струны, L – её длина, ϕ – угол отклонения нити от вертикали в узлах.

2. Построен график зависимости частоты вращения от угла ϕ, из которого видно, что существует: а) предельная частота, ниже которой образование пучности невозможно; б) определённая минимальная частота вращения для каждого порядка.

3. Построена экспериментальная установка.

4. Исследовано вращение нейлоновой и железной струн для N = 0...3. Выводы

1. Проведено теоретическое и экспериментальное исследования поведения нити в поле центробежных сил.

2. Предложена теоретическая модель, описывающая в предложенных допущениях поведение нити.

3. В рамках данной модели объяснено явление возникновения пучностей разных порядков.

4. Получены численные оценки условия образования пучностей и зависимости частоты вращения нити от угла отклонения от вертикали ϕ.

5. Получены экспериментальные подтверждения теоретических выводов для конкретных параметров нити и условий эксперимента. Фото предоставлены авторами

№18 (913)

ФИЗИКА

2010

32

учебная проектная деятельность

Исследование влияния солнечной активности на рождаемость и смертность населения

Ученическая исследовательская работа

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: учебный исследовательский проект, солнечно-земные связи

Краткая теория • Выполнила ученица НУРИАХМЕТОВА Яна, 8-й класс (МОБУ лицей № 4, г. Давлеканово, Респ. Башкортостан) • Руководитель: учитель физики Н.Ф. Ягафарова.

• Научный руководитель: к. ф.-м. н., доцент СГПА Н.П. Миколайчук, к. ф.-м. н., доцент СГПА

Ещё в глубокой древности было замечено, что выпадают годы, когда ничто не нарушает мирного течения жизни. Но бывают времена, когда и мир природы, и мир человеческий приходят в волнение: стихийные катастрофы, наводнения или засухи, землетрясения или извержения вулканов, массовые налёты вредных насекомых, повальные болезни среди животных и людей. В такие времена пытливому взору наблюдателя представляется несомненным существование связи организмов с окружающей средой [2]. По-видимому, идея о связи между человеком и внешней природой возникла на заре человеческого существования. На фундаменте этой идеи родилась и пышно расцвела древнейшая из наук – астрология [3]. Возникает вопрос: можем ли мы изучать организм как нечто обособленное от космотеллурической среды? Несомненно, главной причиной жизни на Земле является излучение Солнца во всём его спектре, начиная от коротких – невидимых, ультрафиолетовых – волн и заканчивая длинными красными, а также все его электронные и ионные потоки. Статистически доказано, что солнечные пертурбации оказывают непосредственное влияние на сердечно-сосудистую, нервную и другие системы [1, 4]. Чрезвычайно велика роль коротковолновых электромагнитных колебаний. Эти колебания могут порождаться на поверхности Солнца в области пятен и протуберанцев и достигать поверхности Земли благодаря своей большой проницаемости. Исследования доказали, что действие радиации с короткой волной обладает мощными биологическим и физиологическим действием, а следовательно, оказывается особо сильным агентом внешней среды. <Опущена информация о природе солнечных пятен [5]. – Ред.>

Актуальность темы

Работа была представлена на XVII всероссийском конкурсе юношеских исследовательских работ им. В.И. Вернадского 2009/2010 уч. г. (см. сайт http://www.vernadsky.info, работа 10053) и отмечена в номинации «Лучшее междисциплинарное исследование». Печатается в сокращённом и отредактированном виде. Оригинал представлен в электронных приложениях, см. с. 25. – Ред.

http://dic.academic.ru/dic. nsf/ruwiki/434

Действительно ли солнечная деятельность может вызвать большой биологический эффект – негативно повлиять на заболеваемость, увеличить рождаемость и смертность населения? Исследования А.Л. Чижевского показали, что с увеличением электромагнитной и радиоактивной деятельности Солнца на Земле увеличивается число массовых феноменов: заболеваний, смертей от разных причин, суицидов, рождений и многое другое. Обнаруживается замечательное соответствие между солнечными и земными феноменами: толщины годичных слоёв древесины, промышленного улова рыбы (трески), времени зацветания каштанов, прилёта перелётных птиц (жаворонков, ласточек), урожая зерновых культур, численности поголовья скота, уровня воды в озёрах и реках [1]. Цель работы: исследование влияния солнечной активности на рождаемость и смертность населения г. Давлеканово. Задачи: определить среднее число Вольфа для каждого года за последние 20 лет по данным SIDC (Solar Influences Data Analysis Center – Центра анализа данных по влиянию Солнца, Бельгия), выложенным на сайте: http://sidc.oma.be/ вычислить среднее число Вольфа за 2009 г. по собственным наблюдениям исследовать связь чисел Вольфа с показателями рождаемости и смертности населения города (по данным Давлекановского загса).

Земля и Солнце: фотомонтаж с сохранением соотношения размеров

33

2010

ФИЗИКА

№18 (913)

учебная проектная деятельность

Методика исследования

350,00

<Опущена информация о формуле Вольфа, истории её введения [1, 6]. – Ред.>

300,00

250,00

Основные результаты

Полученные данные сведены в таблицу Построен график с использованием программы Excell.

100,00

50,00

07

09

20

03

05

20

20

99

01

20

19

20

95

91

97

19

19

93

0,00 89

Зависимость числа родившихся и умерших людей от солнечной активности

19

Рождений Смертей на 1 тыс. чел.

10,05 25,26 10,25 23,17 12,08 26,25 12,36 25,13 17,43 24,86 20,95 24,15 21,44 23,81 22,58 23,42 20,88 23,67 18,36 24,25 17,15 27,92 16,05 29,75 16,34 29,30 16,55 29,25 16,78 29,12 17,06 27,42 17,34 27,08 17,83 25,21 23,58 23,96 26,05 20,12 25,21 19,47

Число умерших людей*10

19

1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 На 01.12.2009

Число Вольфа 160,33 140,68 258,06 114,81 63,25 29,64 18,54 8,04 18,35 77,83 117,45 194,62 162,52 119,97 90,05 63,60 39,69 21,76 10,13 2,89 4,33

Число родившихся людей*10 150,00

19

Год

Число Вольфа

200,00

год

спокойного Солнца, наоборот, рост рождаемости, уменьшение смертности среди населения нашего города.

2. Рождаемость и смертность в нашем городе связаны с солнечной активностью. Для более точного анализа этой зависимости необходимо увеличить ряд данных хотя бы до полувека.

3. Результаты наших исследований было бы неплохо сравнить с аналогичными зависимостями в других населённых пунктах нашей страны и за рубежом.

Качественное сравнение («на глаз») графиков зависимости рождаемости и смертности по годам с соответствующими числами Вольфа позволяет сделать вывод о зависимости смертности и рождаемости от солнечной активности. Однако для строгой численной оценки необходимо было бы использовать теорию корреляции. Выводы

1. В годы активного Солнца замечено уменьшение рождаемости и повышение смертности, а в годы

Литература 1. Чижевский А.Л. Земное эхо солнечных бурь // Предисл. О.Г. Газенко. Ред. коллегия: П.А. Коржуев и др. Изд. 2-е. М.: Мысль, 1976.

2. Чижевский А.Л. В ритме Солнца. М: Наука, 1984.

3. Комаров В.Н., Пановкин Б.Н. Занимательная астрофизика. М.: Наука, 1989. 272 с.

4. Чернин А.Д. Звёзды и физика. М.: Наука, 1984.

160 с. (Библиотечка «Квант».)

5. Энциклопедический словарь юного астронома. М.: Педагогика, 2006. 236 с.

6. Журналы «Звездочёт», «Природа», «Земля и Вселенная» за 1999–2009 гг.; сайт БГПУ «Астрономия для школьников URL: http://astro.uni-altai.ru/

Яна Нуриахметова живёт в маленьком башкирском городке Давлеканово с мамой Ольгой Викторовной (она учитель математики и информатики) и папой, Вадимом Ахнафовичем (он директор фермерского хозяйства «Регион-Агро»). Окончила 9-й класс. Лицей № 4 известен а республике высокой успеваемостью ребят и качеством их знаний. Лицеисты успешно участвуют в республиканских конкурсах и олимпиадах. Яна – призёр республиканской олимпиады по экологии, учится она на «отлично». Из всех учебных предметов больше всего любит биологию и экологию, много читает, занимается исследованием своего родного края. Прочитав книгу А.Л. Чижевского «Земное эхо солнечных бурь», она поняла, как много факторов влияют на жизнь человека, и решила выяснить, есть ли и в родном городе зависимость числа смертей и рождаемости от активности Солнца или нет? Со своим учителем физики Наилей Фаилевной Ягафаровой она целый год изучала эту тему: работала с Интернетом, наблюдала за пятнами на Солнце, советовалась с научным консультантом Николаем Петровичем Микалайчуком. Быть «юным учёным», как в шутку называют её учителя, очень понравилось, и Яна планирует продолжить исследования.

№18 (913)

ФИЗИКА

2010

34

учебная проектная деятельность

Наши успехи за рубежом: международный конкурс научных и инженерных работ школьников

Intel-ISEF-2010, 9–16 мая 2010 г., г. Сан-Хосе, Калифорния, США.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: учебный исследовательский проект, международный конкурс Intel-ISEF-2010, распространение электромагнитных волн в атмосфере.

на поглощение и рассеяние электромагнитных волн По полученным данным по поглощению электромагнитных волн в атмосфере разработать предложения для усовершенствования сотовой связи Предложить способы уменьшения искажений данных о местоположении объекта, получаемых с помощью систем радионавигации. Теория. На поглощение электромагнитных волн в атмосфере влияют многие факторы: составляющие атмосферы (пары, большие и малые капли, лёд, снег), озон, изменение метеоусловий, загрязнения атмо сферы. Мы считаем, что самое важное – это изменение метеоусловий. Ослабление энергии электромагнитных волн в атмосфере вызывается поглощением и рассеянием на капельных образованиях или гидрометеорах (в дожде, тумане, граде и снеге), а также на твёрдых частицах (пыли, дыма). Потери на поглощение происходят в результате нагревания капель воды или пыли, а потери на рассеяние – в результате перераспределения энергии в пространстве. В ионосфере под действием радиоволн могут возникать как вынужденные колебания электронов и ионов, так и различные виды коллективных собственных колебаний (плазменные колебания).

• Проект выполнили: ТОРОПКИНА Антонина, ХРАПУНОВА Лилия, 10-й кл. (МОУ СОШ № 2, г. Дзержинск, Нижегородская обл.), ШАЙКИНА Анастасия, 9-й кл. (лицей № 40, г. Нижний Новгород) • Руководитель: Л.В. Пигалицын, levp@rambler.ru, заслуженный учитель РСФСР (МОУ СОШ № 2, г. Дзержинск) • Тема: «Исследование влияния атмосферы на распространение электромагнитных волн»

Постановка цели

Исследовать зависимость между состоянием атмосферы и качеством работы устройств, использующих электромагнитные волны. Сбои в работе телевидения, мобильной связи и систем позиционирования могут привести к неприятностям или даже опасным последствиям. Порой устойчивость сотовой связи может сыграть жизненно важную роль в чрезвычайных ситуациях: при пожарах, завалах, похищениях, проведении спасательных работ и операций спецслужб (в том числе и при предотвращении террористических актов). Так, недавно самолёт Ту-204-00 потерпел крушение возле аэропорта Домодедово из-за неточности GPS-навигатора. Задачи исследования: Провести эксперименты с целью выявления основных причин, влияющих

Основные результаты

1. Проведены пассивные исследования распространения электромагнитных волн в метровом и дециметровом ТВ-диапазонах: оценивали качество изображения ТВ-приёмников по 5-балльной шкале в зависимости от температуры и влажности воздуха, скорости ветра, атмосферного давления, осадков.

2. Проведены активные исследования распространения электромагнитных волн f = = 150 МГц на экспери- Торопкина Антонина подготавливает СВЧ-генератор ментальной установке в для проведения исследований на частоте 150 МГц лаборатории.

Обсуждение результатов исследований с научным руководителем А.А. Шайкиным, к. ф.-м. н. (ИПФ РАН, г. Н. Новгород) Работа удостоена диплома IV степени. Подробнее см. в № 17/2010. – Ред.

35

2010

ФИЗИКА

№18 (913)

учебная проектная деятельность

Установка для исследование поглощения радиоволн с помощью компьютера (он на соседнем столе и здесь не показан)

Настройка антенны радиотелескопа

Торопкина Антонина пподготавливает СВЧгенератор для проведения исследований на частоте 150 МГц 3. Проведены активные исследования на частоте 430 МГц с помощью специально созданной для этой цели приёмо-передающей установки с изменяемой мощностью излучения (передатчик на двойном триоде 6Н3П, приёмник – четвертьволновый диполь с СВЧ-выпрямителем). Сигнал с приёмника подавался на вход АЦП- микроконтроллера и обрабатывался с помощью персонального компьютера. Для этого был разработан

цифровой модуль сопряжения приёмника с АЦП ПК и написано программное обеспечение для обработки экспериментальной информации. В связи с тем, что длина волны в этом диапазоне сравнительно небольшая и установка поэтому относительно компактна, эксперименты проводились как в лаборатории, так и на открытом воздухе в различных погодных условиях (дождь, снег, туман и так далее).

4. Проведено лабораторное исследование распространения электромагнитных волн частотой 10 ГГц на экспериментальной установке, состоящей из генератора на диоде Гана с рупорной антенной и приёмного рупора с СВЧ-диодом. Принимаемый сигнал подавался на вход АЦП-микроконтроллера и обрабатывался. В качестве поглощающей среды использовался воздух в аквариуме, относительную влажность которого можно было изменять.

5. Проведены пассивные исследования влияния метеоусловий на распространение радиоволн со спутников – на радиотелескопе Нижегородского университета (диаметр 2 м, частота 11,2 ГГц).

6. Проведены пассивные исследования влияния метеоусловий на микроволновое излучение стратосферного озона на ионосферной станции «Сура» в диапазоне 30–50 ГГц: измеряли уровень поглощения

Исследование поглощения радиоволн в снегопад

Приёмо-передающая установка на 430 МГц с АЦП для обработки сигнала

№18 (913)

ФИЗИКА

2010

Приём радиосигнала со спутника

36

электромагнитных волн, излучаемых стратосферным озоном и молекулами воды, содержащейся в атмосфере. При увеличении влажности воздуха уровень поглощения электромагнитных волн резко увеличивался.

7. Экспериментально с помощью GPS-приёмника определяли координаты наблюдателя в одной точке в различные дни и в различное время. Выводы

1. Выяснили, что: а) на распространение электромагнитных волн действительно сильно влияют атмосферные Наши девушки с лауреатом Нобелевской премии по физике Дугласом Ошеровым осадки; б) на волны сантиметрового диапазона сильнее всего влияет относимех, возникающих при передаче сигнала; б) для тельная влажность воздуха, а на волны дециметроповышения точности системы позиционирования вого диапазона – дождь (с увеличением влажности на местности, для чего следует учитывать сигнаухудшается качество сигнала). лы только со спутников, находящихся в зоне с 2. Результаты исследования могут применятьблагоприятными погодными условиями. ся: а) для составления кратковременного опера3. Результаты исследования представлены в виде тивного прогноза устойчивости сотовой связи и таблиц и графиков. Фотографии предоставлены автором качества ТВ-изображения на основе анализа по-

37

2010

ФИЗИКА

№18 (913)

учебная проектная деятельность

Образ Большого адронного коллайдера (БАК) в СМИ КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: учебный исследовательский проект, Большой адронный

коллайдер, СМИ

• Выполнила ТРАВИНА Лилия, tlattv@mail.ru, 10-й класс (МОУ гимн. № 67, НОУ «ЭВРИКА», г. Нижний Новгород).

• Руководитель: Н.В. Борисевич, учитель естествознания • Научный руководитель: Б.В. Булюбаш, к.ф.-м.н., доцент НГТУ им. Р.Е. Алексеева

Содержание: Введение БАК. Ключевые факты I группа СМИ: «New Scientist», «Русский журнал» II группа СМИ: «Guardian», «National Geographic», «Коммерсант», «Ведомости» III группа СМИ: «Аргументы и факты», «Известия», «Комсомольская правда» Заключение Библиография Приложения (копии оригинальных статей). Постановка цели Завершение строительства БАКа осенью 2008 г. вызвало массу слухов, распространению которых в немалой степени способствовали журналисты. Напомним, что главная задача экспериментов, которые предполагается осуществлять на БАКе, – смоделировать состояние Вселенной спустя доли секунды после Большого Взрыва. Для этого необходимо разогнать частицы до максимально высокой энергии, чтобы изучать неведомый ранее мир частиц массой около 1 ТэВ. Физики уверены, что именно в этой области масс будет обнаружен предсказанный теоретически, но до сих пор не обнаруженный бозон Хиггса, отвечающий, по мнению теоретиков, за наличие у элементарных частиц массы. Запуск ускорителя стал одной из самых широко обсуждаемых в СМИ «страшилок» 2009 года: некоторые эксперты предрекали, что эксперименты могут иметь непредсказуемые последствия вплоть до полного уничтожения нашей планеты. Для пропаганды этих взглядов были созданы «антиколлайдерные сайты», например, www.kollaideru.net и www.collaider.net. Слухи и страхи вокруг этой темы разрастались и подогревались прессой и Интернетом: в первую очередь, слухи о возникновении чёрных дыр, которые вырастут в размерах и со временем поглотят всю Землю. Весьма интересно прокомментировал слухи вокруг БАКа знаменитый российский фантаст Борис СтругацРабота была признана лучшей на городской конференции НОУ (секция журналистики) в 2009/2010 уч. г. Печатается в сокращении. Оригинал представлен в электронных приложениях, см. с. 21. – Ред.

№18 (913)

ФИЗИКА

2010

38

кий [http://www.polit.ru/science/2008/09/17/bns_print. html]: «Давным-давно, ещё в прошлом веке, мы перестали ждать от науки благотворных чудес – панацею, эликсир молодости, радикальное средство от облысения. Теперь в наших ожиданиях преобладают чудеса жестокие: бомба, рукотворная чума, чёрные дыры, в которые мы все провалимся». Его позицию разделяет британская газета «Guardian»: «Теперь, когда наука обладает большими возможностями, наше любопытство сыграло с нами злую шутку. Наша изобретательность на придумывание ответов, порождает в нас страхи, и мы просим учёных остановить бурно развивающийся процесс эволюции, который и сделал из нас людей» [1]. В связи с вышеизложенным имело смысл классифицировать СМИ по нескольким категориям, исходя из того, на какую целевую аудиторию ориентировано издание. Я включила в подборку и русско-, и англоязычные издания, разбив их на три категории, проанализировала статьи о БАК в СМИ каждой категории и попыталась выяснить, как и какими средствами подают научную информацию журналисты соответствующих изданий. Историческая справка БАК. Ключевые факты. <Текст опущен, см. оригинал и популярные статьи, например, Игоря Иванова «LHC: ключевые факты» (URL: http://elementy.ru/LHC/LHC/about) и «Большой Адронный Коллайдер» в Википедии (URL: http:// ru.wikipedia.org/wiki/LHC). – Ред.>

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ I ГРУППА СМИ: «New Scientist», «Русский журнал» «Панические истории о БАКе оказались полезными для науки*» («New Scientist») [2]. Серьёзный научно-популярный журнал не ограничивается журналистским видением ситуации и приводит высказывание высококвалифицированного эксперта из Стэнфордского университета: «Мы все в равной мере разделяем энтузиазм по поводу науки и выражаем свою радость. Тем не менее я не могу ничего хорошего сказать по поводу шума в СМИ о нарастающей угрозе от образования чёрных дыр. Это было сделано только ради сенсации». Да и журналистская статья выдержана в спокойном тоне. Да, теории о возникновении чёрных дыр существуют, но их множество, и эта – лишь одна из них. Почему же выбрана именно она? Потому что громкие слова привлекают внимание? А может быть, журналисты считают, что боль* Здесь и далее заголовки англоязычных статей приводятся в русском переводе, оригинальный текст см. в списке литературы и в оригинале – в электронных приложениях. – Ред..

шинство впервые услышит о чёрных дырах из их статей про БАК и ужасно напугается? Заметим, что в массовых СМИ не упоминается о том, что такие явления, как столкновения частиц, во Вселенной происходят довольно часто, и конец света не наступает. Да и в названии статьи нет панических слов типа «конец света» или «Армагеддон», но оно составлено увлекательно: слухи (которые, казалось бы, обычно приносят вред) могли помочь науке! Показателен ещё один фрагмент из этой статьи: «То, что некоторые люди науки c большей вероятностью доверяют высказываниям лиц, не являющихся экспертами в области физики элементарных частиц, не удосуживаясь потратить своё время на анализ профессиональной аргументации, свидетельствует об уровне нашей научной грамотности, а также об уровне общекультурной грамотности самих учёных». Журнал подвергает критике не только читателей и журналистов, но и учёных, которые, возможно, не совсем ясно или «не с той интонацией» преподнесли материал. «Долбанёт или нет?» (А. Турчин, автор книги «Война и ещё 25 сценариев конца света», «Русский журнал») [3]: «Неоднократно высказывались опасения, что опыты по созданию микроскопических чёрных дыр на ускорителях, конденсации нейтронов и другие эксперименты могут привести или к коллапсу земного вещества, или к колоссальному взрыву, который мгновенно истребит жизнь на Земле. Основной парадокс здесь в том, что безопасность любых экспериментов обосновывается тем, что мы знаем, что получится в результате, а цель эксперимента – в том, чтобы узнать что-то новое. Иначе говоря, если мы ничего нового не узнаем, то какой смысл ставить физические эксперименты, а если мы можем узнать что-то новое, то это может быть опасно. При этом вполне может быть, что молчание Вселенной объясняется как раз тем, что все цивилизации рано или поздно осуществляют некий эксперимент “по извлечению энергии из вакуума”, а результатом эксперимента становится разрушение планет». «Проблемы, связанные с физическими экспериментами, вполне осознаются научным сообществом, и ЦЕРН недавно опубликовал доклад с обоснованием безопасности нового кoллaйдepa, в котором отвергаются риски, связанные с возникновением на нём частиц, упомянутых выше. Сторонники идеи безопасности нового ускорителя обосновывают свою позицию тем, что, в частности, микроскопические чёрные дыры будут разрушаться теоретически существующим хокинговским излучением, а в целом основываются на эмпирических данных, то есть на отсутствии наблюдаемых катастрофических явлений при том, что энергии космических лучей, которые непрерывно бомбардируют атмосферу Земли, гораздо выше энергий, которые будут достигаться в коллайдере, и раз Земля до сих пор существует, то, значит, и коллайдер безопасен».

http://kosmos-x.net.ru/_nw/3/41169.jpg

«Русский журнал» не расставляет штампы «прав» – «виноват», но обсуждает несколько разных точек зрения о степени безопасности экспериментов на БАКе. Броское название статьи – скорее психологический ход. Следует сказать, что такой «слэнговый» заголовок достаточно необычен для этого издания. А. Турчин с позиций нейтрального наблюдателя довольно подробно описывает позиции как сторонников экспериментов, так и противников. По каждой приводятся аргументы. Он, в частности, пишет: «Я вовсе не утверждаю, что анализ безопасности физических экспериментов выполняется недостоверно, однако небольшую вероятность этого мы должны допускать. И она окажется значительно большей, чем вероятностная оценка, даваемая в самом исследовании. По доле отозванных или опровергнутых статей можно было бы оценить и вероятность наткнуться на достоверную статью. Хотя у меня нет точных цифр, но это никак не один к ста миллионам, а скорее один к тысяче, или, может быть, даже больше. Из сказанного следует, что, каковы бы ни были оценки безопасности, мы не должны им доверять более, чем на 99,99%, что автоматически делает эту величину максимально возможной оценкой безопасности». Если сравнивать статьи в «New Scientist» и в «Русском журнале», то можно отметить прежде всего явное внимание британского автора к социальной стороне вопроса: панические настроения в обществе, недостаточная публичность учёных. Российский автор ориентирован на обсуждение проблемы с точки зрения общей концепции безопасности больших технологических систем. В целом вполне можно себе представить обсуждение социальных аспектов статуса науки в современном обществе российским автором и обсуждение темы рисков автором британским. Можно сказать, что на уровне изданий высокого ранга мы не видим принципиальных культурных различий в оценке ситуации с БАКом.

II ГРУППА СМИ: «Guardian», «National Geographic», «Коммерсант», «Ведомости». «Брифинг за завтраком...» («Guardian») [4]: «Согласно сообщениям, прекращение подачи электроэнергии отрезало компьтерный центр ЦЕРНа и явилось причиной отключения “сталкивателя атомов”, оставив физиков в состоянии фрустрации, а ожидающих конца света – в состоянии надежды, что Армагеддон откладывается». Автор хоть и сдержан в высказываниях и не упоминает о «частице Бога» или «Святом Граале», но употребляет пугающее «Армагеддон». Крепко, видимо, засела у людей мысль о конце света, вызванном коллайдером. Стоит отметить, что для БАКа используется словосочетание atom smasher (сталкиватель атомов) – весьма популярное среди массовых англоязычных изданий в отношении БАКа. Но здесь ошибка: в коллайдере сталкиваются не атомы, а протоны, то есть мы имеем

39

2010

ФИЗИКА

№18 (913)

учебная проектная деятельность

№18 (913)

ФИЗИКА

2010

цию под названием ConCERNed International (“Озабоченные ЦЕРНом”). Они обвиняют ЦЕРН и государства-учредители Центра в нарушении ряда статей Международного пакта гражданских и политических прав. Как говорится в заявлении организации, государства-члены ЦЕРН, особенно Швейцария, Франция и Германия, не выполнили свои правовые обязательства по обеспечению безопасности граждан. “Озабоченные” убеждены, что запуск коллайдера недопустим, “поскольку нет ясных доказательств, что создание ‘миничёрных дыр’, планируемое учёными ЦЕРНа, не представляет опасности ни в краткосрочном, ни в долгосрочном плане для жизни и для планеты Земля”».

http://www.geniusmaster.name/wp-content/uploads/2008/09/atlas_cern.jpg

дело с существенно меньшими энергиями. «Guardian» пренебрегает этим обстоятельством, ориентируясь в первую очередь на доступность материала для своего читателя. Следует обратить внимание на название статьи: «Новость за завтраком», – как бы между делом. Видимо, очередная поломка уже не удивляет. Примечателен и использованный приём параллельности: БАК снова не в порядке, а на горизонте намечается битва компаний. Сама фраза-заголовок указывает на новостной жанр материала. «Страхи и БАК» («Guardian») [1]: «Что же напугало так много людей тем, что, как надеются учёные, станет одним из величайших научных прорывов десятилетия? В конце концов речь идёт об эксперименте, который может предоставить нам возможность взглянуть изнутри на саму природу того, из чего состоит Вселенная. Это вопрос, которым мы задаёмся с начала человеческой цивилизации. Тем не менее при каждом упоминании хокинговского излучения и бозона Хиггса вы обнаружите кого-то, пророчествующего об уничтожении Вселенной чёрными дырами, иначе говоря, об апокалипсисе. Но оправдан ли страх? Учёные уверили нас, что шансы сценария, в соответствии с которым Швейцария в пятницу станет угрозой существованию земной цивилизации, не только минимальны, но и находятся за пределами всяких рациональных аргументов благодаря многолетним исследованиям и проверкам. Но я всё же задаюсь вопросом: почему страхи так сильны?» Примечательно, что автором этой публикации является не учёный и не журналист, а простой читатель. Фактически в ней ставится вопрос: почему в обществе столь быстро распространились страхи, несмотря на заверения специалистов, что беспокоиться ни о чём? По сути, газета затрагивает вопрос о природе настроений в обществе. То, что читатель столь взвешенно оценил ситуацию, делает честь аудитории «Guardian». «Худший исход событий: коллайдер разверзнет чёрную дыру, которая уничтожит планету» («National Geographic») [5]: «Большинство физиков считают, что коллайдер безопасен и даже необходим для дальнейшего развития человечества. Есть также весьма и весьма небольшая вероятность того, что процессы в коллайдере породят чёрные дыры, каждая из которых будет «пожирать» микроскопические части материи до тех пор, пока планета целиком не исчезнет, утверждают физики <...> Однако вероятность осуществления всех тех страшных сценариев, о которых так много говорят, равна нулю». Журналистка здесь также апеллирует к мнению учёных и не раздувает «страшилки», слухи и сценарии конца света: теория рождения чёрных дыр существует, но вероятность этого события ничтожна. Однако в отличие от «Guardian» в заголовке статьи упоминаются и «чёрные дыры», и «худший исход событий», – издание играет уже не на любопытстве, а на чувстве страха. И всё же читатель, привлечённый заголовком, узнаёт, что страхи эти скорее всего не имеют оснований. «На Большой адронный коллайдер пожаловались в ООН» («Коммерсант») [6]: «Пока в ЦЕРНе отмечали успех предприятия, в Комитет ООН по правам человека поступила жалоба противников коллайдера, объединившихся в организа-

40

«Коммерсант» затрагивает такую важную тему, как суд, поскольку это заставит ответчиков выдвинуть убедительные аргументы. Видимо, этого и добиваются обвинители, несмотря на все официальные заявления о безопасности экспериментов и годах тестирования и постоянного контроля. Стоит отметить, что это не единичный случай, на БАК подавали в суд ещё, и в августе 2009 г. Европейский суд по правам человека в Страсбурге отклонил жалобу группы учёных и частных лиц (наиболее известным из которых является немецкий учёный, специалист по теории хаоса Отто Ресслер), которые требовали запретить запуск БАКа. Суды отклоняют жалобы, признавая тем самым, что гарантии безопасности достаточно велики. Я бы ещё отметила и заголовок: во-первых, он сразу же относит материал к жанру новостей, а во-вторых, чётко

отражает направленность и тему статьи, без «страшилок» и прочего. Это говорит о том, что «Коммерсант» явно ориентирован на «продвинутого» читателя. «Кредит доверия» («Ведомости») [7]: «Но чем ближе проект к завершению, тем больше панических воплей вокруг него. СМИ даже публиковали какие-то совершенно уж еретические теории о том, что БАК породит чёрную дыру, которая поглотит Землю. Объяснения физиков о том, что для создания такой дыры энергии, вырабатываемой всей планетой, даже близко не хватит, естественно, никого не волнуют». Автор весьма иронически упоминает СМИ, которым верят больше, чем заявлениям учёных. Возникает ощущение, что люди необъ-

ции. 10 млрд долларов, даже поделённые на 20 с лишним стран-участников проекта, – сумма внушительная. Технические проблемы, с которыми столкнулись создатели БАКа, ничуть не уступают по сложности тем, которые пришлось решать ракетчикам. Аналогия напрашивается сама собой. И вопрос, из неё вытекающий, сегодня не озвучил только ленивый. Ну и что нам с этого коллайдера, вопиют политики, журналисты и общественные организации самого разного толка. А особо отъявленные злопыхатели даже прочат закрытие ЦЕРНа, провернувшего “аферу века”. Не покажете чуда, грозятся они, закроем вашу лавочку к чёртовой матери. А может, и всю физику элементарных частиц как экспериментальную дисциплину закроем. Потому как вместо чёрных дыр она пока что производит лишь финансовые <...> Современные физические теории настолько сложны, что без популяризации – вернее, вульгаризации и даже существенного искажения – их сути никто, кроме немногих посвящённых, не поймёт. Учёным приходится лукавить, вселяя в малограмотных призрачные надежды». Здесь «Ведомости» затронули серьёзную проблему, финансовую. Издание не постеснялось в выражениях, допустив «аферу века». Тема финансов всегда злободневна, ну а в данном случае – особенно, поскольку БАК – это один из самых дорогостоящих проектов в истории физики. Что касается названия статьи, то оно довольно смелое. Учёные, вынося свой проект на всеобщее обозрение, комментируют его, обсуждают. Но иногда их слова интерпретируются не вполне адекватно. В целом затрагивается весьма серьёзная тема популяризации научных исследований, отмечается «вклад» учёных в формирование примитивного понимания проблемы. Напомним, что о неподготовленности учёных к широкому обсуждению данной проблемы писал и журнал «New Scientist».

III ГРУППА СМИ: «Аргументы и факты», «Известия», «Комсомольская правда» «Большой адронный коллайдер: конца света не будет» («Аргументы и факты») [9]: «О Большом адронном коллайдере говорят все! Руководитель проекта доктор Лин Эванс рекламирует проект уже целый год. Для чего это нужно? Эксперт AIF.RU утверждает: лишь для того, чтобы произвести впечатление на всех обывателей. Впечатление действительно было произведено: тысячи людей охватила паника, что с запуском LHC наступит конец света... По мнению эксперта AIF.RU, это не более чем страшилка и пиар западных учёных». Издание утверждает, что вся шумиха, поднятая вокруг коллайдера в СМИ не более чем реклама проекта и миф для привлечения внимания, о чём мы частично можем судить из названия статьи. Но важным аспектом является то, что реального обсуждения проблемы в статье нет. «Адронный коллайдер способен на конец света» («Известия») [10]: «Опасения по поводу возникновения в БАКе чёрных дыр, способных поглотить всю Вселенную, всё-таки частично подтвердились. Эти дыры теоретически действительно могут возникнуть… А что, если в новых экспериментах окажется, что энергии хватит? Впрочем, об этом уже не узнает никто».

яснимым образом испытывают в отношении БАКа потребность поддерживать атмосферу страха, самостоятельно изобретая ответы на сложнейшие вопросы. И здесь, наверное, хотелось бы увидеть комментарии психолога. Хочу отметить очень необычное название публикации. В некотором смысле оно намекает на отношение общества к экспериментам на БАКе. Доверяя, с одной стороны, газетным «страшилкам», с другой стороны, общество привычно доверяет и учёным. Как долго продлится это доверие? Здесь мы сталкиваемся с серьёзной проблемой антинаучных настроений в обществе – как в России, так и в западных странах. Тот же автор в статье «Слепые поводыри. Почему проекты вроде Большого адронного коллайдера заставляют ученых лгать» [8] отмечает: «Бюджет постройки швейцарского чуда, кстати, не так уж далёк от стоимости лунной экспеди-

41

2010

ФИЗИКА

№18 (913)

учебная проектная деятельность

ритель остановят. Не успеют, считает профессор, образовавшаяся чёрная дыра может быть притянута гравитацией к самому центру Земли за ничтожные доли секунды. И, разрастаясь, уничтожит планету. Чтобы перепугать всех окончательно, физикам осталось назначить решающие эксперименты на БАКе – при максимальной энергии столкновений – на 2012 год. Многие мистики почему-то ожидают в это время конец света». Автор оперативно заручился мнением Отто Реслера с его апокалиптическими прогнозами. Напомним, что именно он был одним из истцов, обратившихся в Европейский суд по правам человека в Страсбурге в августе 2009 г. (который их жалобу отклонил). И хоть в статье присутствует ссылка на знаменитого (намного более авторитетного и в научном сообществе, и в обществе) Стивена Хокинга с его замечанием, что чёрные дыры породят частицы и после этого исчезнут, мнению Отто Реслера уделено явно больше внимания. Так в чём же состоит «послание» журналиста читателю? Всем бояться февраля? Нельзя не отметить и названия статьи. Похоже на объявление: «Внимание, читать всем!» Выводы 1. Проведено сравнительное исследование сообщений БАК-тематики в различных СМИ.

2. На основе анализа сообщений составлена таблица.

3. Отмечено, что российские издания настроены более агрессивно по отношению к коллайдеру, чем западные, где приводится много аргументов и ссылок на мнения учёных. В последнее время наметилась тенденция к осознанию важности экспериментов на БАКе, правда, пока не во всём обществе. http://www.zastavki.com/pictures/1280x800/2009/Creative_Wallpaper_End_of_the_world_in_2012_018867_.jpg

Как видим, «Известия» предлагают нам, начиная с заголовка, действительно апокалиптический прогноз. Журналист как бы выдвигает идею безнаказанности учёных. Получается своего рода «горе от ума». «Конец света и запуск адронного коллайдера отменяются до осени» («Комсомольская правда») [11]: «Если опустить сложности, не укладывающиеся в гуманитарном мозгу лирика, физики разработали что-то пугающе прогрессивное, способное перевернуть мир в прямом и переносном смысле. Но сегодня этого не произойдёт: столкновения протонов на БАКе начнутся не раньше осени, передаёт РИА “Новости”. Ещё месяц можно спать спокойно». Газета настроена пессимистично – начиная с названия заметки. Нельзя не заметить, что даже в одном процитированном выше фрагменте встречаются устрашающие словосочетания: «что-то пугающе прогрессивное» и «способное перевернуть мир в прямом и переносном смысле». Последняя же фраза: «Ещё месяц можно спать спокойно», говорит сама за себя. «Комсомолка» является массовым изданием, так что нетрудно понять причину большого количества протестов в отношении запуска БАКа. Такие публикации усугубляют ситуацию, иллюстрируя известное высказывание “Неправильные знания хуже незнания”». «Чёрные дыры нас злобно гнетут» («Комсомольская правда») [12]: «Физики обновили самую популярную страшилку про БАК: он всё-таки способен породить нечто странное. Отто Ресслер, профессор химии из Университета Тюбингена (Германия), наоборот, утверждает, что образовавшиеся чёрные дыры быстро вырастут, захватывая частицы. Например, электроны. В ЦЕРНе – головной организации БАКа – отбиваются: если что, эксперимент будет немедленно прекращён – уско-

№18 (913)

ФИЗИКА

2010

42

Аргументы

Содержание статей

Заголовок

Назначение

Признак

I группа СМИ

II группа СМИ

III группа СМИ

Научно-популярное, ориентированное на узкий круг образованных читателей • не содержит «страшилок» или угроз; • чётко отражает содержание статьи; • привлекает внимание; • спокойный

Популярные, ориентированные на более широкий круг читателей • не содержит экспрессивной лексики; • порой носит философский характер; • чётко отражает содержание статьи; • броский

Массовые, ориентированные на широкую аудиторию

• приведены аргументы как за, так и против; • минимум экспрессивно-эмоцио нальной лексики; • попытки опровергнуть слухи и привести достоверные сведения • ссылки на мнения учёных; • убедительные аргументы, достоверные сведения

• приведены аргументы как за, так и против; • экспрессивная лексика; • попытки опровергнуть слухи

• ссылки на мнения ученых; • убедительные аргументы, достоверные сведения

• не исключает экспрессивной лексики; • может содержать пугающие выражения, типа «конец света», «ящик Пандоры» • не всегда чётко отражает содержание статьи • броский • в основном приведены аргументы против; • экспрессивная лексика; • в основном, «горячая» теория возникновения чёрных дыр упоминается как единственно возможная • ссылки на учёныхсторонников теории конца света (Отто Реслер)

4. Гуманитарное видение ситуации вокруг коллайдера представлено в передаче Ольги Орловой (кандидата филологических наук, научного обозревателя «Радио Свобода»). Её интервью с Игорем Голутвиным и Сергеем Петрушанко («Коллайдер: на полпути к вершине» [Электронный ресурс] URL: http://www.svobodanews.ru/content/ article/2002080.html) показывает, как тема коллайдера выводит нас на проблемы общегуманитарные, на тему умения людей самоорганизовываться.

4. Коллайдер подталкивает людей к размышлению о проблемах не только личных, но и социальных, и проблемах эволюции, истории, науки, важных для всего человечества. На мой взгляд, запуск коллайдера в скором времени будет признан одним из величайших событий не только современности, но и науки, нужно лишь время, ведь, согласно высказыванию Альберта Эйнштейна, «Процесс научных открытий – это, в сущности, непрерывное бегство от чудес».

Литература 1. Euclides Montes. Fear and the Large Hadron Collider. Guardian, 19 November 2009. [Сайт] URL: guardian.co.uk 2. Valerie Jamieson. LHC scare stories were good for science. New Scientist, 24 September 2008. [Сайт] URL: www.newscientist.com 3. Турчин А. Долбанёт или нет? // Русский журнал. 09.09.2008. [Сайт] URL: www.russ.ru 4. Bobbie Johnson. Breakfast briefing: LHC hit by power ut, while eBay takes the fight to Craigslist. Guardian, 3 December 2009. [Сайт] URL: guardian.co.uk 5. Anne Minard. Worst Case: Collider Spawns Planet-Devouring Black Hole. National Geographic, 10 September, 2008. [Сайт] URL: news. nationalgeographic.сom 6. Седых И. На Большой адронный коллайдер пожаловались в ООН. [Сайт] kommersant.ru, 23 ноября 2009.

7. Грановский Юрий. Кредит доверия // Ведомости. 18 августа 2008. [Сайт] URL: smoney.ru 8. Грановский Юрий. Слепые поводыри. Почему проекты вроде Большого адронного коллайдера заставляют учёных лгать // Ведомости. 15 сентября 2008. [Сайт] URL: smoney.ru 9. Большой адронный коллайдер: конца света не будет // Аргументы и факты. 5 сентября 08. [Сайт] URL: aif.ru 10. Образцов П. Адронный коллайдер способен на конец света // Известия. 26.01.10. [Сайт] URL: izvestia.ru.

11. Пятницкая Саша. «“Конец света” и запуск адронного коллайдера отменяются до осени» // Комсомольская правда.

8 июля 2008. [Сайт] URL: kp.ru.

12. Лаговский Владимир. Чёрные дыры нас злобно гнетут. Физики обновили самую популярную страшилку про Большой адронный коллайдер (БАК): он всё-таки способен породить нечто странное // Комсомольская правда. 30.01.2010. [Сайт] URL: kp.ru

Лилия Травина родилась в Арзамасе. В 2008 г. родители переехали в Нижний Новгород, чтобы дочь имела возможность получить качественное образование. В ближайших планах – поступление в Нижегородский лингвистический университет им. Н.А. Добролюбова на факультет международных отношений. В этом году, пройдя три отборочных тура, стала одним из претендентов на год обучения в США по программе обмена для старшеклассников FLEX. Старается активно участвовать в общественной жизни школы: начиная с конкурса чтецов и небольших постановок и заканчивая олимпиадами, научными конференциями и интеллектуальными марафонами. Отличница. В конференциях научного общества учащихся участвует не первый год, занимала третье место в школе, третье место в городе и совсем недавно - первое на городской конференции НОУ (секция журналистики) с темой «Образ Большого адронного коллайдера в СМИ». Повезло с научным руководителем – быстро сработались, работа над темой доставила истинное удовольствие. Хобби: чтение, музыка, театр, иностранные языки, в частности, английский, танцы, путешествия, общение, немного политика, история и спорт.

43

2010

ФИЗИКА

№18 (913)

имена

Памятные даты. Октябрь 2010 КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Дж.-Б. делла Порта, камера-обскура, Академия тайн природы.

В.Н. БЕЛЮСТОВ Belyustov@yandex.ru, БЦО, г. Борисоглебск, Воронежская обл.

http://www.wilsonsalmanac.com/book/nov15.html

Между 3 и 15 октября 1535 г. в городке близ Неаполя в семье дворянина родился итальянский учёный и философ Джиованни Баттиста (Джамбаттиста) делла Порта. С детства его отец, Нардо Антонио делла Порта, прививал жажду познания своим сыновьям, а лучшим для них развлечением считал высокопарные беседы с философами, математиками, поэтами и музыкантами. Следуя совету отца, Джамбаттиста окружил себя друзьями, которые также интересовались философией и наукой. В те времена считалось, что общение с людьми на глубокие темы развивает ум. Можно сказать, что он с детства попал в самую настоящую Академию разума, где ежедневно и ежечасно шлифовал свои навыки будущего философа и учёного. Такой педагогический подход дал свои плоды: молодой делла Порта всегда пытался за морем разрозненных фактов увидеть общие закономерности существования мира, тем более что кроме практики и экспериментов его интересовала и теория.

№18 (913)

ФИЗИКА

2010

Дж.-Б. делла Порта стал одной из самых ярких фигур XVI в. Сфера его научных интересов была чрезвычайно обширна: учёный-энциклопедист, педагог, физик, посвятивший свои исследования оптике, магнетизму и кристаллографии, математик, метеоролог, драматург, астролог и алхимик. В то же время изучал оккультизм, магию и демонологию, интересовался сверхъестественными явлениями. В 1558 г. делла Порта опубликовал энциклопедический труд «О магии природы, или О чудесах явлений природы», который написал, по его словам, в пятнадцатилетнем возрасте. В нём излагались почерпнутые из античных и современных источников сведения о самых разнообразных материях – геологии, космологии, оптике, медицине, криптографии, кулинарии, химическому воздействию на металлы, ядах, окраске стекла, косметике, магнетизме, порохе, дистилляции, продуктах растительного происхождения и многом другом. В частности, была чётко описана камераобскура, которую он усовершенствовал с помощью собирательной линзы. В 1589 г. делла Порта предложил использовать камеру-обскуру для выполнения рисунков и их проецирования на плоскость, чтобы получать правильную перспективу и пропорции (идея проекционного фонаря). Позднее он создал портативную камеру: в маленьком тёмном ящике под углом 45° располагалось зеркало, с помощью которого изображение проецировалось на горизонтальную плоскость. Он также заметил, что при помещении прозрачного вогнутого зеркала в камеру-обскуру качество изображения улучшается. Делла Порта использовал принцип действия камеры-обскуры при разработке теории зрения. Он описал строение глаза, впервые сравнив хрусталик с линзой, которая преобразует свет в изображение на сетчатке. В 1560 г. он

44

перевёл своё детище на итальянский язык. Первоначально труд был четырёхтомный. В последующих девяти публикациях он постоянно корректировался и дополнялся. Издание 1589 г. насчитывало уже 20 томов. В 1584 г. сделан сокращённый – однотомный – вариант, который принёс автору широчайшую известность и был переведён на европейские языки. Особое внимание в сочинениях по натуральной магии учёный уделял оптике. В христианской традиции зрение всегда считалось самым обманчивым из всех человеческих чувств. Демоническим обманом считали, например, кажущийся излом палки, опущенной в воду. Сохранились решения различных церковных инстанций, запрещающие верующим пользоваться очками, так как линзы искажают действительность в угоду демонам. Одним из примеров оптического «чуда», описанного делла Порта, является действительное изображение вогнутых зеркал. Известно, что в отличие от плоского зеркала, которое образует только мнимое изображение позади себя, вогнутое зеркало формирует и мнимое изображение позади себя, и действительное перед собой. Таким образом, скрыв зеркало, можно было создать иллюзию парящей в воздухе тени – изображение, к примеру, невидимой статуи. Этот опыт проделывали также с горящей свечой, которую можно ясно видеть, но нельзя задуть и о которую нельзя обжечься. В те времена многие полагали, что с помощью выпуклых зеркал можно получить изображения духов. Опыты с плоскими зеркалами строились главным образом на множественности отражений в зеркалах, расположенных под углом друг к другу. Порта описал необычное «театральное зеркало», известное ещё древнегреческому учёному Герону Александрийскому. В действительности это несколько

Средневековый художник пишет портрет при помощи камерыобскуры

зеркал, помещённых вдоль сторон правильного многоугольника. С помощью такого устройства можно было превращать изображение слона в «целое стадо слонов, собранных из всей Азии и всей Африки». В последних изданиях «Магии» Порта описал среди подобных чудес и зрительную трубу. Он пытался даже оспорить приоритет изобретения телескопа у Галилео Галилея. В действительности, хотя по времени эти описания предшествуют опытам Галилея, вряд ли он мог бы ими воспользоваться. Учёный сам не понимал, за счёт чего происходит увеличение объектов. А в практическом плане – искусстве шлифовки стёкол и придания им сферической формы – Галилей значительно превзошёл и его, и всех остальных шлифовальщиков стёкол того времени. Слава Джиованни Баттиста делла Порта не ограничивалась Италией. Он экспериментировал, обобщал и описывал свои талантливые догадки, о чём свидетельствуют его многочисленные труды: «О тайных начертаниях букв» (1563 г., это самое значительное сочинение по криптографии эпохи Возрождения), «Искусство памяти» (итальянский перевод напечатан в 1566 г., латинский оригинал – в 1602 г.), «О физиогномике человека» (в 4 книгах – в 1586 г., в 6 книгах – в 1599 г., задолго до исследований швейцарца И.-К. Лаватера), «О рефракции глаза» (1589), «О небесной физиогномике» (1601), «О преобразованиях воздушных потоков» (1609), «О дистилляции» (1610) и ряд других. В 1601 г. учёный количественно исследовал процесс парообразования.

Изобрёл (1606) устройство, способное поднимать воду за счёт расширения нагретого пара. Изучая устройство сифона, предложенного ещё Героном Александрийским, пришёл к идее нового вечного двигателя, который намеревался использовать для перекачивания воды даже через высокие горы (перенос этой идеи в область разработки перпетуум-мобиле впервые осуществил городской архитектор из Падуи Витторио Цонка). Описал устройство термоскопа. Обсуждал вопрос о соединении выпуклой и вогнутой линз для наблюдения далёких и близких предметов. Сделал несколько открытий в военной инженерии (1608), исследовал особенности ковки индийской стали (1589), придумал подборку шифров (1563). Предложил идею (1579) нового средства связи – трубчатого телефона: проложить «переговорные трубы» вроде тех, что используются на пароходах для связи капитана с машинным отделением, по всей Италии, – но эта идея поддержки не получила. Делла Порта основал в Неаполе первую физическую академию – «Академию тайн природы». Членом этого научного сообщества мог стать любой сделавший какое-либо открытие в области естественных наук. Академия просуществовала около 20 лет, но в 1579 г. была закрыта указом папы Павла V по подозрению в оккультных занятиях. Основателю позволили продолжать исследования. Порта написал две трагедии и множество комедий, одна из которых, под названием «Астролог», не сходила со сцены вплоть до XVIII в. (ставилась в Лондоне в 1773 г.). Вкладом Порты в геометрию является труд «О криволинейных элементах»; перу этого неа-

45

политанского врача принадлежат также трактаты по архитектуре и гидравлике, которые никак нельзя причислить к оккультным произведениям. В 1579–1581 гг. учёный был гостем влиятельного кардинала Луиджи д’Эсте, жил в Риме, Ферраре и Венеции. После возвращения в Неаполь по заказу кардинала занимался поисками философского камня (1583). Был дружен со многими знаменитыми современниками. В 1580 г. познакомился в Венеции с учёным и политическим деятелем П. Сарпи. В 1589 г. его дом посещал Т. Кампанелла, в 1593 г. встречался в Падуе с Г. Галилеем и, возможно, был знаком с Дж. Бруно (1592). В поздние годы он увлечённо изучал, селекционировал и выращивал экзотические растения, составил «фитогномический» портрет растений разных климатических зон. Создал один из первых музеев естественной истории, который непременно посещался путешественниками. Его литературное творчество также было довольно значительно для своего времени. До наших дней дошли 17 из приписываемых ему более двух десятков произведений. Умер учёный 4 февраля 1615 г. По материалам Интернета URL: http://www.peoples.ru/science/philosophy/giambattista_por ta/; URL: http://www.libfl.ru/about/dept/ bibliography/writers/2010/write10_10.php; URL: http://za-adonay.ru/velikie_lyudi_v_ e zo t e r i k e / d z h a m b a t t i s t a _ d e l l a _ p o r ta_1538_-_1615/; URL: http://prophecies. ru/hi_magic14.html; URL: http://www.answers.com/topic/giambattista-della-porta (на англ. языке).

2010

ФИЗИКА

№18 (913)

юбилеи наших авторов

У меня счастливая судьба ключевые слова: юбилей

Учителем я евой олимпиады по физике, тоже похотела быть с детства: папа – дирекступил в Бауманку. Рахман Гайбатов, сейчас 11-классник, победитель кратор школы, мама – учитель русского евой олимпиады, мечтает поступить в языка. Учиться я любила, было интеМФТИ. Манасова Карина – студентка ресно всё: математика, история, лиБалтийского ГТУ им. Д.Ф. Устинова – тература (мои сочинения как образец за успехи в учёбе получила презичитали в других классах). Но выбрадентскую стипендию и приглашела я физику, о чём никогда не жаление остаться в вузе преподавателем. ла. Окончила Ростовский-на-Дону Есть среди моих учеников и учителя ГПИ. Выпуск наш был досрочным – физики. Я надеюсь, что о своем вы26 декабря 1963 г., так как очень нужборе они никогда не пожалеют. ны были учителя физики. Самой мне Почему таких результатов добивавсегда везло на учителей. В школе ются ребята? Да потому, что на уроучитель математики из старой дореке я стараюсь, чтобы каждому было волюционной гимназии Павел Константинович Кулинич научил меня интересно, применяю самые соврепорядку, умению всё разложить по менные формы и методы обучения. полочкам, учить уроки, не полагаясь В 1978 г. я впервые стала на уро17.09.2010 на хорошую память, мыслить. В инстиках и переводных экзаменах по физике и туте методику преподавания физики вёл Юрий Константиастрономии применять тесты. Мне заявили тогда, что это нович Бабанский, проректор института по научной работе. несовременно. А теперь их применяют везде. Ребята к уроПод его руководством я первой в стране на Государственку готовят презентации, составляют физические сказки, пином экзамене защитила дипломную работу по методике шут физические диктанты и даже учебник физики. «Контрольные лабораторные работы по физике». После Провожу я и большую внеклассную работу. Уже сделаокончания института переехала в г. Георгиевск. Вела больла два выпуска заочной физико-технической школы при шую общественную работу, составляла сценарии, провоМФТИ, куда ребята поступают после 7-го класса и в 11-м дила семинары по воспитательной работе, выступала на классе получают свидетельство об окончании. Исследосмотрах художественной самодеятельности. Любила петь, вательская работа «Изучение радиационного фона Кавтанцевать, читать стихи, слушать хорошую музыку, путешеказских Минеральных вод и города Георгиевска» получила ствовать. Была во всех больших музеях Прибалтики, Украдиплом III степени на международном конкурсе «Старты в ины, Москвы, Ленинграда, Средней Азии и Закавказья. Но науку». Работа «Всегда ли выполняется закон Ома» была никогда ни на один день не расставалась с физикой. Из пяудостоена диплома II степени на всероссийском конкурсе тидесяти выпускников вуза учителем я осталась одна. Кто«Первые шаги в науку». Отмечены исследовательские рато ушёл в вечерние школы, техникумы, кто-то стал дирекботы моих учащихся в конкурсе краевой Малой академии. тором, завучем, кто-то вообще ушёл из школы. А я в своих Наверное, вот за такую работу я и стала победителем конучениках нахожу свою самую большую радость. Не поникурса в рамках ПНПО «Лучшие учителя России». маю, как это учителя обижаются, что вокруг нет умных деДелюсь своим опытом с учителями физики города и тей. Вокруг меня столько горящих глаз! На уроках ученики Георгиевского района. Провожу мастер-класс по отсами выводят законы, задают такие вопросы, что заставдельным темам в 9–11-м классах. Кабинет физики – моя ляют постоянно обновлять знания, участвуют в олимпиадах гордость. Здесь я провожу все необходимые по прои побеждают. Учатся в престижных вузах страны. Ванечграмме практические и лабораторные работы. Планов ка Шерстобитов, золотой медалист, победитель краена будущее много. Мой девиз: «Я люблю тебя, жизнь, и вой олимпиады, перешёл сейчас на пятый курс МГТУ им. надеюсь, что это взаимно». Н.Э. Баумана. Учится отлично, уже имеет научную рабоС уважением, Татьяна Алексеевна Симонова, ту – первый шаг к Нобелевской премии. Серёжа Руман в МОУ СОШ № 29, этом году окончил школу с золотой медалью, призёр краг. Георгиевск, Ставропольский край.

От всей души желаем Татьяне Алексеевне долгих лет жизни и творчества!

Вы блестящий учитель, у вас прекрасные ученики! №18 (913)

ФИЗИКА

2010

46

реклама

47

2010

ФИЗИКА

№18 (913)

23 сентября – день осеннего равноденствия

ПОСРЕДИНЕ МИРА Я человек, я посредине мира, За мною мириады инфузорий, Передо мною мириады звезд. Я между ними лег во весь свой рост – Два берега связующее море, Два космоса соединивший мост. Я Нестор, летописец мезозоя, Времен грядущих я Иеремия. Держа в руках часы и календарь, Я в будущее втянут, как Россия, И прошлое кляну, как нищий царь. Я больше мертвецов о смерти знаю, Я из живого самое живое. И – Боже мой! – какой-то мотылек, Как девочка, смеется надо мною, Как золотого шелка лоскуток.

1958 А. Тарковсковский

fiz.1september.ru индексы подписки Почта России 79147 (инд.) 79603 (орг.) Роcпечать 32032 (инд.) 32596 (орг.)