Глава 2. Физика на границе подростковой школы (3 класс)

Стр 1 из 11Следующая ⇒

С.Ю.Курганов

О возможности преподавания физики
в Школе диалога культур

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение. Постановка проблемы.

Глава 1. Физика в «точках удивления» (1 – 2 класс)

Урок 1. Термометр.

Урок 2. Монетка и «молекулы»

Урок 3. Желтеющие листья и «атомы»

Урок 4. Загадка плавания тел и домовой

Урок 5. Загадка притяжения

Глава 2. Физика на границе подростковой школы
(3 класс)

От «кусочков природы» – к экспериментальной физике

Тайное общество физиков-экспериментаторов

Сочинения по физике

Сочинения о физическом опыте «Красная пленка»

Вопросы Кати Ткачевой.

Научный рассказ» и сказка на уроках физики

Трагедия физического эксперимента

Глава 3. Курс «Введение в физику» (7 класс)

1. Сборник учебных заданий к диалогическому курсу
«Введение в физику» (7 класс)

Учение Демокрита

Учение Эпикура

Атомизм Демокрита, Эпикура, Лукреция, Галилея

Механическое движение

Первый закон механики. Понятие силы

Некоторые предварительные результаты изучения курса «Введение в физику» в Школе диалога культур.

Учебные произведения семиклассников по физике

Литература

Введение. Постановка проблемы В разработанном В. С. Библером проекте Школы диалога культур (Библер, 1988, Школа диалога культур,1992; В. Библер,1993) начальная школа (1-2 классы) предполагает формирование диалогических понятий в «точках удивления» – «Что такое слово?», «Что такое число?», «Что такое явление природы?»; в 3-4 классах учащиеся вступают в диалог с античной культурой; в 5-6 классах – с культурой средневековья; в 7-8 классы – с культурой Нового времени; в 9-10 классе – с культурой ХХ века. В проекте Школы диалога культур преподаванию физики придается большое значение. Вокруг загадок явлений природы должны строиться учебные диалоги в начальной школе. В античных классах предполагается изучение античной атомистики (Демокрит, Эпикур) и статики, изучение физики Аристотеля. В новововременных классах учащиеся должны вступить в диалог с классической физикой Галилея и Ньютона. При изучении культуры ХХ века старшеклассники познакомятся с диалогами Бора и Эйнштейна о квантовой механике, соотнесут механику Ньютона и теорию относительности. Предполагается, что учащиеся будут работать не только с учебниками и задачниками, но прежде всего – с произведениями, созданными творцами физических концепций. В этих произведениях, в отличие от учебников, проблемы и трудности построения физических понятий обнажены, а поэтому могут стать предметом учебного диалога, в котором физическое явление может быть рассмотрено с различных логических позиций. Образцом такого диалогического исследования понятий для нас являются воображаемые уроки-диалоги учителя и учеников в книге И. Лакатоса (Лакатос, 1967) совместно формирующие диалогическое понятие многогранника. Проект преподавания физико-математических дисциплин в Школе диалога культур опирается на исследования В. С. Библера (Библер, 1967; 1975; 1991) и А. В. Ахутина (Ахутин, 1976;1988). Опираясь на эти исследования, педагогам – диалогистам предстояло ответить на вопрос о возможности построения диалогического обучения физике в начальной, подростковой и старшей школе. Диалогическое преподавание гуманитарных предметов кажется более привычным, чем диалогическое преподавание физики или математики. В самом деле, никто не будет отрицать необходимость на начальном этапе обучения чтению способствовать укреплению собственной читательской интонации ребёнка, развивать его умение самостоятельно судить о прочитанном, критически относиться к мнению других читателей, вступать с ними в диалог, как это осуществляется в начальной школе диалога культур. Ни у кого не вызовет недоумения и логика преподавания литературы в подростковой и старшей школе диалога культур: античные художественные произведения обсуждаются одновременно с изучением античной истории, античной философии, античного искусства. Затем изучается средневековая литература – в контексте культуры средневековья, затем – литература нового времени – в контексте культуры нового времени и т.д. Законы строения литературных жанров рассматриваются не как вечные и неизменные законы природы литературного текста, а как логически различные способы понимания произведений данной культуры, вступающие между собой в диалог. Теоретические литературоведческие идеи естественно изучать, читая произведения: Аристотеля – об античной трагедии, Буало – об искусстве классицизма, Романа Якобсона – о творчестве Хлебникова и Маяковского. Сталкиваясь друг с другом, голоса литературоведов разных культур образуют диалогические понятия современного литературоведения. Например, на уроках-диалогах и в учебных произведениях школьников («сочинениях») могут столкнуться Аристотель, Буало и Бертольд Брехт, споря о том, что же такое настоящая трагедия. И здесь Школа диалога культур развивает и углубляет сложившиеся тенденции проблемного обучения литературе в школе в его лучших образцах. Преподавание физики (математики, химии, биологии, географии, черчения, астрономии) традиционно строится совсем иначе. В начальной школе детей учат наблюдать и проводить опыты, подтверждающие правоту некоторых эмпирических сведений и правил, например, таких: существуют три состояния вещества: жидкое, твёрдое и газообразное; при нагревании вещества расширяются и т.д. Ребята учатся измерять физические величины, знакомятся с их мерами и эталонами: узнают о длине, площади, времени, скорости, массе, весе. Ни о каких загадках и трудностях формирования этих понятий речь не идет. У детей (и учителей) возникает иллюзия неизменности «законов природы», которые вечны, не соотносимы с конкретными культурами понимания, и могут быть извлечены непосредственно из проведенных опытов и наблюдений за природными явлениями. Эта иллюзия укрепляется при изучении систематического курса физики.Физические понятия передаются детям в готовом виде. Не обсуждаются культурологические основания атомно-молекулярной теории строения вещества, кинематики, динамики и статики, теории электричества и магнетизма, оптики. Изучение теории относительности и квантовой механики дается в отрыве от диалогов Эйнштейна и Ньютона, Бора и Эйнштейна, вообще – от истории формирования физических понятий. В школьном курсе физики речь идёт о вечных, неизменных законах природы, которые, правда, могут быть несколько подкорректированы и слегка уточнены в связи с развитием физики ХХ века. Ведь мир, построенный на атомно-молекулярной гипотезе Демокрита и Эпикура; мир античной статики, в основе которого лежит идея механического орудия и принцип виртуальных перемещений; мир инерционного движения материальной точки в абсолютной пустоте Галилея и Ньютона, позволяющий обосновать движение с помощью непознаваемых причин – сил, в частности, сил гравитации; распространение принципов Ньютона в область электрических и магнитных сил; теория относительности Эйнштейна с принципиально отличным от Ньютона пониманием пространства, времени, гравитации, с критикой самого понятия силы (тайна гравитации понимается с помощью пространственно-временных, геометрических соображений); квантовая механика Бора-Эйнштейна, формирующая физические понятия как неустранимо диалогические, – это разные историко-культурные миры. Они столь же различны, как и эстетические миры Аристотеля, Буало, Якобсона. В школьном преподавании эти миры склеиваются, и так образуется монологически плотные учебные предметы: физика, математика, биология, география. Даже М.М.Бахтин отступил перед логикой «упаковки» физико-математического знания, объявив этот тип знания монологичным по природе своей. «Монологически плотные» учебные предметы оправдывают своё существование ссылкой на эксперименты. Однако следует различать эксперимент и опыт. Опыт – это демонстрация того или иного физического явления (скажем, нагревания металлического кольца, через которое начинает проходить шарик). Опыт допускает самые различные интерпретации. В школьном и вузовском преподавании физики выбирается интерпретация, заранее известная, ради которой и проводится опыт. Другие интерпретации, пусть и существовавшие в истории физики, не рассматриваются. Эксперимент в науке всегда имеет двувекторный характер. Он, во-первых, направлен на изменение изучаемого объекта, обнаружение его новых возможностей и сторон. Во-вторых, он направлен на радикальное изменение картины мира, предшествующей проведению этого эксперимента, это всегда – эксперимент над внутренней речью авторов предшествующей физической теории. (В. С. Библер, 1975). В школе не интересуются теми представлениями учащихся, которые у них есть об изучаемом явлении: движении, парообразовании, притяжении. Тем более, не обсуждаются детские гипотезы о строении вещества, причинах движения и взаимодействий тел. В этом смысле физических экспериментов в школе не ставят, культурные миры понимания не преобразуют, на принципиальные вопросы не отвечают. В рамках такого подхода, конечно, невозможен диалог. Мир теоретического знания на уроках физики и математики рассматривается не авторизованно. Учащимся остаются неизвестны размышления и произведения ученых, построивших ту или иную физическую картину мира или математическую теорию. Этим ученым нельзя задать вопрос. Нельзя с ними вступить в спор, с чем-то согласиться, а что-то поставить под сомнение. Так закрепляется иллюзия о вечных и неизменных природных (или математических) закономерностях, которые можно лишь усвоить. Эта иллюзия – основа любой монологической педагогики. Следует поэтому признать, что диалогическое преподавание предметов физико-математического цикла не может опираться на методические традиции, укорененные в современной школе. Этим можно объяснить некий парадокс: логические идеи диалога культур строятся В.С.Библером во многом, на материале истории физики и математики, а в педагогике диалога культур наиболее подвинутыми и хорошо оснащенными методически оказываются гуманитарные предметы: чтение, формирование письменной речи, русская литература, мировая литература, история мировой культуры. В конце 60-х – начале 70-х годов глубокое исследование проблемы формирования физических понятий у младших школьников было осуществлено в школе № 17 г.Харькова Н.И.Матвеевой под руководством В.В.Репкина в русле концепции В.В.Давыдова – Д.Б.Эльконина.(Матвеева, 1973). Как известно, В.В. Давыдовым был сконструирован так называемый «дочисловой» период изучения математики в 1 классе. В этом периоде на основе сравнения физических величин у первоклассников формировалось представление о длине, массе, площади, объеме, вводились меры для этих величин, задавались процедуры измерения и соответствующие графические и знаковые модели. Затем формировалось действие измерения математических величин, на основе которого вводилось теоретическое понятие натурального числа. Н.И. Матвеева предложила использовать действие измерения величин, сформированное в «дочисловом» периоде изучения математики, в качестве ориентировочной основы для усвоения теоретических понятий об основных физических величинах, в том числе, и о величинах косвенных (скорость, давление, сила тока), измерение которых связано с установлением определенных физических закономерностей. При встрече с каждой новой физической величиной общая структура действия измерения конкретизировалась, дети совместно с учителем «изобретали» специфический для новой величины способ её измерения, находили меру, конструировали прибор для измерения. Конечно, в этих экспериментах учебная деятельность младших школьников была сфокусирована не вокруг проблем и загадок каждой конкретной физической величины, а представляла собой присвоение учащимися эталонных способов измерения. Учащиеся не обсуждали проблему «Что такое площадь?» или «Что такое давление?», а решали учебную задачу: как необходимо конкретизировать общую схему действия измерения, чтобы можно было научиться измерять площадь или давление. В учебных дискуссиях то и дело звучали подобные вопросы (автор этой работы в 1973 году под руководством Н.И. Матвеевой принимал участие в разработке уроков по формированию понятия времени на основе действия измерения). Например, второклассники, обсуждая проблему одновременности, предложили изготовить два одинаковых маятника. Один из них будет размещен в классе, а другой – в коридоре. События, которые произойдут, скажем, спустя 20 колебаний маятника, можно считать одновременными. Некоторые дети усомнились: будет ли маятник работать точно так же, если его унести в другое место? Аналогичные вопросы всегда звучат на уроках, посвященных формированию понятия длины. Две величины уравниваются с помощью меры. Но откуда нам известно, что сама мера остается равной самой себе в ходе измерения? Понятие времени в экспериментальном обучении предшествовало понятию скорости. Но для второклассников идея равномерного движения оказалась более фундаментальной, чем понятие времени: прибор для измерения времени дети предлагали сконструировать, используя какой-то равномерно движущийся объект. Эти и подобные вопросы не интересовали исследователей: их целью было формирование способа измерения величины (например, времени), конструирование прибора, выбор основных мер (эталонов), чтобы на следующем этапе перейти к более сложным величинам (скорости). Но важно, что уже в 70-е годы на уроках физики существовала возможность формирования «точек удивления» и проведения уроков-диалогов. Тогда эта возможность не могла быть реализована. Большой интерес представляет разработанный В.А. Львовским (Львовский, 2000) курс физики для подростков. Этот курс создан в рамках построения подростковой школы Развивающего обучения (Эльконин, 2000). Многие принципы преподавания физики в подростковой школе, обоснованные В.А. Львовским, близки к идеям школы диалога культур. Этот подход и его соотнесение со Школой диалога культур требует специального анализа, который выходит за рамки данной работы. Первые учебные диалоги по физике в начальных классах провел доктор физико-математических наук В.А.Ямпольский в 1979 – 1983 гг. в рамках эксперимента, развернутого С.Ю.Кургановым, В.Ф.Литовским, В.А.Ямпольским и И.М.Соломадиным по построению учебных диалогов во 2-х – 8-х классах средней школы № 4 г. Харькова под руководством В.С.Библера. Эти уроки – диалоги опубликованы и подробно проанализированы (Курганов, 1989). В.А.Ямпольский работал с учениками 3 – 4 классов на уроках природоведения. Обсуждая с ребятами физические опыты, связанные с процессом парообразования, он обнаружил, что в условиях свободной учебной дискуссии дети были склонны не просто присваивать общие для всех сведения по молекулярной теории строения вещества, а выдвигать собственные, очень интересные «теории», в которых как бы «всплывали» античные, средневековые, нововременные представления о природе. Многие идеи, которые обычно берутся на веру, вызывали бурные споры. Например, как можно доказать, что вода в открытом сосуде превращается в пар, а не просто исчезает «в никуда» и пр. Харьковские педагоги С. Касвинов и М. Кубель осуществили попытку представить преподавание физики в диалогической форме (Касвинов, Кубель, 1990). Однако эта попытка осуществлялась лишь на уровне лучших вариантов проблемного обучения, когда правильное решение физической задачи заранее известно учителю, и именно к нему устремлен дидактический «диалог». Впоследствии М. Кубель при участии В. Литовского в рамках педагогического эксперимента по построению Школы диалога культур в МЖК «Монолит» (конец 80-х – начало 90-х гг.) организовал физический кружок семиклассников, в котором ребята по собственной инициативе производили достаточно сложные физические опыты, выдвигали собственные версии происходящего, вели учебные диалоги друг другом и с учителем, в который органично включались тексты из произведений ученых-физиков разных культур. Подростки работали с магнитными явлениями, механическими колебаниями и волнами. К сожалению, эти исследования остались неопубликованными. В начале 90-х годов в Харьковском политехническом институте преподаватель теоретической физики А. Панчеха при участии И. Соломадина осуществил попытку преподавания квантовой механики студентам на основе идей Школы диалога культур.Студенты вели активные учебные диалоги, выдвигали собственные версии, изучали и обсуждали произведения Бора, Эйнштейна, Гейзенберга, включались в описанные в этих книгах диалоги о понятии атома. На основе идей Школы диалога культур было произведено фундаментальное теоретическое исследование новосибирского педагога А. И. Щетникова (Щетников, 1994), в котором теоретические понятия статики, динамики и термодинамики, изучаемые в средней школе, представлены как неустранимо диалогические, как понятия-проблемы, формируемые в диалоге античной, средневековой, нововременной, современной логик и культур понимания. В книге А.И. Щетникова формирование диалогических понятий равновесия, рычага, наклонной плоскости, силы, параллелограмма сил, инерции, скорости, массы, свободного падения, энергии, тепловой машины, температуры, идеального газа и др. реконструированы как спор целостных авторизованных физических миров. Сам текст книги во многом состоит из спорящих между собой реплик Аристотеля и Зенона, оксфордских схоластов XIV в. и Н. Кузанского, Галилея и Ньютона, Д’Аламбера и Канта, Эйнштейна и Хайдеггера. Экспериментальные исследования формирования диалогических понятий физики в «точках удивления» проводились в 1987 – 1997 гг. в Красноярске С.Ю. Кургановым, Е. Г. Ушаковой и А. Н. Юшковым в рамках строящегося курса «Загадки природы» (начальная школа диалога культур В. С. Библера). На этих исследованиях стоит остановиться подробнее.

Глава 1. Физика в «точках удивления»
(1 – 2 класс)

Для того, чтобы полноценно представить опыт уроков-диалогов трёх учителей (Сергей Курганов, Елена Ушакова, Алексей Юшков), каждый из которых провёл десятки учебных диалогов в начальной школе, и вместе с тем рассказать о том, как мыслят и фантазируют на физические темы дети 7 – 8 лет, мы поступим следующим образом. Соединим несколько уроков, проведённых разными учителями, в один, и оставим наиболее характерные реплики детей и учителей на этих уроках.

У нас получится типологическая картина того, как ведут себя ученики 1 – 2 класса, когда им предоставляют возможность свободно рассуждать и экспериментировать: с природными явлениями и с идеями друг друга.

Урок 1. Термометр.

Авторы детских реплик – второклассники Красноярска Эдик, Дима, Андрей, Рита, Слава, Саша – фамилии зафиксировать не удалось, Надя Бахтигозина, Света Донова, Юля Вятчина, Маша Бандура, Коля Каршок, Андрей Финоченко, Аня Медведева, Слава Федосеев, Лена Михайловская, Паша Горбань.

Учитель. Все вы дома видели термометр. Лежит себе спокойненько в коробочке. Потом мама берет его, ставит вам градусник, и он показывает температуру тела. Что с ним происходит?

Рома. Градусник показывает, что у человека жар. Жидкость поднимается от нагрева.

Оля. Когда человек заболевает, он, человек, нагревается. Ему ставят измеритель температуры. Это и есть градусник. Он – как линейка. Только не для длины, а для температуры.

Саша. Я предлагаю провести опыт. И посмотреть, как там все происходит.

Дети делятся на группы и производят опыт по нагреванию термометра горячей водой.

Толик. Ух и здорово! Жидкость в термометре быстро-быстро лезет вверх! А потом вдруг притормаживает, раз – и останавливается!

Петя. У меня много вопросов. Почему от нагрева именно поднимается? А не, например, опускается? Нагрев, что ли, толкается? У него кулаки, что ли, имеются? Как градусник все это делает? Что заставляет его ползти?

Учитель. Но ты же все это видишь!

Петя. Вижу, но не понимаю.

Федя. Там комок застывший. А от нагрева он плавится и ползти начинает.

Учитель. Почему ползет?

Федя. От нагрева начинает плавиться, там получается жидкость и ползет.

Петя. Почему от нагрева поднимается? Ведь его никто не тянет?

Федя. Не знаю. Может, кто и тянет.

Саша. Жидкость в термометре начинает кипеть. И поднимается.

Петя. Понимаю: кипит. Допустим. Но почему поднимается?

Саша. Его толкает воздух. Он попадает внутрь, когда кипит. Образуется пузырек и выталкивает.

Учитель. Понятно. Кто думает иначе?

Оля. Мне кажется, что так не может быть. Воздух не может сюда пробраться. Ведь как он проберется сквозь стекло? Здесь все закрыто…

Рома. Почему ртуть или спирт в градуснике останавливается?

Маша. Кто-то заставляет её остановиться.

Петя. Кто?

Маша. Сама не знаю.

Саша. Воздух толкает-толкает, а потом перестает.

Учитель. Почему перестает?

Саша. Не знаю пока.

Рома. Воздух проник бы туда, нагрелся и совсем эту жидкость вытолкнул. А жидкость из градусника не вытекает.

Федя. И пузырьков твоих, Саша, не видно!

Саша. Они маленькие! Их видно только под микроскопом.

Учитель. Вот как! Понятно…

Саша. Ну хорошо, не воздух толкает, а тепло.

Петя. Как оно толкает?

Саша. Тепло как бы туда протекает, проникает, теплеет оно и движется. Жидкость выталкивает нагрев.

Рома. Почему вся жидкость не вытечет? Ну её твой «нагрев» греет, она нагрелась бы, потекла, потекла, и вся бы вытекла…

Маша. Как в сказке.

Федя. А ей нагрев говорит, до чего ползти.

Рома. Как?

Саша. Ну, пар он определенной температуры… Вот какая у него температура, на столько жидкость и поднимется, а больше нет. Нагрев её толкает, а он определенной температуры.

Учитель. Так пар или нагрев?

Саша. Нагрев, нагрев.

Маша. Я думаю вот что. Жидкости становится жарко, и она старается уползти подальше от источника тепла. Источник тепла внизу, вот жидкость и лезет вверх. А если жидкости становится хорошо, уже не так жарко, она и останавливается. А если холодно, то вниз ползет.

Оля. Я думаю, что ртуть в градуснике – это такой специальный металл. Металл этот устроен так, что при нагревании он выползает, а при охлаждении прячется в домик. Он так устроен, этот металл. А в другом термометре точно так же устроена подкрашенная жидкость, спирт. Вот и всё!

Учитель. Всё? Но как это получается? Как это возможно?

Маша. Там, в домике, ему горячо становится и тесно. Домик греется, вот-вот загорится, вот жидкость и убегает…

Оля. А как она вылезет без рук, без ног?

Маша. Ну точно так же, как любимая игрушка. Мячик или пирамидка.

Оля. Как это?

Маша. Да так. Ночью её рядом с собой кладешь. А утром она совсем в другом месте оказывается.

Федя. Ну да. И мой медвежонок тоже живой. Он, конечно, сам может слезть с кровати. И моя машинка, если хочет, может сама открыть дверцу. Но ночью!

Оля. Не знаю. У меня все игрушки неживые. Я как кладу, так и утром она лежит, игрушка. Любая.

Маша. А моей куклой ночью управляет домовишка, он ей играет ночью. Конечно, моя кукла живая! Но она живая только ночью, когда её никто не видит. И если к ней хорошо относиться, то она, может быть, и расскажет когда-нибудь. И если мы будем думать, что ртуть в термометре – живая, то когда-нибудь она нам расскажет, как там она двигается и почему. А если мы будем говорить. Что она – мертвая, она обидится.

И как мы тогда узнаем у неё, зачем она ползёт вверх и почему останавливается?

Федя. У погоды есть такая невидимая верёвочка. Если потянет погода, то он – хочет не хочет – а поднимается или, наоборот, опускается.

Маша. Вот у нас ведь нет никакой верёвочки! А когда мы выходим на улицу – сразу чувствуем, что озябли, что холодно, что где-то сейчас 5 градусов холода. Да? Так и термометр. Он лежит в пыльной коробке в магазине, а когда его принесут в тёплую комнату, он ведь чувствует температуру, что в комнате теплее. Начинает с радостью двигаться, показывать температуру!

Оля. К каждому термометру обязательно прикладывают запасные части. Это – та сила, которая давит на ртуть или на спирт. Термометр как бы чувствует эту силу,которая есть в запасных этих механизмах, и начинает работать.

Учитель. Так он живой?

Оля. Конечно, нет! Неживой. Машина. Разве машины, механизмы – живые?

Федя. Я однажды играл с братом и разбил термометр. И там есть такие шарики.Я думаю, что эти шарики и заставляют двигаться ртуть. Правда, шарику или мячику все равно: холодно или жарко, он всегда вниз падает, хоть в комнате жаркой, хоть на холодном воздухе на улице…

Петя. Может быть, внутри ртути есть маленькие шарики. Но тогда они скорее полетят вниз, а не вверх. Значит, эти шарики кто-то должен толкать вверх…

Саша. Ртуть не живая. Нет никаких веревочек. Просто, когда жарко, ртуть становится большой, она расширяется. А когда холодно, ртуть сжимается. Вот и все.

Петя. От нагревания все тела расширяются, а от охлаждения – сжимаются!

Саша. Я не сказал: «Все тела». Я сказал: «Ртуть».

Учитель. Как сжимается ртуть при охлаждении? Как расширяется ртуть при нагревании? Почему при нагревании ртуть именно расширяется? А не, наоборот, сужается?

Оля. Когда тепло, спирт или ртуть поднимается вверх, потому что его заставляет подниматься какая-то сила. Там есть невидимая веревка, она держит камешек. Спирту становится жарко. Когда жарко, камешек тяжелеет, опускается вниз, а к другому концу привязан спирт, веревка поднимает. Камешек тоже невидимый.

Учитель. Я предлагаю провести ещё один опыт. Вот здесь, в кастрюльке – молоко. Я ставлю кастрюльку на плитку. Посмотрим, что будет.

Все внимательно всматриваются.

Учитель. Что скажете?

Толик. Я раньше был твердо уверен, что градусник живой. И все чувствует. И поэтому поднимается. Когда жарко. Но, когда я кипятил молоко для Анечки – моей маленькой сестренки, то я заметил, что молоко стало выбегать из кастрюльки. А, когда я выключил плиту и снял кастрюлю, то молоко опустилось. Так, наверно, и в градуснике! Я понял, что я был не прав. Я понял, что градусник неживой. А когда жарко, ртуть расширяется, и в столбике ей не хватает места. Тогда она и начинает подниматься вверх. Когда температура поднимается, ртуть начинает сужаться и опускается вниз. Вот так.

Федя. Я думал, что градусник – неживой. И придумывал разные теории про невидимые веревочки и все такое. Но когда я сейчас смотрел за молоком, оно мне показалось очень-очень похожим на маленького ребёночка, на моего братика, когда он ползет. И я подумал: я был не прав, а права была Маша; градусник живой.

Петя. Дети изменяют свои мнения. Ладно! Но почему они меняют свои мнения, когда посмотрели один и тот же опыт? Что у них, глаза, что ли разные?

Учитель. Я попробую на доске нарисовать все наши теории.

Одни дети думают, что градусник живой, то есть такой же, как мы. Живому бывает жарко, оно боится огня, оно убегает. У живого можно разузнать его тайны.

Другие дети думают, что градусник – это неживой механизм. Внутри его неживой пузырёк, а он толкает. Или ртуть состоит из очень маленьких таких частичек, и они все устраивают. Частички, конечно, неживые. Или есть невидимая веревка, и эта веревка тянет либо всю ртуть, либо какой-то камушек внутри ртути, либо отдельно каждую частичку. Либо ещё как-нибудь. Ещё есть теория про силу: сила действует на ртуть. Какая эта сила – неважно. Есть сила – и все. И ещё есть интересная теория закона. У природы есть такой закон: все, что нагревается – расширяется. И этому закону подчиняется ртуть. Как подчиняется: как живое разумное существо или как машина? Это непонятно. Ещё говорили, что природа или погода тянет ртуть. Это тоже «механическая» теория. Как блок или как саночки на веревке.

Из этого урока-диалога хорошо видно, что концептуально дети семи-восьми лет имеют представления о физических явлениях, весьма далёкие от нововременных теорий, которыми заполнены учебники физики.

Перед тем как знакомить детей с молекулярно-кинетическими представлениями, целесообразно разобраться сначала, а что сами дети думают по поводу строения вещества, тепловых явлений, электричества и т.д.

С детьми нужно ставить опыты и приучать их внимательно относится к физическим явлениям. Но не следует слишком рано интерпретировать результаты опыта однозначной априорной моделью: вы увидите, что малыши один и тот же опыт смогут понять совсем по-разному. Следует приучать маленьких детей к ответственности за своё высказывание, видеть в нем логические дефекты. Но отрицать истинность детских концептов нельзя только на том основании, что они противоречат написанному в популярных учебниках физики.

Молекулярно-кинетическое объяснение тепловых явлений отнюдь не просто и далеко не очевидно! Чем больше проблем теоретического объяснения самых простых явлений сумеют увидеть дети, тем интереснее будет им встречаться с античной, нововременной, современной физикой, с разными теориями строения вещества, движения и других физических явлений.

Урок 2. Монетка и «молекулы» Авторы реплик этого урока-диалога – психолог и педагог Красноярского педагогического университета А.Н.Юшков и его второклассники. Впоследствии А.Н.Юшков разработал оригинальную концепцию детской учебной вопросительности (Юшков, 1997) и разработал систематический диалогический курс «Загадки природы» в начальной школе (Юшков, 1996). Возможность начала уроков физики детьми, предлагающими различные опыты («фокусы») и самостоятельно заготавливающими необходимые материалы для опытов – реальный факт. На моих уроках в Красноярске таким учащимся постоянно был Слава Федосеев. Саша. Я предлагаю провести такой опыт. Вот у меня есть доска. В доску я дома вбил два гвоздя. Видите. Вот они, торчат из доски. И ещё у меня есть монетка. И зажигалка. Это всё. Петя. Ну и что? Саша. А вот смотрите. Я кладу монетку над гвоздиками и отпускаю руки. Монетка проходит. А теперь я нагреваю монетку на огне. Она не проходит. Видите, висит? Дети. Видим. Саша. Через несколько секунд монетка остынет и упадет. Это я вам предсказываю. Монетка падает. Петя. Ну и почему мы это должны обсуждать? Рома. Это очень интересно! Петя. Интересно. Да. Но как это связано со вчерашним разговором? Саша. Если мы докажем, что монетка – неживая и узнаем, отчего она не проходит, если её нагреть, то мы сразу сможем то же самое сказать и про градусник! Петя. Я согласен. Учитель. Ну и что произошло с монеткой? Рома. Между холодными гвоздями и горячей монеткой возникает замыкание. А между холодными гвоздями и холодной монеткой такого замыкания не возникает. От замыкания монетка застревает. Петя. Что за замыкание такое? Как оно происходит? Рома. Я пока не знаю. Я пока только предполагаю. Учитель. Хорошо. А как возникает это «замыкание»? Рома. Это вроде электрической искры. Её днём не видно. Между гвоздями и монеткой эта искра как бы застывает, и монетка держится. Оля. Как такое маленькое замыкание держит такую тяжелую монетку? Федя. Монетка при нагревании плавится и немного становится больше. Потом остывает и возвращается в старую форму. Оля. Когда свечка плавится, она потом никогда в старую форму не возвращается. Что-то тут не то… Учитель. Чем отличается теория Феди от теории Ромы? Петя. В теории Ромы монета не меняет своих размеров. В теории Феди монета плавится и становится больше. А потом охлаждается и возвращается в первоначальную форму. Толик. Это похоже на резинку. Только резинка растягивается оттого, что ты её руками растягиваешь. А монета растягивается оттого, что ты её нагреваешь. Но и в том и другом случае вещь возвращается в свою форму. Маша. А как она возвращается? Она помнит свою прежнюю форму, когда становится побольше? Саша. Как неживая монета может помнить? Лёша. Монета от нагрева расширилась. Так и с термометром. Все тела от нагревания расширяются. Все ясно. Маша. Ничего не ясно! Как это получается – каждый раз монетка возвращается к той же самой форме? Вот монетка горячая и не пролазит между гвоздиками. Эта монетка помнит, какой она была. Когда была холодной. Разве нет? Оля. Но помнить может только живое. Маша. Вот это и доказывает, что монета – живая. Учитель. Маша говорит, что монетка знает свои «естественные» размеры. Помнит их и постоянно к ним возвращается, если что-то постороннее, мы, например, со своим нагреванием, её вынуждает выйти из нормального состояния. Но почему память – это свойство только живого? Вот резиновый мячик обладает такой памятью. Он распрямляется, если мы перестаем его давить. И вообще любая вещь.Если мы надавим слишком сильно, порвем мячик. Он не сможет вернуться к своему нормальному состоянию. Он потеряет форму. Это уже будет другая вещь. Дима. И у числа есть память. Число 5 можно умножить на число 7, а потом разделить на число 7. Учитель. И число вернется в своё естественное состояние. Дима. Да. Значит, какая-то память о себе есть и у числа. Учитель. Любопытно! Дима. И у отрезка есть память. Если мы берем отрезок и несем его с собой, то длина его не меняется. Мы учили, что а=а. У отрезка есть своя длина. И он её«помнит». Саша. Я не согласен. Температура в комнате сегодня – случайность. Если бы в комнате было теплее, все размеры вещей были бы больше. Значит, у монеты нет никакой «естественной» длины или ширины. Петя. Всё-таки «естественная форма» у монеты есть: круг. И монета о ней помнит.Изменяются размеры этого круга, но круг остаётся кругом. Как монета помнит, что она круглая, Саша? Саша. Да не помнит она! Монета растягивается во все стороны одинаково. Петя. Почему одинаково? Саша. Не знаю. Я вообще не знаю, что происходит внутри монеты, когда она нагревается. Рома. Монетка от нагрева становится липкой и прилипает к дощечке. Петя. Как она становится липкой? Рома. Если в кулаке подержать монетку, она от пота станет липкой. Так и здесь. Оля. Пот от рук. А здесь от чего липкость? Рома. От бензина. От того, что горит. Липкий дым попадает на монетку и делает её липкой. Саша. Давай я ещё раз опыт поведу. И в новом опыте монета не будет касаться дощечки. Проводит опыт. Монетка всё равно не проходит. Саша. Значит, теория липкости не годится. Петя. А что годится, Саша? Саша. А вот что. Мне вчера папа рассказал, что все состоит из маленьких частичек. Они называются молекулами. Если нагреть монету, молекулы в ней начинают двигаться быстрее, толкают друг друга, и монета расширяется. Петя. И ты веришь, что все тела не сплошные, а состоят из частичек? Саша. Да. Петя. Скажи, Саша, а ты сам видел эти молекулы? Саша. Нет. Они очень маленькие. Их глазом не увидишь. Ну и что? Петя. А если бы не папа, ты бы не догадался о них? Саша. Наверно, нет. Ну и что? Петя. А если папа просто пошутил? Саша. Не, он очень серьёзно говорил. И книжку показывал, где эти молекулы нарисованы. Учитель. Подожди, Петя! Чем тебе не нравится теория молекул? Петя. Она ничего не объясняет. Почему от нагревания молекулы начинают двигаться быстрее? Почему раньше их скоростей не хватало, чтобы монетка начала расти? Почему монетка сохраняет свою форму? Почему через некоторое время монета перестает увеличиваться, а ртуть в градуснике перестает подниматься? Саша. Каждая молекула – это маленький шарик. От нагревания увеличиваются размеры этого шарика. Петя смеётся. Учитель. Да. Теперь придётся объяснять, почему, молекула расширяется при нагревании. Саша. Может быть, молекулы пламени – очень быстрые и бьют по молекулам монеты, как бы разгоняют их! Учитель. Саша считает, что все тела на свете состоят из невидимых маленьких шариков-молекул и пустоты. Шарики-молекулы в этой пустоте носятся. Есть горячие тела, например, огонь – в них шарики носятся быстро. Есть холодные тела, например, лёд – в них шарики только чуть-чуть колеблются. Если горячее тело прикасается к холодному, то быстрые молекулы расталкивают медленные. В холодном теле молекулы начинают двигаться быстрее и как бы разлетаются. Поэтому тело расширяется. Теория интересная! Петя. Теория очень фантастическая. Как она объясняет, что любое тело имеет постоянную форму? Ведь внутри него – мечущиеся молекулы! Если тело – это много мечущихся частиц. То почему мы ясно видим края у монеты? Почему молекулы не вылетают и не носятся в воздухе? Почему они так аккуратно толкаются, что круг остается кругом? Маша. Всё-таки есть что-то умное, и оно удерживает монету. А то бы она превратилась в медузу! * Помимо молекулярной теории, на этом уроке-диалоге рождаются и укрепляются другие походы к анализу явлений природы. Очень важен «квазиантичный» подход, исходящий из идеи естественной формы вещи и памяти о её сохранении. Сама молекулярная теория имеет автора (папа Саши) и адепта (Сашу), готового нести за неё личную ответственность. Важно, что молекулярная теория выступает как одна из возможных и поначалу воспринимается как достаточно фантастическая.

Урок 3. Желтеющие листья и «атомы» Авторы реплик этого диалога – ученики А.Н.Юшкова, Е.Г.Ушаковой и С.Ю.Курганова: Паша, Наташа. Виталя, Ира, Вика, Максим, Оля, Костя, Юля Вятчина, Паша Горбань, Юля Федяева, Света Донова, Алеша Рычков, Женя Горшков, Надя Бахтигозина, Максим Исламов. Учитель открывает окно. На улице очень тепло. Тёплый ветер. В классную комнату влетает жёлтый лист. Федя. Осень… Маша. Все деревья жёлтые… Петя. А почему листья желтеют? Опадали бы зелёными. Так нет ведь. Желтеют зачем-то. Оля. Дожди идут. И краску смывают. В листьях зелёная краска. И холодная вода смывает её. А жёлтая остается. Она более прочная. Федя. В лесу есть муравьи. Они такие маленькие. И они ползают по листьям. И сок зеленый выпивают. А свой сок, муравьиный, отдают листьям. И этот муравьиный сок жёлтого цвета. Саша. Они что, бульдозеры, что ли? Из всех листьев сок выпить? Так не бывает! Они что, весь сок выпивают? Федя. Да. Саша. Ну, кабаны! А они не лопнут? Федя. Нет. Саша. Как же им весь сок в листьях-то выпить? Федя. А они его в муравейник стаскивают… Саша. Они зелёный сок пьют. Почему не зеленеют?! Федя. Но ты тоже томатный сок пьешь. Не краснеешь ведь! Все смеются. Саша. А как это муравьи свой сок в листья… Петя. Это проблемы муравья, Саша. Давай по теме. Толик. Вот я по теме. Скажи, Федя, ведь в городе муравьев нет. А листья желтеют. Оля. В городе это объяснять надо по-другому. В городе дожди идут и краску смывают. Учитель. Получается, что у нас будет два типа законов природы: для деревни и для города! Например, если находишься в деревне, то 2+3= 3+2. А в городе – уже нет. Толик. Может с числами и не так. А с природой… В городе и в деревне природа совсем разная. Может, природа в деревне живёт по другим законам, чем в городе. Петя. Получается, что на границе города и деревни разные причины желтения листьев. А если дерево посадить на этой границе? Федя. Я придумал теорию для городских листьев. Летом много красок продаётся. Люди красят балконы, и зелёная краска срывается маленькими шариками невидимыми, эти шарики летят и спотыкаются об листья, от ветра растекаются, и потом зимой краска замерзает, а лист опадает. Саша. Эти капельки, Федя, невидимы? Федя. Да. Саша. Тогда они такие маленькие, что одной, конечно, не хватит на лист! Оля. А что, если балконы в городе белой краской покрасить? Что, в этом городе все листья побелеют? Саша (смеясь) Летом солнышко блестит, листочки зеленеют, ласточки летают. Вышел дядя на балкон. Окрасил жёлтой краской – осень началась. Лето кончилось. Все смеются. Маша. Вот вы смеетесь, а может быть, есть такие маленькие гномики, у которых есть такие маленькие ведёрки с краской. Гномики ходят и красят из этих верёвок листья. Осенью у них остается только жёлтая или красная краска. Вот они и красят листья в жёлтый и красный цвет. Муравьишки и маленькие шарики Феди – это и есть эти гномики. Гномики разумные, живые, невидимые, со специальными ведёрками. Петя. Уж не эти гномики расширяют ртуть в термометре и делают нагретое кольцо большим? Маша. Нет, для этих дел существуют другие невидимые гномики. Учитель. Очень интересно. Маша. Вот я ремонтирую класс и крашу краской вот эту дверь. Краска пахучая. Как получается, что Петя или Рома, которые сидят в другом конце класса, почувствуют запах? Как запах краски доходит до них? Рома. Запах переносится ветром. Петя. Я думаю, что запах переносится не ветром. Все мы прекрасно знаем, что здесь, в классе, никакого ветра нет. Я думаю, что запах переносится сам. Лена. Я тоже думаю, что запах переносится сам. Там, наверно, есть такие человечки, которые переносят запах. Они захотят погулять и идут по всему классу и везде забираются. Петя. Ничего себе, сам! У тебя, Лена, запах переносится не сам, а невидимыми человечками! Маша. Я думаю, что когда эти человечки выходят погулять, то они потом обратно к себе возвращаются. Лена. Когда мы только краской помазали, человечки в этот момент родились! И раз они только родились, им все любопытно. Им все посмотреть хочется. Вот они и разбредаются по свету, чтобы все посмотреть. Учитель. И больше не возвращаются? Лена. Нет. Мы знаем о том, что они не возвращаются: краска высыхает и больше не пахнет. Петя. Я бы понял Машу и Лену, если бы они говорили не о человечках, а обатомах. Учитель. Об атомах? Петя. Атомы – это такие частички. Очень маленькие. Оля. Частички какие? Как детальки у машины? Петя. Нет. Это вообще частички. Не как у машины. Всё состоит из неживых атомов. Оля. Атомы – это частички краски? Петя. Нет. Не краски. Краска остается на двери. А атомы… Оля. Это такие частички, как в машине? Петя. Нет!!! Учитель. Вот видишь, что произошло. Ты придумал слово «атом». Никто не знает, что это такое. И ты не можешь объяснить. Федя. Я знаю. Атомы – это такие головастики, у которых круглая головка. Ониподлетают к краске, набирают полный рот запаха и разлетаются. Потом они залетают человеку в нос, и человек чувствует запах. * Хотя Петя недавно говорил, что теория молекул для него слишком фантастична, он сам «изобретает» теорию атомов. Похоже на то, что атомами и молекулами дети склонны называть разные конструкты. Молекулы понимаются как то, из чего состоит вещество. Атомы понимаются и как частицы вещества, и – прежде всего, как некие виртуальные частицы, которые рождаются, чтобы переносить частицы вещества. Позже такие виртуальные частицы будут отвечать за притяжение тел и другие физические события. Атомно-молекулярные представления детей 7 – 8 лет оказываются очень сложными, многогранными, совсем не сводимыми к идее: вещество из молекул, а молекулы – из атомов. Строя в более старших классах встречу детей с атомистическими идеями Демокрита и Эпикура, следует иметь в виду, с каких позиций дети могут эти идеи обсуждать, чтобы не раствориться в них.

Урок 4. Загадка плавания тел и домовой Реальные авторы этого урока – ученики Е.Г.Ушаковой, учительницы начальных классов Красноярской гимназии «Универс», автора оригинального проекта «Школа диалога логик»: Ира, Вика, Паша, Лева, Кирилл, Оля, Максим, Денис. (Ушакова,1991; Ушакова, Ермаков, 1990). Свои исследования диалогического преподавания физики Е.Г.Ушакова продолжила в Новосибирской гимназии «УМКА» (Ушакова, 1997, Ушакова, Любченко, Серант, 2001). Саша. Можно, я покажу несколько опытов? Учитель. Конечно, Саша, покажи. Саша. Вот посмотрите. Это тазик с обыкновенной водой. Я кладу в тазик кусочек пенопласта и камешек. Что произошло? Федя. Камешек утонул. А пенопласт плавает. Саша. Почему так? Федя. Камешек утонул, потому что он тяжелый. А пенопласт плавает, потому что он легкий. Учитель. Непонятно. Почему лёгкий пенопласт не тонет? Лена. Потому что он лёгкий. А значит, должен быть наверху. Как вы не понимаете? Учитель. Не понимаю. Как из того, что тело лёгкое, следует, что оно не тонет? Лена. Да вы сами послушайте: «лёгкое»… Учитель. Вы хотите сказать, что само слово «лёгкое» доказывает, что тело не утонет, будет вести себя как слово? А слово «тяжелое» состоит из других звуков, из «тяжёлых», и когда его произносишь, не улетает вверх, а тянет вниз. Это какая-то… магия слова. Петя. Какая разница – каким словом назвать предмет. Слово – это условность. Лена. Нет. Слово не условность. Федя правильно произнес слова «лёгкое» и «тяжелое». Федя доказал, что лёгкое тело плавает, а тяжелое – тонет. Учитель. Да, стоит произнести слова: лить, пить, рыть, рычать, бить, косить – и вы услышите те действия, которые стоят за этими словами. Саша. Лёгкий пенопласт плавает вот почему. В пенопласте внутри есть воздух. Петя. Это ничего не объясняет. Это означает только, что пенопласт из-за воздуха ещё легче. А почему лёгкое не тонет? Учитель. То – нет. Тя – жёлое. Эти слова похожи. Они оба тянут вниз. То – нет и тя – нет. Это почти одно и то же. Такое же слово «тонна» – тяжелое, тянущее вниз. Совсем другие слова: лёгкое, летит, летает, лепечет. Эти слова вверх уносятся. Лена. Да. Рома. Камешек тонет. Потому что он тяжелее воды. Учитель. Вот такой крошечный камешек тяжелее всей воды в таком большом тазу? Рома. Да! Петя. Конечно, нет. Можно взвесить воду в тазу, и сразу станет ясно, что камешек легче, чем вся вода. Саша. Я знаю! Там, внутри пенопласта, есть такие маленькие кусочки воздуха. Они зажаты и хотят вырваться наружу, чтобы быть такими же свободными, как воздух наверху. Эти кусочки тянутся вверх и тянут за собой пенопласт. А вниз не тянет: там вода. Учитель. По твоей теории получается, что плавают только те тела, в которых есть воздух. А почему плавает жир? Саша. В нем тоже есть воздух, только он совсем маленькими кусочками. Их не видно. А в камне и железе совсем нет воздуха. Поэтому они тонут. Учитель. Ты хотел, Саша, показать ещё что-то. Саша. Конечно. Вот смотрите. Я кладу на воду промокашку. А сверху на промокашку я кладу иголку. Что получается? Федя. Промокашка промокла и утонула. А железная иголка плавает на поверхности воды. Чудо! Боря (возмущенно). Так не может быть! (Подходит к иголке и пальцем топит её) Все смеются. Оля. А ты, Саша, иголку жиром не смазал? Саша. Нет. Сейчас покажу, что нет. (Повторяет опыт, демонстративно протирая иголку тряпкой). Учитель. Верно ли, что плавают только те тела, в которых есть воздух? Оля. Значит, воздух есть, только его мало! Учитель. Откуда он взялся? Оля. Из промокашки. Учитель. Из промокашки?! Оля. Да! Там, в промокашке, не простой воздух, а такой, в пузыречках. Вода его снизу из промокашки выдавливает вверх, в иголку, и в воздух. А на иголке есть такие маленькие дырочки. Мы их не видим. И в них воздух заходит. Промокашка наполняется водой, промокает и тонет. А иголка плавает, потому что воздух снизу тянется вверх и держит её. Толик. Иголка не тонет, потому что мы её осторожно кладём на воду. Нам и промокашка для этого не нужна. Учитель. И что? Толик. А то, что когда мы аккуратно кладём иголку на воду, между водой и иголкой остается воздух, который стремится вверх и поддерживает иголку. А когда мы чуть качнём иголку, воздух из-под неё выскакивает, набегают волны, и иголка тонет. Петя. А если мы аккуратно положим камень на воду, будет ли он плавать? Толик. Если очень аккуратно – будет. Только, может быть, ни один человек не может положить камень на воду аккуратно. Поэтому мы всегда видим, что камни тонут. Но я говорю по-другому: они потому тонут, что люди не умеют положить камень на воду абсолютно аккуратно. Саша. У меня заготовлен ещё один опыт. Учитель. Давай! Саша. Смотрите, я наливаю в пробирку воды. Плотно затыкаю пробкой. Нагреваю на спиртовке. Что происходит? Маша. Пробка вылетает. Учитель. Почему? Маша. Потому что там в огне есть мелкие камешки. Они в огне рождаются и через маленькие дырочки в фитиле поднимаются наверх. Потом они затекают в пробирку и затаиваются там до поры до времени. Когда их отец – огонь начинает греть пробирку, они оживают и начинают скакать. И, когда скачут, выбивают пробку. Оля. А если мы заткнем пробку до того, как будем зажигать спиртовку? Саша проводит опыт и получает тот же результат. Маша. Эти камешки – очень мелкие. Они проходят в щель между пробкой и пробиркой. Петя. Но ведь в эту щель даже пар внутри пробирки не проходит! Маша. Да. Эти камешки мельче пара. Петя. А почему эти камешки затекают именно в пробирку? Маша. А они не только в пробирку затекают. Они везде растекаются, в том числе и в пробирку затекают. Они и в банку, и в таз, и в рот к нам, и в нос забираются. Рома. А почему тогда глаза не щиплет? Маша. Ну это тебе не те, что нюх от лука переносят! Они такие специальные. Не щипаются. Учитель. Это как муравьишки или гномики с ведерками. Или головастики с круглой головкой. И с ротиком, чтобы нюх собирать. Федя. Головастики – это для запаха. А здесь вот что происходит. На люстре живёт такой маленький домовой. У него есть такая ниточка с крючочками. И когда домовой видит, что к пробирке поднесли пламя, то он спускает ниточку, цепляет пробку и выдергивает её вверх. Саша. Давай, Федя, нагревать пробирку. Я буду над пробкой все время руку держать. Никакой нитки я не чувствую (Водит рукой). Маша. А домовой успевает нитку убрать. Выдернуть её вверх. А потом опять опустить. Он очень ловкий. Оля. А если мы пробирку вынесем на улицу или в поле? Пробка и там вылетать будет? Или нет? Маша. Будет. Домовой соберет все нитки, которые у него есть. У него там в углу (показывает на угол класса) огромный рулон ниток этих, а если не хватит, он у паучка займет. Все нитки свяжет и забросит. Петя. А если совсем – совсем далеко в поле? Маша. А тогда домовой на вертолет сядет и будет с вертолета дергать. Оля. А если мы сядем на самолет, который выше всех летает? Маша. Тогда он на небо заберется, и оттуда спустит ниточку. Лена. А у меня такая теория. Пузырёк, рожденный внутри пробирки, хочет вырваться наружу, к воздуху, который окружает пробирку. Но он ещё очень слабенький. Он поднимается к пробирке и ждёт возле нее, когда на помощь придут другие пузырьки, рожденные внизу. И когда их собирается очень много, они поднатуживаются, выталкивают пробку и освобождаются. Петя. А чем они видят, куда нужно лететь? Лена. Глазами! У них такие невидимые глаза! Петя. А если глаза сами невидимы, могут ли они видеть? Лена. Конечно, могут! Вот был же человек-невидимка. Он видел все вокруг, а его не видел никто. Толик. А я думаю так. Когда мы подносим спиртовку, то воздух снаружи стремится войти внутрь пробирки. Потому что воздух внутри от огня сжимается. Место освобождается, и туда хочет зайти воздух снаружи. Через такие маленькие дырочки в стенках пробирки. И когда его там скапливается слишком много, пробка не выдерживает и вылетает. Учитель. Толик, а почему же воздух, когда его скапливается слишком много, не выходит обратно наружу через те же маленькие дырочки? Оля. А там, может быть, дверки такие: они только в одну сторону открываются. Как в подъезде. На пружине. Петя. Такие отверстия называются клапаны. Оля. Во – во, клапаны такие! Федя. А кто эти отверстия открывает? Толик. Никто! Я же сказал: дверки на пружинах. Они утроены так. Это как бы такие зонтики. Когда воздух заходит, они открываются и не дают воздуху выйти обратно. Федя. А кто эти зонтики открывает? Толик (устало). Там есть такие гномики. Они специально там приставлены – зонтики открывать. * Наши исследования показывают, что дети 7 – 8 лет, находясь в условиях свободного поиска различных «теоретических» объяснений физических опытов – «фокусов», которые сами неутомимо придумывают и осуществляют (эти условия напоминают известные клинические эксперименты с дошкольниками Жана Пиаже, только перенесённые в классную комнату и предоставляющие возможность взрослому на равных правах с детьми вступать в дискуссию), не склонны, усвоив («переоткрыв», узнав от родителей) одну из продуктивных моделей, конкретизировать её для объяснения целого спектра физических явлений. Создаётся впечатление, что маленькие школьники хотят исчерпать возможности самых разных (и логически различных) гипотез, более близких их анимистическим и артифициалистическим представлениям (см. выводы Пиаже), чем идея о неживых маленьких шариках, из которых состоит всё. Их занимает гипотеза «естественных мест и форм» и «родственных стихий», близкая к античности, и они стремятся доказать, что вещи обладают памятью своих естественных форм и возвращаются к ним после тех или иных возмущений; дети думают, что воздух по своей природе стремится вверх, в родную стихию, и поэтому пузырьки воздуха в плавающем теле держат его на плаву и т.д. Младшие школьники изобретают разного рода невидимые механические орудия и приспособления («дверки на пружинах» и пр.), способные объяснить действия макрообъектов. Подобно средневековым людям, дети верят в магию слова и готовы считать доказательством утверждение о том, что легкие тела не тонут, поскольку само слово «легкие» – лёгкое, воздушное, парящее. Во многом находясь в мире архаических примет и верований, школьники 7 – 8 лет не стесняются своей веры в домовых и могут изобрести специального домового, который обеспечивает необходимый физический эффект. Конечно, это возможно только в случае особо доверительных отношений между детьми и взрослым, которые культивирует учебный диалог. В условиях обычной школы или Развивающего обучения архаические воззрения школьников тоже существуют, но быстро подавляются учителем или «лидирующей группой» детей, ориентированных учителем на нововременные модели понимания явлений. Дети давно знают об атомах и молекулах, однако их атомистические представления далеки от принятых в физике нового времени. Дети толкуют о невидимых живых маленьких существах (реже – неживых шариках или капельках) которые являются виртуальными (оживают только в случае необходимости обеспечить взаимодействие) и отвечают за все физические события, которые происходят с макротелами. Каждый вид таких «гномиков» или «головастиков» отвечает за своё физическое явление. Идея о том, что все наблюдаемые физические явления могут быть объяснены на основе действий невидимых живых элементов, глубоко укоренена в сознании младших школьников и не требует длительных разъяснений. Но это не значит, что большинство дети согласны с гипотезой о том, что все тела состоят из таких частичек, носящихся в пустоте. В этом смысле можно утверждать, что для детей атомы не являются частицами вещества, подобно тому, как об этом думал Платон, критикуя Демокрита. Но и от теории Платона об атомах – геометрических формах, развиваемой в диалоге «Тимей», детский «атомизм – анимизм» тоже далек. Не все дети верят в наличие общих законов природы и готовы допустить, что деревенская природа может быть объяснена с помощью других гипотез, чем природа городская. Подобно современным ученым, дети склонны включать наблюдателя в структуру физического опыта, например, они думают, что плавание тел можно объяснить степенью аккуратности наблюдателя, который готовит установку для физического опыта: идеальный наблюдатель, умеющий очень аккуратно положить предмет на поверхность воды, способен обеспечить плавание любого тяжелого тела. В отличие от дошкольников, которых изучал Жан Пиаже, младшие школьники в ходе учебных диалогов достаточно быстро перестают быть эгоцентричными. Опыт систематических учебных диалогов, начиная с первого класса, приучает детей к тому, что на одно и то же физическое явление можно посмотреть с самых разных сторон. Уже первоклассники второго полугодия обучения (и тем более – второклассники) оказываются, в отличие от дошкольников Пиаже, чувствительными к противоречиям в собственных «теоретических» построениях и в гипотезах других детей. Дети охотно исправляют эти противоречия, развивая собственные гипотезы или отказываясь от них, предлагая другой вариант объяснения физических явлений. Они становятся склонными проводить физические опыты с целью поверить справедливость тех или иных физических предположений. Уроки-диалоги в начальной школе диалога культур позволяют вновь актуализировать знаменитый спор Выготского и Пиаже о судьбе эгоцентрической речи дошкольников. С точки зрения Пиаже, эгоцентрическая речь дошкольника, обращенная к самому себе, опирающаяся на представления, радикально отличающие эгоцентрическую мысль ребёнка от социализированной мысли взрослого (феномены Пиаже), речь, обнаруживающая анимизм, реализм, артифициализм мышления дошкольников, вытесняется нормами мышления взрослых людей и умирает. Выготский предположил, что в ходе особым образом организованного обучения и уклада жизни детей, эгоцентрическая речь дошкольника преобразуется во внутреннюю речь младшего школьника. Саму внутреннюю речь Выготский рассматривал в качестве субъекта индивидуально-неповторимого, личностного мышления. Во внутренней речи человек не просто усваивает извне значения, но и ведёт по поводу них внутренний диалог, нащупывая своё личностное, пристрастное отношение к миру и формируя его во внутреннем слове. Конкретных педагогических экспериментов по проверке своей гипотезы Выготский не проводил. На наш взгляд, переход от эгоцентрической речи к внутренней мы можем наблюдать именно в условиях учебного диалога. Внутренняя речь младшего школьника первоначально выражена «открытым текстом» и выступает как спор собственной, первоначально эгоцентрической позиции, выраженной в том или ином образе проблемы (детской «теории» физического явления) – с возражениями внешних собеседников, товарищей по классу, видящих физическое событие существенно иначе. Становящаяся на уроках-диалогах внутренняя речь ребёнка, выраженная «открытым текстом» – предмет особого внимания учителя. В этой форме речи смысл превалирует над значением. Поэтому первоначально любая нетривиальная реплика ребёнка может выглядеть странно, «монстрообразно» (в смысле И. Лакатоса), непривычно. Но именно с такими «образами-монстрами» предмета понимания (нагревания, расширения, притяжения, плавания) работает учитель и другие дети, стараясь их понять, вытащить на поверхность учебного диалога их внутренние основания, часто до конца не ясные самому ребёнку. (Курганов и Соломадин, 1986). Детская идея, образ, «монстр» – это вынесенное во вне внутреннее слово. Поначалу младшему школьнику не нужно его разворачивать, пояснять: ведь он всегда в курсе своей собственной внутренней ситуации. Он знает, о чем говорит. Во внутреннем слове внешние слова сокращаются, «сгущаются». Возникают идиомы, слова-фразы, понятные только их создателю, концентрированные сгустки смысла. Для перевода исходных смыслов на язык внешней речи приходится развернуть в целую панораму слов влитые в одно слово смыслы. Как истинный «выготчанин», учитель Школы диалога культур, работает со словом младшего школьника, ещё окутанным внутренним диалектом, внутренними спорами и сомнениями. Овнешнение внутренней речи в учебном диалоге, в «точках удивления» – это «...превращение совершенно самобытного и своеобразного синтаксиса, смыслового и звукового строя внутренней речи в другие структурные формы, присущие внешней речи... – превращение предикативной и идиоматической речи в синтаксически расчлененную и понятную для других речь» (Выготский,1982, с.347). Постепенно диалог с реальным собеседником становится внутренним диалогом и может осуществляться в письменной речи, когда внутренний оппонент конструируется самим пишущим, а адресат является провиденциальным (О. Мандельштам). Психологическая ситуация, порождающая переход от эгоцентрической речи – к речи внутренней описана В.С. Библером как «точка удивления» – столкновение на уроке-диалоге различных равномощных правд об одном и том же явлении природы, математическом или лингвистическом событии. Поведение маленьких учеников Школы диалога культур существенно отличается от поведения учеников Развивающего обучения (система В.В. Давыдова и Д.Б. Эльконина). На уроках Развивающего обучения дети тоже ведут учебные дискуссии и обосновывают гипотезы. Однако эта работа ведется в рамках одной-единственной усвоенной извне теоретической модели явления. Споры идут лишь по поводу тех или иных особенностей и частностей этой модели. На наших уроках дети спорят и соглашаются друг с другом, развивая свои собственные представления о мире. В условиях Развивающего обучения условий для преобразования эгоцентрической речи ребёнка – во внутреннюю речь не создается. Поэтому эгоцентрическая речь дошкольника вытесняется социализированной «взрослой» речью учащихся, познающих ту или иную теорию (например, лингвистическую теорию М.В. Панова или концепцию числа как отношения величин). В подростковой школе диалога культур авторские представления детей столкнутся с авторскими же идеями и произведениями Демокрита и Эпикура, Платона и Аристотеля, Галилея и Ньютона.

Урок 5. Загадка притяжения Авторы реплик на этом уроке: Паша Горбань, Юля Федяева, Андрей Финоченко, Юля Вятчина, Оксана Циберкина, Максим Исламов, Марина Козина, Аня Ефимова, Лена Михайловская, Серёжа Черкасов. Толик. А вы знаете, что такое чёрная дыра? Федя. Я знаю, все знают! Оля. Чёрная дыра – это такой огромный магнит. Он всё магнитит, а если будет мимо пролетать космический корабль, то он притянется и упадет в чёрную дыру. Учитель. Мне кажется, что магнит здесь не при чём. Ведь Земля притягивает другие тела не потому, что она магнитная. Оля. А почему? Учитель. Она притягивает другие тела, потому что она состоит из вещества. У неё есть масса. И у тела, которое притягивается, тоже есть масса. Оля. Но почему тело падает вниз? Толик. Потому что тело притягивается Землей! Маша. Вот смотрите: я держу книгу, а потом разжимаю руки. Я ничего с книгой не делаю, и она летит вниз. Как она узнаёт, что лететь нужно вниз? Рома. Ты её толкаешь вниз, Маша. Маша. Нет! Я с ней ничего такого не делаю. Я только руки разжимаю, и она летит вниз. Как она понимает, что лететь нужно именно туда? Или у неё глазки есть? Саша. Книга летит вниз, потому что она тяжелее воздуха. Если бы она была легче воздуха, она бы зависла в воздухе. Федя. Я думаю, что и в Земле, и в книге есть такие маленькие человечки, которые передают сигналы друг другу и по ним понимают, куда надо двигаться книге. Вот смотрите: сигнал от существ, которые живут на Земле, идёт вверх, к книге, а от существ, живущих на книге, идёт вниз, к Земле. Посредине они встречаются, потом поворачиваются и идут обратно. И тогда на земле узнают, что есть книга, и она будет двигаться вниз, а на книге узнают, что есть Земля и надо двигаться туда. Лена. Существа, живущие в книге, слышат слова Маши о том, что книга должна двигаться вниз и двигают её туда, а существа, живущие в книге, слышат и притягивают книгу к себе. Маша. А если я молчу? Лена. Тогда читают мысли! Маша. А если я подумала бросить книгу, а потом – передумала? Петя. Передумала – это значит – тоже подумала… Лена. И эту мысль книга тоже слышит. Дима. Я хочу поспорить с Машей и Леной. Эти существа должны быть очень маленькими и поэтому они не могут так быстро двигаться. Ведь сигнал должен быть очень-очень быстрым! Учитель. Мне кажется, что маленькому телу двигаться гораздо легче, чем большому. Ведь пока большое разгонится, пока начнёт двигаться… Федя. Сигналы испускаются человечками раньше, чем тело начало двигаться! Ещё человек только подумал отпускать книгу, а сигналы уже летят! Учитель. Интересно! Федя говорит: тело ещё покоится, а сигналы уже издаются! Я так думаю, что они издаются все время: книга издает сигналы, что она есть и может двигаться к Земле, но сейчас её не пускают. Но как только её отпустят, она сразу начнет двигаться к Земле. Рома. А почему тогда потолок не падает? Почему не падают дома? Петя. Потому, что они уже упали. Оля. У меня другая теория. Вот Земля. (Рисует). В её центре находится магнит. Земля быстро вращается, и поэтому создается такой магнитный вихрь, ветер, который увлекает все тела к поверхности Земли. Саша. Книга падает вниз, потому что воздух лёгкий, и он книгу держать не может. Земля большая, она магнитит, а книга уже не может… Маша. …отказаться от полёта! Толик. Книга падает вниз потому, что её притягивает тяжение Земли, её Земля как будто зовет к себе. Это тяжение находится между Землей и книгой (Рисует Землю, книгу и тяжение в виде двух изогнутых линий). Саша. Может быть, между Землей и книгой есть такие невидимые резиночки. Когда книгу поднимаешь, то резиночки натягиваются, и книга возвращается на Землю. * В этом учебном диалоге сталкиваются предощущения самых разных теорий притяжения, которые существуют исторически. Корпускулярная теория распространяется и на явления тяготения, формулируется очень интересная вихревая гипотеза, тяготение отделяется от масс и располагается между ними, при этом схема напоминает картину искривленного пространства, близка к этому и интуиция натянутых резиночек. Насколько шире и глубже ставят проблему притяжения маленькие дети по сравнению с тем странным и необъяснимым подходом, при котором притяжение объясняется наличием гравитационных сил. То, что для Ньютона было трагической ситуацией нововременного познания, если угодно, временным отступлением: научное понимание причин притяжения пока невозможно, поэтому займёмся изучением того, с какими «силами» (непознаваемыми причинами) тела притягивают друг друга, для современных школьников, обучающихся по обычным программам, выступает как единственно верный путь понимания. Сила воспринимается как существующая в природе натуральная вещь, которая и выступает предметом познания.

Глава 2. Физика на границе подростковой школы (3 класс)

Большой интерес представляет собой знание того, как понимают физические явления ученики третьего класса – завершающего класса начальной школы. Именно в третьем классе десятилетние дети проявляют учебные инициативы, предлагая и пробуя формы собственного ученичества, которые они хотели бы видеть в подростковой школе. (Курганов, 2001, 2005).

Если мы сохраним в на уроках физики в 3 классе доверительную атмосферу учебного диалога, мы сможем многое узнать не только о представлениях учащихся о физических явлениях, но и о том, как они сами представляют себе возможности их исследования.

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 238; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!