Экскурсии по физике: учебно-профориентационный аспект

На этих экскурсиях раскрывается значение таких профессий как архитектор, инженер, электрик, монтажник, строитель, слесарь и др.

Реальная или виртуальная экскурсия в музей космонавтики(или видео-экскурсия в историю космонавтики)

Цель экскурсии. Ознакомить школьников с историей развития космической отрасли, с примерами использования в ней законов сохранения импульса и энергии.

По экскурсионной информации учащиеся самостоятельно выполняют задания по составлению и решению задач о движении ракетоносителей, на определение первой, второй и третьей космических скоростей и т.п.

Такая экскурсия знакомит школьников с работой летчиков и космонавтов. Важными для космической промышленности являются разнообразные инженерно-технические профессии, проектировщики, конструкторы и разработчики космических ракетоносителей, спутников, ракет, космодромов, электрических систем, а также одежды и питания для космонавтов. Учащиеся могут самостоятельно перечислить многообразие профессий, связанных с осуществлением запусков ракет в космос.

МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯЭкскурсия в физиотерапевтический кабинет

Цель экскурсии. Изучение медицинских приборов, в которых используется ультразвук, и принципов их работы.

Рассказ врача-физиотерапевта о влиянии ультразвука на живые организмы и на органы человека сопровождается примерами других врачебных специализаций, где важно знание физиотерапии.

Следует уделять внимание информации о том, что в процессе конструирования лечебного оборудования задействованы специалисты-конструкторы, использующие знания физики и физических законов.

Экскурсия в музей музыкальных инструментовили музыкальную школу

Цель экскурсии. Ознакомить учеников с принципиальными отличиями между музыкальными инструментами разных групп; наглядно продемонстрировать способы создания различных звуков.

На экскурсии школьники знакомятся с принципиальными отличиями между струнными, клавишными, ударными, духовыми, язычковыми музыкальными инструментами, открывают новые для себя инструменты.

На такой экскурсии школьники знакомятся с творческими профессиями: учитель музыки, композитор, исполнитель музыкальных номеров, конструктора и изготовитель музыкальных инструментов и т.п.

Посещение Православного Храма

Существует легенда, что, наблюдая за шатанием кадила (лампы) Собора в Пизе (Италия), Галилео Галилей (1564-1642) в 1602 году открыл основное свойство, которое делает маятник полезным для хронометристов – изохронизм – независимость его периода колебаний от амплитуды. Последовательные колебания маятника проходят за одно и то же время.

Г. Галилей также открыл, что период колебаний маятника не зависит от его массы и пропорционален квадратному корню от его длины, потому предложил применять свойство изохронности маятника в качестве метронома, чтобы помочь студентам-музыкантам, и предположил возможность его использования в часах.

Цель экскурсии. «Повторить открытие» Г. Галилея в Православном Храме, в котором есть длинные лампады или лампы на длинных подвесах.

Когда лампады горят или лампы святятся, то под действием конвекционных тепловых потоков воздуха возникают малые колебательные движения тел на подвесах, которые хорошо наблюдаются.

История проектирования и строительства Храма раскрывает значение профессий архитектора, инженера-строителя, каменщика, литейщика (колоколов), художника, историка и много других.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕЭкскурсия на трансформаторную подстанцию

Цель экскурсии. В сопровождении инженеров продемонстрировать учащимся работу трансформаторов, ознакомить с их техническими характеристиками. Показать примеры использования электрического и магнитного полей для передачи электроэнергии на расстояние.

По информации о характеристиках различных трансформаторных установках целесообразно составить и решить задачи на вычисление коэффициента трансформации, входящего и исходящего напряжения, падения напряжения на проводах, ЛЭП и т.д.

Интересным для школьников будет поиск ответа на вопрос о звуке (шуме), который все время присутствовал во время экскурсии.

На экскурсии школьники знакомятся с инженерными и рабочими профессиями, требующимися для строительства и процесса обслуживания ЛЭП, трансформаторных подстанций, городских и сельских электросетей.

Экскурсия в телецентр или музей радиотехники

Цель экскурсии. Продемонстрировать современное состояние электротехнического оборудования.

Экспонаты, рассказывающие об истории развития радиоэлектроники, дают возможность сравнения моделей радиоприемников, колебательных контуров, экранов и т.д.

Следует обращать внимание на инженерно-технические профессии, связанные с радио и телевещанием, на целый штат специалистов, обеспечивающих работу средств информации. В процессе конструирования радиотехнического, телевизионного передающего и принимающего оборудования задействованы специалисты-конструкторы, использующие знания физики и физических законов.

Заключительная экскурсия к берегу моря, реки, озера, в бассейн

Цель экскурсии. Обобщить знания учащихся о законах геометрической оптики.

Проявление оптических явлений в природе может «сопровождать» любую учебную экскурсию, в том числе межпредметную (о межпредметных экскурсиях речь пойдет далее). Поэтому учителю следует накапливать различный материал и использовать его на разных этапах изучения физики.

Например, во время экскурсии по родному краю из окон автобуса была видна радуга (рис. 1). Двойная радуга сфотографирована на фоне линии электропередачи, от исправности которой зависит жизнь людей в Нижнегорском, Кировском, Азовском, Советском районах Крыма. Этим занимаются техники и инженеры районных электрических сетей.

Поездка Крымскими горами привела учащихся с учителем к Мангуп-Кале (рис. 2), расположившемуся на юге Бахчисарайского района Крыма. Древний Мангуп – столица княжества Феодоро, которое существовало в XIII-XVII веках. Здесь в полной мере сочетаются природные условия с укреплениями, созданными руками человека. Вертикальные обрывы скал исключали возможность применения при штурме крепости стенобитных и метательных орудий, подвижных башен. В то же время господствующая высота, на которой располагался город, позволяла из обычного лука простреливать все подступы к нему.

Рис. 1. Двойная радуга над поселком Нижнегорский (Крым)

Рис. 2. Озеро у подножия горы Мангуп

На Мангупе имеются два никогда не пересыхающих источника и искусственный колодец, выкопанный внутри цитадели. Все это делало Мангуп городом, способным противостоять любому противнику того времени.

Мы видим отражение горы Мангуп от поверхности озера, которое наглядно демонстрирует проявление закона отражения света. Наблюдая явление того, что камни на дне Мангупского озера видны под другим углом, чем мы их можем нащупать, школьники наглядно видят проявление преломления света при переходе из менее плотной среды в более плотную.

Над сбережением чуда крымской истории работают историки, экологи, археологи, архитекторы, смотрители леса и много других специалистов.

Экскурсия в научную лабораторию

Цель экскурсии. Ознакомить учащихся с отраслями науки, где используется спектроскоп.

Рис. 3. Спектроскоп двухтрубный

В научной лаборатории школьники наглядно знакомятся с видами спектроскопов, отраслями науки, в которых важны спектральные исследования.

Спектроскоп был первым спектральным прибором, который изобрели в начале XIX столетия. Свет разлагался на спектр с помощью призмы, и его можно было просматривать визуально. Измерения осуществлялись с помощью шкалы, которая накладывалась на изображение.

С изобретением фотографии был создан более точный и удобный прибор – спектрограф. Он работает по тому же принципу, но вместо наблюдательной трубки используется фотокамера.

Изобретение в середине XX столетия фотоэлектронного умножителя повысило точность измерений и позволило оперативно получать результаты для просмотра (вместе с их фиксацией для дальнейшего анализа).

Рис. 4. Линейчатые спектры излучения ртути (Hg) и неона (Ne)

В ранних спектроскопах для дисперсии света применялась призма. В современных приборах для этого преимущественно применяют дифракционную решетку.

Мы практикуем экскурсию в ФГБОУ ВО «Керченский государственный морской технологический университет» в лабораторию «Атомной физики». Школьникам предоставляется возможность самостоятельно определить длины волн линий излучения неона после градуировки спектроскопа по известным длинам волн линий ртути (рис. 4).

Урок-экскурсия этого типа удобен потому, что, по сути, является уроком-практикумом. Школьники не только знакомятся с методами научного познания, а и сами становятся «исследователями», знакомясь с работой научных исследователей, преподавателей вузов, инженерно-техническим обеспечением функционирования научной лаборатории и учебного процесса.

СТРОЕНИЕ АТОМА И АТОМНОГО ЯДРА ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ АТОМНЫХ ЯДЕРВиртуальная экскурсия в микромир

Цель экскурсии. Ознакомить учащихся с достижениями современной национальной и мировой ядерной энергетики.

Неоспоримым является тот факт, что ярким экскурсионным объектом может стать АЭС, посещение которой группой школьников затруднительно. Например, если во Франции, где 85 % энергетики – ядерная, можно заранее заказать экскурсию для любой группы людей на атомную электростанцию, то в РФ такой практики не существует. Поэтому целесообразна виртуальная экскурсия в микромир.

В наше время информационных технологий провести виртуальную экскурсию не составляет трудности. Но более интересной будет экскурсия, проведенная по презентациям школьников, выполненным по заданию учителя. Например, мы предлагаем план урока по работе Сергея Проця [43]:

1. Ядерный реактор: принцип работы, устройство и схема.

2. Цепная реакция и критичность.

3. Типы реакторов. Энергетические установки.

4. Исследовательские ядерные установки.

5. Корабельные ядерные установки.

6. Промышленные установки. Производство трития.

7. Плавучие энергоблоки.

8. Покорение космоса.

Профориентационная сторона экскурсии раскрывает особенности научно-технических профессий, которые обеспечивают конструирование и функционирование ядерной энергетики и различного рода ядерных установок.

10 Класс

В 10–11-х классах уроки-экскурсии более наполнены содержанием и практической иллюстрацией технического приложения физических законов. Учащимся интересно современное производство и одновременное ознакомление с научно-культурным и профессионально направленным материалом. Это первое отличие в содержании экскурсионного занятия в 10–11-х классах.

В процессе усвоения практического значения физических знаний, развития личностной системы взглядов, установления культурно-научного стиля мышления в этом возрасте проходит поиск своего будущего, конкретизируется профессиональное самоопределение, активно влияющее на выбор будущей профессии. Это второе отличие от экскурсий в 7–9-х классах, когда содержание урока-экскурсии кроме учебного материала обращало внимание школьников на какую-либо профессиональную деятельность и влияло на процесс формирования профессионального самоопределения.

Еще одной отличительной чертой экскурсионного занятия в этом возрасте является повторяемость некоторых объектов посещения. Однако и цели этих уроков-экскурсий уже будут конкретно направлены, как на помощь в профессиональном самоопределении, так и на углубление понимания законов физики, их значения для развития науки, техники и общества.

ФИЗИКА В ПОЗНАНИИ ВЕЩЕСТВА, ПОЛЯ, ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИЭкскурсия в учебно-исследовательскую лабораторию

Цель экскурсии. Дать возможность школьникам стать частью эксперимента, где в роли экспериментаторов будут лаборанты или преподаватели, а в роли ученых будут они сами, выдвигающие гипотезы.

Для школьников города Керчи всегда открыты учебные лаборатории ФГБОУ ВО «Керченский государственный морской технологический университет». Так как изучение физики в 10-м классе начинается с раздела «Механика», то считаем целесообразным посещение учебно-исследовательской лаборатории «Механики», в которой учащимся предоставляется возможность демонстрации механических явлений и выполнение исследовательских работ, одной из которых является «Изучение законов равноускоренного движения». В зависимости от заданий, поставленных перед учениками, любая экспериментальная работа может стать «научно-исследовательской».

Рис. 5. Машина Атвуда:

1 – авторский вариант устройства;

2 – современный вид лабораторной установки

Например, школьникам предоставляется установка, которую называют машина Атвуда – лабораторное устройство (рис. 5) для изучения поступательного движения с постоянным ускорением и для иллюстрации действия законов Ньютона. Была изобретена в 1784 году английским математиком, физиком, механиком Джорджем Атвудом (1745-1807). Дж. Атвуд был одним из ведущих шахматистов своего времени, сохранившим записи, как своих партий, так и партий многих других игроков, в частности Франсуа-Андре Даникана Филидора (1726-1795) – французского оперного композитора, шахматиста, шахматного теоретика, предвестника позиционной шахматной школы и считавшегося в свое время сильнейшим шахматистом в мире.

В начале выполнения задания требуется обоснование и самостоятельная постановка гипотезы исследования. Учащиеся должны сами устанавливать задания, определять, какие величины и процессы исследовать. Их эксперимент и определение некоторых величин становятся началом осознания значения самостоятельного выбора в научных исследованиях. Даже если не все их гипотезы подтвердились, или школьники не определили искомые величины, они были вовлечены в процесс самостоятельного познания законов природы.

Проведение рефлексии состоит в презентации подготовленных учениками докладов об известных и малоизвестных ученых нашей страны и родного края в области механики, их научных теориях и гипотезах.

Важно уделить внимание и потребностям науки в образованных кадрах.

МЕХАНИКА КИНЕМАТИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИЭкскурсия в управление внутренних дел, оборудованное тиром

Цель экскурсии. На примере полета пуль наглядно показать свойства движения тел в пространстве. Рассказать об особенностях работы в различных отделах органов внутренних дел.

Учащиеся могут задуматься над принципами меткой стрельбы, объясняя причины непрямолинейного движения пули. По глубине входа пули в опорную доску составляют и решают задачи на определение конечной скорости пули или других величин.

В отделе криминалистики школьники знакомятся с методами научного обоснования различных улик, которые доказывают или опровергают версии следователей. Выводы о значении работы криминалистов в деятельности органов внутренних дел учащиеся формулируют самостоятельно.

ДИНАМИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ. ЗАКОНЫСОХРАНЕНИЯДИНАМИКА ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДВИЖЕНИЯЭкскурсия на производственное предприятие легкой или тяжелой промышленности

Цель экскурсии. Ознакомить школьников с широким спектром профессий, связанных, как с производственным процессом, так и с системой хранения реализации и контроля качества продукции. Группа учащихся делится по интересам: цеха, инженерный отдел, бухгалтерия, столовая и т.д.

Рефлексией данной экскурсии будет разработка проекта или его частей предприятия. Сами же разработчики проекта должны занять ключевые посты на предприятии и выступить с докладом о работоспособности своего отдела.

Экскурсия в железнодорожное депо, или железнодорожный вокзал

Цель экскурсии. Раскрыть примеры применения законов физики в технике на железнодорожном транспорте. Выявить особенности железнодорожных профессий.

Железная дорога сама по себе является уникальным объектом, где наглядно проявляются практически все законы кинематики, динамики и сохранения при движении подвижного состава.

Для реализации профориентационной направленности экскурсии класс можно разделить на несколько экскурсионных групп для посещения управления составом (машинисты), путейцев (монтёров пути, в обязанности которых входит ремонт и текущее содержание железнодорожного пути), ремонтно-эксплуатационного отдела, диспетчерской, бухгалтерии, столовой и т.д. с целью ознакомления с интересующими учащихся профессиями.

Проведение рефлексии состоит в презентации подготовленных учениками докладов об известных и малоизвестных ученых нашей страны и родного края в области физики и техники; знаменитых людях, чья жизнедеятельность связана с предприятием – объектом экскурсии; составление и решение задач по информации, полученной на экскурсии и ее использование в дальнейшем.

СТАТИКАЭкскурсия (видео-, виртуальная или межпредметная экскурсия) на архитектурный объект

Цель экскурсии. Раскрыть значение законов статики в проектировании и строительстве. Познакомить учащихся со специальностью архитектор, реставратор, проектировщик, разнообразием инженерно-строительных профессий.

Архитектурным объектом может стать, как современное здание, так и культурно-исторический объект, хорошо знакомый школьникам. Как пример, церковь Иоанна Предтечи в г. Керчь (рис. 6).

Славяне, появившиеся во II–III веках нашей эры на берегах Керченского пролива, который соединяет Азовское и Черное моря, к IX столетию представляли собой уже большую силу, став единственными хозяевами Северного Причерноморья. С образованием Тмутараканского княжества город (уже Корчев) играет важную роль морских ворот Киевской Руси. На берегу Керченского пролива появляются итальянские феодалы – венецианцы и генуэзцы, а с 1318 город называется Черкио или Порт Святого Иоанна (по названию церкви Иоанна Предтечи (рис. 6) – одного из древнейших христианских каменных храмов на Руси). В это время в городе развивается кузнечное дело, чему способствовали большие залежи железной руды, добываемой с тех пор открытым способом.

Рис. 6. Церковь Иоанна Предтечи:

1 – вид до реставрации;

2 – отреставрированный храм;

3 – длинные лампы-лампады внутри церкви

По одной из версий постройка церкви начата по благословению Андрея Первозванного, который жил в I веке нашей эры.

Греческая надпись на одной из колонн гласит: «Здесь покоится раб Божий, сын Георгия. Преставился месяца мумия 3 (дня) часа 10 (в лете) от Адама 6260». Надпись соответствует 752-му году.

О храме упоминается в надписи на «Тмутараканском камне», который хранится в Эрмитаже: «В лето 6576 (1068 г.) индикта 6 Глеб князь мерил море по леду от Тмутараканя до Кърчева 10000 и 4000 сажен». В надписи речь идёт о Тмутараканском князе Глебе Святославиче. Расстояние в 14000 маховых сажень (1 сажень = = 7 английских футов = 84 дюйма = 2,1336 м = 24 км) точно совпадает между центральными храмами Тмутаракани (район Тамани в Краснодарском крае) – церкви Богородицы, от которой остался только фундамент и церкви Святого Иоанна Предтечи в Корчеве.

В путеводителе Григория Георгиевича Москвича (1852–1942) – краеведа, путешественника, автора путеводителей – храм Иоанна Предтечи описан так: «Церковь ниже уровня земли и потому для входа в нее устроена лестница в восемь ступеней. Внутри древнего храма тяжелый свод поддерживается четырьмя темно-серыми колоннами с красивыми капителями коринфского стиля. Иконы Спасителя и Богоматери замечательны своей древностью и весьма старинной живописью, но наибольшей древностью отличается храмовая икона святого Иоанна Предтечи, поставленная в особом киоте у правой стороны солеи. Из древних предметов достойны внимания – деревянная чаша, относимая к VI веку, с едва заметными изображениями Спасителя, Богоматери, святого Иоанна Предтечи и Распятия, две серебряные чаши – одна XVI–XVII века, а другая – конца XVIII века» [51].

Церковь Иоанна Предтечи построена примерно в IX веке. Это один из старейших, сохранившихся до наших дней, памятников каменной архитектуры на Руси. Ее пол находится на глубине 4 м от уровня земли. Вокруг южного и восточного фасадов древнего храма реставраторы специально оставили часть здания до первоначальной основы церкви, которая ниже уровня земли, чтобы современники могли почувствовать «культурное наслоение веков» на Керченском земли.

Храм состоит из двух частей: древней церкви и пристройки, сделанной в XIX веке. Представляет собой изящный четырех столпный крестово-купольный храм с единственным куполом на высоком барабане. Массивные стены сложены из чередующихся полос с белокаменными блоками и красным кирпичом. Сочетание резных форм предоставляет храму оригинальность и остроту: здесь будто соединены две архитектурные системы – базиликовая и крестово-купольная.

В 1845 году к храму была пристроена двухъярусная колокольня и северный притвор, созданные по проекту Александра Дигби (1758–1840) – российского архитектора итальянского происхождения. Во время этой реконструкции храма под куполом были обнаружены фрески. По предположению Игоря Грабаря (1871–1960) – русского живописца, реставратора, искусствоведа, теоретика искусства, просветителя, музейного деятеля, педагога, профессора, академика АХ СССР (1947). Академика АН СССР (1943), народного художника СССР (1956), лауреата Сталинской премии первой степени (1941), – они были написаны учениками Феофана Грека (1340–1410) – великого византийского и русского иконописца, миниатюриста и мастера монументальных фресковых росписей.

В 30-х годах прошлого века храм был закрыт якобы из-за отсутствия прихода. В 1963-м году церкви был присвоен статус памятника архитектуры республиканского значения, но состояние её было плачевное – выбитые стёкла, горы мусора, рядом – рыбный рынок.

Во время реставрации в 70-х годах прошлого века сначала был установлен металлический каркас, поддерживающий купол, чтобы защитить храм от полного разрушения. Затем древней части храма бережно вернули прежний облик: восстановили фасады, некоторые росписи.

Когда-то церковь Иоанна Предтечи находилась на самом берегу моря. Сейчас от нее до берега моря около 100 метров.

При реставрации в кладке храма найдены амфоры VIII–IX веков. Их использовали в качестве динамиков для улучшения звучания церковного пения. Византия передала Киевской Руси церковную музыку и пение.

Над главным входом церкви Иоанна Предтечи расположена колокольня. Уникальной музыкальной формой стала колокольная музыка, заимствована из западного церковного обихода. Звоном предупреждали о нападении врага, пожаре, отмечали военные победы, вызывая у людей чувство радости или скорби, надежды, тревоги. Колокола пришли на смену старому билу – сухой деревянной доске, в которую били, созывая к молитве. Колокола во время тумана исполняли роль «акустического маяка».

В картинной галерее имени Н. Я. Бута (1928–1989) – народного художника РСФСР (1980), одного из ведущих мастеров СВХ имени М. Б. Грекова, почётного гражданина города-героя Керчи – можно увидеть диараму с изображением храма Иоанна Предтечи в XIX веке.

Этот культурно-исторический материал школьникам был озвучен на межпредметной экскурсии по родному городу. Для иллюстрации использования человеком законов статики, а также других разделов физики учителю целесообразно его использовать в учебном процессе, как при изучении нового материала, так и при проведении рефлексии. Например, предложить учащимся выполнить презентации по самостоятельному исследованию вопросов: