Экскурсии по физике: учебно-профориентационный аспект

Учебная экскурсия в обсерваторию, как и перечисленные технологии, используемые при рефлексии, оказывают влияние на профессиональное самоопределение учащихся. Это может быть косвенное влияние на развитие заинтересованности школьников к таким специальностям как программист, инженер-конструктор, web-дизайнер и др.

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА1. Экскурсия в планетарий2. Межпредметная экскурсия в химико-биологическую лабораторию3. Межпредметная экскурсия в отдел криминалистики МВД4. Межпредметная экскурсия в кабинет офтальмолога5. Экскурсия на завод по производству линз

Цель экскурсий. Продемонстрировать школьникам значение законов геометрической оптики в разнообразных видах человеческой деятельности. Ознакомить их со специалистами и особенностями профессий, связанных с обслуживанием и работой оптических приборов; познакомить с инженерами, проектирующими оптическое оборудование и программным обеспечением, помогающим им в их работе.

Основными направлениями таких предприятий является производство:

• систем наведения и управления огнём самоходной артиллерии и БТТ и приборов наблюдения и вождения БТТ,

• комплексов всесуточной разведки для подвижных разведывательных пунктов, в том числе тепловизионные и телевизионные,

• дневных, ночных, комбинированных и тепловизионных прицелов для всех видов стрелкового оружия, наземной артиллерии и гранатомётов;

• бинокулярных наблюдательных приборов с объективами большой светосилы и лазерных имитаторов стрельбы и поражения,

• вторичных источников питания для электронно-оптических преобразователей,

• высокоточных контрольно-измерительных приборов промышленного назначения,

• астрономических телескопов полупрофессионального и любительского класса

Выпуск продукции обеспечивается технологиями современного уровня, сконцентрированными в специализированных производствах:

• заготовительное – литейное, штамповочное, кузнечнопрессовое,

• оптическое – изготовление оптических деталей из всех видов стекла, кристаллов и других оптических материалов, полимеров и керамики, с нанесением специальных покрытий на поверхности оптических деталей,

• механообрабатывающее – обработка деталей из чугуна, сталей, легких сплавов, с точностью изготовления по 6-7 квалитету и допусками до 1,0-1,5 мкм,

• отделочное – нанесение всех видов гальванических и лакокрасочных покрытий, в том числе полимерных покрытий,

• электромонтажное – изготовление печатных плат, в том числе многослойных и гибких, монтаж электронных блоков с применением поверхностного монтажа высокой плотности,

• сборочное – сборка, юстировка, контроль и испытания всех видов приборов, в том числе тепловизионных, телевизионных, всесуточных и лазерных приборов специального назначения,

• инструментальное – изготовление специального инструмента, оснастки, штампов, литейных форм для алюминиевых сплавов, точного стального литья и композитных неметаллических материалов,

• вспомогательные производства – полиграфическое, деревообрабатывающие [31].

Рефлексия. Составление и решение задач по техническим характеристикам оптических приборов, в том числе и имеющихся дома.

Экскурсия в кабинет офтальмолога

Цель экскурсии: показать учащимся связь физики и медицины, улучшить понимание строения глаза и зрительной системы в целом. Продемонстрировать использование законов геометрической оптики для диагностики не только остроты зрения, но и некоторых офтальмологических заболеваний. Показать на примере подбора силы линз, как подбирают очки для астигматизма и почему именно так. Рассказать для чего в приборе диагностики глазного яблока используются цветные светофильтры.

Рефлексия. Составление и решение задач по определению силы линз для слабовидящих людей; проектная работа по глазным заболеваниям, связанным с физическими параметрами глаза (кератоконус и кератоглобус). Исследовательская работа про прибор компьютерной диагностики зрения и о погрешности его измерения при астигматизме.

ВОЛНОВАЯ ОПТИКАЗаключительная экскурсия в природу (к берегу водоема)

Цель экскурсии. Наблюдать явления геометрической и волновой оптике в природе. Показать значения профессий экологической направленности для охраны окружающей среды.

Школьниками проводятся наблюдения и объяснения явлений:

• геометрической оптики в природе (отражение света, прямолинейного распространения света, источников света (солнце, фонарик), законов отражения, преломления света); поверхность воды может служить плоским зеркалом, когда нет ветра;

• волновой оптики (дисперсии – радужного спектра, который можно получить на солнечных лучах от брызг; интерференционную картинку –можно получить при помощи мыла или жидкого масла на поверхности воды, а так же на экране смартфона при установленном защитном стекле; поляризацию – при использовании очков – поляроидов; дифракцию – глядя на источник света прищурившись).

Разглядывая поверхность водоема или лужи, на которой есть масляные пятна, дающие интерференционную картинку, важно обратить внимание учащихся на деятельность человека, которая приводит к загрязнению окружающей среды, чтобы не допускать такого отношения к природе в дальнейшем.

Экскурсия в научную лабораторию спектрального анализа

Цель экскурсии. Ознакомить учащихся с отраслями науки, где используются спектроскопы качественного и количественного анализа. Рассмотреть образовательные траектории сотрудников лаборатории, которые привели их к работе в данной отрасли науки.

Рефлексия. Школьники должны различать методы качественного и количественного спектрального анализа.

КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ВЕЩЕСТВАЭкскурсия на предприятие, где используется лазер

Цель экскурсии. Раскрыть перед учениками потенциал применения лазера от мультипликаций (лазерных шоу) до пайки ювелирных изделий и сварки кузовных узлов автомобиля на современных автомобильных заводах.

Несмотря на то, что лазерное производство носит автоматизированный характер, все равно необходимо участие человека, а именно важны профессии оператора лазерных установок, программиста, дизайнера и т.д.

Преимущества сварки лазером

• Очень точная дозировка энергии, благодаря которой получаются высококачественные соединения мельчайших деталей, поэтому является самым важным преимуществом лазерной сварки твердотельными лазерами.

• С помощью мощных газовых лазеров можно получить глубокое проплавление узкого шва, что значительно сокращает зону термического воздействия и снижает уровень сварочного напряжения и деформаций.

• Сварочные работы можно проводить лазером, который находится на достаточно большом расстоянии от места выполнения соединений, что считается экономически эффективным.

• Зеркала и оптоволокно позволяют с легкостью управлять лазерным лучом, что дает возможность выполнить сварные работы в труднодоступных и удаленных от зоны видимости местах.

• Существует возможность соединения нескольких конструкций. Выполняется это лучом одного лазера, расщепленным с помощью призм [23].

Лазер также используется в медицине вместо скальпеля и электрокоагулятора. Разрезы лазером отличаются уменьшением потери крови в местах разреза. Широко распространены лазерные гравюры на различных поверхностях, в том числе резиновых и пластиковых.

Рефлексия. Проведение сравнительного анализа лазерной сварки с другими видами сварки. Составление и решение качественных и количественных задач, связанных с обычной электросваркой и лазерной. Расчет мощности лазера и определение подходящего для данных условий типа лазера и для выполнения различных лазерных работ.

Экскурсия (видео или виртуальная) к солнечной электростанции (СЭС)

Цель экскурсии. Наглядно показать примеры использования процесса перехода солнечной энергии в электрическую. Рассказать о достоинствах и недостатках солнечных электростанций и «зеленой энергетики». Познакомить с профессиями, которые присутствуют на любых электростанциях: энергетик, электромонтер, электрослесарь, инженер.

Рефлексия. Расчет строительства мини-СЭС для обслуживания частного дома, многоэтажного дома или полноценной СЭС; расчет стоимости одного киловатт-часа электроэнергии и сроков окупаемости электростанции.

ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРА. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ1. Видео-экскурсия на АЭС, атомную подводную лодку, атомный ледокол

Цель экскурсии. Познакомить учащихся с устройством ядерного реактора. Рассказать о профильных и непрофильных отделах и профессиях, связанных с проектированием, строительством и обслуживанием атомных реакторов и АЭС.

Посещение таких объектов не представляется реальным в отличие от видео-экскурсии, материалы для которой являются доступными, как для школьников, так и для учителей. Например, на сайтах:

– https://www.youtube.com/watch?v=iI1lJILIbc4 (Ленинградская АЭС);

– https://www.youtube.com/watch?v=_hMex7sINAM (Смоленская АЭС).

Возможен доклад-презентация «Устройство ядерного реактора», подготовленный учениками по заданию учителя.

Интересным для школьников является просмотр документально-публицистического фильма «За минуту до катастрофы» (https://www.youtube.com/watch?v=NUIW3wrFbQI) о трагических событиях, приведших к аварии на Чернобыльской АЭС.

Рефлексия. По доступным материалам о причинах взрыва на ЧАЭС провести анализ влияния человеческого фактора на «ход истории» и непонимание глобальных последствий подобных катастроф. Найти возможные регионы строительства новых АЭС и обосновать свои «проекты». Провести исследование, чем можно заменить мощности существующих АЭС без потери в цене для потребителя.

Урок-суд над радиацией «Польза и вред излучения».

2. Межпредметная экскурсия в часть МЧС

Цель экскурсии. Познакомиться с широким спектром специальностей, входящих в ведомство, с работой подразделений. Наглядно продемонстрировать принципы работы некоторых современных средств спасения, химической, био- и радиоактивной защиты.

Рефлексия: Разработать собственный план эвакуации и действий при возгорании в различных частях школы. Измерить радиационный фон в различных помещениях школы и провести анализ завышенного фона при его наличии.

ЭВОЛЮЦИЯ ВСЕЛЕННОЙЭкскурсия в планетарий

Цель экскурсии: Познакомить учащихся с устройством Вселенной, Солнечной системы и приборами наблюдения за планетами и звездами. С историей космонавтики и развития знаний о космосе. С профессиями космонавта и всеми сопутствующими профессиями, связанными, как с конструированием ракет и спутников, так и с исследованиями космоса.

Подготовка. Доклады-презентации «История вселенной», «55 лет полет нормальный», «Виды телескопов» и т.п.

Рефлексия. Конструкторский проект «Телескоп своими руками».

Методика планирования, организации и проведения экскурсии на предприятие

Физика, как школьный предмет, несет в себе огромный профориентационный потенциал, который раскрывается при выявлении ее взаимосвязей с различными отраслями деятельности человека. Кроме изучения учебника, просмотра фильмов и Интернет-ресурсов учителю поможет учебная экскурсия на предприятие, где можно наглядно увидеть проявление и использование физических законов в технике и познакомить школьников с разнообразным миром рабочих и инженерно-технических профессий.

Учебная экскурсия по физике является одной из самых интересных и захватывающих форм демонстрации взаимосвязи физических законов и явлений, изучаемых на уроках, и реальной жизни. В этом заключается назначение экскурсионного занятия, как части образовательного процесса.

Чтобы экскурсия по физике достигла своей цели, перед учителем возникает проблема планирования всех этапов ее проведения. С одной стороны, проведение экскурсии не является сложным образовательным мероприятием, но, с другой стороны, на практике может оказаться уроком с недостигнутой целью, в том числе связанной с профессиональной ориентацией и профессиональным самоопределением учащихся.

Проведенный нами констатирующий эксперимент показал незначительную эффективность проведенных экскурсий, так как только 5 % учащихся изъявляют желание вникнуть в суть производственного процесса и узнать больше о тех профессиях, с особенностями которых знакомятся на экскурсии. А что касается вопроса о роли школы в профессиональном самоопределении, то, как оказалось, для современных учащихся школа вообще не выполняет задачи подготовки личности готовой к личностному и профессиональному самоопределению. Тем самым подтверждается актуальность проблемы тщательной подготовки и проведения экскурсии учебно-познавательной и одновременно профориентационной направленности.

Процесс подготовки учебной экскурсии достаточно трудоёмок – это планирование и организация нестандартного урока, на котором развиваются навыки учебно-познавательной деятельности, и формируется профессиональная направленность личности учащихся через заинтересованность и позитивные эмоции.

Мы предлагаем следующие этапы планирования и проведения экскурсии на предприятие с учебной и профориентационной направленностью:

• определение цели экскурсии в целостном учебно-воспитательном процессе;

• выбор места и объекта экскурсии;

• выявление межпредметных связей физики с принципами работы и устройством объектов техники и технологиями, которые могут быть продемонстрированы на данной экскурсии;

• подготовка исторической справки о предприятии (на этом этапе учащиеся могут стать помощниками учителя);

• визит учителя на предприятие, общение с руководством с целью разработки экскурсионного маршрута и выбора наиболее ответственного и заинтересованного сотрудника в проведении экскурсии;

• определение возможности приобщения школьников к реальному производственному процессу с учетом всех правил техники безопасности;

• учет возможности материально-технической базы школы, для моделирования какого-либо производственного процесса, увиденного учащимися, в условиях школы;

• разработка целевого инструктажа по технике безопасности, с учетом всех особенностей экскурсионного маршрута;

• предварительная беседа со школьниками с целью актуализации ранее изученного материала, ознакомления с исторической справкой и вопросами, ответы на которые они должны будут дать после экскурсионного занятия в устной или письменной форме (в том числе составление и решение качественных и количественных задач, презентации разнообразных проектов и т.п.). Заранее учащимся требуется знать о возможном создании макетов или моделей производственных процессов, тем рефератов, презентаций, проектов, которые могут стать самостоятельным исследованием учащихся и т.д.;

• проведение экскурсии на предприятие с учебно-познавательной и профориентационной целью;

• закрепление связей между пройденным материалом и увиденным на экскурсии с привлечением ответов школьников на заранее поставленные вопросы, в ходе решения составленных ими задач, представления их рефератов, презентаций, проектов, моделей, макетов.

Рассмотрим более детально некоторые этапы подготовки учащихся к экскурсии.

Определение цели и места экскурсии на конкретное предприятие в учебном процессе, как и все другие этапы подготовки, должны соответствовать ФГОС ООО и ФГОС СОО, а так же примерным программам основного и среднего общего образования по физике, определяющим цели изучения физики в школе:

• овладение методами научного познания законов природы и формирование на этой основе представлений о физической картине мира;

• овладение умениями проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, обрабатывать результаты измерений, выдвигать гипотезы и строить модели, устанавливать границы их применимости;

• применение полученных знаний для объяснения природных явлений и процессов, принципов действия технических устройств, решения практических задач;

• формирование представлений о познаваемости законов природы, необходимости разумного использования достижений науки для дальнейшего развития человеческого общества.

Следующим шагом мы рекомендуем изучение материально-технической базы школы, а также технологических и информационных возможностей учеников и их родителей. Для проведения более детальной рефлексии с возможностью вовлечения учащихся к моделированию производственного процесса увиденного ими на предприятии.

Воссоздание учащимися моделей, макетов явлений, процессов, оборудования после проведения экскурсии, реализует деятельностный подход в вопросе профессионального самоопределения учащихся, который намного легче воплотить в жизнь в стенах родной школы или дома, чем на предприятии. В этом смысле необходима своего рода синхронизация оборудования предприятия с оборудованием школы, начиная от компьютерных программ в кабинете информатики, заканчивая устройствами в мастерских.

После определения экскурсионного объекта, целей, места и времени экскурсии мы предлагаем подготовить историческую справку о данном предприятии. К составлению исторической справки целесообразно привлекать учащихся. Для них составляются вопросы или пункты плана повествования.

По нашему мнению, целесообразными будут следующие вопросы или пункты плана повествовательной композиции об истории предприятия:

• общая информация о предприятии (история создания; заслуги предприятия в различные эпохи СССР и РФ; известные в РФ и мире виды продукции; знаменитости, работающие на предприятии на протяжении его истории и т.п.);

• информация о видах продукции, которая выпускалась и выпускается в данное время на предприятии (причины перепрофилирования предприятия на другие виды продукции, современный подход к мониторингу качества продукции, роль продукции для функционирования и развития государства, а также для каждого его гражданина);

• информация о тех профессиях, которые необходимы для функционирования предприятия и выпуска, как готовой продукции, так и отдельно взятых узлов механизмов (детали, процессы и т.п.).

Такая информация не только расширяет представление учащихся о предприятии, но и способствует их патриотическому воспитанию и профессиональному самоопределению. Заранее подготовленный рассказ о профессиях, с которыми школьники встретятся на предприятии, возможно, заинтересует их и станет отправной точкой для ознакомления с конкретной профессиональной деятельностью. Можно предложить учащимся найти на сайте информацию о предприятии и подготовить краткую справку в соответствии с представленным выше планом.

Для того чтобы максимально использовать учебно-познавательный и профориентационный потенциал экскурсии, учителю целесообразно побывать на экскурсионном объекте заранее. Важно не только договориться с администрацией предприятия о времени посещения и назначении сопровождающего экскурсовода, но и вместе с сопровождающим пройти по экскурсионному маршруту для предварительного знакомства со всеми объектами, о которых будет рассказано учащимся. С другой стороны, чтобы время экскурсии не было затянутым, а внимание учащихся не отвлекалось на различные второстепенные детали, целесообразно выбрать «экскурсионные экспонаты», наглядно демонстрирующие значение достижений физики в развитии производства, а также показывающие принцип работы оборудования и выгодно раскрывающие особенности различных профессий.

Немаловажной особенностью предварительной поездки учителя на предприятие является беседа и подготовка сопровождающего «экскурсовода» к самым неожиданным вопросам школьников, которые тоже готовятся к экскурсии.

Еще один важный момент в подготовке к экскурсии – это выявление возможности привлечения во время экскурсии учащихся (пусть даже небольшой группы заинтересовавшихся) к изготовлению какой-либо детали или их приобщение к производственному процессу, что важно для их профессионального самоопределения.

Во время предварительного прохождения по экскурсионному маршруту учителю необходимо уточнить максимальную наполняемость экскурсионной группы, так как не во всех помещениях можно пребывать большими группами. Это может привести к тому, что экскурсию необходимо проводить дважды.

На предприятии необходимо выяснить правила техники безопасности и внутреннего распорядка. Из данных правил следует составить целевой инструктаж по технике безопасности и провести его с экскурсионной группой.

Предварительная беседа со школьниками начинается с исторической справки, где рассматривается информация согласно следующему плану.

1. Каковы история создания предприятия и его значение в научно-техническом и экономическом развитии региона и страны?

2. Какую продукцию производит предприятие в данный момент?

3. В каких отраслях жизнедеятельности человека используется данная продукция?

4. Какая продукция выпускалась на данном предприятии ранее, и каковы причины прекращения ее производства, если данный факт имеет место?

5. Сколько человек работает на предприятии? Сколько рабочих и каких профессий имеют различные заслуги и государственные награды?

6. Какие основные профессии необходимы для выпуска продукции данного предприятия?

7. Появляются ли новые специальности или исчезают другие? В чем заключается причина этого явления?

8. Какие виды оборудования (механические станки, станки ЧПУ, конвейер, электронное оборудование и т.п.) используются на данном предприятии? Как это оборудование соответствует современным техническим требованиям?

9. Какие физические законы и явления используются при работе данного оборудования?

10. Какие виды продукции потенциально могут быть произведены на оборудовании предприятии?

Далее учащимся предлагают задания и вопросы, в том числе профессиональной направленности, ответы на которые они должны дать после экскурсии:

• составить проект усовершенствования оборудования, с обоснованием данного улучшения при помощи физических законов (это задание развивает творчество учащихся);

• составить качественные и количественные физические задачи с использованием информации, полученной во время экскурсии (это задание учит школьников «видеть физику» вокруг себя, а, значит, и делать правильные выводы о взаимосвязях реальности с научным знанием);

• выполнить коллективный проект «Разработка нового вида продукции для изготовления на данном предприятии» (это задание поможет учащимся почувствовать себя конструкторами, инженерами, технологами или другими специалистами, что будет только способствовать формированию их профессионального самоопределения).

Закрепление связей между изученным материалом и увиденным на экскурсии целесообразно провести либо в несколько этапов. Возможен выбор такой методической формы, которая наиболее эффективна для данного класса (здесь обязателен учет психолого-педагогических особенностей, как каждого ученика, так и всего класса в целом). Рассмотрим их.

1. В настоящее время у каждого школьника есть мобильный телефон с камерой высокого разрешения, поэтому учащимся не сложно выполнить проект в виде презентации на темы: «Физика и производство», «Не знать физику – не справиться с техникой», «Естественные науки и современное производство», «Профессии прошлого, настоящего и будущего» и т.д. В данных проектах учащиеся используют фотографии оборудования и называют физические законы и явления, которые проявляются или применяются при его работе.

2. Ответы на вопросы, например:

1) Какую продукцию производит предприятие в данный момент?

2) Из каких материалов производится данная продукция, и какие вспомогательные материалы используются в производственном процессе?

3) Какими свойствами обладают данные материалы (твердые, жидкие, газы, аморфные тела, упругие тела, виды деформации которым подвергаются детали и т.д.)?

4) Какое оборудование преобладает на данном предприятии?

5) Знания, по каким предметам кроме физики, необходимо иметь для работы на предприятии?

6) Представителям каких профессий из тех, с которыми вы познакомились, важно знать физику? Для каких профессий необходимы знания по другим предметам естественнонаучного цикла?

7) Какую продукцию, по вашему мнению, могут еще производить на этом предприятии, и почему вы так думаете?