5. 2.3 Пропедевтичне значення деяких інших дисциплін

Пропедевтика фізики на уроках так званого творчого або художнього циклу глибоко вбудована у весь навчальний план вальдорфських шкіл. Але вбудована настільки глибоко, що далеко не кожний вчитель без відповідної спеціальної підготовки може ефективно використовувати ці заздалегідь закладені ланки пропедевтичного ланцюга. На уроках ліплення діти отримують початкові поняття про центр мас граючись із пошуком рівноваги своїх воскових виробів; поняття про масу, об’єм, кількість речовини, атомарну будову речовини; залежність механічних показників матеріалу від термодинамічних параметрів системи. Пізніше, коли в п’ятому класі вчитель з дітьми вже з глини ліплять свистульки у вигляді пташок, не можна випустити з виду той факт, що характер звучання отриманих саморобок залежить від їх об’єму, який в свою чергу пов’язаний з лінійними розмірами. Говорять про висоту звуку і приходять до розуміння того, що висота звучання також залежить від об’єму: високий звук вимагає маленького об’єму, низький звук – великого. Таким чином, урок ліплення стає пропедевтикою теми «Акустика», з якої починається епоха фізики в 6 класі.

К силофон на уроках ремесла у 5-му класі. На уроках ремесла окрім іншого, діти за допомогою вчителя виготовляють справжній музичний інструмент. Це може бути такий нескладний в налаштуванні пристрій як ліра, а може бути більш складний у виготовленні та налаштуванні, але з ширшими музичними можливостями та характеристиками, ксилофон або флейта. Зовнішній вигляд ліри не демонструє очевидної залежності висоти звучання струни від її довжини (при сталому натягу). Натомість ксилофон явно видає саме таку залежність висоти звучання від геометричних розмірів клавіш. Тому вибір треба зупинити на виготовленні ксилофону. Тут важливо звернути увагу на спосіб, яким знаходять місця для отворів, що свердлять у клавішах. Для цього беруть дрібний порошок, наприклад кухонну сіль або манну крупу. Рівномірно розсипають на поверхню деталі (рис 4). Імітуючи звуковидобування постукують по клавіші. Через деякий час порошок концентрується на певних областях поверхні. Важливо обговорити з учнями те, чим характерні дані області.

Рис 4. Пошук місця для отвору на клавіші ксилофона

Завершальна епоха, літня практика.

Після останнього дзвоника у вальдорфських школах проходить завершальна епоха, яка за способом проведення ще називається «Виїзна». Окрім літньої практики, дана епоха може виконувати функції підсумку вивченого матеріалу та перевірки і закріплення знань. Спираючись на розглянуте впродовж року, вчитель може розробити квест, в якому подолання випробувань дітьми можливе лише на основі набутих знань та вмінь.

6. 2.4 Добір і модернізація демонстрацій, вправ, завдань

Як вже було зазначено, в рамках вальдорфської школи, вчитель має певну педагогічну свободу у викладенні будь-якого предмета та у вихованні сучасної особистості. Це настільки ж добре, наскільки складно, бо для пояснення якогось явища вчителеві, щоб зацікавити викликати подив, потрібен досвід та творчий потенціал. І тут сам факт любові вчителя до свого предмета ще не гарантує налагодження міцного інформаційного зв’язку з класною аудиторією. Добре, коли стосовно матеріалу вчитель знає, що саме давати учням, та має варіанти як саме це робити. Інакше кажучи, молодому вчителеві (і не тільки молодому) під час уроку легше імпровізувати на основі вже наявних домашніх заготівок. У зв’язку з цим пропонується розпочати створення бази з таких заготівок у вигляді набору демонстрацій, вправ, завдань. Кожен вчитель, який стикається з такими питаннями на практиці, може поповнювати цей фізичний «банк» прикладами своїх винаходів. Основний наголос в описуваній методиці робиться на феноменологічному розгляді найбільш типових явищ кожного розділу фізики. Під феноменологією розуміється при цьому не обмеження природознавства емпіричним рівнем науки, а зміщення акцентів у взаємовідносинах емпіричного і теоретичного знання в навчанні школярів.

У зв'язку з цим істотну роль у методиці навчання відіграє перший щабель вивчення будь-якого об'єкта. Він полягає в цілісному уявленні даного об'єкта або ж явища, взятого не в абстракції, а в різноманітті його зовнішніх проявів, зв'язків і характеристик, включаючи різні способи розгляду цього об'єкта, що склалися в культурі. Причому це уявлення може формуватися як на основі безпосереднього спостереження, так і на основі докладного і точного опису.

-Дивна коробка сірників.

Для наочності в цьому досвіді використовується велика коробка сірників. Перед досвідом коробка звільняється від сірників і одна зі сторін заповнюється пластиліном шириною близько 1 см. Можна додати в пластилін ще й сталеві гайки або свинець для обважнення. У результаті вийде коробок з центром мас, сильно зміщеним щодо геометричного центра коробки. Перед дослідом, поклавши закритий коробок на край столу, більш важкою частиною подалі від краю, учням задають питання: якщо поступово зрушувати коробок до краю столу, в який момент він впаде? Після цього проводять досвід – коробок зберігає рівновагу навіть коли три чверті його висить в повітрі.

-Рівновага похилої стопки книг.

Слід взяти 30 старих підручників з фізики однакового формату та товщини і скласти їх один на одного акуратною стопкою, зміщуючи кожний наступний вбік на пів сантиметра відносно попереднього. У результаті виходить "Пізанська вежа". Після цього можна запитати: при якому положенні похила стопка книг стане нестійкою і обрушиться?. Гіпотеза учнів перевіряється самими дітьми на демонстраційному столі.

-"Незручна" рівновага.

Дослід зі стільцем, поняття центра ваги. Можна просто зробити експеримент зі вставанням (хоча б і в парах один робить двоє спостерігають а потім змінюються). Потрібно сісти на стільці глибше, ноги поставити на підлогу вертикально попереду стільця і повільно вставати не змінюючи положення ступнів на підлозі. Цього ж разу, на прикладі з рівновагою виделок на стакані(рис 5 ) або на краю парти, можна побачити, що центр мас може знаходитись поза межами фізичного тіла.

Рис 5. Рівновага системи з виделок

-Поміряти товщину паперу.

Володіючи лише лінійкою, де, як відомо, ціна поділки один міліметр, можна поміряти і менші за міліметр розміри. Наприклад, товщину аркушу паперу. Для цього в подібних вимірюваннях повинна бути практична потреба. Тож, вчитель може дати завдання порівняти товщину паперу у зошиті та в альбомі для живопису. Методологія таких вимірювань наводиться в підручниках з фізики для 7 класу як вже готова, але можна прагнути винайти розв’язання цієї задачі самостійно вже у 4 класі. Щоб знайти спосіб такого вимірювання, вальдорфський вчитель не пожалкує добу чи дві щоб діти могли самі дійти рішення проблеми.

-Паперовий міст.

Аркуш паперу формату А4 розрізати вздовж на дві-три смуги.

Спробувати смужку покласти на два стаканчика (рис 6). Аркуш паперу буде очевидно деформуватися навіть без покладеної на нього ваги. Вчитель дає завдання:

Рис 6. До вправи «паперовий міст»

- Перетворіть у цій конструкції що-небудь так, щоб зробити справжній маленький місток. На рисунках можна бачити приклади далеко не всіх можливих варіантів. Наступного дня можна порівняти пружні властивості різних модифікацій «мостів».

Рис 7. Балковий та арочний мости

Далі вчитель бере аркуш паперу і каже: «на четвертому поверсі пофарбовано сходи. Потрібно якось відокремити пофарбовану зону, повісити стрічку на сходах між стіною та перилами. Але в мене є тільки цей аркуш паперу. Чи можна його якось “видовжити”, щоб повісити замість загороджувальної стрічки?». Якщо ніхто не здогадається, наступного дня вчитель розріже чи розірве аркуш, як вказано на рисунку.

Рис 8. «Подовження» паперу

-Вправи з водою.

Можна періодично давати різним учням завдання принести до класу пів відра води. При нагоді обговорити з дітьми спосіб достовірно дізнатися, що набрана вода у відрі займає саме половину всього об’єму. Можливо хтось із дітей здогадається, що відро треба нахилити під кутом до підлоги так, щоб вода була на межі з краєм посудини. Якщо поверхня води утворює діагональ об’ємної фігури (за умови паралельності стінок), утвореної стінками відра, тоді можна вважати, рідина займає половину об’єму.

Вода, що «повзе». Як із брудної води отримати чисту? Проста схема очищення завідомо брудної води зображена на рис 9. Ця демонстрація дає можливість ознайомитись з капілярними явищами.

Рис 9. Схема очищення води

Банка з водою. Оптичний фокус. Можна прямо на класній дошці намалювати стрілку відповідних розмірів, щоб її довжина була менше діаметра банки. Дивлячись на стрілку безпосередньо, спостерігаємо один напрямок. Дивлячись на стрілку крізь банку, спостерігаємо протилежний напрямок. Дітям стає зрозуміло, що банка, граючи роль оптичного приладу, розвертає зображення. Залишилось у восьмому класі на заняттях з оптики розібрати докладний механізм цього явища.

-Запашна кулька (демонстрація дифузії).

Береться надувна гумова кулька та ванільна рідина. Обережно, можливо піпеткою, наливають у кулю 5-10 мл ванільної рідини. Далі кулю надувають та герметично зав’язують на вузол і кладуть у коробку з-під взуття або аналогічну, як показано на рис 10. Через декілька годин або наступного дня треба відкрити коробку та звернути увагу, що, по-перше, коробка суха! І по-друге випромінює ванільний аромат. Отже, оболонка кулі має пори, крізь які мало місце явище дифузії молекул, які переносять запах. Але рідина крізь ті пори не просочується. Значить молекули різних речовин мають розміри, які відрізняються в два, три чи то пак в десять разів.

Рис 10. Запашна куля

-Випромінювання – поглинання.

Вчитель пропонує взяти чорний та білий папір. За допомогою степлера виготовити два конверти чи то дві «кишені» для термометрів. Порівняти покази температури обох приладів, потім розташувати конверти з термометрами під лампою розжарювання на однаковій відстані (рис 11). Через певні проміжки часу слідкувати за зміною показників обох приладів. Цей дослід є модифікацією експерименту Франкліна з папером на снігу, який можна виконати і без термометрів. Експеримент Франкліна полягав в тому, що він просто клав шматочки тканини на сніг і залишав їх на день .

Рис 11. Поглинання

У даному випадку можна зробити те ж саме, використовуючи замість тканини однакові за розміром листки паперу, – вони спрацюють таким самим чином. Якщо день вітряний, зафіксуйте їх за допомогою спільної планки, щоб вони не полетіли. Вага їх повинна бути однаковою, щоб обидва листи перебували в однакових умовах. Потрібно починати дослідження з ранку і закінчувати його ввечері.

Вправи для домашнього виконання з батьками.

Деякі дивовижні та визначні завдання, з точки зору технічного забезпечення (наявність морозилки) краще давати виконувати вдома з батьками.

-Вода-силач.

Для досліду потрібно взяти трубочку для святкових коктейлів, пластилін, склянка. Учневі слід занурити трубочку в склянку з водою, всмоктуючи губами набрати повну трубочку води. Закривши язиком верхній отвір, вийняти наповнене тіло зі склянки та заліпити пластиліном нижній отвір. Діставши трубочку з роту, закрити пластиліном другий отвір. Покласти трубочку в морозилку на час біля трьох годин. В результаті один з пластилінових затворів виштовхується та з трубочки видно «хвіст» льоду. Учням пропонується запитання: яким чином вода потрапляючи у тріщини каміння, руйнує його?

-Повітряний «прес».

У цьому завданні необхідно взяти довгу лінійку та покласти на край парти так, щоб третина виглядала за межі. Скласти не менше, ніж вчетверо та покласти аркуш з газети на кінець лінійки, який лежить на парті. Стукнути пальцем по кінцю лінійки, який виглядає за межі парти, спостерігаючи як поводить себе система. Далі розгорніть газетний аркуш та знову аналогічним чином накрийте ним лінійку. Стукнути пальцем по кінцю лінійки, спостерігати поведінку у другому випадку. Вчитель задає дітям таке питання: завдяки чому розгорнута газета сильніше тримає лінійку?

-Лови момент.

В даному випадку можна спостерігати, як навіть легкий подих, може зрушити з місця важкі тіла. На краю столу за допомогою липкої стрічки підвісити на нитці довжиною біля 30 см якесь тіло, наприклад олівець (рис 12). Хтось з учнів стає навколішки навпроти олівця. Зпершу треба щосили безперервно дмухати на олівець. Далі спостерігають я рухається олівець. Тепер вчитель просить учня злегка дмухнути на олівець і впіймати момент, коли тіло, що хитнулося, почне віддалятися від нього, щоб знову легенько дмухнути слідом за ним. Повторити це біля 10 разів. Вчитель ставить питання: яким чином вдалося більше розгойдати маятник? Легким ритмічним чи сильнішим постійним дмуханням? Доцільно спрощено розповісти про власні коливання та резонанс.

Рис 12. Лови момент

-Скинути сірника.

Поставте коробку сірників так, щоб найменша грань була в основі. Покладіть зверху на край сірника та накрийте скляним ковпаком або банкою. Вчитель запитує: як скинути сірника з коробки не торкаючись до сірника ані руками, ані ковпаком? Після заслуховування версій та варіантів вирішення, слід продемонструвати процес за допомогою натирання об волосся ручки або пластикової лінійки.