И. В. Сандина, Т. В. Харунова

Радостная физика

Часть 2

(Начало в Ярославском педагогическом вестнике № 2. 2001.)

Программа курса "Первые закономерности нашего Мира"

3 класс, 34 часа (3 часа - резервное время)

Программа курса в третьем классе дает новое направление развитию темы "Физические тела". Здесь вводится и обсуждается новое и важнейшее понятие "физическое событие" и его связь с понятиями "физическое тело" и "физическое явление".

Посредством наблюдения тел, их взаимного расположения и прослеживания временной последовательности физических событий формируются представления о пространстве и времени в их взаимосвязи. Отметим, что понятия пространства и времени являются фундаментальными для человека и физики, но, к сожалению, о них впервые упоминается только в 9 классе школьного курса.

Второй раздел программы посвящен "неизменности" и "изменяемости". В нем дается последующая детализация представлений "о физических характеристиках тел", вводится одна из существенных характеристик физической величины - ее мера: меры длины, площади, объема, массы, в том числе понятие эталона. Исследуются соотношения между "изменяемыми" и "неизменяемыми" характеристиками тела; вводится понятие инвариантности. Материал этого раздела оказывает самое существенное влияние на формирование гибкого, вариативного мышления ребенка.

Третий раздел посвящен формированию представлений о веществе, его состояниях, "подвижности" состояния. Он является новым этапом дифференциации представлений о телах физического Мира.

Четвертый и пятый разделы дают новые направления исследованию свойств объектов окружающего Мира. Они посвящены причинам изменений, происходящих в нашем Мире, исследованию воздействия объектов друг на друга и удивительным свойствам многих тел живой и неживой природы, симметриям. На основе наблюдений за объектами живой и неживой природы вводятся понятия центральной и осевой симметрии. Эта тема имеет важный выход не только в физику, она является важной для формирования естественнонаучных представлений.

Тема 1: События. Формирование первых представлений о пространстве и времени, порядке и беспорядке, взаимодействии.

Существует ли порядок в природе? Физическое событие. Что произошло? Последовательность событий. Связь событий. Причины и следствия. Ищем причины событий, предполагаем их следствия, наблюдаем эти следствия.

Порядок и беспорядок. Случайность. Наблюдаем за событиями и анализируем их. Что от чего зависит?

Где произошло? Определение положения, места события. Что служит ориентиром? Ориентация на плоскости и в пространстве.

Относительность понятий "влево", "вправо". Относительная выделенность понятий "верх", "низ". Мы учимся ориентироваться на местности, в поле, в лесу. Что такое пространство?

Когда произошло событие? Понятия: "раньше", "позже", "одновременно". Понятие времени. Как можно определить время? Единицы времени: год, месяц, час, минута, секунда. Календарь, его история.

Тема 2: Неизменность и изменяемость.

Конфигурация предметов и ее изменения. Неизменяемость числа предметов при изменении их конфигурации.

Формирование представлений о длине как физической величине. Сравнение длин, измерение длины. Единицы длины. Неизменность длины при изменении формы линии. Когда нам нужно знать длину?

Формирование представления о площади как физической величине. Измерение площади. Единицы площади. Неизменность площади при изомерических ее преобразованиях. Когда нам нужно измерять площади?

Формирование представлений об объеме как физической величине. Неизменность объема при изменении формы тела. Работа с жидкостями. Каков самый существенный признак жидкости? Измерение объема. Единицы объема.

Формирование представлений о массе. Сравниваем разные тела. Неизменность массы при изменении формы тела. Складываем тела и делим их. Что происходит с массой? Играем в магазин.

Формирование представлений о целом и его частях. Сохранение целого при различных способах разбивки на части.

Тема 3: Тело и вещество.

Три состояния вещества. Основные признаки каждого состояния вещества. Исследуем вещества в различных состояниях. Доказываем, что газ - тело. Понятие о существенных признаках тела, состояния вещества. Может ли измениться состояние вещества? Наблюдаем превращения капли воды. От чего зависит состояние вещества? Влияние тепла и холода.

Тема 4: Твердые тела и их свойства.

Твердые тела, их признаки и свойства. Классификация тел по свойствам, выделение существенных свойств и признаков. Твердость, упругость, пластичность, сыпучесть, прозрачность, хрупкость. Определение свойств по признакам, установление соответствия между предметами и признаками. Рисуем и лепим тела.

Тема 5: Жидкие тела и их свойства.

Понятие жидкого тела. Выделение существенных свойств и признаков. Наблюдаем свойства жидких тел.

Тема 6: Первые представления о взаимодействии.

От чего зависят свойства тел? Что влияет на свойства тел? Как влияет то, из чего вещь сделана? Как влияют окружающие тела на происходящее? Что значит "влияние"? Как мы о нем узнаем?

Действие. Взаимодействие. Бывают ли односторонние действия? Наблюдаем взаимодействия. Ищем партнеров.

Тема 7: Симметрия.

Что такое симметрия? Ищем симметричные предметы. Смотрим на себя, на листики растений, цветы, животных, рыб.

Зеркальная симметрия. Работа с зеркалами. Что может зеркало? Путешествие в Зазеркалье. Королевство кривых зеркал. Зеркальные двойники.

Как сохранить самого себя? Вращаем предметы и тела. Ось вращения, ось поворота.

Понятие осей симметрии и определение порядка оси поворота. Симметрия переноса. Рисуем и рассматриваем снежинки и цветы. Орнаменты и бордюры. Как из одного цветка сделать орнамент? Симметрия в живой и неживой природе. Наблюдаем, рисуем, конструируем.

Поурочное планирование

Урок 1. Физические события. Порядок и беспорядок. Причины и следствия.

Урок 2. Где произошло событие? Понятие пространства.

Урок 3. Когда произошло событие? Понятия "раньше", "позже", "одновременно".

Урок 4. Понятие времени.

Урок 5. Дидактическая игра по теме "Формирование первых представлений о пространстве и времени, порядке и беспорядке".

Урок 6. Конфигурация предметов и ее изменения. Неизменяемость числа предметов при изменении их конфигурации.

Урок 7. Формирование представлений о длине как физической величине. Сравнение длин. Неизменность длины при изменении формы линий. Измерение длины, единицы длины.

Урок 8. Формирование представлений о площади как физической величине. Неизменность площади при изомерических преобразованиях. Измерение площади, единицы площади.

Урок 9. Формирование представлений об объеме как физической величине. Неизменность объема при изменении формы тела.

Урок 10. Формирование представлений о массе как физической величине. Неизменность массы при изменении формы тела.

Урок 11. Формирование представлений о целом и его частях: сохранение целого при различных способах разбивки на части. Диалектика неизменяемости и изменяемости.

Урок 12. Понятие физического тела и вещества. Наблюдения тел и веществ и формирование суждений о них.

Урок 13. От чего зависят свойства тел?

Урок 14. Три состояния вещества. Наблюдение тел и определение существенных признаков вещества в различных состояниях.

Урок 15. Исследование свойств веществ в газообразном состоянии.

Урок 16. Исследование свойств веществ в жидком состоянии.

Урок 17. Исследование свойств веществ в твердом состоянии.

Урок 18. Может ли изменяться состояние вещества? Превращение капли воды.

Урок 19. Что значит "влияние"? Как мы о нем узнаем?

Урок 20. Действие и взаимодействие.

Урок 21. Дидактическая игра по теме "Первое представление о взаимодействии".

Урок 22. Путешествие в мир симметрии.

Урок 23. Форма тела. Похожие и тождественно равные объекты.

Урок 24. Зеркальная симметрия тел.

Урок 25. Симметрия - наш помощник.

Урок 26. Как сохранить самого себя? Центральная симметрия.

Урок 27. Рассматриваем и рисуем снежинки и цветы.

Урок 28. Орнамент. Как из одного цветка сделать орнамент?

Урок 29. Симметрия переноса. Бордюры.

Урок 30. Путешествие в мир кристаллов.

Урок 31. Дидактическая игра по теме "Симметрия".

Программа курса "Мы исследуем Мир"

5 класс, 34 часа, 1 час в неделю (4 часа - резервное время)

Программа 5-го класса предлагает дальнейшее развитие представлений о Мире; выделяется следующий объект изучения - "Физическое явление". Из всего многообразия физических явлений в качестве первых для исследования и обсуждения мы выбираем тепловые и световые явления.

Наш выбор обусловлен практической важностью этих явлений для жизни человека и особой их наглядностью, что обеспечивает положительную мотивацию изучения этих тем.

Немаловажным фактором, определившим выбор тем исследования, явились простота и доступность проводимого физического эксперимента, отсутствие необходимости применять математический аппарат.

В программе выделены три логически связанных раздела. Первый посвящен описанию физики как науки с ее языком и специальными методами. Этот раздел предваряет исследование физических явлений, так как именно здесь у детей формируется навык введения физических понятий и величин, простейших моделей для описания наблюдаемых объектов и явлений окружающего Мира.

Во втором - "Тепло и холод" - исследуются тепловые явления на основе личного опыта учащихся и наблюдений, проведенных в классе и дома. Вводятся и обсуждаются физические понятия тепла и холода как его противоположности, способы их восприятия. Исследуется и обсуждается значение тепла и холода для жизни на Земле и для существования человека, в частности. Вводится понятие температуры как меры тепла и холода. Изготавливается и изучается термометр. Проводятся наблюдения за передачей тепла, за изменением состояния веществ при изменении их температуры.

Рассматриваются ситуации, в которых процесс изменения состояния веществ требует известной сообразительности, смекалки и фантазии. Задания сформулированы таким образом, что в процессе их выполнения дети должны высказывать некоторые гипотезы, проверить их наблюдениями, подметить определенные закономерности. Эти задания имеют вид вполне законченных физических исследований. Здесь основное внимание уделяется развитию умения наблюдать, воспринимать и анализировать новую информацию, высказывать гипотезы.

Третья тема посвящена световым явлениям. Здесь на основе демонстрационного эксперимента и практической исследовательской деятельности учащихся раскрывается более глубоко понятие световой точки, луча, физической закономерности.

Происходит знакомство с первыми точными законами окружающего Мира. Закладываются основы геометрической оптики. На основе изученных законов изготавливаются простейшие оптические приборы (калейдоскоп, перископ, камера-обскура).

При исследовании тепловых и световых явлений учимся строить простейшие физические модели. Отметим, что моделирование является основной компонентой самостоятельного физического мышления, которое так необходимо для дальнейшего изучения естественных наук.

Тема 1: Физика как наука

Предмет физики. Язык и методы физики. Физические величины, их признаки. Основные физические величины, физические модели.

Тема 2: Тепло и холод

Ощущение тепла и холода. Физические явления в природе, связанные с ощущением тепла. Мы живем в мире тепловых явлений. Как удержать тепло? Греет ли шуба? Есть ли своя шуба у Земли? Луны? Венеры? Теплоизоляция. Что дольше всего хранит тепло? Земля - планета воды. Вода и климат.

Изменения, происходящие с телами при нагревании и охлаждении. Исследуем, как ведут себя газ и жидкость при нагревании и охлаждении. Нагревание твердых тел. Проводим занимательные опыты: звучащая монета, вода-силач.

Можно ли доверять нашим ощущениям тепла? Температура - мера тепла и холода. Термометр. Конструируем термометр из бутылки. Сколько существует разных термометров? Практическая работа с термометром: "Вверх - вниз". Температурные рекорды. Путешествие по шкале температур.

Как передается тепло? Контактный способ передачи. Теплопроводность. Какие тела передают тепло быстрее? Конвекция, наблюдение конвекции. Невидимые лучи тепла. Как Солнце отдает тепло? Устанавливаем, как расстояние от Солнца влияет на температуру тел. Солнце - источник жизни на Земле. Уникальность природных условий для жизни на Земле.

Тепло и состояние вещества. Исследуем влияние тепла на изменение состояния вещества. Изменение состояния воды при смене времен года на Земле.

Наблюдаем и исследуем тепловые природные физические явления. Таяние - плавление. Кипение. Наблюдаем и описываем кипение. Пар. Испарение. Можно ли видеть пар? Проводим опыты. Влажное дыхание. Выясняем, почему верблюды неделями в пустыне обходятся без воды. Выясняем, что при испарении жидкость охлаждается.

Как создать тепло? Тепло и движение. Создаем тепло сами. Как древние люди добывали огонь? Можно ли заставить тепло работать? История о том, как заставили работать пар. Кладовые тепла. Топливо.

Тепло и Земля. Может ли перегреться наша планета? Может ли наша планета оледенеть? Мы в ответе за будущее планеты Земля. Мы в ответе за жизнь. Как надо жить человечеству, чтобы выжить?

Тема 3: Свет

Что светится? Естественные и искусственные источники света. Живые источники света.

Световая точка - "зайчик". Световые лучи. Луч света и прямая линия. Тень. Распространение света. Скорость света. Свет - самый быстрый бегун.

Отражение света. Солнечные "зайчики". Путешествие солнечного "зайчика". Как отражает зеркало? Природные и искусственные зеркала. Что мы видим в зеркале? Мир в зеркале. "Правый" и "левый" мир. Пестрый мир калейдоскопа. Практическая работа с двумя зеркалами. Оптические фокусы с зеркалами.

Почему ломаются предметы при их опускании в воду? Преломление света. Призма. Линза.

Простейшие оптические приборы. Как сделать фотоаппарат? Камера-обскура. Что мы видим на ее стенке? Перископ. Конструируем приборы сами.

Поурочное планирование

Урок 1. Предмет физики, методы физики.

Урок 2. Язык физики. Физические понятия.

Урок 3. Основные физические величины. Что может быть физической величиной?

Урок 4. Ощущение тепла и холода. Физические явления в природе, связанные с ощущением тепла.

Урок 5. Греет ли шуба? Как удержать тепло? Теплоизоляция. Земля - планета воды. Вода и климат.

Урок 6. Изменения, происходящие с телами при нагревании и охлаждении. Исследуем, как ведут себя газ и жидкость при нагревании и охлаждении.

Урок 7. Исследуем, как ведет себя твердое тело при нагревании и охлаждении.

Урок 8. Температура - мера тепла и холода. Термометр.

Урок 9. Конструируем термометр из бутылки.

Урок 10. Практическая работа с термометром: "Вверх - вниз".

Урок 11. Передача тепла. Контактный способ передачи. Теплопроводность. Конвекция.

Урок 12. Невидимые лучи тепла. Излучение. Солнце - источник жизни на Земле.

Урок 13. Тепло и состояние вещества. Исследуем влияние тепла на изменение состояния вещества.

Урок 14. Таяние - плавление. Кипение. Пар. Испарение.

Урок 15. Влажное дыхание. Выясняем, что при испарении жидкость охлаждается.

Урок 16. Создание тепла. Тепло и движение.

Урок 17. Кладовые тепла. Топливо.

Урок 18. Тепло и Земля.

Урок 19. Естественные и искусственные источники света.

Урок 20. Световая точка - "зайчик". Световые лучи. Луч света и прямая линия. Тень. Распространение света. Скорость света.

Урок 21. Отражение света. Зеркало.

Урок 22. Мир в зеркале.

Урок 23. Калейдоскоп. Изготовление калейдоскопа (развертка).

Урок 24. Изготовление калейдоскопа.

Урок 25. Работа с калейдоскопом.

Урок 26. Преломление света.

Урок 27. Призма. Опыты с призмой.

Урок 28. Линза. Опыты с линзой.

Урок 29. Простейшие оптические приборы. Камера-обскура.

Урок 30. Изготовление камеры-обскура.

Программа курса "Мы исследуем Мир"

6 класс, 34 часа, 1 час в неделю (5 часов - резервное время)

Программа шестого класса состоит из нескольких разделов. В первом - продолжаются исследования световых явлений, которые формируют первые представления о так называемой физической оптике. Этот раздел программы посвящен наблюдению, описанию и исследованию многочисленных световых явлений в природе, а также физических явлений, сопровождающих световые явления.

Важной и интересной для ребенка является тема: "Как мы видим Мир? Каким видят Мир разные представители животного царства?" Здесь формируются представления о глазе как природном физическом приборе, обсуждается роль мозга в формировании изображений.

Вторая тема посвящена природе звука и исследованию его свойств и характеристик. Наблюдаются, описываются и исследуются различные звуковые явления. Происходит знакомство детей с другим природным физическим прибором - ухом.

Обращается внимание на влияние различных звуков на человека, ставится проблема защиты человека от вредных звуков.

Изучение темы проводится на основе практических работ и наблюдений, самостоятельной работы с литературой.

Третья тема - "Первоначальные сведения о строении вещества". В ней даются понятия молекулы, движения молекул, их взаимодействия, модельные представления. На основе представлений о молекулах строятся модели вещества. Эта тема является одной из основных для изучения в будущем физики, химии, биологии.

И последняя, завершающая тема - "Общая картина Мира". В ней обобщаются и приводятся в систему все знания, полученные учащимися об устройстве окружающего нас физического Мира. Подчеркивается системность строения Мира, его структурность: первая структура - огромный мир звезд, Галактик - Вселенная; вторая - Макромир - земной Мир видимых физических объектов и явлений, включающих тела Солнечной системы; третья - невидимый Мир молекул, определяющий строение и свойства вещества. Подчеркивается взаимосвязь всех названных трех уровней строения физического Мира. Выясняется, что невидимый Мир маленьких молекул оказывается чрезвычайно могущественным. Он определяет характер и свойства всех тел, которые ребенок видит вокруг себя, т.е. свойства наблюдаемого Макромира.

Тема 1: Физические свойства света

Кто расцвечивает мир? Свет и цвет. Сплошной белый цвет. Цвета. Спектр. Домашний эксперимент - "разноцветные огоньки". Сколько оттенков цвета видит человек?

Как мы видим? Глаз - природный физический прибор. Глаз и мозг. Можно ли доверять нашим глазам? Зрительные иллюзии. Исследуем, как зрачок глаза меняет свой размер в зависимости от освещенности. Гигиена зрения. Наложение образов, фокусы с цветом. Каким видят мир разные представители животного царства? Фантазии-рисунки "Мы расцвечиваем Мир".

Свет и тепло. Тепловое действие света. Луч света разжигает костер и выжигает рисунки.

Световые явления в природе. Радуга. Устанавливаем, почему Солнце можно видеть до того, как оно поднимается над горизонтом.

Тема 2: Звуковые явления

Звучащая природа. Слушаем звуки леса, воды, птиц, животных, речь человека, музыкальные звуки. Легенда об Орфее и созвездии Лиры на небосводе.

Источники звука. Делаем источники звука сами. Звуки - сторожа. Звук и колебание. Наблюдаем колеблющиеся предметы. Колокола и бубенчики. Царь-колокол.

Как передается звук? Планета безмолвия. Какие тела хорошо проводят звуки? Профессия - слушающий землю. Существуют ли звуковые зеркала? Эхо. Отражение звука. Поглощение звука.

Какие существуют звуки? Шумы и музыкальные звуки. Характеристики звука. Громкость. Высота. Тембр. Поющие стаканы. Делаем "музыкальные инструменты" сами.

Звук на службе человеку. Вредные звуки. Как защитить человека от вредных звуков?

Как слышит человек? Ухо - физический прибор. Что слышит человек?

Не слышимые человеком звуки. Голос моря. Предсказательницы бури.

Иерихонская труба. Язык слонов. Язык дельфинов. Ультразвук - сверхвысокий звук.

Тема 3: Общие представления о Микромире

От чего зависят свойства вещества? Гипотеза Демокрита о молекулах. Поэма Лукреция Кара (первый в. до н.э.) "О природе вещей". Модельные представления о молекулах, их движении и взаимодействии. Доказательство молекулярного строения вещества. Броуновское движение. Диффузия газообразных, жидких и твердых тел. М.В.Ломоносов и его роль в развитии представлений о строении вещества. Атомно-молекулярное учение.

Тема 4: Общая картина Мира

Представление о физическом Мире. Представления о его структурных единицах: пространстве и времени, телах и веществе, излучениях. Структуры физического Мира: Макромир и микромир; Макромир и Мегамир. Человек и Мир.

Поурочное планирование

Урок 1. Свет и цвет. Сплошной белый цвет.

Урок 2. Цвета. Спектр.

Урок 3. Глаз - природный физический прибор. Глаз и мозг.

Урок 4. Зрительные иллюзии.

Урок 5. Наложение образов, фокусы с цветом. Фантазии - рисунки "Мы расцвечиваем Мир".

Урок 6. Свет и тепло. Тепловое действие света.

Урок 7. Световые явления в природе. Радуга.

Уроки 8-9. Интеллектуальная игра по теме "Световые явления".

Урок 10. Звучащая природа. Легенда об Орфее и созвездии Лиры на небосводе.

Урок 11. Звук и колебания. Колокола и бубенчики.

Урок 12. Как передается звук? Планета безмолвия.

Урок 13. Как усилить звуки? Отражение звука. Эхо.

Урок 14. Поглощение звука.

Урок 15. Шумы и музыкальные звуки. Характеристики звука.

Урок 16. Делаем "музыкальные инструменты" сами.

Урок 17. Звук на службе человеку. Вредные звуки, защита от них.

Урок 18. Ухо - физический прибор. Не слышимые человеком звуки.

Урок 19. Инфразвуки и ультразвуки в природе.

Урок 20. Интеллектуальная игра по теме "Звуковые явления".

Урок 21. От чего зависят свойства вещества? Гипотеза Демокрита о молекулах.

Урок 22. Модельные представления о молекулах, их движении и взаимодействии.

Урок 23. Доказательство молекулярного строения вещества.

Урок 24. Атомно-молекулярное учение.

Урок 25. Итоговый урок по теме "Общие представления о Микромире".

Урок 26. Представление о физическом Мире в целом.

Урок 27. Представления о структурных единицах физического Мира.

Урок 28-29. Интеллектуальная игра по курсу "Мы исследуем Мир".

В программах для каждого класса запланировано резервное время. Это время каждый учитель может использовать по своему усмотрению. Значительный объем его обусловлен тем, что главной задачей курса является развитие ребенка. Это значит, что на каждом уроке учитель решает множество психологических задач: развитие внимания, памяти, восприятия, организации обучения, обсуждения, исследования, каждая из которых полностью определяется тем, как продвигается развитие ребенка. Характер курса требует также, чтобы дети самостоятельно читали художественную и специальную литературу, а на уроках обсуждали прочитанное, обобщали и делали выводы.

По представленным программам в течение 6 лет проводились занятия в средней школе № 86 (лицее) учителем физики Тамарой Васильевной Харуновой и в средней школе № 79 учителем физики Еленой Петровной Корчемной в соответствии с концепцией по собственной авторской программе.

Дети, которые начали изучать пропедевтический курс на основе физики "Открытие Мира", в настоящее время учатся в 5-м и 6-м классах. Мы взяли две параллели друг за другом для того, чтобы вносить коррективы в программу курса, технологию и методы обучения.

О методах и формах работы с детьми, о позиции учителя, характере его взаимодействия с детьми, о приемах формирования системного мышления предполагается рассказать в следующей статье.