КАК ЖЕ СТАЛО НЕПРОСТО ЗАИНТЕРЕСОВАТЬ УЧЕНИКОВ!

Эффектные эксперименты, которые прежде вызывали восторг, перестали удивлять. Дети уже видели такие в видеороликах, в научных музеях, в образовательных шоу. И при том в гораздо более высоком качестве исполнения, чем может себе позволить обычный учитель физики. То же самое касается и рассказов о загадках науки, о биографиях замечательных ученых. Да, такие рассказы вызывают интерес, но уже далеко не тот, что прежде. Так что же делать? Ругать смартфоны? Или искать то, что свяжет учебный материал с естественными интересами детей, с их жизнью? Одно из возможных средств для достижения этой цели – открытые жизненные задачи.

Кейс: Задача «Парадокс замерзания»
В этой задаче идет речь об известном феномене, который был описан еще Аристотелем. Сейчас это явление известно как эффект «Мпембы». Он состоит в том, что горячая вода, выставленная на мороз, замерзает быстрее холодной воды той же массы. И, хотя здравый смысл и наши познания говорят о том, что должно быть наоборот, многие эксперименты подтверждают существование этого эффекта.
В чём причина «эффекта Мпембы»? Почему горячая вода замерзает быстрее холодной?
Так формулируется задача.

Использовать эту задачу можно и в 8 классе (тема «тепловые явления») и в 10 (тема «МКТ и термодинамика»). Естественно, что уровень обсуждения в 8 и 10 классах будет разный. Но в этом и заключается замечательное свойство открытых задач – степень сложности возможных решений может быть различной в зависимости от подготовленности решателя.
Иногда ученики сначала не верят в то, что такой эффект существует. И это отличный старт для дальнейшего разговора. Можно рассказать историю ученика Мпембы и обсудить проблему недоверия к фактам, выходящим за границы существующих представлений. Можно вспомнить и об Аристотеле, Бенджамине Франклине, Рене Декарте – исследователях, занимавшихся этим эффектом.

Высказанное учениками недоверие – это признак того, что им, по крайней мере, не все равно…

А дальше – поиск решений!

Обычно я предлагаю ученикам разделиться на небольшие группы и в совместном обсуждении генерировать идеи. Не всегда ребята готовы работать самостоятельно. Не всегда они способны работать творчески, не по шаблону. Привычка к решению стандартных задач уже сформирована и хорошо укоренена, а вот задача открытая вызывает недоумение. Если обсуждение идет слишком вяло, учитель может вмешаться, аккуратно задать пару наводящих вопросов, намекнуть на какие-то возможные решения.
Если вы будете использовать открытые задачи на уроках регулярно, эта проблема исчезнет очень быстро. Скоро вы заметите, что ученики с удовольствием включаются в решение. Они начинают высказывать оригинальные идеи, предлагать такие объяснения, о которых вы бы даже никогда и не подумали.

И здесь важно проявить чуткость и открытость. «Хвалить и принимать» - такова моя установка. Каким бы бредовым не показался ответ, предложенный учениками, обязательно нужно найти в нем что-то позитивное, и помочь ребятам выйти на разумные выводы.
Например, звучит ответ, что горячая вода замерзает быстрее потому, что, охлаждаясь от более высокой температуры, набирает большую скорость остывания. Поэтому она по инерции продолжает остывать быстрее и после того, как достигнет температуры холодной воды. По этой причине быстрее происходит и замерзание.

Какая может быть реакция учителя?

Первый вариант. Ты применяешь понятие инерции к тепловому процессу. А это недопустимо! И хорошо бы это уже понимать!
Второй вариант. Ого! Ты применяешь понятие инерции к тепловому процессу? А какие эксперименты можно предложить, чтобы подтвердить или опровергнуть твою гипотезу?

В первом случае мы лишь без всякого изящества завершаем разговор, причем завершаем не на самой высокой ноте. Вряд ли ученики захотят в следующий раз делиться своими идеями. Кому приятно в очередной раз выглядеть дураком?

А вот второй вариант – это не только возможность продолжить обсуждение данной задачи, но и хороший вклад в будущее. Поверив в то, что их идеи всегда будут восприняты конструктивно, ребята постепенно учатся работать над творческими заданиями и радуются, когда на уроке звучит: «А сейчас открытая задача. Разделитесь на группы для обсуждения…».

Открытые задачи всегда выходят за рамки какого-то конкретного предмета. И в зависимости от учебных целей, такая задача может быть использована для обсуждения широкого круга тем. К примеру, задача про эффект Мпембы может стать поводом к разговору по истории, химии, философии, психологии, и т.д.
Открытая задача – это отличный инструмент в арсенале современного педагога.

Текст задачи:

Парадокс замерзания
Однажды школьник из Танзании Эрасто Мпемба учился готовить мороженое на уроке кулинарии и заметил, что горячая смесь застыла в морозильнике быстрее, чем охлаждённая. Удивлённый, он обратился за разъяснениями к своему учителю физики. Но тот лишь посмеялся, сказав, что такого не может быть. «Это не всемирная физика, а физика Мпембы» — так он прокомментировал открытие ученика.

А между тем эффект был описан ещё Аристотелем в IY веке до нашей эры. Упоминал о нём и Френсис Бэкон, и Рене Декарт, и даже один из основателей США — Бенджамин Франклин.

Эффект состоит в том, что горячая вода, выставленная на мороз, замерзает быстрее холодной воды той же массы. Хотя здравый смысл и наши познания в области термодинамики говорят о том, что должно быть наоборот!

В чём причина «эффекта Мпембы»? Почему горячая вода замерзает быстрее холодной?

Контрольный ответ

Существуют различные объяснения данного эффекта.
Одно из них дал Бенджамин Франклин, проведя серию экспериментов. Горячая вода быстрее испаряется, а следовательно, быстрее уменьшается её масса. Время замерзания воды зависит не только от её начальной температуры, но и от массы. Чем меньше воды, тем быстрее она замерзает. Поэтому и наблюдается данный эффект.

Другое объяснение сводится к тому, что у стакана с горячей водой лучше контакт с охлаждающей поверхностью (под тёплым стаканом плавится снег, и вода заполняет воздушные пустоты). А значит, и теплоотдача выше, чем у стакана, под донышком которого присутствуют пузырьки воздуха.

Но не всё так просто. Ряд экспериментов показывает, что даже при отсутствии указанных факторов эффект всё же наблюдается... Возможно, это связано с особыми химическими свойствами воды. Но пока вопрос остаётся открытым… А вы любите открытые вопросы?
Кстати…

Таких людей, как Бенджамин Франклин, называют полиматами. Полимат — это универсальный человек. Его кругозор не ограничивается какой-то одной областью. Наука, искусство, политика… любая сфера человеческой деятельности — поле его интересов. Таким и был Франклин!

Это один из самых значительных государственных деятелей XVIII века. Его подпись стоит под документами, учреждавшими основание США. Он входит в число семи отцов-основателей этой страны.

Но Франклин был не только политиком, но и замечательным изобретателем! Он изобрёл молниеотвод, бифокальные очки, электрофорную машину, электростатический двигатель, экономичную отопительную печь, стеклянную гармонику, оригинальную конструкцию кресла-качалки…

И в науке сделал немало. Например, именно благодаря Франклину электрические заряды называют «положительными» и «отрицательными».

Он изучал атмосферное электричество (молнии) и объяснил принцип действия конденсатора.

А ещё он писал книги…

А ещё изобрёл систему тайм-менеджмента…

А ещё…

Авторство афоризма «Время — деньги!» тоже принадлежит Франклину.

Можем добавить от себя: «Франклин — деньги!», ведь его портрет располагается на 100-долларовой купюре США.

Зарегистрироваться на семинары по ТРИЗ-педагогике для учителей можно здесь.