Сентябрьская образовательная программа по физике завершилась в «Сириусе» для 120 школьников 8-9 классов из 32 регионов России. Позади – теоретические и экспериментальные занятия, контрольные и зачетные работы, профильные лекции и семинары. Более подробно о том, чем занимались молодые исследователи в течение 24 дней, рассказал Сергей Кармазин, член центральной предметно-методической комиссии Всероссийской олимпиады по физике, руководитель исследовательской части программы.
«На сентябрьскую программу были приглашены ребята, которые в этом году немного не дотянули по всероссийскому рейтингу до финала олимпиады Максвелла. И наша цель – поработать с ними и подготовить к новым серьезным соревнованиям», – отметил педагог.
Еще одна особенность сентябрьской программы – это включение в учебный план исследовательской деятельности. Это значит, что кроме теорем и формул школьникам приходилось решать и сугубо практические задачи.
– Человеку, который живет наукой (или только собирается ею заниматься), без поиска ответа на вопрос "А что, если..?" очень тяжело, я это точно знаю. Всегда, даже в самом примитивном эксперименте, найдется какая-то неожиданность, в которой будет интересно разобраться. Вот именно поэтому я приехал в середине образовательной программы и привез ребятам с десяток любопытных идей о том, что померить и измерить. Привез с собой кое-какое оборудование, остальное предоставил «Сириус». У нас были все условия для научного творчества.
– В программе участвует много школьников. Как вы выстроили систему работы с ними?
– Во-первых, к исследовательской работе мы привлекли только девятиклассников и разделили их на девять лабораторий по семь человек в каждой (создали имитацию научного института), выбрали руководителя, заместителя, ответственного за хозяйственную часть (оборудование, приборы). Мы обозначили, что в группе обязательно должны быть специалисты, которые любят заниматься расчетами, писать формулы и искать соответствия между теорией и экспериментом, а также те, кто умеет и любит оформлять результаты эксперимента. Это очень важно, потому что любая научная деятельность заканчивается конференцией и публикацией научной работы, иначе в ней нет смысла.
– Что из себя представляла исследовательская часть программы, какие расчеты проводили ребята?
– Например, электрический чайник – герой множества задач по физике. Вода в нем нагревается, кипит, испаряется, на это тратится время. Возник вопрос: а как на самом деле соответствуют те модели, которые мы используем при решении задач, реальному поведению чайника? Забавным это кажется только со стороны. Пока две группы ребят проводили сравнительные исследования, они наткнулись на много неожиданностей. Например, при исследовании зависимости температуры в нем от времени. Сначала у нас коэффициент полезного действия вышел больше единицы – вроде как вечный двигатель получился. Это же надо разобраться, что к чему. Разобрались, поняли, пошли дальше. Опять же, мы в один из дней физбой проводили, и там была задачка: как определить удельную теплоту парообразования в кипящей жидкости. Вроде понятно, какая модель заложена, ребята все просчитали, задачка решилась. А когда начинаешь то же самое доказывать экспериментом, не все получается. Искали и в итоге нашли, какую модель построить, чтобы все совпадало.
– Еще один персонаж заданий по физике – батарейка. Ее вам тоже пришлось вывести на чистую воду?
– Конечно. Обычная пальчиковая батарейка, у которой, как мы знаем, есть два параметра: электродвижущая сила (ЭДС) и внутреннее сопротивление. Но их ведь надо еще разделить и посмотреть по отдельности, что портится раньше: напряжение пропадает или внутреннее сопротивление растет? Одна группа плотно энергично взялась за исследование батареек, у них масса идей на ее счет. Развернули настоящую исследовательскую деятельность.
Многие идеи для работы мы черпали из экспериментальных задач этапов Всероссийской олимпиады. Например, надо было определить плотность крупинки риса или гречки при условии, что она долго находилась в воде и разбухла. Когда она вбирает в себя воду, ее плотность стремиться к плотности воды. Мы выясняли, как это динамически происходит, как эта плотность зависит от времени, одинаковая она для разных сортов круп или нет, есть ли разница, какая вода, соленая или нет. В этих расчетах ребята тоже сделали много интересных открытий.
– А кто курировал работу групп, помогал школьникам в их исследованиях?
– Все педагоги, которые работали на образовательной программе, охотно подключились к этой работе. На каждые две лаборатории – по одному куратору из числа сентябрьских преподавателей. Им было очень интересно и за ребятами наблюдать, и какие-нибудь идеи им подсказывать.
Например, педагог Константин Кутелев курировал группу ребят, чьи исследования были на стыке физики, химии и электрохимии. Школьники изучали, что остается после высыхания капли воды на стеклянной поверхности, какие соли, в форме каких узоров. Была еще одна группа, которая работала с водой, но исследовала электропроводность. На итоговой конференции они вместе представляли свои доклады, сравнивая результаты.
– Иными словами, школьники учились всему тому, что должен уметь каждый ученый?
– Да. В первую очередь им надо было заинтересоваться какой-нибудь проблемой или задачей, организовать проведения исследования в этом направлении (подобрать оборудование, сделать установку), провести измерения, построить графики, проанализировать результаты и, если они не совпадают с ожидаемым ответом, выяснить почему, изучить литературу по этому вопросу, сделать выводы и наметить себе план дальнейших исследований. Это оказалась увлекательнейшая работа, с которой ребята отлично справились!
