Как объяснить самым маленьким школьникам сложное физическое явление? Такое, например, как теплообмен. Конечно, через интересный опыт на уроке: сделайте с учениками термос. Соучредитель лаборатории учебного контента New Generation, физик по образованию, автор серии курсов «Крутая наука» Олеся Дерябина делится лайфхаками о проведении научных уроков со школьниками начальной школы. С этой пошаговой инструкцией и обучающим видео у вас точно все получится!
Как правило, под наукой в школе понимают набор естественных дисциплин, которые так часто было «больно» усваивать. Физика с кучей непонятных формул и абстрактных задач, биология со множеством сложных терминов, география по принципу «выучи, где расположено…». Однако даже по самой сложной теме можно совершить увлекательное путешествие, а усвоение научных основ автоматически произойдет опытным путем!
В качестве примера рассмотрим, казалось бы, сложную тему «Виды теплообмена». Помните такую из курса физики? Может, готовы назвать соответствующие виды или объяснить их суть младшим школьникам?
Заглянем в учебник.
Теплообмен — процесс смены внутренней энергии тела без выполнения работы.
Виды теплообмена:
- теплопроводность,
- конвекция,
- излучение.
Все «понятно»? Конечно, это определение из учебника 8-го класса, которое предполагает наличие у учеников соответствующих знаний. А что делать, если любознательный ребенок начального школьного возраста поинтересовался, как же работает термокружка или термос?
Радуемся любознательности ребенка и стартуем мини-исследование! Приготовились? Начинаем!
Мотивация
Даже если вы так и не дождались вопроса от любознательных детей, можете сами подтолкнуть их к этому. Например, обратитесь к ним за помощью/советом: «Что можно сделать, чтобы до конца урока ваш чай остался теплым?»
Вот так задачка! Обсудите предложения детей. Вероятно, кто-то скажет о термочашке или термосе. Конечно же, под рукой у вас такого не будет. Придется придумывать, мастерить, исследовать, изучать и найти собственные лайфхаки сохранения тепла! Фиксируем на доске задачу и двигаемся дальше!
Постановка задачи
Чтобы что-то смастерить, стоит проанализировать: что происходит с нашим горячим чаем? Почему он остывает? Куда убегает его теплота? Можно ли ее поймать? А чем и как? Руками не схватить. А как мы обычно сохраняем тепло?
Столько вопросов! Каждый тянет на свое мини-исследование! Позвольте детям поделиться собственными гипотезами, идеями и зафиксируйте на доске основной набор вопросов для дальнейшего исследования и анализа.
Открытие нового
Пора отыскать ответы на наши вопросы! Начинаем внимательно наблюдать за чашкой горячего чая и описывать, где же эти тепловые беглецы?
Побег № 1
Если присмотреться, мы видим пар над чашкой. Да и воздух над ней явно нагрет. Это точно бегство теплоты! И не только теплоты, но и самого чая. Вспомните о переходе воды в пар. Действительно становится понятно: с испарением жидкости в чашке становится все меньше.
А что предпринять, чтобы сделать невозможным такой побег? И с этим вопросом дети запросто справятся! Ведь нужно просто накрыть чашку крышкой или блюдечком. Ура! Теперь ни пар, ни теплота никуда не убегут!
Фокусируйте внимание детей на ключевом, направляйте наводящими вопросами — и дети обязательно найдут ответы самостоятельно!
Побег № 2
А все ли возможное мы сделали, чтобы сохранить теплоту? Может она находит еще какую-нибудь щелку для побега? Возвращаемся к нашей уже накрытой чашке. Если приблизить к ней руки, мы чувствуем теплоту… Итак, она убегает и с боков! И здесь нужно ее хватать! Как именно? Ведь всю чашку блюдечком не накроешь! Снова возвращаемся к обсуждению, гипотезам, предложениям детей.
Здесь уместно вспомнить, что теплоту можно вернуть назад, отразить. Так же, как свет отражается зеркалом, так и теплоту нашего чая можно отразить и вернуть обратно в чашку. А бытовым «отражателем» может стать самая обычная фольга! Вы можете продемонстрировать принцип отражения, применив аналогию со световым лучом. Следует посветить фонариком на фольгу, и мы увидим, что свет от нее отражается. Так же и с теплотой. Фольга мигом отражает ее назад! Заматываем нашу чашку в фольгу. Продолжаем наблюдение.
Побег № 3
Снова приближаем руки к чашке и понимаем: теплота все равно пробивается и уже передалась фольге. Что же еще сделать, чтобы остановить этот побег? Снова возвращаемся к обсуждению. Вспоминаем, что мы сами делаем, чтобы сохранить свое тепло зимой? Точно! Нужно одеть нашу чашку в теплую куртку! Куртку можем сделать из кусочков ваты. Заворачиваем чашку в ватную куртку, проверяем руками, чувствуем ли мы так же бегство теплоты по бокам и дну. И убеждаемся, что и это место бегства мы надежно перекрыли!
По ходу вспоминаем, что именно на этих принципах и работают наши термосы! Вспомните их устройство, продемонстрируйте один из примеров.
Если заглянуть внутрь термоса, мы увидим металлический блеск, похожий на блеск нашей фольги. Это металлическое напыление отражает теплоту напитка в термосе и не дает выйти наружу.
Как мы уже знаем, крышка в термосе не только и для того, чтобы из него не выливалась жидкость, но и чтобы удержать нашу драгоценную теплоту напитка.
А еще у любого термоса есть своя фишка: он представляет собой сосуд с двойными стенками, между которыми выкачивается воздух. Так даже воздух вокруг чашки, забирающий теплоту нашего чая, мы исключаем. Поэтому теплоте остается только сидеть внутри термоса. Из такого плотно закрытого сосуда уже не сбежишь!
Первичное закрепление
Вместе повторяем и анализируем места побега теплоты и наши действия по его задержке. К примеру, используем метод фронтального опроса.
И переходим к следующему шагу!
Самостоятельная работа
А теперь пришло время самостоятельно проработать материал и изготовить собственный мини-термос из подручных средств. Нам понадобятся (в расчете на один термос):
- Стаканчик 0,5 л — 1 шт
- Стаканчик 0,2 л — 1 шт
- Вата
- Фольга
- Крышечка (например, от кофе)
Термос собирается так: большой и маленький пластиковые стаканчики поочередно заворачиваем в фольгу. Большой стакан внутри заполняем ватой. Внутрь вставляем маленький стаканчик. Крышку можно сделать из кусочка ваты в форме диска, замотанного в фольгу. Закрепляем крышку к поверхности стаканчика скотчем. Вот и готов наш термос! Остается проверить его работу. Для этого достаточно налить воду одинаковой температуры в обычный пластиковый стаканчик и наш самодельный термос и через некоторое время проверить температуру в обоих сосудах. Конечно, наш термос выиграет!
Остается объяснить роль каждого элемента термоса и зарисовать его схему.
Встраивание нового знания в систему знаний
Осталось построить дополнительные связи между новым и уже известным, изученным ранее. В частности, вспоминаем, где еще может потребоваться сохранение теплоты. Как мы сохраняем теплоту дома? Особенно зимой. Как можно экономить энергию, используя приобретенные сегодня знания?
Также обсуждаем, как сохранить холод: к примеру, уберечь мороженое от таяния. Здесь вспоминаем термопакеты, ведь они работают по тому же принципу! Поделитесь с детьми короткой историей изобретения — она лишь подтвердит многофункциональность нашего термоса.
Из научной лаборатории на кухню
«Предок» термоса — так называемый сосуд Дьюара. Проводя многочисленные исследования в области низких температур, шотландский физик и химик Джеймс Дьюар создал самый первый «прототип» термоса. Однако прежде всего не для сохранения тепла, а для сохранения… холода. Именно так! Принципы сохранения тепла и холода те же. Так что в наш термос можно не только налить теплый чай, но и положить холодное мороженое.
При этом разработка Дьюара превратилась в привычный нам термос благодаря берлинским производителям стеклянных изделий. Для удобного использования сосуда Дьюара в быту немцы добавили к нему металлический корпус, пробку и крышку-стаканчик. Так мир увидел сегодня уже привычный всем нам термос.
Рефлексия
Проводим рефлексию. Можно даже за стаканчиком чая из детских термосов!
Конечно, здесь приведено много упрощений, еще не вводится сложный научный словарь, тонкости терминологии, формулы… Однако в дальнейшем упомянуть «щели побега теплоты» (они же — методы теплопередачи), методы их «закрытия» (принцип работы термоса) будет значительно проще! Стоит лишь представить наш самодельный термос! Именно так наука становится понятной «на кончиках пальцев».
Это лишь небольшой пример того, каким может быть научное занятие для маленьких исследователей. Больше научных тем, опытов, раздаточных материалов уже в скором времени на нашем спринте «Наука в начальной школе: системный подход».
