Автор этого материала учитель физики из Харькова Полежака Артем Иванович,  ведущий блога 15 минут науки. Сотрудник Лаборатории методики преподавания физики (ХНУ им. В.Н. Каразина). Автор нового демонстрационного прибора “Аэростол” (Патент № 32520 G09В 23/06). Учителем физики и астрономии ХСШ №29. Ведущий кружка “Юный физик” и мастер-классов “Кулинарная физика” (шоу-программа для малышей).

Ссылка на исходный материал.

На основе кружка “Юный физик” я с коллегами провел небольшое исследование среди учеников 2-4 классов на предмет понимания ими молекулярной природы газа. Свое восприятие газа школьники выражали в рисунках. Их работы очень яркие и говорят сами за себя, приглашаю ознакомиться с результатами исследования.

Вначале будет немного теории о психологии и методике обучения физике, кому не интересно, листайте сразу вниз к рисункам.

Зачем ребенку в 6-7 лет изучать физику?

Многие считают, что в возрасте 6-7 лет ребенок еще слишком мал для восприятия физики, а тем более таких абстрактных тем, как молекулярное строение вещества и межмолекулярные взаимодействия. Я и сам, как методист, обязан согласиться, что штудирование учебников и справочников по физике учеником младших классов ни к чему хорошему не приведет. Каждый учебный материал должен быть адаптирован по возрасту и  подаваться в свое время. Преждевременная его подача приведет к:

• перегрузке;
• разочарованию в собственных возможностях;
• нежеланию обучаться предмету в дальнейшем.

В моей лаборатории уже более десяти лет существует учебная программа предназначенная для учеников младших классов, разработанная с учетом соответствующих возрастных психологических особенностей школьников. Дети получают вводный адаптированный экскурс в физику. Мы показываем им демонстрации, проводим эксперименты, делаем  определенные наблюдения и выводы. Дома ученики также делают свои собственные опыты и открытия. В такой обстановке ученики не заучивают сложный материал, а как настоящие ученые, сами делают простые, но очень важные открытия.

Таким образом, у учеников появляются стойкие представления о главных фундаментальных основах физики. Ребенок еще не знает формул, не может рассчитать электрическую цепь. Но этих знаний уже достаточно, чтобы понять, почему происходят те или иные явления вокруг него, он может шире смотреть на окружающий его мир. Школьник получает не только качественные опорные знания, которые помогут ему в дальнейшем, но еще и огромную мотивацию, уверенность в себе и своих силах. Что немаловажно, ребенок делает первые шаги по дороге научного мышления.

Какие такие образы рождаются?

Упрощенно образом объекта можно назвать умозрительную картинку, которая возникает при мысленном оперировании этим объектом. Представьте себе карандаш… Представили? Образ уже в вашей голове Вы его видите. Представляя сложные объекты мы используем огромное количество разных образов, так представляя двигатель автомобиля механик будет использовать образы свечи, цилиндра, поршня, клапана и т.д.

Точно также, в сознании ученого все физические процессы и явления формируются из составных базовых образов. Ученые представляют себе молекулы, их движение, их взаимодействия, и только благодаря этим образам могут разбираться даже в сложнейших физических процессах. Подобные образы служат фундаментом для любых физических знаний.

Младшие классы, это именно тот возраст, когда ребенок широко открыт на образное восприятие и впитывает все как губка. На занятиях  в кружке перед нами стоит цель помочь ученику сформировать правильные и качественные образы основных физических объектов.

Как проводилось исследование (педагогический эксперимент)?

На протяжении 9 занятий (по 45 минут) мы готовили наших учеников к правильному пониманию молекулярной природы вещества. Было проделано более 20 физических экспериментов и наблюдений (в том числе и самостоятельных дома), которые имели непосредственное отношения к молекулярному строению вещества. Разумеется, понятие “молекула” была введена не сразу, вначале мы убеждались что при нагревании тела увеличиваются, что воздух и вода могут оказывать давление. Затем мы анализировали, что все из чего-то состоит, ввели понятие молекулы и экспериментально убеждались, что между ними есть расстояние, некое взаимодействие и, что молекулы находятся в непрерывном движении.

Первый рисунок. Затем ученики получили чистые листы и задачу:

“Нарисуй газ и то что в нем происходит так, как ты это себе представляешь.”

Мы убедили учеников, что рисунок не будет оцениваться. Нам было важно узнать какие картинки (образы) возникают в голове у  детей, когда они представляют себе газ. До это мы не рисовали газ на доске и не давали ребятам никаких картинок – им не с чего было делать репродукцию, они рисовали то, что на самом деле представляли. Единственное, что могло испортить эксперимент, так это срисовывание у соседей по парте.

Второй рисунок. После того, как рисунки были собраны, я на протяжении 10 минут показывал модельные демонстрации на приборе “Аэростол” (подробнее см. ссылку). Я показал модель газа и его сжатия. По окончании демонстрации мы снова раздали детям чистые листы. Теперь задание звучало так:

“Нарисуй газ и то, что в нем происходит так, как ты это себе представляешь теперь. Если ничего не изменилось – нарисуй такой же рисунок.”

Имея два рисунка мы можем не только оценить образные представления учеников, но и отследить в динамике качественные изменения, произошедшие во время наблюдения демонстраций на “Аэростоле”.

На видео — опыт, показывающий, как происходит диффузия.

Смотрим на сами рисунки

Слева рисунок до просмотра на демонстрации на “Аэростоле”, а справа после:

2 класс, 6 лет. Похоже, родители тоже занимаются с ребенком:

4 класс, 9 лет:

3 класс, 9 лет:

4 класс, 10 лет:

3 класс, 9 лет:

3 класс, 8 лет:

3 класс, 8 лет:

2 класс, 7 лет:

2 класс, 6 лет:

2 класс:

4 класс, 9 лет:

2 класс, 8 лет:

2 класс, 7 лет:

7 лет:

3 класс, 8 лет:

2 класс, 7 лет:

2 класс, 8 лет:

2 класс, 7 лет:

4 класс, 8 лет:

4 класс, 9 лет:

4 класс, 9 лет:

4 класс, 10 лет:

3 класс, 8 лет:

2 класс, 7 лет:

3 класс:

2 класс, 7 лет:

2 класс, 8 лет:

2 класс 7 лет:

Спасибо ученикам за показательные рисунки, а также родителям, которые приводят своих детей к нам на занятия.

Делаем выводы (результаты педагогического эксперимента)

Основные параметры, по которым оценивается исследование – это владение образом “молекула”, а не некой субстанцией, а также владение образом “движение молекул”. Мы только начали открыто говорить о молекулах и их движении, поэтому могли рассчитывать только на зарождение этих образов. В дальнейшем мы продолжим тему, и эти образы проявятся и поспеют.

Итак, подведем итоги:

1. Дети показали высокий результат, уже многие имеют образы молекул и их движения, у некоторых он уже начинает созревать, а ведь это весьма абстрактная тема.
2. Мы смогли пронаблюдать, как развивается образ в динамике, за 10 минут.
3. Убедились, что демонстрации на “Аэростоле” – это мощный и эффективный инструмент по развитию образов. За 10 минут работы он вызвал заметные качественные изменения в понимании молекулярной природы газа для многих учеников.