От удивления – к вопросу...

Как создается атмосфера научного творчества

Каждый ли ребенок способен к исследовательскому творчеству? Вариант ответа: творчество – удел избранных.
А многим ли детям довелось испытать радость от собственного открытия и захотелось двигаться от удивления к вопросу и дальше – к поиску ответа.
Существуют экзамены в “хорошие” физматшколы – можно проверить, годен или не годен. Есть предметные олимпиады – от районной до международной. Есть тестирование, определяющее коэффициент интеллектуальности. Есть, наконец, пока еще вступительный экзамен в университет.
И все же ответ на наш вопрос не очевиден, а значит, есть предмет для обсуждения.
Как все-таки создается атмосфера научного творчества у младших и старших?
Вот именно атмосфера, уклад жизни, побуждающие детей формулировать собственные вопросы, размышлять, ставить опыты, обращаться за консультацией, проводить собственные исследования.

Радиоприемник из картофелины

Они не знали, сколько литров в кубометре воды. А если взять капельку (а сколько это?) оливкового масла, то оно растечется в ванной по поверхности воды слоем толщиной в одну молекулу. Подобная же ситуация – с бензиновыми разводами в лужах. Оказывается, можно вот так просто представить себе размеры молекулы, не посчитать, а увидеть, почти что потрогать!
Мы брали гирю, подвешивали ее на веревке, которая спускалась из окна третьего этажа на улицу: изучали колебания маятника. Дети, играющие во дворе, становились активными участниками образовательного процесса, проходившего в кабинете физики на третьем этаже школы.
Надували воздушные шарики, подвешивали то один, то другой грузик и бросали их с разной высоты. Разбирались, когда и почему замедляется падение парашютиста и при чем здесь сопротивление воздуха.
Так проходили уроки. Встала проблема учебника. По какому заниматься?
И тогда я стал просить у школьников разного возраста, случайно-неслучайно оказавшихся в кабинете физики, принести из домашних библиотек интересные книги о различных физических явлениях. Вначале откликнулись более дисциплинированные и показали мне множество различных учебников по физике. Эти учебники напоминали невкусное лекарство в красивых, разноцветных обертках.
А некоторых детей заинтересовал сам процесс поиска – стали приносить старые и даже старинные книги, собранные папами и дедушками. Мы перелистывали пожелтевшие страницы. Вот книжка Эрнста Маха “Механика”. Ребята и не знают, а я помню, как яростно критиковались взгляды великого физика, создателя теории сверхзвуковых полетов, во вчерашних учебниках по философии.
Про космос часто показывают по телевизору, да и фантастика – один из немногих читаемых нынче жанров, и потому старинные тоненькие книжки, написанные и изданные в Калуге на средства автора Константином Эдуардовичем Циолковским, – еще один, пусть ненадолго, объект нашего внимания. А с чего это вдруг Циолковский занялся проблемами освоения космоса?
В шестнадцать лет он приехал в Москву изучать сначала школьные, а потом и университетские науки.
И надо же, именно в это время библиотекарем Румянцевского музея становится русский философ Николай Федоров.
Высшей целью своей теории ученый считал воскрешение предков (“отцов”). А где им жить, если они воскреснут? Необходимо овладеть природой, освоить космос, управлять космическими процессами.
Идея расселения отцов по планетам Солнечной системы или еще дальше стала одной из важнейших для юного Циолковского. Об этом мало говорят и мало пишут. А ведь Циолковский всю жизнь решал именно проблему расселения в космосе наших воскресших дедов и прадедов. (Что за чушь! И не важно, что это правда. Незачем об этом знать детям!)
Но ведь это же самое любопытное!
И вот мы подходим к самому главному моменту наших книжных раскопок. Первый, второй, третий, чуть ли не одновременно, и, совсем не увлеченные науками, ребята приносят в класс крупноформатную разноцветную книгу, будто бы вот-вот пришедшую из воскресных телепередач, – “Оч.умелые ручки”. Авторы – Андрей Бахметьев и Тимур Кизяков. На обложке – девиз: думай – делай – играй – учись – фантазируй – пробуй.
С одной стороны, это не только не физика, но и не школьный предмет.
С другой – это можно сделать прямо сейчас, без предварительных долгих сборов.
С третьей – это интересное дело, которое можно довести до конца и получить готовый продукт, показать его друзьям и похвастаться реальными успехами.
А с четвертой, секретной стороны: “радиоприемник” из картофелины – это же принципы радиосвязи; воздушный змей из веника и полиэтиленовых пакетов – это теория воздухоплавания. Вот она, живая физика!
Началась какая-то иная жизнь, законы которой определялись не только учителем.
Раньше, когда-то давно, на уроках физики решали задачки про камень, брошенный (кем? зачем?) под углом альфа к горизонту.
В начале нашей поисковой эпохи некоторые школьники раскачивали маятник. И надо было наблюдать за бегом секундной стрелки, считать колебания – хором, громко, чтобы все слышали.
Другие в это время заключали пари – кто подбросит кусок кирпича выше крыши здания школы. После взвешивания мокрого и грязного камня наступал подходящий момент провозгласить закон сохранения энергии. У кого-то находился калькулятор, и старательные, прикинув высоту трехэтажной школы, рассчитывали скорость камня. Только вот кому она нужна, эта скорость?
Если хочется понять на самом деле, как живется слепому, – надо закрыть глаза повязкой на несколько часов и набить себе шишек.
А чтобы суметь понять малыша – надо присесть на корточки, став с ним одного роста.
Шестнадцатилетние живут в мире другой музыки, других скоростей. И потребности у них – совсем иные.
Вот у этой девочки дома живет хомяк – и она из нескольких двухлитровых невесомых бутылок из-под минералки мастерит для него жилище.
Двое десятиклассников, не очень-то любящих учиться, хорошо знают, как устроен телевизор. Не так давно, в начале осени, они устанавливали на даче чиненый-перечиненый «ящик» (как они выразились): были проблемы с приемом телесигналов. А тут еще и катастрофа с Останкинской башней. Взятая из “Оч.умелых ручек” идея телеантенны «баночного» типа – из старой вешалки, пустых емкостей из-под пепси-колы и телевизионного кабеля – пришлась юным мастерам как нельзя вовремя.
Заодно – как бы между прочим – мы обсудили и то, что открыл Маркони, и то, что создал Попов, и то, чем цветной телевизор отличается от черно-белого.
Эти физические разговоры мальчишкам интересны: им это по жизни нужно именно сейчас!
С любопытством старшие, входя в класс, смотрят, как катаются у пятиклашек тележки, моторчиком которым служат воздушные шарики. Соплом «двигателя» является корпус старой шариковой ручки. Вместо тормоза – кусочек мела, скотчем прикрепленный к тележке. Мел, между прочим, рисует прекрасную траекторию движения тележки на полу. Кто-то с секундомером засекает время. Так, на собранных своими руками моделях, легче понимаются простейшие физические понятия: путь, траектория, скорость, ускорение.
В школе порой хочется есть, да еще и не вовремя: так давайте смастерим из пустых емкостей из-под кока-колы простейший термос. Нужны еще фольга, изолента... Чай остается горячим дольше, а принципы теплоизоляции понятнее.

Согласно теории относительности

Конечно же, эксперимент – это еще не все, что есть в современной физике. На орбите вокруг Земли много месяцев работают космонавты. Станция «Мир» скоро приводнится в Тихом океане. На международной космической станции трудятся бок о бок наши и американские астронавты. Это совсем недалеко – вот они, на экране телевизора. Говорят слегка с запаздыванием (а как рассчитать скорость передачи сигнала от нас к ним и обратно?).
Согласно теории относительности Эйнштейна (относительность – это понятно, это когда я сижу в поезде, а перрон поехал. А вот кто такой Эйнштейн?), космонавты вернутся слегка помолодевшими. Насколько? Один брат-близнец на орбите, другой – в Москве. Про первую космическую скорость старшеклассники слышали. А что, космонавт на орбите вправду помолодеет?
И тогда физика оказывается действительно нужной для понимания событий вокруг нас.
Наступила зима. Декабрь. Восьмиклассник Стас после звонка продолжает оживленно рассказывать, как он прошлой зимой на санях катался. И через две недели снова поедет на лошадях. Включаюсь в разговор.
– Согласно третьему закону Ньютона, лошадь тянет твою, Стасик, телегу с такой же силой, с какой и телега тянет лошадь. Силы эти равны и направлены в противоположные стороны. Почему же тогда телега движется? И ты на ней?
Ответ первый:
– А лошадь тянет чуть-чуть сильнее, чем телега.
Ответ второй.
Ответ третий.
И лишь через пятнадцать минут, высказав кучу гипотез, мы соображаем, что лошадь копытами толкает землю! И потому происходит движение. В космосе – представим такую уникальную космическую лошадь, наверное, лошадь-робота – движение происходить не будет!