CC BY
19
10
Вестник ТГГ1У. Вып. 2
Демонстрационный эксперимент по физике в старших классах средней школы. Пособие для учителей. Т. 1,2/ Под ред. Покровского А. А. Изд. 2-е, исп. М.: Просвещение, 1971. 5. Анциферов Л.И., Пищиков И М. Практикум по методике и технике школьного физического эксперимента: Учебное пособие для студентов пед. ин-тов по ф.-м. специальностям. М.: Просвещение, 1984. 255 с.
5. Лекционные демонстрации по физике / Под ред. Ивероновой В.И. Изд. 2-е, перераб. М.: Наука, 1972.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕКОТОРЫХ ПРОИЗВЕДЕНИЙ АРХИМЕДА В КАЧЕСТВЕ МАТЕРИАЛА
ДЛЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЫ
Пичурин Л.Ф.
Томский государственный педуниверситет
Многие предметы, изучаемые в школе, своими корнями уходят в античную эпоху и средневековье. Прежде всего это относится к математике, астрономии, механике. Уже одним этим можно объяснить значительную роль исторического материала в учебном процессе. Однако в практике преподавания учитель обычно ограничивается лишь биографическими сведениями о некоторых мыслителях прошлого, иногда -небольшими общими обзорами, описанием некоторых старинных машин и механизмов, создание которых связано с именами Архимеда, Леонардо да Винчи и др., доказательством некоторых теорем и решением задач исторического содержания или происхождения Иначе говоря, элементы историзма оказываются более или менее изящными добавками к основной части урока.
Обращение же непосредственно к трудам классиков - дело крайне редкое. Это естественно, ибо первооткрыватели, как правило, излагали свои открытия далеко не лучшим образом, беспокоясь не столько о доступности и, тем более, дидактичности изложения, сколько о фиксации самого открытия и, говоря по современному , утверждению своего приоритета. Понадобились века творчества педагогов, чтобы, например, превратить полторы страницы громоздкого обоснования 47-го предложения первой книги «Начал» Евклида в десять строчек убедительного и доступного доказательства теоремы Пифагора, или привести в современную форму закона Архимеда обстоятельнейшие рассуждения автора, составляющие книгу «О плавающих телах».
Такая обработка позволила современной школе приблизить учебные курсы к языку современной науки и потребностям современного общества. Но одновременно она лишила обучаемых возможности «прикоснуться» к открытию в момент его рождения, сделала школьные курсы естественных наук излишне формализованными, безжизненными, в значительной степени лишенными того методологического, общефилософского и даже гуманистического смысла, которым наполнены науки эллинов, арабов, гуманистов эпохи Возрождения.
Ныне имеется немало учащихся, которых интересует именно философская, общекультурная роль точных наук, их место и значение в человеческом обществе и истории его развития. Им интересна не прагматическая сторона вопроса («хочу стать инженером, а в технических вузах надо сдавать приемные экзамены по математике и физике»), не только факты, но и причины и история их возникновения, связи между ними, связи между науками и человеком. Иначе говоря, такие ученики, пусть и не очень отчетливо это осознавая, хотят понять. Почему лучшие умы человечества вот уже более двадцати пяти веков отдают свои силы, талант и время абстрактным констру кциям, многие из которых представляются весьма далекими от сиюминутных потребностей общества, и почему фараоны, халифы, императоры и парламенты содержат -и, как правило, неплохо, - мудрецов, формально говоря, ничего не производящих.
Отослать таких учащихся к переводам «Конических сечений» Аполлония или «Диоптрике» Декарта едва ли удастся, и не только потому, что далеко не в каждой библиотеке можно отыскать эти произведения, но и потому, что чтение этих источников недоступно не только школьнику , но подчас и учителю.
Но тексты классиков можно модернизировать, руководствуясь следующим принципом: идеи автора сохранить в первозданном виде, язык и символику - осовременить.
Разумеется, реализация этого принципа возможна далеко не всегда, ибо не только язык и символика, но и сами идеи автора могут сегодня оказаться неприемлемыми. Скажем, рассматривая ¡фуговой тепловой процесс, едва ли стоит обращаться непосредственно к первоисточнику - трудам Н. Карно, описавшему этот процесс на основе воззрений о теплороде (Г. Рихман. Дж. Блек). Подобное обращение имеет слишком уж специальный исторический интерес.
Однако есть немало научных результатов - «вечных истин», установленных нашими давними предшественниками, и сохранившими свое значение по сей день. В их числе ряд фактов и открытий, принадлежащих Архимеду. По существу им были выдвинуты некоторые идеи, предвосхитившие математический анализ XVII века и первые главы математической физики.
Вестник ТГПУ. Вып. 2
И
Более десяти лет мы вместе со студентами старших курсов, готовившими курсовые и дипломные работы, а также участвовавшими в спецсеминаре. Пытаемся реализовать высказанную выше концепцию педагогической модернизации трудов классиков науки с целью приближения этих трудов к пониманию старшеклассников и использования их непосредственно в школе. Эффективность такой обработки подтверждается проверкой ее результатов в школах Томска и Северска.
Проиллюстрируем сказанное несколькими примерами.
Чисто математические труды Архимеда легче поддаются педагогической обработке, нежели произведения, затрагивающие проблемы механики. Например, в «Квадратуре параболы» Архимед утверждает, что «всякий сегмент, заключенный между прямой и параболой, составляет четыре трети треугольника, имеющего с сегментом одно и то же основание и равные высоты». Смысл сказанного становится очевидным, как только мы изобразим парабол)' и поясним, что понятие «прямая» у Архимеда эквивалентно понятию «отрезок», равенство же сегмента параболы и треугольника понимается как равенство их площадей. Получив еще этот же результат на основе формулы Ньютона-Лейбница, мы легко можем поставить перед учащимися проблему: каким образом за девятнадцать веков до создания основ интегрального исчисления Архимед смог доказать свою теорему?
Переходя теперь к архимедову доказательству, мы выполняем почти те же построения, что и автор, дополнив его лишь использованием координатных осей, что в данном случае не играет принципиальной рода. В остальном доказательство почти не отличается от авторского, включая и так называемый «метод исчерпывания», и ссылку на аксиому, которую ныне принято называть аксиомой Евдокса-Архимеда и включать в начальные главы математического анализа.
Еще более изящно удается изложить основные результаты, полученные Архимедом в трактате «О спиралях». Уже само определение спирали Архимеда через сложение двух механических движений, вполне доступное на этом примере введение полярных координат и вывод соответствующего уравнения позволяют убедительно и интересно поставить перед учащимися задачу, решенную Архимедом Самостоятельный интерес представляет и попутно решенная Архимедом задача о суммировании квадратов чисел натурального ряда, которую мы решаем алгебраически, а не геометрически, т.е. здесь мы имеем пример более серьезной модернизации. Заметим, кстати, что почти во всех произведениях Архимеда можно отыскать небольшие частные задачи элементарной математики, вполне доступные для учащихся. Два же основных предложения трактата «О спиралях» вновь доказываются почти по Архимеду.
Подобным образом мы подвергли обработке и другие важные произведения Архимеда.
В преподавании физики представляют интерес по меньшей мере три работы Архимеда. Две из них («О равновесии плоских фигур или о центрах тяжести плоских фигур» и «Послание к Эратосфену. О механических теоремах») во многих своих предложениях дают примеры задач по статике, они сравнительно просто (затруднения могут вызвать лишь теоремы о центрах тяжести тел вращения) переводятся на современный язык и оказываются вполне доступными для школьников.
Третья работа - знаменитый трактат «О плавающих телах», содержащая известный закон Архимеда. В некотором смысле ей «не повезло». Даже квалифицированные учителя физики нередко без всяких комментариев пересказывают легенду о короне царя Гиерона, принимающем ванну Архимеде, возгласе «Эврика!» и т.д. Как известно, эта красивая история не имеет никакого отношения к закону Архимеда (хотя вполне возможно, что идея закона возникла у Архимеда в подобной ситуации). И учащиеся бывают удивлены, узнав, что «О плавающих телах» - глубокое механико-математическое исследование, значительное по объему (около 50 страниц современного текста), содержащее немало утверждений, связанных с условием равновесия плавающих тел и другими проблемами гидростатики. Некоторые части этого произведения довольно трудны для переложения на язык школьников, однако с первой частью (первые девять предложений) учащихся можно познакомить, лишь очень немного модернизируя текст.
Представляется, что концепция учебной модернизации произведений классиков может быть отнесена к творчеству большого числа ученых древности и средневековья, причем не только физиков и математиков, но и других мыслителей.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР ФИЗИКИ В ШКОЛАХ РОССИИ
Михайличенко Ю. П.
Томский государственный университет
Возникновение первых учебных физических кабинетов связано со школьной реформой 1786 г. Так, с 1784 года было начато «заготовление физических инструментов» для Петербургского главного народного училища, на базе которого затем возникла учительская гимназия - первое высшее учебное педагогическое заведение в нашей стране. Первоначально часть оборудования выписывалась из Австрии, а приборы
