ВЕЧНЫЙ ФОНТАН ГЕРОНА ИЛИ МИФ ИЗ ИНТЕРНЕТА Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

Педагогика

УДК 373.1

учитель физики и астрономии, преподаватель кафедры физического и математического образования Чернечкин Иван Александрович

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Благовещенский государственный педагогический университет» (г. Благовещенск)

ВЕЧНЫЙ ФОНТАН ГЕРОНА ИЛИ МИФ ИЗ ИНТЕРНЕТА

Аннотация. В данной статье рассматривается понятие функциональной грамотности. Представлен опыт учителя физики по её развитию посредством вовлечения учащихся 7 класса в проектную деятельность. Приводится использование материалов сети Интернет в образовательном процессе для повышения мотивации школьников к изучению физики. Рассматривается способ создания учащимися рабочего фонтана и использование этой модели для закрепления тем, изучаемых в школьном курсе дисциплины.

Ключевые слова: функциональная грамотность, педагогический опыт, проектная деятельность, Интернет в образовании, фонтан Герона, фонтан Бойля.

Annotation. This article discusses the concept of functional literacy. The experience of a physics teacher in its development through the involvement of 7th grade students in project activities is presented. The use of Internet materials in the educational process to increase the motivation of schoolchildren to study physics is given. The method of creating a working fountain by students and the use of this model to consolidate the topics studied in the school course of the discipline are considered.

Key words: functional literacy, pedagogical experience, project activities, Internet in education, Heron's fountain, Boyle's fountain.

Введение. В 2016 году Россия занимала 34 место по качеству образования в мире [1]. Ключевым индикатором конкурентоспособности страны в данной проблеме являются образовательные результаты. Мониторинг образовательных результатов производится посредством международных исследований IEA (международной ассоциации оценки образовательных достижений), TIMSS (международное сравнительное исследование в области математического и естественно-научного образования), PISA (международная оценка образовательных достижений), что отражено в Государственной программе РФ «Развитие образования» от 26.12.2017 г.

Деятельность первых двух организаций сводится к исследованию достижений учащихся в области определённых дисциплин из школьного курса, PISA специализируется на выявлении уровня подготовленности молодёжи к дальнейшей, «взрослой» жизни. Именно это подразумевается под понятием «Функциональная грамотность». Она состоит из 4 компонентов [2]: читательской (понимание и анализ написанного, применение содержания прочитанного текста для достижения собственных целей)и математической (понимание роли математики в становлении общества) грамотности, естественно-научной (использование естественно-научных знаний, умений и навыков в реальных жизненных ситуациях, для решения жизненных проблем с помощью научных методов) и финансовой грамотности (рациональное решение разных финансовых проблем личного и общественного характера).

Основы каждого вида грамотности школьники получают в начальной школе. На второй ступени общего образования происходит дальнейшее развитие навыков учащихся. В 7 классе школьники Российской Федерации знакомятся с новой учебной дисциплиной, объединяющей все 4 вида грамотности, - физикой. Физика - наука не только теоритическая, но и практическая.

Изложение основного материала статьи. При обучении физике необходимо придерживаться общенаучных принципов и подходов: систематичности и последовательности, самостоятельности и активности, сознательности и доступности, научности и связи теории с практикой.

В данной статье рассматривается опыт учителя физики Амурской области по развитию навыков функциональной грамотности у учащихся 7 класса МОБУ СОШ № 1 с. Ивановка путём вовлечения их в проектную деятельность.Такая деятельность включает в себя этапы, необходимые школьникам для решения не только учебных задач, но и реальных жизненных проблем [3]. Основными этапами проектной деятельности являются: анализ проблемы, постановка цели и задач проекта, подбор средств достижения цели, поиск и обработка необходимой информации, оценка полученных результатов и выводов [4].

Образовательный процесс в МОБУ СОШ № 1 с. Ивановка на уроках физики базируется на учебно-методическом комплексе, разработанным Пёрышкиным Александром Васильевичем. Во втором полугодии ученики 7 класса изучают темы: «Давление», «Сообщающиеся сосуды», «Архимедова сила».

При изучении темы «Сообщающиеся сосуды» школьникам было представлено кейс-задание, которое заключалось в просмотре видео-фрагмента «Вечный фонтан Герона» из сети Интернет и объяснения возможности или невозможности увиденного. В видео демонстрировался классический фонтан Герона, состоящий из трёх сосудов, расположенных один над другим и соединённых между собой тремя трубками. Устройство фонтана Герона изображено на рисунке 1 [5]. По словам автора ролика, изначально вся жидкость находится в среднем сосуде, и для начала работы фонтана нужно добавить немного воды в верхнюю чашу. Далее по трубке вода из чаши начнёт поступать в нижний резервуар, повышая в нём давление воздуха, которое будет передаваться в среднюю ёмкость. Воздух, в свою очередь, давит на жидкость в среднем сосуде, заставляет её подниматься по трубке и изливаться в виде фонтана. Падает же жидкость в верхнюю чашу, образуя своеобразный круговорот.

Рисунок 1. Устройство фонтана Герона

Однако, авторы видео-ролика также утверждали, что конструкцию можно упростить до 2 сообщающихся сосудов, и если одна трубочка будет короче другой, то фонтан будет работать вечно. Фотография видео-фрагмента представлена на рисунке 2 [6].

Мнения школьников о возможности вечного фонтана разделились. Большинство учеников утверждало, что ничего вечного не бывает, а значит, в ролике есть подвох, часть же учеников поверили своим глазам, считая, что такой фонтан возможно создать.

Далее следовало изучение темы. Ученики узнали, что в сообщающихся сосудах высота столбов однородной жидкости относительно уровня моря совпадает. Это объясняет, почему ёмкости в фонтане Герона располагаются одна под другой, обеспечивая создание избыточного давления. Если же одну ёмкость поднять относительно другой, в них установится равное давление воздуха, фонтан перестанет работать. Кроме того, фонтан работает до тех пор, пока создаётся избыточное давление, то есть пока в среднем сосуде находится жидкость. После того, как вся жидкость из центрального сосуда иссякнет, достаточно перезарядить фонтан для возобновления его работы. Однако, такое объяснение вызвало доверие не у всех. С учащимися, изъявившими желание, было проведено элективное занятие по созданию собственного фонтана.

Рисунок 2. Фотография видео - фрагмента «Упрощённая модель вечного фонтана Герона»

Начальный этап занятия - целеполагание - пройден школьниками весьма быстро, так как цель была ясна: создать собственный фонтан, работающий бесконечно долго. Далее ученики делились на группы, для подбора информации о работе вечных фонтанов. В Интернете кроме фонтана Герона ученики нашли ещё один пример беспрерывно работающего фонтана - фонтана Бойля. Принцип его работы представлен на рисунке 3 [7].

Для создания фонтанов потребовались материалы, которые не составило труда найти: пластиковые бутылки, термоклей, водостойкий герметик, пластиковые трубочки от капельниц, пенопласт.

Так как фонтан Бойля значительно проще в своём создании, то первым изготовили его. Никакого «поднятия жидкости под собственным весом» (как уверяли псевдоучёные из Интернета) школьники не увидели, жидкость в двух сообщающихся сосудах устанавливалась на одном уровне.

Рисунок 3. Фонтан Бойля

Для внесения ясности в работу этого «чуда из Интернета» школьникам было предложено посмотреть видео-фрагменты в замедленном темпе. Оказалось, что никакого вечного фонтана Бойля не существует, всё дело в насосе, поднимающем жидкость на высоту. Сам же насос и провода к нему видео блогеры располагают так, чтобы их не было видно.

Фонтан Герона потребовал значительно больше времени и сил, так как ученикам хотелось сделать что-то красивое, а не просто склеить две бутылки вместе. В качестве основания фонтана использовался квадрат из пенопласта со стороной 20 см, в одном углу которого было проделано отверстие для пластиковой трубки. В этом месте устанавливался низ пластиковой бутылки объёмом 2 л. Справа от него приклеивался квадрат пенопласта с длиной стороны 10 см. За этим квадратом, в следующем углу основания, располагался прямоугольник со сторонами 20 см * 10 см. В последнем углу был расположен прямоугольник высотой 30 см. На каждую «ступеньку» фонтана устанавливалась ёмкость, представляющая собой сообщающиеся сосуды: к основанию пластиковой бутылки приклеивалось горлышко - получилось самодельное «ведёрко с носиком». Самая верхняя ёмкость и самая нижняя соединялись между собой пластиковой трубкой.

Далее необходимо было налить жидкость в каждый сосуд так, чтобы уровень жидкости доходил до «носика». Для запуска фонтана в верхний сосуд наливалась жидкость уровнем выше «носика». В силу вступал закон сообщающихся сосудов и жидкость из верхней ёмкости перетекала в сосуд, находящийся ниже, и так до самого нижнего «стаканчика». Согласно уверениям видеоблогеров, жидкость под собственным весом должна была по трубке подняться в верхнюю ёмкость и излиться в виде фонтана. В действительности, ничего подобного не произошло: вода начала через верх нижнего сосуда просто вытекать. Ученики были расстроены, так как их ожидания не подтвердились.

Чтобы подбодрить школьников, учитель предложил модернизировать фонтан и довести его до рабочего состояния. Необходимо было подобрать насос, способный закачать жидкость на уже имеющуюся высоту и установить его. Было два варианта использования насоса: из старого потера, который был дома у одного ученика, или машинный бензонасос, который был у учителя. Так как школьники были заинтересованы в самостоятельной работе, то сначала испытали насос из потера. Как показала практика, мощности ему не хватило. После этого к пластиковой трубке подсоединили бензонасос. Такой насос работает от напряжения 12 В, то есть для его функционирования необходим соответствующий источник питания - аккумулятор. После подключения насоса к источнику тока, фонтан заработал. Но школьникам этого было мало: они захотели повторить опыт блогеров, закрыв насос и провода от него пенопластом. Получившийся макет фонтана представлен на рисунке 4.

Рисунок 4. Ученическая модель фонтана

Выводы. Таким образом, при выполнении данного проекта ученики 7 класса развили навыки функциональной грамотности. Читательская грамотность формировалась в ходе подбора и анализа литературы. Математическая грамотность развивалась в ходе расчётов при конструировании моделей. Естественно - научная грамотность сопровождала учащихся на

всём пути создания фонтана, ведь его работа объясняется физическими законами. Финансовая грамотность формировалась в ходе рационального подбора необходимого материала, чтобы создание фонтана было наименее затратным.

Литература:

1. Ковалева, Г.С. Возможные направления совершенствования общего образования для обеспечения инновационного развития страны (по результатам международных исследований качества общего образования): материалы к заседанию Президиума РАО 27 июня 2018 г. / Г.С. Ковалева // Официальный сайт «Центр оценки качества образования ИСРО РАО». -Электронный доступ: http://www.centeroko.ru/public.html

2. Липова, Н.И. Общая функциональная грамотность. Виды функциональной грамотности / Н.И. Липова // Научно-методические и практические аспекты интеграционных процессов в науке и технике: Сборник статей Международной научно-практической конференции, Ижевск, 25 октября 2022 года. - Уфа: Общество с ограниченной ответственностью "Аэтерна", 2022. - С. 195-198

3. Дорошина, Л.А. Инновационная проектная деятельность как путь совершенствования проектной деятельности учащегося / Л.А. Дорошина // Современное технологическое образование: опыт, инновации, перспективы: сборник материалов II Международной научно-практической конференции, Липецк, 26-27 апреля 2018 года. - Липецк: Липецкий государственный педагогический университет имени П.П. Семенова-Тян-Шанского, 2018. - С. 23-26

4. Основы проектной деятельности: Учебное текстовое электронное издание / А.И. Блесман, К.Н. Полещенко, H.A. Семенюк, A.A. Теплоухов // Омск: ОмГТУ. - 2021. - 38 с.

5. URL: https://gradusdom.ru/interer/fontan-bez-nasosa.html

6. URL: https://www.youtube.com/watch?v=G_ekQiYd-ZU

7. URL: https://proekt-sam.ru/reservoir/fontan-gerona.html

Педагогика

УДК 378

аспирант Черняк Татьяна Гайковна

НОЧУ ВО «Московский финансово-промышленный университет «Синергия» (г. Москва)

ПОДГОТОВКА ПЕДАГОГОВ К РУКОВОДСТВУ КОНКУРСНЫХ ПРОЕКТОВ ТЕХНИЧЕСКОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ УЧАЩИХСЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ

Аннотация. Статья повещена некоторым компетенциям современного педагога, которые должны быть сформированы в ходе его подготовки к руководству деятельностью школьников по подготовке конкурсных проектов технической направленности. Внимание, например, уделяется комплексу умений и навыков педагогического работника, связанных с формированием у участников образовательных отношений мотивации к участию в таких конкурсах. Рассматривается также умение учителя обсуждать с обучающимися комплекса предметов, явлений и событий, которые предполагается исследовать. Говорится и об умении использовать современные образовательные методики. Исследуется такой важный момент, как готовность учителя к проведению бесед с родителями учащихся на соответствующую тематику. В качестве ведущей задачи рассматривается способность к формированию у учащихся системы умений и навыков, связанных с получением информации из различных источников.

Ключевые слова: проектная деятельность школьников, проекты технической направленности, внеурочная деятельность, учитель, ученик.

Annotation. The article is devoted to some of the modern teacher competencies, which should be formed in the course of his/her preparation for directing the schoolchildren activities in the competitive technical projects preparation. Attention, for example, is paid to the complex of the teacher's skills and abilities associated with the motivation among participants of educational relations to participate in such competitions formation. The ability of a teacher to discuss with students the subjects, phenomena and events that are supposed to be investigated is also considered. It is also said about the ability to use modern educational methods. Such an important point as the readiness of the teacher to conduct conversations with the students' parents on the relevant topic is investigated. As a leading task, the ability to form a system of skills and abilities related to obtaining information from various sources is considered.

Key words: project activity of schoolchildren, technical projects, extracurricular activities, teacher, student.

Введение. Интенсификация всех сфер жизни современного общества влечёт за собой трансформацию требований к выпускникам российских школ. При сохранении значимости предметных или «жёстких» навыков (англ. - hard skills) фиксируется неуклонное возрастание роли «мягких», надпредметных (англ. - soft skills) (В.О. Виноградова, Г.Г. Дроженко, А.Э. Цымбалюк, А.Н. Шрайбер) [3, С. 41-42].

Сказанное, в свою очередь, обуславливает необходимость изменений в сфере методологии основного общего и среднего (полного) общего образования. Необходимо расширение использования в образовательном процессе методик, позволяющих оптимизировать процесс формирования «мягких» навыков обучающихся (Б.В. Железов, Л.Г. Зверева, Д.Е. Клеваков, П.М. Кудюкин, А.В. Лещенко, Б.Ю. Сербиновский, О.Р. Шувалова) [4, С. 237]. Это относится как к урочной, так и ко внеурочной деятельности [3,С. 44].

В рамках этой, последней, определённой эффективностью в плане развития системы soft skills учащихся обладает проектная деятельность (Н.В. Горбунова, О.Б. Ермакова, Е.В. Лизунова) [5, С. 21]. Последняя представляет собой специально организованную самостоятельную деятельность школьников. Эта деятельность характеризуется направленностью на планирование и выполнение познавательных, исследовательских и конструкторских задач на определённую тему (Х.Э. Абдулшехидова, А.Б. Воронцов, В.М. Заславский, Н.И. Трояновская, С.В. Клевцова) [11, С. 48-49]. Результатами использования данной формы работы, организуемой в том числе как подготовка к конкурсу проектов технической направленности, являются:

- получение школьниками новых знаний, умений и навыков;

- создание нового продукта с использованием активных способов действий [13, С. 150].

Вышеперечисленные особенности делают необходимой специальную подготовку педагогов к руководству соответствующими формами активности современных школьников [14, С. 318].

Компетенциям учителя, которые должны быть сформированы в ходе неё, посвящена данная статья.

Изложение основного материала статьи. В связи с темой настоящего исследования в первую очередь следует отметить, что деятельность преподавателя и обучающихся, связанная с реализацией конкурсных проектов, должна быть