Нова українська школа: дидактичні основи STREAM-освіти в початковій школі - Сергій Вакарін 2021

Наука як мозаїка. Практичні заняття
Уроки для позакласних занять (група продовженого дня)

Перед початком уроків цієї серії варто зробити такий вступ для учнів.

Вчитель: «Згадаймо ще раз, як ми збирали мозаїку з Лего, або кольорового скла, або камінчиків на пляжі. Складати їх можна по-різному. Так само по-різному можна поєднувати знання з різних наук.»

Коментар для вчителя

Підручники часто написані гранично спрощено. Але ж саме в цьому віці діти вчаться швидко, з цікавістю, можуть ефективно осягати суть природи й світу (що може стати для них нецікавим в середніх класах). Автор знайомився з тим, як ведуться заняття в американських школах, якими підручниками там користуються. Наприклад, серед того, що вивчають у молодших класах у США (підручники для 4 класу), — різні фізичні сили в нашому повсякденному житті, в тому числі сили тертя, тяжіння та ін. Ось як відбувається це навчання. (Автор тестував цей підхід у формі «сократівського» діалогу з класом, в основному це виглядало так: задаємо питання, чекаємо відповідей, даємо правильну відповідь, коментуємо.)

Фізика — наука про матерію, енергію та взаємодію між ними.

(Далі текст у цьому розділі — пряма мова вчителя на уроках.)

Якщо ви хочете прискорити рух, наприклад, коли їдете на велосипеді, що ви зробите? Правильно, почнете сильніше натискати на педалі! Від дії цієї сили вони почнуть швидше крутитися, і ваш рух прискориться.

А як можна швидко сповільнити рух, якщо не працюють гальма? Правильно, можна «пригальмувати» ногами по землі. Сила тертя вашого взуття, що торкається землі, допоможе загальмувати велосипед. Але робити це потрібно обережно! На великій швидкості ми не можемо відразу зупинитися — ми продовжуємо рухатися за інерцією. Якщо ми різко пригальмуємо ногами по землі, велосипед може перевернутися.

Коли ви застосовуєте силу до об’єкта, він теж застосовує силу до вас. Спробуйте відкрити двері долонею. Ви відчуєте, як двері пручаються. На долоні залишаться червоні сліди — це тому, що сила опору дверей діяла на вас.

Завдання: під час занять фізкультурою звернути увагу, як ми діємо своєю силою на тренажери, на землю, як вони діють на нас, що це нам дає та які є небезпеки. Наприклад, під час бігу ми відштовхуємося від землі. Земля при цьому діє на нас із силою. Тому буває, що після бігу можуть трохи поболіти ноги.

Але якщо людина падає з висоти, через удар об землю вона може зламати ногу, а з більшої висоти — може не пережити такий удар. Навіть коли падає у воду.

Щоб полегшити своє життя, ми навчилися користуватися силами природи. Наприклад, щоб плисти в човні, можна гребти, використовуючи весла. А можна використовувати енергію вітру — для цього придумали вітрила. Вітрила, які «ловлять» вітер, — великий винахід. Потім таким же чином людина навчилася ловити вітер крилами млинів, а потім і літаків. А зараз ми вловлюємо енергію вітру турбінами вітряків, і таким чином з вітру робимо електрику. Для отримання електрики використовуються й інші природні явища, наприклад, її можна добувати з енергії води в річках. Коли ви підставляєте руку під струмінь води — відчуваєте, з якою силою вона діє на вашу долоню?

Домашнє завдання. (Попросіть дорослого допомогти в його виконанні.) Коли вдома ви миєте посуд, візьміть дві тарілки, на яких залишилася приблизно однакова кількість кетчупу або томатної пасти. Завдання: відмити одну, підставивши її під слабкий струмінь води, а другу — під сильний струмінь.

1. Як ви думаєте, яка тарілка відмиється швидше?

2. А тепер спробуйте відмити першу тарілку, підставивши її під слабкий струмінь води. Запишіть, скільки секунд знадобилося.

3. Відмийте другу тарілку під більш сильним струменем води. Запишіть, скільки секунд знадобилося.

4. Порівняйте результати. Яка тарілка відмилася швидше? Все вийшло, як ви очікували, чи ні?

5. Чому одна тарілка відмилася швидше, ніж інша?

Коментар для вчителя

Відповіді на це завдання можуть бути різними. Але на останнє запитання учні повинні відповісти: «Тому що вода з різною силою діяла на тарілки. Якщо сила була більшою, тарілка відмивалася швидше».

Земля та м’яч

Коли ви кидаєте м’яч, він зрештою падає на землю. Це тому, що всі предмети притягують один одного. І ми з вами теж. Земля притягує м’яч, а м’яч — Землю. Ця сила тяжіння, або гравітації. Тому м’яч летить до Землі. А ви помічали, що Земля летить до м’яча? Навряд чи. Це тому, що у Землі сила тяжіння в багато разів більше, ніж у м’яча. І завдяки цій силі ми все ще на Землі. Інакше ми б могли злетіти з неї в космос!

Чому небезпечно бігти донизу крутою вулицею

Спробуйте пробігтися донизу вулицею з невеликим нахилом. Ви помічаєте, що бігти нею легше, ніж рівною вулицею? Як ви думаєте, чому?

(Ви задаєте класу ці питання та очікуєте на відповідь, потім даєте правильну відповідь.)

Відповідь: на похилій вулиці на вас сильніше діє сила тяжіння.

А як вам вдається втримати рівновагу?

Відповідь: вам допомагає сила тертя взуття по поверхні землі.

А чому важко утримати рівновагу, якщо вулиця з дуже крутим нахилом?

Відповідь: на ній сила тертя стає занадто малою в порівнянні з силою тяжіння. Якби вулиця була вертикальною, сила тертя вас би не втримала, і ви б просто покотилися б донизу.

А чому ми не можемо просто зупинитися?

Відповідь: нам завадить ще одна важлива сила — сила інерції. Коли ми швидко рухаємося по крутою вулицею донизу, на нас діє інерція разом із тяжінням. Тому ми не зможемо зупинитися так швидко, як на рівній вулиці.

Домашнє завдання: експеримент з кулькою або круглим предметом

Візьміть дошку або інший подібний предмет з рівною поверхнею (у крайньому випадку — лінійку) та невелику кульку або круглий предмет (це може бути коліщатко дитячої машинки або в крайньому випадку навіть кругле драже). Злегка підніміть один кінець дошки з невеликим нахилом. Можете оперти її на один кубик Лего (можна використовувати інші однакові об’єкти кубічної форми — наприклад, дитячі кубики). Запустіть по ній донизу обраний предмет. Створіть таблицю у програмі Word (або Excel). Запишіть в таблицю, скільки секунд предмет котився донизу.

Тепер зробіть більший нахил. Підкладіть під дошку два кубики. Знову запустіть по ній донизу обраний предмет і запишіть у таблицю, скільки секунд він котився донизу.

А в третій раз підкладіть три кубики та знову запишіть результат.

Якщо кубики замалі порівняно з дошкою і тому з одним кубиком предмет не починав котитися вниз, додавайте кубики, поки він не почне рух. Для стійкості конструкції замість кубиків можна використовувати однакові прямокутні елементи Лего або інші предмети — такі як коробочки з-під ліків (якщо бути математично точним, у загальному випадку маються на увазі однакові прямокутні паралелепіпеди). Тоді запишіть у таблицю, скільки кубиків було в кожній спробі.

Чи помітили ви, як час залежить від висоти? Правильно, коли висота збільшується, час зменшується.

А тепер зробіть схему вашої конструкції.

Слова для запам’ятовування

Тертя: сила, яка стримує рух об’єкта

Гравітація: сила тяжіння між об’єктами

Інерція: сила, яка змушує об’єкти продовжувати рух (або продовжувати залишатися на місці)

Протидія: сила, з якою об’єкт діє на нас, коли ми діємо на нього своєю силою