Вірус даследчай дапытлівасці

Інфармацыйнай нагодай для размовы з вядомым педагогам, навукоўцам і метадыстам Аляксандрам Яўгенавічам Гелясіным стала яго распрацоўка факультатыву па фізіцы для профільных класаў. Не так даўно ён стаў настаўнікам-метадыстам, абагульніўшы вопыт “Фарміраванне даследчай кампетэнтнасці вучняў на факультатыўных занятках па фізіцы ва ўмовах профільнага навучання”.

Але, як звычайна бывае, гаворка выйшла за межы тэмы, бо сёння ў нас пачалі блытаць два розныя паняцці: “вучэбнае даследаванне” (якое і павінна стаць у школьнай практыцы ключавым) і “навуковае даследаванне” (якое магчыма толькі ў навуковых лабараторыях). Падмена паняццяў адбылася ў рэйтынгавай гонцы.

Аляксандр Яўгенавіч, маё першае пытанне ўсё ж тычыцца вашага факультатыву. Ведаю, што ў яго аснову ўвайшоў ваш шматгадовы педагагічны вопыт па фарміраванні ў школьнікаў даследчых кампетэнцый.

— Так, у маёй камп’ютарнай папцы “Вучні” ёсць уся інфармацыя аб навучэнцах, з якімі я працаваў з 2000 года і працую да сённяшняга дня. Гэты спіс змяшчае больш за 50 прозвішчаў. Некаторыя з іх сталі кандыдатамі фізіка-матэматычных (ці тэхнічных) навук, некаторыя, скончыўшы ўніверсітэт, працуюць у сферах, далёкіх ад фізікі, але работу з кожным з іх можна прыводзіць у якасці прыкладу практычнага прымянення набытага i абагульненага вопыту.

Для ілюстрацыі магу расказаць гiсторыю станаўлення як даследчыка аднаго з маiх вучняў — Рамана Палякова. У рабоце з iм, якая адбывалася на працягу доўгага часу (4 гады), найбольш ярка праявіліся ўсе прынцыпы педагагiчнага працэсу, накiраванага на фарміраванне даследчай кампетэнтнасці, і былі пройдзены ўсе этапы станаўлення вучня-даследчыка.

Штогод на першыя факультатыўныя заняткі да мяне прыходзяць 16—20 вучняў. У 2010 годзе сярод іх быў і вучань 8 “Г” класа Раман Палякоў. Работа з вучнямі 7—8 класаў на факультатыве пачынаецца з вызначэння сферы інтарэсаў кожнага. Для гэтага я праводжу з імі даследчыя (дыягнастычныя) гутаркі. У працэсе размовы высвятляецца, у чым дзіця паспяховае, у якіх гуртках займаецца, да чаго праяўляе асаблівы інтарэс, якую прафесію плануе выбраць у будучыні. Кірунак работы гуртка, у якім да гэтага часу займаўся вучань, можа мець і вельмі аддаленыя адносіны да фізікі.

Аляксандр Яўгенавіч ГЕЛЯСІН, кандыдат фізіка-матэматычных навук, настаўнік-метадыст, настаўнік фізікі гімназіі № 1 Віцебска, прарэктар па навукова-метадычнай рабоце Віцебскага абласнога інстытута развіцця адукацыі. Навукова-педагагічны стаж — 35 гадоў.
У гімназіі № 1 Віцебска працуе з 2000 года (з 2010 года па сумяшчальніцтве з асноўнай работай прарэктара ІРА выкладае факультатыўныя заняткі па фізіцы). За гэты час падрыхтаваў 13 пераможцаў рэспубліканскіх алімпіяд па фізіцы, 11 — Рэспубліканскага конкурсу работ даследчага характару (канферэнцыi) навучэнцаў, 17 пераможцаў міжнародных навуковых канферэнцый школьнікаў “Сахараўскія чытанні”, 3 пераможцаў міжнародных навукова-тэхнічных канферэнцый школьнікаў (Омск), 3 пераможцаў навукова-інжынерных конкурсаў навучэнцаў устаноў агульнай сярэдняй, прафесійна-тэхнічнай і сярэдняй спецыяльнай адукацыі Belarus Science and Engineering Fair, прызёраў Еўрапейскага конкурсу даследчых работ маладых вучоных (The European Union Contest for Young Scientists, Прага, Чэхія, 2013 год), прызёраў конкурсаў навукова-тэхнічных распрацовак маладых даследчыкаў (Intel International Science Engineering Fair, ЗША, 2009 і 2014 гады).
Аляксандр Гелясін — аўтар больш за 140 навуковых работ у галіне фізікі (фізіка кандэнсаванага стану, тэхнічная фізіка) і методыцы навучання фізіцы. Мае 25 патэнтаў і аўтарскіх пасведчанняў на вынаходствы. Лаўрэат спецфонду Прэзідэнта Рэспублікі Беларусь.
Член журы III (абласнога) этапу i IV, заключнага, этапу Рэспубліканскай алімпіяды па фізіцы, ганаровы ўдзельнік міжнародных навуковых канферэнцый школьнікаў “Сахараўскія чытанні”.

Я даю дзецям некалькі задач творчага характару (падобна да задач ТРВЗ або тэставых заданняў PISA), каб вызначыць тып і глыбіню мыслення. Пры праверцы рашэння прапанаванай задачы звяртаю ўвагу не столькі на пісьмовы варыянт адказу, колькі прашу вучняў расказаць, як яны рашалі задачу. Пры гэтым перш за ўсё звяртаю ўвагу на тое, як вучань разважае, як аргументуе свае дзеянні, наколькі дакладна выказвае думкі, як выбудоўвае прычынна-выніковыя сувязі, наколькі абгрунтаваныя яго высновы, у якой ступені рацыянальны і арыгінальны прапанаваны ім варыянт рашэння.

Для Рамана на 2010/2011 навучальны год была выбрана тэма “Камп’ютарнае даследаванне броўнаўскага руху”. Як вядома фізікам, элементарная тэорыя броўнаўскага руху ўпершыню была разгледжана А.Эйнштэйнам і, незалежна ад яго, М.Смалухоўскім. Пазней былі створаны розныя матэматычныя і камп’ютарныя мадэлі выпадковых блуканняў, якія апісваюць броўнаўскі рух. Аднак такія мадэлі з’яўляюцца даволі складанымі для разумення і выкарыстання ў элементарным курсе фізікі, таму я паставіў перад вучнем мэту пабудаваць дастаткова простыя матэматычныя мадэлі хаатычнага адна-, двух- і трохмернага руху броўнаўскіх часціц.

У адпаведнасці з мэтай была выказана здагадка, што з дапамогай камп’ютарных мадэлей, выкананых на пасільнай для вучня мове Pascal, могуць быць вывучаны асноўныя фізічныя характарыстыкі руху часціц пад уздзеяннем выпадковых сіл, а таксама створаны двух- і трохмерныя фрактальныя аб’екты. Гэтая работа патрабавала ад вучня сфарміраванасці ведаў па фізіцы, інфарматыцы, матэматычнай тэорыі выпадковых працэсаў, элементах эканамічных (біржавых) разлікаў.

Прадстаўляючы гэтую працу, Раман у 2011 годзе становіцца пераможцам Рэспубліканскага конкурсу работ даследчага характару (канферэнцыi) навучэнцаў і лаўрэатам спецыяльнага дыплома міжнародных навуковых канферэнцый школьнікаў “Сахараўскія чытанні” (Санкт-Пецярбург).

— А далей?

— У канцы навучальнага года на новы 2011/2012 навучальны год перад Раманам была пастаўлена больш амбіцыйная задача — адказаць на пытанне, ці можа вучань 9 класа дастаткова дакладна вызначыць некаторыя фундаментальныя фізічныя пастаянныя. Улічваючы вопыт папярэдняй работы, мы спынілі свой выбар на малекулярнай фізіцы. Тэму будучых даследаванняў сфармулявалі наступным чынам: “Эксперыментальнае вызначэнне пастаяннай Больцмана і лік Авагадра”. Гэтая работа выконвалася на стыку біялогіі, хіміі, фізікі і інфарматыкі з выкарыстаннем даволі складанага для навучэнцаў матэматычнага апарата, у якім Раману неабходна было разабрацца.
Нават абапіраючыся на прынцып “міні-макс”, не знайшоўшы спонсараў, нам (кіраўніку работы і бацькам Рамана) не ўдалося пазбегнуць пэўных фінансавых выдаткаў. Быў набыты лічбавы мікраскоп (тут неабходна ўказаць на важнасць устанаўлення ўзаемаразумення паміж бацькамі вучня і педагогам).

Ліпень — жнівень Раман прысвяціў адпачынку ў вёсцы, сумяшчаючы рыбалку, прагулкі, заняткі спортам з работай па тэме даследавання. Яго ніхто не прымушаў працаваць па тэме, але гэта той унікальны выпадак, калі вучань заражаны, па выразе Жарэса Алфёрава, “вірусам даследчай дапытлівасці”. Летам, падчас адпачынку, кансультацыі праводзіліся з выкарыстаннем інтэрнэту па электроннай пошце. У выніку карпатлівай працы нам удалося распрацаваць сваю даволі простую методыку вызначэння пастаяннай Больцмана і ліку Авагадра і атрымаць іх лікавыя значэнні Na = 6,34*1023 і к = 1,31*10-23, вельмі блізкія да агульнапрынятых (Na = 6 ,02*1023 і к = 1,38*10-23).

На новы 2012/2013 навучальны год перад Раманам была пастаўлена задача стварыць хімічны суперкандэнсатар. Сама назва задачы гаварыла пра работу на стыку электрахіміі і тэхнічнай фізікі. Работа працягвалася па адпрацаванай методыцы, але на больш высокім узроўні. Яна пачалася з вывучэння ўніверсітэцкага курса фізічнай хіміі. Потым з дапамогай высокатэхналагічных прыбораў былі праведзены даследаванні, у ходзе якіх намі былі вызначаны характарыстыкі прамысловых узораў іаністараў з ёмістасцю 0,22F і 0,47F. Для іх былi пабудаваны крывыя самаразраду, зарадныя крывыя і разрадныя крывыя напружання і току (пры разрадзе іаністара на паслядоўна падключаныя дыёд і рэзістар).

Для сваіх іаністараў быў створаны эксперыментальны гелепадобны электраліт з высокім парогам напружання электролізу, які забяспечвае ў 12,1 разу большае выходнае напружанне на іаністары, чым водны электраліт. Праведзены даследаванні метадаў вырабу іаністараў, створаны ўласныя ўзоры і даследаваны іх уласцівасці, паказана магчымасць ствараць практычна з падручных сродкаў уласныя іаністары з параметрамі, блізкімі да прамысловых. Так нарадзілася работа “Як стварыць суперкандэнсатар: практычнае выкарыстанне канцэпцыі двайнога электрычнага слоя”.

За гэтую работу Раман атрымаў дыплом І ступені Рэспубліканскага конкурсу работ даследчага характару (канферэнцыi) навучэнцаў, спецыяльны дыплом Міжнароднай навуковай канферэнцыі школьнікаў “Сахараўскія чытанні”, дыплом навукова-інжынернага конкурсу навучэнцаў Belarus Science and Engineering Fair і стаў прызёрам Еўрапейскага конкурсу даследчых работ маладых вучоных у Празе.

— А што было ў 11 класе?

— У 11 класе Раман сам прапанаваў тэму, якая гучала так: “Выраб Мендосінскага матора”. Упершыню і я, і Раман прыступалі да даследавання, не маючы практычна ніякай інфармацыі і тым больш надзеі на поспех. Шмат часу пайшло на засваенне новай галіны — праектна-канструктарскіх разлікаў і тэхнічных разлікаў магнітнай падвескі. Пасля працэсу праектавання пачаўся працэс вырабу рухавіка. Неабходныя (у адпаведнасці з нашымі разлікамі) магніты і сонечныя элементы былі набыты ў Кітаі праз інтэрнэт (і зноў дзякуй бацькам Рамана, бо гэтую частку работы і выдаткаў яны ўзялі на сябе). Восем месяцаў ішла карпатлівая работа. І вось вынік.

Намі былі створаны дзеючыя мадэлі рухавікоў на 2-х і 3-х абмотках, даследаваны іх фізічныя характарыстыкі. Былі разлічаны механічныя характарыстыкі руху ротара матора, атрымана залежнасць частаты кручэння ротара ад асветленасці. Паказана, што з прычыны здавальняючых значэнняў ККДз гэты рухавік можа эфектыўна выкарыстоўвацца ў краінах з высокай працягласцю светлавога дня, а таксама ў космасе. Работа па тэме “Выраб дзеючай мадэлі і даследаванне фізічных характарыстык бескалектарнага магнітна-левітацыйнага сонечнага рухавіка” была завершана. За гэтую работу Раман атрымаў дыплом І ступені Рэспубліканскага конкурсу работ даследчага характару (канферэнцыi) навучэнцаў, дыплом навукова-інжынернага конкурсу навучэнцаў Belarus Science and Engineering Fair і стаў прызёрам конкурсу Intel International Science Engineering Fair — 2014 (Лос-Анджэлес, ЗША).

— Усё гэта вельмі ўражвае. Але ж настаўнікі хочуць канкрэтных тэм для сваіх даследаванняў, прычым не такіх завоблачных…

— Педагогу сапраўды вельмі складана падабраць тэму. Сёння ўсе, як правіла, карыстаюцца інтэрнэтам, дзе школьных даследчых работ шмат. І не сакрэт, што многія іх адтуль і бяруць, маўляў, выступіш — і добра. Усё залежыць ад мэт, якія ставіць педагог. Калі на яго проста ціснуць (чаму, напрыклад, суседняя школа добра выступіла, а мы не?), то, зразумела, ён не зможа даць добрых вынікаў. Настаўнік па родзе сваёй дзейнасці не абавязаны займацца даследчай дзейнасцю ў галiне навукi, асновы якой ён выкладае. Ён можа ў межах асабістай кампетэнтнасці стварыць, напрыклад, нейкі фізічны прыбор, правесці хімічныя доследы або біялагічны эксперымент. Цяпер, паколькі ад настаўніка ўвесь час патрабуюць вынікаў, ідзе канкурэнцыя не толькі сярод педагогаў, але і сярод тых сродкаў і магчымасцей, якія яны маюць. Усім вядома, што многія сталічныя настаўнікі звяртаюцца па дапамогу ў даследчыя інстытуты, у акадэмію навук. Каб зрабіць пэўную даследчую работу і выйсці з ёй на міжнародны ўзровень, неабходна добрае абсталяванне. З аднаго боку, вельмі складана знайсці такое абсталяванне, а з другога — вельмі цяжка выканаць работу, каб яна выйшла на міжнародны ўзровень, не выдаткаваўшы пры гэтым ніякіх сродкаў.

Першапачаткова, калі звярталіся да даследчай дзейнасці ў школе, планавалася, што гэта будзе проста далучэнне школьнікаў да даследавання. А сёння, патрабуючы навуковых вынікаў, мы перайшлі гэтую мяжу. Усім патрэбны перамогі на рэспубліканскім, на міжнародным узроўні. Перагібаецца палка ў нас і з алімпіядамі і навукова-даследчай дзейнасцю. Настаўнікі становяцца заложнікамі такой сітуацыі. Асабліва цяжка педагогам малых гарадоў і населеных пунктаў. Вывад напрошваецца сам: не трэба ў кожнай школе патрабаваць ад настаўнiка i вучня абавязковых навуковых вынiкаў. Няхай настаўнік мэтанакiравана i эфектыўна прымяняе тэхналогii праблемнага навучання i далучае вучняў да вучэбна-даследчай дзейнасці. Калі дзіця захоча займацца навуковым даследаваннем, то яно знойдзе свой шлях.

У мяне, напрыклад, быў такі выпадак. Хлопчык напісаў пісьмо Жарэсу Алфёраву з просьбай даць параду, што рабіць, каб стаць вучоным. Жарэс Іванавіч гэтае пісьмо пераслаў нам (мы даўно ў добрых адносінах) з просьбай звярнуць увагу на гэтага хлопца. Хлопчык перайшоў вучыцца ў гімназію, стаў пераможцам Рэспубліканскай алімпіяды па фізіцы і Міжнароднага конкурсу даследчых работ навучэнцаў. Сёння вучыцца ў аспірантуры БДУ.

І яшчэ адно: любая навуковая работа не гарантуе станоўчага выніку ў межах строга адведзенага часу.

— Так, гэта праўда. А дзе можна знайсці цікавую тэму для даследавання?

— Па-першае, трэба сачыць за тэматыкай даследаванняў, якiя праводзяцца на “пярэднім краі” фiзiчнай навукi. Я сiстэматычна аналiзую артыкулы навуковых часопiсаў, напрыклад, такiх як “Поспехi фiзiчных навук”, “Часопiс тэхнiчнай фiзiкi” i iнш. Вынiкi аналiзу суадношу з агульнаадукацыйным i даследчым патэнцыялам вучняў, а таксама з матэрыяльна-тэхнiчнымi магчымасцямi ўстановы адукацыi. Безумоўна, простага пераносу акадэмiчнай навукi на вучнёўскую няма і быць не можа. Настаўнiк павiнен адаптаваць навуковую iдэю, трансфармаваць тэхнiку даследавання такiм чынам, каб зрабiць яе даступнай для вучняў. У гэтым я бачу прафесiйнае майстэрства настаўнiка — навуковага кiраўнiка вучнёўскай даследчай работы. Мне, вядома, прасцей, бо сам маю вялікі вопыт даследчай дзейнасці, больш за 20 гадоў працаваў навуковым супрацоўнікам навукова-даследчага iнстытута пры акадэмii навук, таму ёсць запас ідэй, якія можна рэалізаваць.

Акрамя таго, тэмы могуць з’яўляцца i нечакана. Напрыклад, неяк зімой іду міма катка, які заліваюць дзеці. Заліваюць гарачай вадой. Пытаюся: “Чаму? Гэта ж супярэчыць энергазберажэнню!” А яны мне адказваюць, што так вада замярзае паступова, таму паверхня катка будзе раўнейшай, а значыць, і больш зручнай. Я звяртаю іх увагу на гарбіны лёду, якія ўтварыліся там, куды вада трапляла, пакуль дабягала да катка. Тлумачэнняў, зразумела, ніякіх не атрымаў. Але прыйшоў у клас і расказаў пра свае назіранні вучням, папрасіўшы звярнуцца да адпаведнай літаратуры. Дарэчы, тады ў навуковых колах вяліся спрэчкі, якая вада замярзае хутчэй — халодная ці гарачая. Мы правялі шматбаковае даследаванне, у якiм абгрунтавалi той факт, што гарачая вада замярзае хутчэй за халодную. Гэтая работа была прадстаўлена на “Сахараўскіх чытаннях” i атрымала спецыяльны дыплом.

І такіх прыкладаў шмат. Ідзеш, бачыш, што вада па жолабе цячэ неяк не так. Адразу задаешся пытаннем чаму. Або падчас гульні зламалі клюшку: вызначыце, якой была сіла ўдару і якой павінна быць трываласць гэтай канструкцыі, каб яна не паламалася. І гэтак далей.

— Аляксандр Яўгенавіч, але ж далёка не кожны настаўнік будзе звяртаць увагу на такія дробязі?

— Канечне. І мы не павінны гэтага ад іх патрабаваць. Настаўнік павінен вучыць дзіця, актывізаваць яго пазнавальную дзейнасць, цікаўнасць. Але ж гэты працэс у нас, на жаль, недасканалы. Ёсць педагогі, якiя прымушаюць завучваць. Нехта вывучыць закон Ньютана і раскажа яго слова ў слова, нават з коскамі, і атрымае “дзясятку”. А той, хто пачынае разумнічаць і сумнявацца, задаваць пытанні, нават раздражняе настаўніка. Старажытныя філосафы выкарыстоўвалі сумненне як спосаб набыцця сапраўдных ведаў. Відаць, на аснове гэтага метаду з’явілася і навука. Менавіта дзеці, якiя сумняваюцца і задаюць пытанні, i з’яўляюцца патэнцыяльнымі даследчыкамі.

Гутарыла Вольга ДУБОЎСКАЯ.

Пакінуць каментарый

Ваш электронны адрас не будзе апублікаваны. Абавязковыя палі пазначаны *