§ 30. Тематика экскурсий
1. Здание, как объект для экскурсии. Изучение здания с точки зрения физики имеет огромное и притом непосредственное практическое значение для учащихся. Ряд законов физики находит себе применение как при возведении здания, так и для создания в нём необходимых для жилья условий. Сведения по физике позволяют учащимся понять значение фундамента как основания здания и постепенного уширения каменных стен многоэтажного здания (считая сверху вниз). Ознакомление с вопросом о теплопроводности веществ даёт возможность объяснить применение для строительства определённых материалов, а также ряда мер, ведущих к утеплению здания.
Городской водопровод является менее интересным объектом, чем местное водопроводное устройство, состоящее из водонапорного бака, водомерного указателя, насоса и сети. Канализационное устройство оказывается уместным для рассмотрения только водяных затворов (сифонов) и отчасти вентиляции, для чего предназначены вытяжные трубы.
Устройство водяного отопления излагается в учебниках физики, и поэтому ясна необходимость осмотра этого сооружения в натуре. Изучение вентиляции печного отопления служит иллюстративным материалом по вопросу о конвекции в газах. Устройство печного и водяного отопления связано также с явлениями расширения тел и теплоёмкости.
Электропроводка в здании должна являться образцом электромонтажа, который облегчает учащимся усвоение элементарных навыков по электромонтажу, необходимых в жизненной практике.
В перечисленных случаях объектом для экскурсии по большей части может служить здание самой школы, что представляется особо удобным в смысле экономии времени и простоты проведения экскурсии. При этом имеется полная возможность осмотры по отдельным вопросам производить раздельно, соответственно плану изучения физики. Каждый из таких отдельных осмотров потребует 10—15 минут.
2. Энергетическое хозяйство. Под названием «энергетическое хозяйство» подразумевается: 1) Получение механической энергии посредством машин-двигателей. 2) Превращение механической энергии в электрическую и распределение последней. 3) Использование электрической энергии для получения механической силы, света и теплоты.
Из машин-двигателей в курсе физики рассматриваются: водяная турбина, паровые машины и турбина, двигатель внутреннего сгорания. Из водяных турбин наибольшее значение, ввиду простоты своего устройства, имеет для семилетки наливное водяное колесо. Изучение назначения плотины, принципа действия колеса и приведения от него в действие машин-орудий (мельница) рассматривается при прохождении механики в связи с вопросом о превращении потенциальной энергии в кинетическую.
Осмотр турбинной установки особой методической ценности не представляет. Ознакомление с гидроэлектрической станцией уместно при рассмотрении вопроса об электрификации.
Паровую машину можно продемонстрировать лишь на паровозе или локомобиле; стационарные установки паровой машины исключительно редки. У паровоза и у локомобиля устройство котлов сравнительно просто, и аппаратура их (предохранительный клапан, водомерное стекло и пр.) соответствует описаниям в учебниках.
Особенно ценной в методическом отношении является экскурсия к локомобилю, машинист которого покажет топку, дымовую коробку, пустит в ход и остановит машину, реверсирует ход ит. п. Крупная же котельная установка с паровой турбиной даст учащимся больше представлений о внешности машин, чем об их устройстве.
Паровая турбина, если даже удастся её увидеть на экскурсии в разобранном виде, оказывается чрезвычайно сложной для изучения её устройства учащимися.
Для ознакомления с двигателем внутреннего сгорания наилучшей является стационарная установка одноцилиндрового двигателя. По большей части такие двигатели отличаются от изучаемых в школе, так как могут оказаться двухтактными и типа Дизеля. Давать объяснение работы двухтактного двигателя всему классу нерационально; такой двигатель можно изучать лишь в порядке дополнительной работы при внеклассных занятиях. Выяснять принципиальное отличие двигателя дизеля от обычного четырёхтактного не нужно; зажигание же с помощью калоризатора после сообщения некоторых дополнительных сведений по физике сравнительно легко поддаётся объяснению. Автомобильный или тракторный двигатель могут быть использованы для своего изучения на экскурсии. В этом случае весьма важно показать их в разобранном виде, что всегда возможно при посещении МТС или гаража. На автомобиле и тракторе, помимо системы его охлаждения и электрического оборудования, интерес представляет механическая часть и в частности у трактора — гусеничный ход.
Второй вопрос (превращение механической энергии в электрическую) в энергетическом хозяйстве изучается посредством экскурсии на электростанцию во время прохождения темы: Передача электрической энергии на расстояние.
К сожалению, динамомашину можно встретить лишь в редких случаях на небольших электростанциях. Устройство же и принцип действия альтернатора (генератора переменного тока) не могут быть объяснены учащимся. Об остальных объектах на электростанции у учащихся также получается больше представлений о внешнем виде машин и установок, чем об их устройстве. На электростанции учащиеся могут лишь проследить с энергетической стороны цепь по её отдельным звеньям: топливо-котёлпаровая турбина-альтернатор-распределительный щит-трансформатор-линия высокого напряжения, что по существу является весьма важным.
Последняя часть вопроса об энергетическом хозяйстве: распределение энергии и её превращение в механическую, в тепловую и в свет является естественным продолжением изучения энергетики на электростанции.
Моторы постоянного тока можно увидеть лишь на транспорте, именно на электровозах, трамваях, троллейбусах. Устройство моторов трёхфазного тока и принцип их действия недоступньх для изучения и понимания учащимися семилетки. Поэтому осмотр электрифицированного цеха даст учащимся представление только о распределении и о возможности дробления электроэнергии.
Принцип действия и устройство электропечей — сопротивления, дуговых и индукционных — могут быть сравнительно легко выяснены учащимися, и, следовательно, осмотр печей нужно признать весьма полезным.
3. Обработка металлов. Экскурсия на производство и осмотр машин по холодной обработке металлов проводятся при изучении механики. Прежде всего учащихся надо познакомить на машинах с видами движений и их преобразованием, что приведёт к расширению знаний по физике и, главное, даст представление о типичных кинематических механизмах. Важнейшими механизмами для превращения поступательного и колебательного движений во вращательное и обратно служат винт и гайка (тиски, ходовой винт у самоточки, зубчатая рейка), кривошипный механизм, коленчатый вал. Ознакомление с этими механизмами, помимо вооружения знаниями, имеющими большую практическую значимость, сильно упрощает изучение механизмов паровой машины и двигателя внутреннего сгорания.
Из механизмов, служащих для передачи движения, показывают ремённую передачу и шестерённую. Вопрос об изменении скорости вращения с приближёнными расчётами оказывается вполне доступным для учащихся. Из механизмов, предназначенных для изменения величины силы и изученных с принципиальной стороны в курсе физики, следует показать применение на производстве блока, полиспаста и рычага.
В связи с вопросом о трении производят осмотр подшипников (в разобранном виде) и приспособлений в них для смазки. Работу прессов связывают с вопросом об удельном давлении.
Гидравлический пресс, принцип действия которого не изучается в первом концентре, может явиться объектом для изучения на внеклассных занятиях.
Из способов обработки металла в холодном виде на машинах показывают различные виды резания: распиловку, обточку, стругание, сверление, фрезерование. Во время предварительной подготовки или, лучше, после экскурсии оказывается нетрудным, прибегая к пояснительным рисункам и чертежам, выявить принципиальное единообразие всех этих способов обработки, т. е. сущность резания.
Осмотр производственного процесса с горячей обработкой металла производится при изучении теплоты. Самый процесс ковки мало интересен с точки зрения физики (первого концентра); однако, он производит обычно сильное впечатление на учащихся. Ознакомление с ним важно для расширений политехнического кругозора. Кузнечное горно рассматривается как применение воздуходувки, паровой молот — как видоизменение паровой машины.
Особый интерес представляет ознакомление с литейным делом, но проведение такой экскурсии возможно только в редких случаях, так как трудно получить разрешение на посещение подростками горячих цехов.
4. Транспорт. Учащиеся должны быть ознакомлены с тремя основными видами транспорта: железнодорожным, водным, воздушным. Автомобиль может и должен явиться объектом для показа использования физики в технике.
Железнодорожное хозяйство, включая сюда депо и ремонтные мастерские, — богатейшая база для экскурсий по различным разделам физики.
Устройство железнодорожного полотна и в частности укладка рельс иллюстрируют вопросы об удельном давлении и расширении тел от нагревания. Мосты также рассматриваются с точки зрения указанных вопросов и, кроме того, интересны с механической точки зрения, позволяя затронуть некоторые элементы сопротивления материалов или строительной механики.
Железнодорожное водопроводное устройство, состоящее из водонапорной башни, двигателя с насосом и артезианской скважины, — лучший объект для демонстрации, чем городской водопровод. Осмотр телеграфа, телефона, автоблокировки доставит богатейший и самый разнообразный материал по вопросам о практическом применении электричества.
Экскурсия в депо и ремонтные мастерские может всецело заменить посещение завода по холодной и отчасти горячей обработке металлов.
На паровозе можно произвести ознакомление с котлом и паровой машиной, а также с некоторыми вопросами механики, для чего изучается его экипажная часть. Трамвай и электровоз служат для ознакомления с моторами постоянного тока и их применением.
Экскурсии на пароход прежде всего увязываются c вопросами плавания тел и, в частности, конкретизируют вопрос о водоизмещении. Значительный интерес представит ознакомление со способами, вызывающими движение по воде (колёса, винт). Но, кроме этого, на пароходе объектами изучения могут служить энергетическая часть (двигатель, динамомашина, электромоторы) и подъёмные механизмы (лебёдки, краны).
Перед осмотром самолёта, что является весьма важным, требуется сравнительно большая подготовительная работа для выяснения в возможной мере принципа воздухолетания и назначения отдельных частей машины. Так как официальная программа первого концентра не рассматривает вопроса о принципе действия самолёта, то подготовку и экскурсию приходится проводить во внеурочное время.
5. Сельскохозяйственные машины и орудия. Современный городской, а тем более сельский школьник должен так или иначе получить представление о машинах, применяемых в сельском хозяйстве. Это тем более важно, что в нашей стране коллективизация сельского хозяйства и вооружение его самыми совершенными сельскохозяйственными машинами явились одной из основных предпосылок для построения социализма.
Сами сельскохозяйственные машины, однако, не могут служить самостоятельными объектами для изучения, так как это увело бы преподавание далеко в сторону от тех целей, которые ставятся перед курсом физики. Поэтому посещение МТС, где возможно и надо наблюдать работу сельскохозяйственных машин, следует в основном посвятить изучению «физики трактора и грузовой машины».
6. Экскурсии в природу. Экскурсии в природу имеют своей целью наблюдение физических явлений, протекающих в естественных условиях природы. Основное затруднение при проведении такой экскурсии заключается в том, что преподаватель должен предварительно проделать огромную работу, определив круг физических явлений, которые рационально наблюдать именно в природных условиях. При этом количество их должно быть таково, чтобы экскурсия оказалась достаточно насыщенной материалом и не превратилась просто в прогулку с несколькими наблюдениями. Немалое затруднение представляет собой определение группировки и последовательности наблюдений с тем, чтобы мысль учащихся текла по некоторому определённому пути, концентрируясь на вопросах, имеющих ту или иную взаимную связь. Выполнение этого требования обязывает преподавателя заранее наметить ряд определённых тем, подлежащих рассмотрению, и отнюдь не заниматься изучением явлений в том случайном порядке, в каком они могут встретиться.
За недостатком времени экскурсию в природу рационально провести одну после окончания всего курса, именно для 7 класса весной, когда прохождение всей физики окажется законченным[1]. Тогда знания учащихся позволят им произвести наблюдения самых разнообразных явлений и использовать всю сумму знаний, полученных ими в первом концентре. Таким образом, экскурсия явится своеобразным итогом, показывающим учащимся, как знания по физике могут быть применены для объяснения физических явлений в природе. Такая экскурсия помимо своего большого образовательного значения вообще явится своеобразным «живым» повторением многого из курса физики. Возможно также, не организовывая специальной экскурсии, проводить наблюдение физических явлений в природе на тех экскурсиях, в которых производится осмотр того или иного технического объекта (водяной мельницы, трактора и сельскохозяйственных машин и т. п.).
В настоящем руководстве не представляется возможным определить точно тематику наблюдений в природе, поскольку Она зависит от условий времени года, 
погоды, а также и от местности. Поэтому преподавателю должно быть рекомендовано после детального ознакомления с указанной ниже литературой составлять реальный план, в зависимости от местных условий. Ограничимся здесь лишь немногими указаниями, которые могли бы явиться примерами для некоторых разделов физики.
Измерения. Измерение расстояний шагами и по времени. Измерение скорости движения воды в реке. Измерение высоты предмета по тени.
Твёрдые тела, жидкости и газы. Сравнение твердости некоторых тел. Укладка рельс. Наблюдение (во время купания) выталкивающей силы воды. Измерение высоты холма при помощи барометра. Сопротивление воздуха. Пуск летающих моделей (винт, змей, монгольфьер, планёр, самолёт) (рис. 77).
Теплота. Сравнение температуры воздуха и различных видов почвы. Облака и их виды; образование и «толща» облаков. Осадки.
Акустика. Образование волн на поверхности воды от брошенного камня. Отсутствие поступательного движения воды при распространении волн (покачивание щепки на одном месте). Отражение волн от доски, бревна или берега. Примерное измерение скорости, распространения волн и длины волны. Эхо у опушки леса. Примерное измерение скорости звука или расстояния по времени между визуальным и слуховым наблюдениями (удар топором, выстрел, свисток паровоза).
Оптика. Провешивание линии на местности. Определение примерной скорости движения облака по набеганию тени. Световые сигналы зеркалом. Изображение Солнца через листву. Отражение и преломление света у водной поверхности. Фотографирование.
В заключение вопроса об организации экскурсий в природу следует указать, что необходимо захватывать с собой приборы (рулетку, часы, компас, барометр, термометр, зеркало, фотоаппарат и т. п.) и инструменты (нож, топор и т. п.), которые могут потребоваться для проведения наблюдений.
- ↑Такие прогулки, вообще говоря, очень желательны, но не могут происходить за счёт учебного времени.
