§ 1.6. Методика й техніка підготовки й проведення демонстраційних дослідів

Для проведення демонстраційних дослідів слід складати найпростіші установки, в яких використовуються поширені в школах прилади й деталі. Відомо, що для проведення того самого досліду існує значна кількість варіантів установки.

До вибору експериментальних установок треба підходити з таких критеріїв:

1) ефективність дослідів;

2) простота й зручність приладів та установок у налагодженні й використанні;

3) час, необхідний для підготовки та проведення досліду;

5) наявність у школі деталей для приладів і установок, їх вартість та можливість придбання;

6) безпечність дослідів для учителя і учнів.

При підготовці до уроку обов’язковим правилом для вчителя має бути попереднє виконання кожного досліду, проведення якого він планує. На цьому етапі потрібно обрати найефективніші умови проведення досліду. Так, для дослідів з електромагнітними коливаннями наднизької частоти потрібно вибрати додатковий опір до вольтметра таким, щоб розмах коливань стрілки приладу був значним (стрілка відхилялася практично на всю шкалу). Аналогічно підбирають за допомогою реостата-шунта чутливість амперметра. Важливо також, щоб учитель перевірив, чи буде видно учням експериментальна установка, окремі прилади в ній, що потрібно зробити для усунення помічених недоліків.

У багатьох випадках для демонстраційних дослідів потрібно виготовляти певні нескладні прилади й пристосування. До цієї роботи можна залучати учнів, варто користуватись їх допомогою при підготовці дослідів. Це підвищує їх інтерес до вивчення фізики, до експериментальних досліджень. Академік І ІД. Капіца говорив: "Учням слід виготовляти фізичні прилади по можливості самим, і чим більш простими засобами вони ставитимуть експеримент, тим він цінніший".

На сьогодні існує значна кількість різноманітних приладів і установок, що випускаються промисловістю і є в багатьох школах. Частина приладів носить універсальний характер і можуть використовуватися для постановки багатьох дослідів з різних тем шкільного курсу фізики: джерела живлення, вимірювальні прилади, різноманітні датчики фізичних величин, насоси, засоби проектування й інші.

Окремі прилади можуть бути й такими, які призначаються тільки для одного досліду. Наприклад, трубку для демонстрування газового розряду при зниженні тиску в ній можна використати практично лише на одному уроці, але виготовляти для шкіл такі прилади потрібно й доцільно.

Серед основних чинників забезпечення ефективності постановки й проведення демонстрацій можна виділити такі:

Постановка мети. Учню повинна бути зрозумілою мета постановки кожного досліду.

Кожна демонстрація повинна бути проведена так, щоб вона викликала інтерес у школярів і спонукала їх до активної розумової діяльності. Цьому, зокрема, сприяє постановка проблемних дослідів. Пояснення явища, що спостерігається в проблемних досвідах, будить творчу думку учня, тому що поставлений у ситуацію утруднення він самостійно й активно шукає відповідь на виниклі питання. Наприклад, увімкнувши в коло для перевірки закону Ома замість дротяного резистора або реостата лампочку розжарення, можна створити проблемну ситуацію, розв’язання якої приведе до виявлення залежності електричного опору металевих провідників від температури.

Кількість демонстрацій і темп проведення досліду. Темп показу досліду повинен відповідати темпу усного викладу матеріалу й швидкості його сприйняття учнями. Якщо дослід протікає швидше, ніж сприймається учнями, його слід повторити і, якщо можливо, - в уповільненому темпі.

Разом з тим треба мати на увазі, що невиправдано і тривала демонстрація досліду знижує інтерес до явища, що спостерігається, веде до втрати часу й порушує відповідність темпу викладу темпу сприйняття.

Установку для демонстрації доцільно збирати на очах учнів. Це полегшує розуміння досліду і його сприйняття. Тільки у вкрай необхідних випадках, наприклад при складанні електричних кіл чи установок, що вимагають тривалого налагодження, можна частину приладів чи установку в цілому демонструвати в заздалегідь зібраному виді.

Демонструючи складні чи важкі для розуміння процесів демонстрації доцільно проводити серії дослідів, показуючи те саме явище кількома способами (серія дослідів, що допомагають з’ясувати властивості наелектризованих тіл, дослідів по виявленню магнітних властивостей провідників зі струмом різної форми й ін.).

Проте, урок не можна перевантажувати великим числом однотипних демонстрацій, тому що це веде до непотрібної витрати часу, послаблює увагу й діловий настрой учнів, перетворює урок на розважальний захід.

Правильне використання демонстраційного стола. Усі демонстраційні досвіди слід показувати у фізичному кабінеті на демонстраційному столі. Щоб забезпечити учням хорошу видимість досліду й вільний огляд апаратури, прилади на столі розставляють так, щоб вони не загороджували один одного. Учителю при демонстрації дослідів рекомендується стояти збоку чи позад приладів, тоді його дії будуть добре видні класу.

Застосування підставок. У ряді дослідів потрібно поставити прилад вище рівня, на якому розташована кришка демонстраційного столу, або розташувати прилади на різних рівнях. У такому випадку використовують різні підставки: піднімальні столики, бруски, штативи. Наприклад, при демонстрації досліду Ерстеда з магнітною стрілкою останню встановлюють на піднімальному столику.

При відсутності фабричних піднімальних столиків варто використовувати саморобні. Можна застосовувати різні підставки, бруски, ящики, виготовлені з дерева. Для дослідів з електростатики потрібні столики на ізолюючих ніжках. Застосування похилого дзеркала або засобів проектування. Якщо демонстровані явища відбуваються у горизонтальній площині, то в корисно застосовувати велике плоске дзеркало, поставлене під кутом близько 45° до поверхні столу, скористатися телекамерою та телевізором.

Застосування екранів, фону, підсвічування. Видимість демонстрації чи установки приладу значно поліпшується, якщо застосувати належне тло, на якому розглядають прилади. Застосування контрастного фону підвищує ефект досліду, робить його виразнішим і приємнішим для спостереження.

На практиці найчастіше користуються екранами з чорною чи білою поверхнями. Дуже зручні комбіновані екрани, які з одного боку мають білий колір, а з іншого - чорний. Білий фон використовують у тих випадках, коли досліди демонструють із приладами, пофарбованими в темні кольори, що погано виділяються на фоні класної дошки. Досліди з підфарбованою рідиною також краще спостерігаються на білому тлі. Темне тло, навпаки, застосовують у тих випадках, коли дослід демонструють із приладами, пофарбованими у світлі тони. На темному тлі добре видно струмені диму, наприклад, у дослідах з кулею Паскаля. На темному тлі демонструють нагрівання струмом металевої спіралі.

У деяких випадках видимість явища значно поліпшується, якщо воно демонструється на тлі напівпрозорого підсвіченого екрана.

Підсвічений екран використовують під час демонстрації дослідів з прозорими рідинами, приладами, що мають прозорі шкали (наприклад електрометр).

У підсвічених екранах для розсіювання світла застосовують матове скло, підсвічене з протилежного боку люмінесцентними лампами. Конструктивно цей екран становить плоский ящик, в якому розміщені лампи, а одна з його великих поверхонь є напівпрозорим склом.

Додаткове освітлення приладів. У багатьох випадках під час демонстрації дослідів необхідно застосовувати додаткове освітлення приладів, шкал чи окремих частин установок. Це підвищує виразність дослідів і поліпшує видимість явищ, що спостерігаються. Для цього використовують софіти, закріплені над демонстраційним столом, лампи з рефлектором. Хороше підсвічування в ряді випадків можна одержати за допомогою діапроекторів.

Застосування великих шкал. Щоб учні могли з місця робити відлік показів приладів, шкали демонстраційних приладів повинні бути великими. Шкали демонстраційних приладів як правило виготовлені з урахуванням цієї вимоги.

У випадках, коли шкала приладу дрібна, її доводиться збільшувати.

Застосування покажчиків і фіксаторів. У дослідах, пов’язаних зі зміною положення, лінійних розмірів чи об’ємів тіл, зміною рівня рідини, доцільно застосовувати різні покажчики: стрілки, кільця, паперові смужки. Наприклад, при демонстрації розширення рідини при нагріванні корисно застосовувати гумові кільця, що відзначають початковий рівень рідини в трубках. Демонструючи коливання маятника чи тягарця на пружині використовують прапорці або стрілки на підставках.

Підфарбовування рідин. При демонстрації досліду з рідинами, що містяться в прозорій посудині, з метою кращої видимості необхідно рідину підфарбовувати. Для цієї мети на практиці часто використовують розчин марганцевокислого калію, чорнило чи розчин мідного купоросу, "зеленки". Це можна робити тільки в самому крайньому випадку, і лише за умови ретельного промивання посудин після їхнього використання. Чорнило й марганцевокислий калій зафарбовують стінки посудини і потім їх важко відмивати. З розчину мідного купоросу випадають кристали, що осідають на дні й стінках посудини.

Як підфарбовуючу рідину найкраще використовувати розчин фуксину.