Оборудование школьного физического кабинета

• поляризацию света при его отражении от диэлектрика;

• интерференцию света в схеме с бипризмой Френеля;

• интерференцию света в схеме с зеркалом Ллойда;

• интерференцию света в схеме Юнга;

• кольца Ньютона в естественном свете;

• кольца Ньютона в монохроматическом свете;

• интерференцию света в мыльной пленке;

• дифракцию параллельного пучка света на щели;

• дифракцию расходящегося пучка света на щели;

• дифракцию параллельного пучка света на нити;

• дифракцию расходящегося пучка света на нити;

• дифракцию параллельного пучка света на круглом отверстии;

• дифракцию расходящегося пучка света на круглом отверстии;

• разложение естественного света в спектр с помощью дифракционной решетки;

• дифракцию монохроматического света на одномерной решетке;

• дифракцию монохроматического света на двумерной структуре.

Набор приборов по квантовой механике (рис. 4.68) включает: осветитель ультрафиолетовый (мощность 6 Вт) (рис. 4.68а), приборы для изучения законов фотоэффекта (рис. 4.68б), прибор для определения постоянной Планка, газоразрядный счетчик (рис. 4.68в).

а) осветитель ультрафиолетовый

Рис. 4.68. Приборы из набора по квантовой механике

б) комплект по фотоэффекту

в) газоразрядный счетчик

Рис. 4.68. Приборы из набора по квантовой механике (окончание)

Набор приборов по квантовой механике позволяет демонстрировать:

• обнаружение ультрафиолетового излучения;

• фотоэлектрический эффект;

• законы фотоэлектрического эффекта;

• обнаружение естественного радиационного фона;

• обнаружение и сравнение радиоактивного излучения различных материалов;

• экспериментально определить постоянную Планка.

4.4. Лабораторное оборудование

Лабораторный эксперимент, выполняемый учащимися общеобразовательной школы, классифицируется по методическому характеру как исследовательский, эвристический или проверочный.

Исследовательским методом изучения называется такой метод, при котором обучаемый получает вопрос или тему для изучения, а затем ему предоставляется возможность самостоятельного выбора путей решения и поиска ответа. При таком способе учащийся идет путем исследователя. Достоинство этого метода – наибольшее развитие самостоятельности обучаемого, напряжение до высшей степени его воли, умственных способностей, усвоение навыков, необходимых для работы, и приобретение, по мере достижения успеха, уверенности в своих силах, что является стимулом к дальнейшей самостоятельной работе. Недостаток этого метода – неизбежная затрата значительного времени для отыскания уже найденного другими пути и неизбежное применение ряда нерациональных приемов вместо выработанного ранее рационального приема. Исследовательский метод выполнения лабораторных работ при ведении процесса обучения в общеобразовательной школе по жесткому расписанию занятий практически не может быть применен. Он более удобен для самостоятельного домашнего эксперимента.

Эвристический (или частично-поисковый) метод – это метод, при котором учитель организует участие обучаемых в выполнении отдельных шагов поиска решения проблемы. Роль учителя состоит в конструировании задания, разделении его на отдельные этапы, которые выполняет обучаемый самостоятельно, то есть учитель тем или иным способом организует самостоятельную познавательную деятельность обучаемого. Во-первых, обучаемого учат видеть проблемы, во-вторых, искать экспериментальные доказательства, в-третьих, делать выводы из полученных экспериментальных фактов, в-четвертых, предсказывать гипотезы, в-пятых, составлять план экспериментальной проверки высказанного предположения. Иначе говоря, организуется поэлементное усвоение опыта экспериментальной творческой деятельности, овладение отдельными этапами решения проблемных задач.

Лабораторные работы, выполняемые эвристическим методом, как правило, предшествуют словесным объяснениям физических явлений и демонстрациям. Эвристически учащиеся могут вывести законы трения, законы равновесия жидкостей в сообщающихся сосудах, условия плавания тел, газовые законы, установить тепловые коэффициенты расширения, вывести закон Ома для участка цепи и многие другие.

Эвристический метод очень удобен для выполнения лабораторных работ в общеобразовательной школе, но он уступает по экономии времени проверочному методу.

Проверочный метод заключается в экспериментальной проверке учащимися физических закономерностей. Проверочный метод получил наибольшее распространение в общеобразовательных школах, так как он дает максимальную экономию времени, требует меньших усилий при выполнении и наиболее алгоритмирован.

Лабораторный эксперимент в общеобразовательной школе проводится на качественном и количественном уровнях. Там, где дело идет о первом знакомстве с явлением, выдвигаются на первый план работы качественного уровня. Когда же вопрос ставится об изучении закономерностей физического явления или об измерении его количественных характеристик, выполняются работы количественного уровня. Как общее правило, качественные работы преобладают на первых годах обучения физике или в начале изучения раздела и уступают свое место количественным работам по мере углубления изучения материала.

Лабораторный эксперимент в общеобразовательной школе проводится в виде фронтального лабораторного эксперимента, кратковременного самостоятельного эксперимента и физического практикума.

Фронтальный лабораторный эксперимент проводится в форме фронтальных лабораторных работ (называемых так потому, что все учащиеся выполняют одну и ту же работу, то есть работают одним фронтом), которые, как правило, проходят в течение всего урока (в последнее время появились фронтальные работы, занимающие лишь часть урока). В школьной практике встречаются два варианта проведения лабораторных работ: иллюстративным приемом при устном руководстве учителя и по письменному руководству с использованием учебной инструкции. Использование варианта в основном зависит от степени подготовленности учащихся класса к выполнению работы по данной теме.

При устном руководстве учитель выполняет некоторые записи на доске (тема работы, перечень оборудования, таблицы). Проделывает вначале работу сам перед учащимися или выполняет ее одновременно с ними. Заканчивается работа итоговой беседой, в результате которой делается вывод о результатах, полученных учащимися.

Письменное руководство подразумевает индивидуальное выполнение лабораторной работы учащимися. Учитель и лаборант в этом случае выполняют роль старших помощников. Выводы о полученных результатах учащиеся делают самостоятельно.

Первый вариант, как правило, используют на первой ступени обучения. Второй вариант больше подходит при работе в старших классах.

Фронтальный лабораторный эксперимент находится в органической связи с изучаемым материалом и ставится на протяжении всего учебного года. Этот вид эксперимента применяется тогда, когда учащиеся еще не имеют твердых сформировавшихся знаний по изучаемому материалу и достаточного опыта работы с приборами. Поэтому фронтальные работы выполняются на однотипном оборудовании индивидуально или по два человека за одним лабораторным столом. Исходя из этого комплекты лабораторного оборудования для фронтального эксперимента разрабатываются с учетом количества обучаемых в конкретном классе. В связи с тем что оборудование для лабораторных работ приводится в действие неопытными руками учащихся, у которых только начинают формироваться практические умения, необходимые для сборки и настройки экспериментальных установок, лабораторные приборы имеют простую конструкцию, высокую надежность, прочность, невысокую стоимость, повышенную степень защиты от возможных травм (поражения электрическим током, реактивами, ожогов, порезов). Для быстрой раздачи и сбора приборов в ходе лабораторной работы, организации их рационального хранения размеры лабораторных приборов согласованы с размерами укладочных ящиков и внутренних полостей лабораторных шкафов.

Кратковременный самостоятельный эксперимент базируется на индивидуальном подходе в обучении. Учащиеся по выбору учителя получают набор приборов и по инструкции выполняют работу. Задания у всех могут быть разными, хотя комплекты приборов могут быть одинаковыми. Работы, как правило, продолжительностью от 10 до 20 минут в зависимости от сложности. Сильным ученикам дают задания более сложные. При использовании бригадного метода обучения задание может получить бригада (два или три ученика). Оборудование для кратковременного самостоятельного эксперимента отвечает таким же требованиям, как оборудование для фронтального эксперимента, но оно выполнено в виде комплектов – физических конструкторов и физических микролабораторий.

Физические практикумы проводятся после того, как учащимися накоплены достаточные знания и они оказываются в состоянии применять более сложные приборы, обосновывать целесообразность их использования для данного опыта, способны ориентироваться в методах измерений физических величин и расчетах погрешностей. На занятиях физического практикума учащиеся класса делятся на бригады (по 2–4 человека). Число бригад обычно соответствует числу работ практикума, иногда работы дублируют. На конкретном занятии каждая бригада выполняет работу по одной из тем раздела, в результате проведения практикума учащиеся выполняют определенный перечень работ. Поскольку лабораторный эксперимент в физическом практикуме значительно сложнее, чем в других видах лабораторного эксперимента, то и приборы для его проведения более совершенные.

Модуль «Оборудование лабораторное» состоит из четырех блоков:

• оборудование для фронтальных работ;

• оборудование для кратковременных практических работ;

• оборудование для работ физического практикума;

• оборудование лабораторно-вспомогательное и материалы.