2008 fizyka dla najmłodszych

Próba popularyzacji fizyki wśród najmłodszej grupy wiekowej
wykonana w ramach prac Studenckiej Sekcji SPIE przy Wydziale
Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UMK
Krzysztof Włodarczyk
SPIE The International Society for Optical Engineering jest międzynarodową organizacją
zrzeszającą naukowców, inżynierów i studentów zainteresowanych rozwojem nowoczesnej optyki,
fotoniki i inżynierii optycznej oraz przedsiębiorców związanych z przemysłem optycznym.
Zadaniem Studenckiej Sekcji SPIE w Toruniu jest edukacyjna promocja optyki, inżynierii i
technologii optycznych z naciskiem na rozwój umiejętności praktycznych i podnoszenia
kwalifikacji.
W ciągu ostatniego roku zaangażowałem się w promowanie fizyki wśród najmłodszych uczniów.
Idea ta znalazła uznanie w Studenckiej Sekcji SPIE. Pokazy fizyczne przygotowane przez Sekcję a
wykonane przeze mnie miały na celu rozbudzenie ciekawości i chęci posiadania wiedzy fizycznej
o świecie już wśród najmłodszych dzieci z przedszkola nr 9 w Bydgoszczy i świetlicy
środowiskowej „Betlejemka” w Bydgoszczy.
Tego typu akcje edukacyjne mają zachęcić do pracy i zainteresować przedmiotem – fizyką już od
najmłodszych. W efekcie pasja, którą mamy nadzieję, że została zapoczątkowana, będzie miała
szanse rozwijać się nadal na dalszych etapach edukacji młodego człowieka.
Poniżej przedstawione zostały materiały – zdjęcia dokumentujące zajęcia z dziećmi oraz radość
dzieci przeplatająca się zaciekawieniem.
2
Rys.1. Ucho słonia (akustyka).
Czy słoń lepiej słyszy, bo ma wielkie uszy ?
Doświadczenie to pokazuje od czego zależy natężenie dźwięku docierającego do ucha. Jest bardzo
obrazowe, ponieważ odczuwalna jest znaczną poprawę słuchu. Można usłyszeć, bardzo wyraźnie,
o czym osoba z końca sali mówi. Najbardziej zadziwia to, że osoba podsłuchiwana wcale nie stara
się mówić głośno. Dzieciom z przedszkola, w którym przeprowadzane były warsztaty,
zainteresowały się tym ciekawym doświadczeniem. Zaskakujące dla nich było to, jak kartka
papieru zwinięta w tubkę, może poprawić słuch. Prowadzący pytał dzieci, czy po tym
eksperymencie są w stanie odpowiedzieć na pytanie, czy słoń lepiej słyszy od człowieka ?
Oczywiście znały odpowiedź !!!
To proste doświadczenie dostarczyło wiele radości uczestnikom pokazu i nauczyło ich, że dźwięk
jest falą akustyczną, której natężenie można wzmocnić po przez zwiększenie powierzchni
zbierającej np. powiększenie małżowiny usznej !
Materiały:
trzy kartki dużego brystolu formatu A2.
3
Rys.2. Luneta Keplera (optyka).
Kolejne doświadczenie pokazywało jak zbudować lunetę. Dzieci pod czujnym okiem
prowadzącego miały możliwość samodzielnego złożenia lunety z gotowych zestawów.
Wykorzystując przygotowany model lunety (na zdjęciu) możliwe było opowiedzenie i pokazanie,
z czego składa się luneta i jak właściwie należy ustawiać poszczególne elementy. Młodzi
konstruktorzy bardzo chętnie składali teleskopy, choć tu dużą czujnością musiał się wykazać nasz
prowadzący. Mnóstwo emocji towarzyszyło temu przedsięwzięciu, ponieważ jeśli już ktoś złożył
teleskop, chciał koniecznie popatrzeć na wybrany, daleki przedmiot. Zabawa z celowaniem i
ustawianiem ostrości była naprawdę przednia. Uśmiechy nie znikały z buzi dzieci.
Materiały:
karton, sznurek, 2 soczewki., prowadzący musi wykonać model lunety
Keplera.
4
Rys.3. Szklanka jako soczewka (optyka).
Doświadczenie pokazujące, że w odpowiednich warunkach szklanka może być soczewką
skupiającą i rozpraszającą. Przygotowanie doświadczenia wymaga trzech identycznych szklanek
oraz trzech identycznych obiektów np. baterii mieszczących się w szklance. Akwarium zalewa się
wodą, tak aby szklanki były zatopione do ¾ swojej wysokości. Pierwsza szklanka wypełniona jest
powietrzem, druga wodą, a trzecia olejem. Substancje te różnią się między sobą współczynnikiem
załamania światła (powietrze – 1, woda – 1,33 i olej - 1, 46). Ze względu na współczynnik
załamania ośrodka otaczającego (wody) obrazy rejestrowane przez nasze oko są diametralnie inne.
Mając tak przygotowany zestaw, pokazałem dzieciom baterie, każdy mógł ich dotknąć i zobaczyć,
że są wszystkie takie same. Następnie baterie umieściłem w szklankach. Wrażenie było
niesamowite. Nagle baterie, które przecież są identyczne różnią się wielkością ! Dzieci
zachwycały się tą iluzją. Tym bardziej, że gdy patrzyły na szklanki z góry, obiekty były nadal takie
same. Każdy koniecznie chciał dotknąć baterii i włożyć palec do środka. Co zdumiewało na
dziecięcych paluszkach zjawisko to nadal było obserwowane. Dzieciom bardzo podobał się ten
mały pokaz iluzji.
Materiały:
małe akwarium, olej, klej szklany.
5
Rys.4. Wsysarka butelkowa (termodynamika).
Szczególnym zainteresowaniem cieszył się pokaz z jajkiem i butelką. Doświadczenie to
przedstawiało skutki zmian ciśnienia wewnątrz naczynia, które zostało zamknięte miękkim,
nieprzepuszczalnym materiałem - jajem. Po uprzednim nalaniu do naczynia denaturatu, została do
środka wrzucona zapałka i szybko zatkano szyjkę jajkiem. Paląca się zapałka zużywała tlen
wewnątrz butelki, gdy tlenu zabrakło – zapałka zgasła. Wewnątrz butli wytworzył się obszar
niskiego ciśnienia. Ponieważ nasz korek był miękkim materiałem, a ciśnienie wewnątrz butelki
dążyło do wyrównania z ciśnieniem na zewnątrz butelki jajko zostało wessane do środka.
Doświadczenie to jest bardzo spektakularne i zawsze budzi wiele radości, zarówno ze względu na
zaskakujący wynik, jak i na obiekt badań. Wśród naszej publiczności doświadczenie to wzbudziło
duży entuzjazm i zainteresowanie. Domagali się oni, aby doświadczenie zostało powtórzone
kilkakrotnie.
Materiały:
butelka o stosunkowo szerokiej szyjce, denaturat, zapałki, tuzin jaj.
6
Oprócz przedstawionych doświadczeń, pokazałem jeszcze:
-
Galaretowy światłowód (optyka) - doświadczenie pokazujące jak światło załamuje się w
ośrodku. Materiały: 3 opakowania galaretki, miska, nożyk.
-
Silniczek (elektromagnetyzm) - doświadczenie pokazujące jak zbudować najprostszy
silnik. Materiały zakupione:
baterie
alkaliczne,
miedziany
drut,
magnesy
neodymowe.
Rys.5. Aktywność uczniów.
Wszystkie pokazy cieszyły się dużym zainteresowaniem, co przekładało się na dużą aktywność
uczniów, co widać na załączonym zdjęciu.
Ogromną zaleta pokazów, była możliwość uczestnictwa uczniów w pokazach nie tylko jako widz.
Dzieci mogły dotknąć doświadczeń i spróbować wykonać je samodzielnie pod czujnym okiem
prowadzącego. Dzięki temu fizyka wydała się im bliższa. W pracy pokazowej niezwykle ważny
jest kontakt manualny z doświadczeniem. Istnieje zasadnicza różnica pomiędzy tym co
zapamiętamy, gdy wykona ktoś dla nas doświadczenie, a gdy wykonamy je sami. Praca
samodzielna to dla dzieci najszybsza forma nauki, która dostarcza mnóstwa radości i satysfakcji.
7
Nagrodą dla prowadzącego była ogromna satysfakcja i przyjemność z wykonanej pracy. Duże
zainteresowanie doświadczeniami i sposobem przedstawiania wyrażały miny dzieci. Ogromnie
zachęcający był uśmiech, który pojawiał się na twarzach słuchaczy wraz z kolejnym pokazem.
Rys.6.
Cudowna publiczność.
Naszym celem było rozbudzić ciekawość i chęć poznawania świata wśród dzieci. Pasje,
które rodzą się wcześnie muszą być pielęgnowane. Dlatego też z chwilą pojawienia się fizyki na
szczeblu edukacyjnym uczeń już powinien coś o niej wiedzieć. Daje to szanse na dogłębne
zrozumienie niektórych fizycznych problemów i samookreślenie dalszej drogi kształcenia.
8