Прыгажосць заканамернасцей

Словамі англійскага паэта Вільяма Блэйка пачаў свой урок у 7 класе самы малады фіналіст рэспубліканскага конкурсу “Настаўнік года — 2020” настаўнік фізікі і матэматыкі сярэдняй школы № 45 Мінска Максім Яўланаў: “В одном мгновенье видеть вечность. Огромный мир — в зерне песка. В едином миге — бесконечность. И небо — в чашечке цветка”. Задумаўшыся над прыгожымі паэтычнымі радкамі, вучні выказалі здагадку, што размова на ўроку пойдзе пра Сусвет, у маштабах якога кожны аб’ект — пясчынка, ці пра нешта невялікае, што праяўляе сябе ў глабальным.

Чаму талерка не падае?

— Тэма нашага ўрока — “Узаемадзеянне часціц рэчыва. Цвёрды, вадкі і газападобны стан рэчыва”, — паведаміў Максім Вітальевіч. — Мы даведаемся, як узаемадзейнічаюць паміж сабой часціцы розных рэчываў, які характар іх руху і адлегласць паміж імі, навучымся тлумачыць самыя простыя з’явы на аснове малекулярнай будовы рэчываў, параўнаем і растлумачым уласцівасці цвёрдых, вадкіх і газападобных рэчываў. Вазьміце апорныя канспекты. Успомнім матэрыял, вывучаны раней. Для гэтага згуляем у “Фізічнае даміно”.

У руках настаўніка знаходзіцца папяровае даміно са словамі і фразамі, якія трэба працягнуць, — гэта пытанні. Вучні атрымліваюць папяровыя карткі з адказамі. Так, “малекула — гэта…” Вучань, у якога ў руках фраза, што падыходзіць пад азначэнне малекулы, выходзіць да дошкі і замацоўвае яе з дапамогай магніта: “…найменшая часціца рэчыва, якая валодае яго ўласцівасцямі”. Далей: атам — гэта… найменшая часціца хімічнага элемента, якая ўваходзіць у склад простых і складаных рэчываў. Дыскрэтная (перарывістая) будова азначае, што… усе рэчывы складаюцца з малекул і атамаў. Паміж часціцамі рэчыва (атамамі, малекуламі) ёсць… прамежкі. Цеплавы рух — гэта… хаатычны (бязладны) рух часціц рэчыва, які залежыць ад яго тэмпературы. Чым вышэйшая тэмпература, тым часціцы рэчыва рухаюцца… хутчэй. Дыфузія — гэта… з’ява ўзаемнага пранікнення рэчываў адно ў адно.

— У якіх целах магчыма дыфузія? Цвёрдых, вадкіх, газападобных, — працягнуў Максім Вітальевіч. — Ці можна сціснуць цвёрдыя целы? Не. Гэтаму перашкаджае адштурхоўванне часціц рэчыва, якое праяўляецца толькі на малых адлегласцях паміж імі. Размяшчэнне часціц у рэчыве вызначае іх уласцівасці. Калі ўсе целы маюць дыскрэтную будову, то чаму яны самі па сабе не рассыпаюцца на часткі?

У працэсе пошуку адказу на гэтае пытанне вучні вылучаюць гіпотэзы пра існаванне прыцягнення паміж часціцамі рэчыва. Настаўнік праводзіць невялікі эксперымент з талеркай і мылам, змочаным вадой. Шчыльна прыціскае мыла да талеркі, падымае талерку і ўтрымлівае яе некалькі секунд у паветры над паверхняй стала. Гэта магчыма таму, што вада, мыла і талерка ўзаемадзейнічаюць паміж сабой.

— У мяне ў руках звычайны надзьмуты паветраны шарык. Што можна зрабіць з ім? — пытаецца настаўнік. — Паспрабаваць яго сціснуць. Шарык памяншаецца ў памерах, таму што пры сцісканні адлегласць паміж малекуламі змяншаецца. Выснова: у газах адлегласць паміж малекуламі можа змяншацца і павялічвацца. А якую форму прымае газ? Калі я развяжу шарык, паветра знікне, форму ён не захоўвае. Ці змагу я моцна сціснуць шарык з вадой? Не. Малекулы вады блізка размешчаны, нашмат бліжэй, чым у паветры, таму вада больш шчыльная, чым паветра, свой аб’ём захоўвае, а форму — не.

Максім Яўланаў:

“Фізік бачыць тое, што бачаць усе: прадметы і з’явы. Ён, як і ўсе, захапляецца прыгажосцю і веліччу свету, але за гэтай усім даступнай прыгажосцю яму адкрываецца яшчэ і прыгажосць заканамернасцей у бясконцай разнастайнасці рэчаў і падзей. Фізіку даступная рэдкая радасць — разумець прыроду і нават “размаўляць” з ёй. Мне хочацца пажадаць вам навучыцца разумець прыроду, размаўляць з ёй на адной мове і стаць сапраўднымі фізікамі”.

Калі замарозіць кісларод

Максім Вітальевіч бярэ колбу са 100 мл падфарбаванай вады і пералівае гэтую ваду ў мерную шклянку.

— Ці атрымалася роўна 100 мл? — цікавіцца ён у вучняў. — Крыху менш, бо частка вадкасці засталася ў першай колбе, яе часціцы ўзаемадзейнічаюць са шклянкай. Зараз з другой шклянкі пераліваем у трэцюю. У ёй ужо будзе 99 мл вады. Невялікую частку вады мы страцілі на сценках папярэдніх шклянак. Але гэта мы не будзем улічваць пры рашэнні задач.

А што адбудзецца, калі падфарбаваную ваду змяшаць з чыстай? Падфарбуецца ўвесь аб’ём вады. Навідавоку важная ўласцівасць вадкасці — цякучасць: яе малекулы пастаянна перамяшчаюцца, як і ў паветры. Але яны знаходзяцца значна бліжэй адна да адной, чым у паветры, таму мы бачым гэтае перамяшчэнне. У паветры перамяшчэнне малекул нябачнае, бо адлегласць паміж імі вельмі вялікая. Для таго каб выявіць прыцягненне паміж часціцамі розных рэчываў, можна правесці дослед са шклом (лінзамі), змочанымі вадой. Бяром дзве лінзы. Нальём крыху вады паміж імі. У гэтым выпадку яны ўзаемадзейнічаюць, склейваюцца пры дапамозе вады.

Вучні робяць выснову, што ў вадкасцях і цвёрдых целах паміж часціцамі існуе ўзаемнае прыцягненне. Склейванне розных дэталей, афарбоўванне прадметаў, з’ява змочвання, спайка і зварка металаў тлумачацца ўзаемным прыцягненнем часціц. У газах часціцы знаходзяцца на параўнальна вялікіх адлегласцях адна ад адной, таму ўзаемадзеянне паміж імі вельмі слабае. Як вынік, рух часціц бязладны і хаатычны, яны перамяшчаюцца ва ўсім прадстаўленым аб’ёме, газ не захоўвае сваёй формы.

— Разгледзім кісларод, — прапануе Максім Вітальевіч. — У звыклым праяўленні ён знаходзіцца ў газападобным стане, яго можна захоўваць у балонах. Калі кісларод астудзіць да мінус 193С°, ён ператворыцца ў вадкасць насычанага блакітнага колеру. Калі мы працягнем астуджаць да мінус 219°С, кісларод ператворыцца ў цвёрдае рэчыва. Далей — ртуць, якая прымяняецца ў тэрмометрах. У тыповым агрэгатным стане яна вадкая. Тэрмометр разбіўся — ртуць выцекла. Калі вы астудзіце яе да мінус 39°С, яна ператворыцца ў цвёрдае цела. Калі нагрэеце вышэй 357°С — выпарыцца. Або разгледзім жалеза. Гэта цвёрдае цела. Пры тэмпературы вышэйшай за 1539°С — вадкае. Пры тэмпературы вышэйшай за 3050°С — газ. Вада ў залежнасці ад тэмпературы можа знаходзіцца ў цвёрдым, вадкім і газападобным стане.

Бесперапынны рух

Часціцы ўсіх рэчываў рухаюцца. У газах іх рух вельмі хуткі, у вадкасці — трохі больш павольны, і ў цвёрдых целах часціцы перамяшчаюцца, але вельмі марудна. Гэта абумоўліваецца дыфузіяй у цвёрдых целах. Вучні ўзялі табліцы і пачалі іх запаўняць, а педагог рабіў у ходзе работы каментарыі:

— У вадкасцях часціцы размешчаны бязладна, як і ў газах, але значна шчыльней адна да адной. Таму яны ўзаемадзейнічаюць мацней, чым у газах. Вадкасці захоўваюць аб’ём і прымаюць форму посуду, у які яны наліты. Рухомасць часціц тлумачыць цякучасць вадкасцей. У фарбы, алею і вады яна розная. У цвёрдых целах часціцы размяшчаюцца ў строга вызначаным парадку, што абумоўлівае ўнутраную структуру цвёрдых цел і, такім чынам, захаванне іх аб’ёму і формы. Часціцы цвёрдых цел вагаюцца, некаторыя з іх зрушваюцца, што тлумачыць дыфузію ў цвёрдых целах.

Так, на аснове аналізу дэманстрацыйных доследаў (захаванне формы цвёрдага цела, нязменнасць аб’ёму падфарбаванай вады пры пераліванні з адной пасудзіны ў іншую, уласцівасць газу займаць увесь прадастаўлены яму аб’ём) можна канкрэтызаваць і ўдакладніць асноўныя паняцці малекулярна-кінетычнай тэорыі ў дачыненні да кожнага стану рэчыва.

Максім Вітальевіч прапануе вучням крыху адпачыць падчас фізкультхвілінкі. Дзеці выконваюць практыкаванні для развіцця прасторавых уяўленняў. Для гэтага педагог выкарыстоўвае спецыяльныя карціны. Пры іх разглядзе вочы то напружваюцца, то расслабляюцца, што вельмі карысна.

Адна з найважнейшых фізічных з’яў — броўнаўскі рух — названа ў гонар вучонага Роберта Броўна. Ён быў не фізікам, а батанікам. Аднойчы ён кінуў пылок раслін у кювету з вадой, зірнуў у мікраскоп і заўважыў, што жоўтыя часціцы пылку рухаюцца.

Лыжка дзёгцю і бочка мёду

Для замацавання вывучанага матэрыялу дзеці рашаюць якасныя задачы.

1. Чаму салёная рыба, калі яе пакласці на некаторы час у прэсную ваду, становіцца менш салёнай? Адказ: соль дыфундзіруе з малекуламі вады.

2. Чаму мокрая папера рвецца лягчэй, чым сухая? Адказ: валокны паперы размякчаюцца з-за дыфузіі з вадой.

3. Адзін кавалачак паперы намазалі клеем і прыціснулі да другога. Растлумачце працэс склейвання з пункту гледжання малекулярнай тэорыі будовы рэчыва. Адказ: паміж паперай і часціцамі клею ўзнікае дыфузія.

4. Чаму мокрая ануча і крэйда не павінны кантактаваць? Адказ: адбываецца працэс дыфузіі, толькі больш павольны.

5. Растлумачце прынцып сушкі “паветраным” ручніком? Адказ: паветра моцным патокам выпарае часціцы вады і здзімае яе з паверхні рук. Чым вышэйшая тэмпература паветра, тым хутчэй рухаюцца часціцы.

6. Чаму шарыкавая ручка не піша на тоўстай паперы? Адказ: тлушч перашкаджае дыфузіі.

7. Чаму нельга зрасціць асколкі разбітага шкла? Адказ: паміж драбнюткімі часціцамі малекулы шкла няма вялікай сілы прыцягнення. Мы не можам яе забяспечыць.

8. Аб якой фізічнай з’яве гаворыцца ў выразе “Лыжка дзёгцю сапсуе бочку мёду”? Адказ: аб дыфузіі. Дзёгаць мае спецыфічны моцны пах.

9. У інструкцыі па эксплуатацыі дакладных прыбораў, як правіла, паказваюцца ўмовы іх выкарыстання (напрыклад тэмпература). З чым гэта звязана? Адказ: гэтыя прыборы могуць зламацца або няправільна паказваць значэнні.

10. Чаму на Поўначы не прымяняюцца ртутныя тэрмометры для вымярэння тэмпературы? Адказ: ртуць замярзае і тэрмометр паказвае няправільныя значэнні, можа нават лопнуць.

У якасці эксперыментальнай задачы Максім Вітальевіч прапанаваў вучням прыціснуць шчыльна адзін да аднаго:

1) два кавалкі пластыліну, 2) дзве свечкі; 3) два алоўкі. Пасля гэтага трэба растлумачыць вынікі доследаў.

Малекулы эмоцый

У канцы ўрока дзеці напісалі невялікую фізічную дыктоўку “Правільна — няправільна”: атамы складаюцца з малекул (–); пры павелічэнні тэмпературы цела малекулы рухаецца хутчэй (+); дыфузія — гэта з’ява змены хуткасці малекул пры награванні (–); у цвёрдым стане рэчыва захоўвае аб’ём і форму (+); у газападобным стане на ўзаемадзеянне часціц рэчыва можна не звярнуць увагі (+); паміж часціцамі рэчыва ёсць прамежкі (+); у вадкім стане цела захоўвае сваю форму (мінус); распаўсюджванне дыму ад вогнішча — гэта прыклад дыфузіі (+); у газападобным стане цела захоўвае аб’ём (–); малекулы складаюцца з вады (–). Вучні абмяняліся лісточкамі з суседзямі па парце і праверылі дыктоўкі.

Максім Вітальевіч раздаў дзецям папяровыя “малекулы эмоцый”, на якіх яны адлюстравалі свой эмацыянальны стан, і папрасіў зрабіць самаацэнку — працягнуць фразы з рэфлексіўнага экрана: сёння я даведаўся…, было цікава…, было цяжка…, я выконваў заданні…, цяпер я магу…, я паспрабую…, мяне здзівіла…, мне захацелася…, урок даў мне для жыцця… і г.д. Адзін вучань адзначыў, што ўрок яму так спадабаўся, што было цяжка не адказваць на пытанні настаўніка. Клас атрымаў дамашняе заданне, а таксама — па жаданні — заданне рашыць наступную задачу: у шырокую талерку наліце ваду і на яе паверхню апусціце накрыўку; пачніце адрываць накрыўку; чаму з паверхні вады адарваць накрыўку цяжэй, чым падняць са дна сухой талеркі?

Настаўнік, якога чакаюць

— Работа дзяцей на ўроку мне вельмі спадабалася, яны жыва цікавіліся ўсім, што абмяркоўвалася, — адзначыў Максім Яўланаў. — Фізіка — складаны прадмет, але ў побыце яна патрэбна кожнаму. Таму я заўсёды выкарыстоўваю як мага больш нагляднасці, эксперыментаў, паказваю сувязь з жыццём. Сярод маіх вучняў ёсць пераможцы раённых і гарадскіх алімпіяд і конкурсаў, што патрабуе ад іх паглыбленай падрыхтоўкі. Мы пішам даследчыя работы. Нядаўна збіралі робата-гравёра для гарадскога этапу конкурсу “ТэхнаІнтэлект”. Вядома, усім педагогам хочацца працаваць з таленавітымі дзецьмі, але гэтаму папярэднічае штодзённая карпатлівая работа, патрэбны адданасць справе, глыбокае веданне прадмета, любоў да дзяцей, уменне развіваць у кожным з іх лепшыя якасці.

Настаўнікам Максім Яўланаў бачыў сябе з малодшых класаў. Пасля заканчэння азярышчанскай сярэдняй школы № 1 Рэчыцкага раёна ён паступіў у БДПУ імя Максіма Танка, скончыў яго з чырвоным дыпломам, а затым паступіў у магістратуру. Зараз 26-гадовы малады чалавек вучыцца ў аспірантуры, дзе распрацоўвае тэму фарміравання тэхніка-канструктарскіх уменняў вучняў у працэсе эксперыментальнай дзейнасці. У школу прыйшоў працаваць яшчэ студэнтам. Выкладае фізіку і матэматыку, з’яўляецца класным кіраўніком і старшынёй адзінага ў Першамайскім раёне Мінска маладзёжнага савета школы. Стварыў адукацыйны блог PHYSICALDISSENDIUM “Фізіка”, які прадстаўлены ў выглядзе групы ў сацыяльнай сетцы “УКантакце” і на YouTube-канале (https://www.youtube.com/channel/UCFQs3r-ypODS2J8OiceTwVw). Максім Яўланаў — пераможца гарадскога конкурсу прафесійнага майстэрства “Сталічны настаўнік — сталічнай адукацыі — 2020” у намінацыі “Правільнае рашэнне” і XX Рэспубліканскай навукова-практычнай канферэнцыі маладых навукоўцаў. Датэрмінова атрымаў вышэйшую кваліфікацыйную катэгорыю. Актыўна ўдзельнічае ў навукова-практычных канферэнцыях і семінарах, курсах павышэння кваліфікацыі.

Максім Вітальевіч імкнецца быць “настаўнікам, якога чакаюць”.

— У любой школе чакаюць адукаваных людзей, якія ведаюць псіхалогію, педагогіку і свой прадмет, — разважае педагог, — ніколі не стаяць на месцы, павышаюць кваліфікацыю, паляпшаюць якасць ведаў вучняў, укараняюць сучасныя методыкі і тэхналогіі. Чакаюць настаўніка, блізкага па духу дзецям, які любіць іх, беражліва ставіцца да іх пачуццяў, з’яўляецца настаўнікам ва ўсім. Конкурс “Настаўнік года” даў мне вялікі штуршок у самаразвіцці. Гэтым летам я прыняў удзел у метадычным лагеры педагогаў у Альхоўцы. У АПА вывучаў тэхналогію перавернутага ўрока, а цяпер залічаны на курс актыўнай ацэнкі М.І.Запрудскага. Для калег я праводжу майстар-класы і кансультацыі па падрыхтоўцы да прафесійных конкурсаў, арганізацыі вучэбнага працэсу і напісанні планаў-канспектаў урока. Для вучняў і педагогаў школы арганізоўваю актыўны адпачынак, экскурсіі, распрацоўваю веламаршруты.

Надзея ЦЕРАХАВА.
Фота аўтара.