Пропедевтика фізики в умовах Вальдорфської школи

Ватерпас. Принцип сполучених посудин. Як під час будівництва підлоги або при закладанні фундаменту під хату забезпечити горизонтальну площину на похилій поверхні? Поміркуємо, спостерігаючи за поведінкою рідин та зокрема води. До чого прагне вода у вільному стані? Для того щоб забезпечити рівну висоту всіх точок фундаменту, потрібно скористатися такою властивістю рідин, як прагнення до горизонтального стану. Якщо у сполучених посудинах, при зазвичай невеликих розмірах сполучного елементу порівняно із самими посудинами, рівні води однакові (рис 1), чи має значення в сотні разів більша довжина сполучної трубки для рівнів води у посудинах? Відповідь на це питання, знайдена практично, та за участю вчителя, дає глибоке розуміння явища сполучених посудин.

 

 

Наступна задача, запропонована вчителем для розв’язання, це отримання способу для створення вертикалі тобто як зробити щоб стіна будинку не була похилою. Можливо, більш впевнено, діти вирішуватимуть завдання на знаходження способу вертикальності побудови стін. Тут важливозауважити, яке незначне відхиленнястіни від вертикалі істотно впливає на її рівновагу при висоті стіни наприклад 2, 5 метрів та товщині 0, 4 метра. Можна скористатися вправою «рівновага похилої стопки книг», описаною в п. 2. 4 даної роботи, створивши конструкцію пропорційно до даних розмірів.

Крівля даху. Під яким кутом робити нахил даху? Як від нахилу даху залежить вартість та площа його поверхні? У пошуках відповідей до таких питань, діти вивчають не тільки фізику, а й геометрію та алгебру. А головне – оцінювати переваги та недоліки того чи іншого варіанту вирішення певної проблеми. Можна говорити про те, як розподіляється вага покрівельних матеріалів на похилій площині даху. Це в свою чергу пов’язано з поняттям проекції (в даному випадку сили тяжіння).

Опалення будинку. Діти, які живуть у багатоквартирних будинках, користуючись централізованим опаленням, у загальному випадку позбавлені можливості свідомо розглядати цей аспект побуту. Хоча і в квартирі можна, а в епоху будівництва треба, звернути увагу на певні закономірності розташування радіаторів, у будинку з автономним опаленням більше можливостей не тільки для пошуку напрямків «руху тепла», а і для пошуку оптимального розташування осередку джерела тепла. Постає можливість міркувати над ефективним споживанням енергоресурсів, над такими категоріями, як відновлювані та не відновлювані енергоресурси та деякими екологічними проблемами. Вчитель робить акцент на тому, що тільки глибоке вивчення фундаментальних законів фізики дозволяє практично розглядати такі питання в масштабах людства.

 

 

Епоха «Ремесла» (професії). Компетентність педагога передбачає самостійне планування епохи вчителем в багатьох аспектах. В тому числі перелік професій, що вивчатимуться згідно тими чи іншими міркуваннями (географічне розташування, етнічна приналежність школи та інше). Таким чином, у даному випадку при складанні плану епохи пропонується виділити в пріоритет ті професії, які яскраво ілюструють різні фізичні моделі, явища, поняття. У таблицю 1 зведено професії, що на погляд автора мають першочергове пропедевтичне значення.

 

 

Коваль. При знайомстві з професією коваля, можна побачити, що метал теж може випромінювати світло. А фактично у лампах розжарювання в основу принципу дії покладено те саме явище свічення розжареного металу. Діти спостерігають зміну властивостей речовини у випадку, коли змінюється її стан.

Суттєвим треба вважати вивчення ремесла пасічника. При розгляді бджолиних рамок та комірок (рис2), важливо торкнутися питання шестикутної симетрії, яка до речі також очевидна у будові сніжинок. Тут добре, коли діти помічають самостійно, що має місце деяка дуальність: з одного боку симетрія дійсно шестикутна, з іншого боку поперечний переріз комірки в сотах округлий у вигляді вписаного в шестикутник кола. Це в подальшому приведе нас до висновків, що найбільш щільна (а отже енергетично вигідна) упаковка у випадку еквівалентних за розмірами елементів призводить до шестикутної симетрії. І очевидно може бути поясненням також і для феномену сніжинок.

 

Зміст епохи землеробства полягає в тому, що вчитель дає можливість класу пережити важкість та важливість людської праці. Тут серйозним рушієм до вивчення фізики стає прагнення людини до полегшення виробництва шляхом застосування законів природи. Діти засівають поле зерновою культурою, збирають врожай. У загальному випадку на цьому епоха може закінчуватись. Однак в якості пропедевтичної ідеї слід ознайомитись з будовою та принципом дії повітряного млина, отримати з урожаю борошно та приготувати хліб. Таким чином постане можливість дізнатися, що змушує тісто набувати пористої структури; для чого поверхню тіста надрізають, ознайомившись таким чином з явищем поверхневого натягу та розглянувши зв’язок між поверхнею тіла та її об’ємом. Тут, при обговоренні не зайвим буде і таке питання до дітей: в якому випадку льодяник розчиниться швидше? Цілий, чи розділений навпіл або на три частини?.

 

 

Епохи математики мають бути насичені викладанням усіх тих речей, якими бажано вільно володіти для швидкого вирішення практичних задач. Однією з навичок вважається побудова та читання графіків, а згодом і зображення функціональних залежностей в прямокутній системі координат. В цьому контексті пропонуються варіації вправ на тему «графічний диктант». Вчитель роздає аркуші та пояснює як зобразити та