Сообщение о том, что после уроков десятиклассников гимназии ожидают в актовом зале на лекции по физике, было принято с таким же энтузиазмом, с каким обычный человек узнаёт, что отпуск с июля переносится на январь. Не то чтобы совсем унылая, но и не радостная вереница школьников отправилась в зал – а что делать, распоряжение надо выполнять!
- Здравствуйте, меня зовут Фаиль Губайдулин, - не стал разочаровывать ребят научный сотрудник интерактивного музея науки «Ньютон-парк», начав разговор монотонным голосом, - сейчас я вам прочту лекцию, покажу картинку. В общем, физика это наука о природе и разных процессах, а лучше бы я пошёл, поспал, чем работать здесь… Ну, как вам нравится, интересно?
Слыша такое непривычное начало, школьники оживились и стали с любопытством посматривать на лектора.
- Ну что, начнём заново? – обратился к подросткам Фаиль. – Итак, вы знаете, что такое внутренняя энергия?
Качели настроения ребят отмахнули назад, мол, кажется всё же лекция, и кажется, что скучная. И всё же надежда жила, а может, ещё будет интересно?..
НА ОДНОМ
ДЫХАНИИ
Следующие 45 минут академического часа пролетели на одном дыхании.
- Как думаете, вы обладаете внутренней энергией? А стул, на котором вы сидите? А ботинок? – обрушил град вопросов на школьников Фаиль, на которые не то что ответить не успеваешь, а и подумать-то нет времени! Однако вскоре десятиклассники втянулись в ритм, и пусть не всегда могли дать правильный ответ, но скорость мысли явно увеличилась в разы. Этакий интеллектуальный ускоритель получился.
- Есть у меня с собой прибор, который может показать, какой внутренней энергией обладает тело, - Фаиль достал небольшой предмет, рукоятка да экран. И всё – с появлением тепловизора, данные с которого тут же передавались на большой монитор, переломился изначальный скепсис, и гимназисты с энтузиазмом бросились в водопад теорий, данных, опытов.
ИНТЕРЛЮДИЯ ПЕРВАЯ:
Фаиль Губайдулин:
«Ньютон-парк» - это интерактивный музей науки в Красноярске, год назад мы начали совместный образовательный проект с Сибирской Генерирующей компанией, ведь СГК присутствует во многих городах Сибири, отапливает квартиры, даёт электричество. Наша цель – рассказать детям, откуда и как берётся тепло, и главное, мотивировать их заниматься наукой. Показать, что это очень увлекательно и интересно. Проект начали в прошлом году, в итоге объездили почти все школы в Красноярске, в этом году вышли за пределы края и отправились в Кемерово и в Хакасию.
ЭВРИКА!
- Кстати, я заметил, что если человек о чем-то напряженно думает, то у него температура лба выше 10 градусов по Цельсию. Кто-нибудь из вас сейчас активно думает? Проверим?! – и Фаиль направляет тепловизор в зал. Стеснительно-возмущённый шум, ведь, с одной стороны, и хочется узнать, как светится твой умный лоб, а с другой, страшно – а ну как свет тусклый, температура маленькая окажется?!
А лекция всё набирала обороты.
Что происходит с пищей, которую съедает человек? Откуда берёт энергию дерево? Что такое теплообмен, теплопроводность и конвекция?
Всё чаще в глазах ребят появляется не просто осмысленное восприятие информации, а и маленькие инсайты – ведь вот же, о теплопроводности читал в учебнике физике, о конвекции отвечал на уроке, правда, тогда так и не понял, что за зверь эта самая конвекция, а сейчас пришло осознание. Мёртвая формула ожила – разве это не достижение!
Но «Ньютон-парк» недаром называется интерактивным музеем, его сотрудники не просто читают лекции, нет, они активно вовлекают в процесс участников, так что все погружаются в науку.
Первый опыт с добровольцем довольно безобидный, с помощью девушки, гаечного ключа и тепловизора в считанные мгновения ребята понимают, что такое теплопроводность, у каких - предметов она низкая, а у каких высокая.
- Бывает, приходишь на лекцию, и тебе там монотонно о чём-то рассказывают, показывают. А здесь у ведущего такой контакт со зрителями. Он так увлекает! – рассказывала после встречи десятиклассница Екатерина Афанасьева. - У нас опыты бывают на уроках, но не такие интересные, как здесь. Что-то опустил, поднял, вот и весь опыт, а тут так ярко!
А вы знаете, почему у нас в домах батареи отопления располагаются внизу стены, а кондиционер наверху? Ученики гимназии теперь знают точно, и непонятное слово конвекция теперь не представляет тайны.
ИНТЕРЛЮДИЯ
ВТОРАЯ
Фаиль Губайдулин:
К сожалению, в школах сейчас мало проводят наглядных опытов, больше теория, натаскивание на сдачу ЕГЭ идёт, по себе знаю, сам так учился. Нет увлечённости, а значит, нет понимания. Редкие учителя проводят на самом деле интересные уроки. А детям этого не хватает. Мы же даём возможность посмотреть на физику с другой стороны.
Я ведь с пятого класса ждал, когда у нас на физике, химии, биологии будут эксперименты проводить! Чтобы каждый урок был значимым событием. До сих пор помню, как спросил свою учительницу физики, сможет ли она починить утюг, восторг и уважение от её ответа, что, конечно, сможет. Это сейчас я понимаю, что нет ничего сложного. А тогда мне казалось, вот это человечище, какими знаниями обладает! И во многом поэтому сам пошёл потом по тропе изучения физики.
ОГОНЬ НА ЛАДОНИ
- Какой вид теплообмена произойдёт, если поджечь добровольца? Ну так, слегка? – продолжает Фаиль, и напряжение лекции становится более ощутимым. Участие в опыте уже требует известной смелости. И как обычно, первыми вызываются девушки, юноши смотрят, но сами выйти не торопятся.
- Для начала надо смочить руку, в этом опыте вода - твой единственный друг, - обращается физик к отважной гимназистке. - А я беру пропано-бутановую смесь и надуваю горючие мыльные пузыри, затем кладу их на руку добровольца и поджигаю. Почему рука не сгорела? Потому что была прослойка воды, когда мы подожгли, вода нагревалась и испарялась, образуя безопасную зону между горючей смесью и рукой. А вот если бы рука была сухой, то доброволец получил бы термический ожог. Итак, какой это был вид теплообмена?
Ребята смелеют, всё чаще их ответы становятся верными. Оказывается, даже понятия из биологии нужны в физике и химии! А Фаиль тем временем переходит к теме превращения энергии из одной формы в другую.
- Как дерево запасается энергией? Откуда берёт строительный материал для роста?
- Из почвы!
- Нет, тогда бы рядом с растением кратер образовался. Ещё варианты?
Тишина. Конечно, про фотосинтез слышали все, но опять же не понимали, как он происходит и какое отношение имеет к обычному тополю под окнами школы.
- Итак, растение берёт энергию из воздуха. Помните формулу углекислого газа? Итак, получается, что дерево разрушает молекулу СО2, кислород отдаёт нам, и мы им дышим, а углерод поглощает. И если мы с вами возьмём кусок дерева, высушим, уберём все смолы, то получим типичную аллотропную модификацию углерода, иначе говоря – обычный древесный уголь. И чтобы нам получить ту энергию, которую когда-то растение получило от солнца, нам нужно углерод соединить с кислородом, в итоге энергию в виде тепла. Видите, получается простая цепочка. Вы знали раньше это? Да, слышали, но не догадывались, как это реально существует.
Попытка поджечь уголёк приводит лишь к слабому тлению, явно чего-то не хватает. Из зала тем временем подсказывают:
- Нужно добавить кислород!
- Как вы думаете, в местах, где сжигают уголь, применяют кислород? – интересуется Фаиль. - Были на экскурсии на Абаканской ТЭЦ?
В ответ слышится сожалеюще-недоуменное: «Нет», так как к этому времени старшеклассники уже убеждены - практические химия и физика – это что-то интересное и, в общем-то, понятное. Тем более что огромные градирни СГК видели все, как и клубящийся пар над ними, но теперь стало интересно, а что же происходит внутри? Неужели в эти огромные трубы закачивают кислород, чтобы сжечь уголь и отправить тепло в квартиры?
- Кислород опасен, может легко взорваться, поэтому учёные придумали интересный и безопасный метод – сжигают в котлах не обычный уголь, а угольную пыль, - поясняет Фаиль, и тут же в зал летит новый вопрос. - Почему?
И вновь загадка перед ребятами, казалось, только-только начали понимать, как с максимальной эффективностью сжечь уголь, а уже очередной научный ребус. Впрочем, слышу в зале тихий голос, паренёк говорит своему приятелю, не рискуя заявить во всеуслышание:
- Так мелкие частицы лучше соприкасаются с воздухом, щепки тоже лучше в печке горят, чем большие дрова.
ИНТЕРЛЮДИЯ
ТРЕТЬЯ:
Фаиль Губайдулин:
Почти каждый второй из ребят после лекций подходит, спрашивает, куда пойти учиться, чтобы заниматься именно физикой. Считаю, что это отличная идея СГК устроить такие встречи для школьников. Вот это реальная профориентация.
Все эксперименты, опыты мы готовим сами. У нас в «Ньютон-парке» очень творческая команда, и мы стараемся подобрать такие опыты, чтобы их легко потом можно было повторить самим, и было безопасно при этом. Выстраиваем сценарий, логическую цепочку, чтобы всё было интересно на одном дыхании.
ОТ ДВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА К ТЭЦ
Следующий шаг – попытка понять, как тепловая энергия может стать механической. Здесь в помощь модель двигателя внешнего сгорания Стирлинга. И очередная эврика – оказывается, на современных ТЭЦ, таких как, например, Абаканская, сжигая уголь, получают не только тепло, но и электричество! Вижу по глазам ребят, что для многих это удивительное открытие. Впрочем, подозреваю, что и для большинства взрослых черногорцев это тоже неизвестная информация.
Кажется, что нефизику понять, как получают электроэнергию, задача непосильная. Но учёные «Ньютон-парка» знают, как с помощью простых приборов показать и чудо рождения тока.
- Таким образом, мы видим, как от сжигания угля получаются два продукта – электричество и тепло, - продолжает Фаиль. - Правда, есть ещё третий продукт, о котором обычно умалчивают. Что образуется ещё в результате сжигания? Почему зимой снег в городе чёрный? Конечно, сажа. Жаль, что вы не были на ТЭЦ. Ведь там весь этот дым с сажей чистят с помощью знаний физики и химии. Каким образом? Разберёмся.
На столе очередная модель: печка, камера сгорания и две трубы: маленькая и большая. Вопрос с подвохом – через какую трубу легче выходить дыму - высокую или низкую? Ответы разные – поэтому производится наглядный опыт, поверьте, такое точно не забудешь.
Разгорается огонь, в высокой трубе создаётся тяга, пламя красиво завивается, и тут налаженное течение лекции нарушает суровый механический голос: «Внимание, пожарная тревога!» Словом, не просто опыт поставили, но заодно проверили систему пожарной безопасности. Заключаем, что работает хорошо.
Фаиль же тем временем продолжает показывать, как действует система электрофильтра. Сажа оседает на электродах, таким образом, улавливается до 99 процентов вредных веществ. Каждый понимает, что современная ТЭЦ это не бабушкина печка, после станции воздух остаётся чистым, а вот после домашней топки образуются горы шлака и грязи.
- Мы вообще юные физики, нам интересен предмет, а сегодня был просто восторг! Понравилось абсолютно всё, - делится после встречи Злата Золотых. - Мы все эти темы уже проходили на уроках, но не было понимания, практики, как и почему происходят процессы, а сегодня увидели.
- Если бы у меня было оборудование, я бы каждый день занималась, опыты бы ставила! – подхватывает Екатерина Афанасьева.
- Да, в принципе, тут не нужно особого-то оборудования, - продолжает Злата, - можно попробовать…
Вижу, как на самом деле горят глаза у девчонок, как в мыслях появляются идеи – что можно повторить, где взять оборудование и кому можно показать, кого восхитить своими познаниями! Разве не это главное в работе педагога!
Валентина КОРЗУНОВА,
фото автора
Мнение
Директор Абаканского филиала СГК Андрей Аплошкин:
- Сибирская генерирующая компания реализует на территории Хакасии несколько образовательных проектов. Это и профильный энергокласс, в котором старшеклассников готовят к поступлению в технические вузы, и Летняя научная школа благотворительного фонда Андрея Мельниченко и СГК, в которой с ребятами занимаются преподаватели МГУ.
Кстати, в этом году в Летней школе благодаря нашей программе побывали и два школьника из Черногорска. Совместное мероприятие с музеем науки «Ньютон-парк» мы организовали впервые, но получили очень хороший отклик ребят. Программа «Энергия веков», которую привезли в Хакасию из Красноярска, посвящена углю, и эта тема близка и интересна жителям угледобывающего региона.
«ЧР» № 78 от 9 октября 2018г