Лабораторные занятия по физике

      ПРЕДИСЛОВИЕ
      Настоящее руководство предназначено служить методическим пособием для преподавателей средней школы и студентов педагогических учебных заведений.
      Руководство состоит из двух книг. Первая книга содержит общую часть, описания работ по механике и указания к этим работам, вторая — описания работ по молекулярной физике, теплоте, электричеству и оптике и указания к работам по этим отделам курса физики.
      Постановка работ выбрана такая, при которой в большинстве случаев можно обойтись наиболее простыми приборами и приспособлениями.
      Ряд работ касается только качественной стороны явлений или имеет целью сборку приборов и моделей и ознакомление с их действием. Предлагать учащимся самим изготовлять приборы в часы лабораторных занятий не представляется возможным. Но в особые часы в школе или дома изготовление упрощенных физических приборов, конечно, чрезвычайно желательно.
      Для ориентировки преподавателей в том большом материале, который содержится в руководстве, автор, давая указания в конце каждого раздела, отмечает, какие работы можно было бы отнести к работам первой очереди. Работы, которые можно отнести к первой ступени курса физики (VI — VII классам), отмечены звездочкой. Необходимо, однако, обратить внимание на следующее. Во-первых, многие работы в сущности представляют комплекс нескольких работ. Руководитель поэтому должен сам выделить те пункты из каждой работы, какие он предложит проработать учащемуся. Во-вторых, в ряде работ, помеченных звездочкой, не все пункты могут быть проработаны в первой ступени и обратно — ряд работ, описанных применительно ко второй ступени, если внести некоторые упрощения, подойдет и к первой ступёни. Из большого числа дополнительных работ и упражнений каждый преподаватель выделит те, которые он сочтет наиболее важными и выполнимыми по местным условиям. Многие из них могут быть предлагаемы отдельным группам учащихся, раньше кончившим во время общих лабораторных занятий основную работу, при занятиях физических кружков, в качестве домашних заданий и т. д. В описаниях работ после заглавия работы в скобках указано, на какой странице и под каким номером можно найти методические и технические указания к работам.
      В методических замечаниях к отделам по отношению ко многим работам (главным образом, основным) даны указания не на одну установку, а на различные установки и приборы, встречающиеся в школьной практике. Одни из них более сложны, но зато более основательны, удобны и дают лучшие результаты, другие проще и дешевле. Полной стандартизации приборов, позволяющей во всех работах, относящихся к разным отделам курса, обходиться лишь небольшим числом приборов, установок и посуды определенных размеров, в данном пособии еще не проведено, но сделаны к этому определенные шаги. В частности, даны во многих случаях установки, которые могли бы быть собраны с обычными металлическими штативами, а следовательно, не требующие отдельных довольно громоздких стоек и приборов.
      Везде приведены размеры приборов, что для пользующихся данным пособием даст надежные указания при изготовлении частей и сборке приборов своими средствами или при заказе их мастерским. Указывая размеры, автор стремился привести возможное единство. Конечно, указанные размеры не являются обязательными, и практика подскажет часто другие, более выгодные и удобные размеры.
      Для некоторых работ приведены получающиеся в школьной практике числовые результаты и указана точность, на которую можно рассчитывать при данных приемах и приборах.
      Описания работ сохранены столь же подробными, какими они были во всех предыдущих изданиях. Это не означает, что в таком виде описания должны предлагаться учащимся. В зависимости от задачи, поставленной учителем при проведении данной работы, от того, является ли работа начальным звеном в изучении какого-либо вопроса или следует за теоретическим изложением и опытными демонстрациями учителя, от того, проводится ли работа фронтально или входит в серию работ завершающего физического практикума и т. д., учитель по-разному использует описания, данные в руководстве. Автор полагает, что подробные описания помогут учителям полнее и глубже применить самостоятельный эксперимент учащихся при занятиях в школе.
      В руководстве даны описания тем для самостоятельных работ учащихся, которые обычно демонстрируются самим учителем. И в этом случае описания, имеющиеся в руководстве, окажутся полезными учителю. Но автор думает, что в отдельных случаях окажется возможным поставить и эти темы для самостоятельного экспериментирования учащихся.
     
      Общая часть
     
      I. ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ ПО ФИЗИКЕ И ИХ ОРГАНИЗАЦИЯ
     
      1. Значение лабораторных занятий для овладения основами физических знаний
      Всестороннее познание окружающего мира достигается нами путем наблюдений и опытов.
      Поэтому не подлежит никакому сомнению, что и у учащихся ясное, отчетливое представление о вещах и явлениях создается только при непосредственном соприкосновении с ними, при непосредственном наблюдении явлений и самостоятельном воспроизведении их на опыте.
      Эксперименты и демонстрации, проводимые учителем, при всей их важности одни, без самостоятельного экспериментирования учащихся, еще не разрешают полностью задачи приобретения учащимися действительных знаний по физике. Пока учащийся только со стороны следит за явлением, воспроизводимым другим, а не сам его воспроизводит, оно может оставаться ему чуждым, далеким, недостаточно понятным. Надо учащемуся дать в руки прибор, поставить его лицом к лицу с самим явлением. Только тогда он уловит все стороны явления, которые при демонстрации учителя нередко упускает.
      Еще три века тому назад известный педагог Амос Коменский (1592—1670) писал: «Пусть будет для учащихся золотым правилом: все, что только можно, представлять для восприятия чувствами, а именно, Ьидимое—для восприятия зрением, слышимое— слухом, запахи — обонянием, подлежащее вкусу — вкусом, доступное осязанию — путем осязания; если какие-либо предметы сразу можно воспринять несколькими чувствами, пусть они сразу схватываются несколькими чувствами».1
      1 Ян Амос Коменский (1592—1670). Избранные педагогические сочинения. Том. I, 1930, стр. 207.
      При опытах учителя учащиеся почти исключительно пользуются зрительными ощущениями и отчасти слуховыми. Известная наглядность при этом достигается. Но высшей формой обучения будет та, при которой предметы и явления познаются не только зрением и слухом, но и другими чувствами, взаимно друг друга дополняющими и контролирующими. При самостоятельных работах в лаборатории умственная деятельность учащихся сопровождается еще деятельностью органов движения (моторность). Объединяются мысль, слово (запись) и действие.
      Приведем несколько примеров, иллюстрирующих сказанное выше:
      1. Изучается наклонная плоскость. На основании опыта надо установить, во-первых, что сила, удерживающая груз на наклонной плоскости, во столько раз меньше самого груза, во сколько раз высота наклонной плоскости меньше длины наклонной плоскости; во-вторых, что выигрыша в работе при подъеме груза по наклонной плоскости даже в идеальном случае (при отсутствии трения) не получается; в-третьих, что в действительности работа при подъеме груза по наклонной плоскости больше работы при подъеме на ту же высоту непосредственно. Определяя действительную работу при подъеме груза по наклонной плоскости, находим коэффициент полезного действия наклонной плоскости.
      Положим, что опыт проводит учитель. Учащиеся высоту подъема и длину наклонной плоскости видят и могут сами произвести отсчет (при условии, конечно, что деления на масштабе или на самой наклонной плоскости отчетливо видны со всех мест). Но вес тележки с грузом и величину сил, необходимых для удержания тележки на наклонной плоскости и для ее поднятия по плоскости, учащиеся устанавливают со слов учителя.
      Таким образом, опыт не является полноценным: полной ясности у учащихся о действии данного механизма может еще и не получиться.
      Если тот же опыт проделывают сами учащиеся, они сами производят все измерения; результаты измерений для них — неопровержимые факты. Они не только видят результаты измерений, но и ощущают их, в особенности при больших грузах. Выигрыш в силе, зависимость выигрыша от угла наклона плоскости, закон равенства работ, необходимость затраты работы на преодоление трения при подъеме тела по наклонной плоскости и отсюда идея о коэффициенте полезного действия — все это становится ясным, убедительным для учащихся. Они легко усваивают материал и твердо его запоминают. Понимание получается более глубокое, знания более надежные.
      Если даже, применив для демонстрации пружинные весы с видимыми для всех учащихся делениями, и удастся добиться того, что все отсчеты учащиеся будут производить сами со своих мест, все же лабораторная работа, поставленная как упражнение, как задача, в большей степени поможет прочному усвоению одной из основных физических проблем.
      2. На очереди вопрос о различной теплопроводности тел (VII класс). Опыт ведет учитель. Он берет два-три металлических прутика, к которым прикреплены воском на равных расстояниях друг от друга горошинки. Концы стержней одновременно нагреваются. По отпадению горошинок учащиеся видят, что медь проводит тепло лучше, чем железо. Но гораздо убедительнее для учащихся будет сэмостоятельное испытание, когда они, взяв медную и железную проволоку за концы в руки, будут другие концы нагревать в пламени лампы. Скоро они почувствуют, что медная проволока настолько вся прогрелась, что они не в состоянии ее удерживать в руке, в то время как железная остается еще холодной.
      3. Изучается закон Архимеда (VI класс). Учитель проводит демонстрацию, применяя одну из установок, на которой с максимальной наглядностью для всех учащихся устанавливает, что выталкивающая сила воды равна весу воды, вытесненной погруженным в нее телом. Учащиеся, казалось, все уяснили и усвоили. Но, оказывается, не до конца. Спросите их, останется ли выталкивающая сила такой же, если тело погрузить не в воду, а в керосин или в насыщенный раствор поваренной соли. Многие учащиеся встанут в тупик. Вот тут-то и будет чрезвычайно ценна лабораторная работа, которая позволит им глубже, полнее охватить вопрос, понять до конца и твердо усвоить один из важнейших физических законов.
      4. Рассматривается в VII классе электрическая цепь: из каких частей она состоит, как включаются источники тока, потребители тока, реостат, амперметр, вольтметр, выключатели. Освоит все это учащийся только при условии, если он сам произведет не раз на лабораторных работах сборку электрических цепей разного рода. Только тогда он сознательно и отчетливо будет разбираться и в тех цепях, с которыми он встретится при демонстрациях учителя и на рисунках в учебнике. Основной закон — закон Ома — учащийся также не усвоит до конца, если не проделает сам нескольких работ на ту зависимость между основными электрическими величинами, которая дана в законе Ома.
      5. Рассматривается движение тела, брошенного горизонтально (IX класс). Вопрос разбирается сначала теоретически. При активном участии учащихся, применяя правило сложения двух движений — равномерного и равномерно-ускоренного, учитель строит параболу-траекторию движения тела, брошенного горизонтально. Учитель может и продемонстрировать данное движение, применяя кривой жолоб, с которого скатывается шарик, или пользуясь водяной струей. Но полностью вопрос будет усвоен только тогда, когда учащиеся сами проделают опыт. Определив начальную и конечную точки траекто:
      рии полета шарика, спущенного с кривого жолоба, учащиеся по правилу сложения движений равномерного и равномерно-ускоренного, производя аккуратно расчеты и делая тщательно построения на экране, влоль которого движется шарик, находят несколько точек траектории и по ним вычерчивают всю траекторию (параболу). Какое удовлетворение они испытывают, когда убеждаются, что шарик летит как раз по вычерченной траектории, и как они разочаровываются, когда оказывается, что шарик летит по другому пути. Последнее бывает нередко и для учащихся поучительно: надо отыскать ошибку в расчетах или построении; ошибка найдена, сделано новое построение, и шарик движется по найденной траектории. Личный опыт учащихся ведет к полному пониманию, хорошему усвоению и прочному закреплению знаний о движении брошенных тел.
      Такие процессы, как плавление, отвердевание, кипение, переохлаждение со всеми присущими им особенностями можно пронаблюдать и проанализировать каждому учащемуся только за своим рабочим столом, т. е. проводя лабораторную работу.
      Вообще в курсе физики найдется много вопросов, которые трудно или невозможно исследовать без самостоятельного эксперимента учащихся. Так, не может быть полностью, помимо самостоятельных занятий, освещена количественная сторона явлений. Только путем лабораторных работ можно ознакомить учащихся с физическими измерениями и методами нахождения физических постоянных.
      Учащиеся, сами участвуя в опытных исследованиях, наблюдая и воспроизводя явления, самостоятельно пытаясь выяснить зависимости между ними, преодолевая встречающиеся трудности, от неполных и неточных знаний приходят к более полным и более точным, усваивают тверже, сознательнее основные понятия и законы физики.
      Проходя лабораторную практику, они приобретают своего рода «грамотность», позволяющую им увереннее следить за опытами учителя, не относиться к ним, как к «фокусам», которые всецело зависят от ловкости и умения экспериментатора. Вместе с тем у учащихся создаются самостоятельные и устойчивые суждения об окружающих явлениях, на которые они смотрят уже своими глазами, а не сквозь призму чужих слов.
      Хорошо известно, что основной недостаток в знаниях учащихся по физике — это формализм. Знания носят отвлеченный характер, оторваны от всего того, что плотным кольцом охватывает учащихся в практической жизни. Уверенно формулируя законы физики и помня различные определения, учащиеся часто не умеют объяснить самых простых физических явлений, применить известные им законы для разрешения частных проблем и выяснения действия различных механизмов. Отсутствуют самостоятельность мысли и самостоятельность действия.
      Те специфические черты, которые привносят с собой лабораторные занятия в восприятие учащимися явлений, становятся надежным орудием в борьбе с формализмом при изучении физики.
      Расширяя и углубляя базу самостоятельных работ учащихся, мы сумеем преодолеть разрыв теории и практики, сделаем для учащихся более очевидной взаимосвязь, которая существует между наукой и техникой, более очевидной основную важнейшую мысль, чтQ законы, изучаемые в физике, являются отображением реальной действительности, окружающей нас.
      Указывая на важность ц необходимость самостоятельных лабораторных работ учащихся, мы, однако, не хотим умалять и роли демонстраций, эксперимента самого учителя физики. На долю последнего при преподавании физики остается еще многое, если даже самостоятельный физический практикум учащихся развернут широко.
      В педагогической работе требуется определенная гибкость. Наибольший эффект и лучшие результаты дает разнообразие методов и путей работы.
      Целесообразное сочетание самостоятельных работ учащихся с опытами учителя—лучшая форма занятий.
      Что отнести на долю работ учащихся и что — к /опытам учителя, это, помимо чисто методических соображений, зависит от ряда имеющихся налицо условий: оборудования физической лаборатории, наличия приборов и материалов, отведенного для данного отдела времени, развития и интересов учащихся данного класса и т. п.
     
      2. Роль лабораторных занятий в развитии у учащихся практических умений и навыков
      Приобретение умений и навыков экспериментальной работы» Развитие наблюдательности
      Окончившие среднюю школу часто не владеют приемами экспериментальной работы и встречают, особенно на первых порах, большие затруднения при занятиях в вузе или на практической работе по той или иной специальности.
      Только при правильно организованных и систематически проводимых лабораторных занятиях учащиеся приобретают многие и притом разнообразные умения и навыки по постановке и технике эксперимента, производству наблюдений и измерений.
      В процессе самостоятельной практической работы учащиеся развивают органы своих чувств и изощряют свою наблюдательность. Как часто люди ненаблюдательные проходят мимо интересных, важных и замечательных явлений природы, повседневного быта, техники и общественной жизни. То же мы замечаем и у учащихся. Развить наблюдательность у учащихся прежде всего можно путем систематической, длительной самостоятельной работы, путем самостоятельных наблюдений, самостоятельного эксперимента. Сами проделывая опыты, производя наблюдения, измерения, пробы, внимательно следя за происходящими явлениями, обдумывая каждый шаг в работе, учащиеся развивают способности логического мышления, приучаются глубже проникать в явления природы, отличать главное и существенное от второстепенного и случайного.
      При проведении каждого эксперимента учащимся прежде всего должна быть ясна цель эксперимента: что надо наблюдать, какую закономерность установить или проследить, какие величины измерить и найти. Часто учащиеся проводят работу чисто механически, по шаблону, не представляя себе ясно целевой установки поставленного эксперимента. Это происходит потому, что преподаватели часто не уделяют достаточного внимания этой стороне в постановке лабораторных работ.
      Работа, цель которой ясна учащимся, может производиться по твердой инструкции, данной учителем; план и порядок работы могут составляться при активном участии учащихся; разработка плана и порядка работы может быть предоставлена самим учащимся. Надо при постановке лабораторных работ практиковать все приемы. На практической работе ведь часто надо уметь выполнить эксперимент, произвести экспериментальную проверку, следуя строго регламентированной письменной инструкции. И учащихся надо научить проводить эксперимент по такому данному им плану. Этот прием в начальной стадии окажется полезным и для того, чтобы развить у учащихся определенные твердые навыки в постановке и проведении любого физического эксперимента. Но в дальнейшем необходимо предоставлять учащимся все большую самостоятельность и инициативу в проведении лабораторных работ. Умение планировать работу — очень важное в жизни умение; учащихся надо этому учить—лабораторные занятия по физике дают эту возможность. Установление плана и порядка работы включает и рассмотрение вопроса о тех технических средствах, о тех приборах, с помощью которых должен быть произведен данный эксперимент. Обычно в школе приборы заранее указываются учащимся (приборы стоят перед ними на рабочем столе, или учащиеся находят их подготовленными вблизи, или они указаны в описании работы). Значит, учащемуся остается их применить. Здесь выступают на сцену важнейшие навыки в обращении с физическими приборами и материалами, умения и навыки в производстве разнообразных измерений (об этом см. дальше).
      Наряду с этим, полезно приучать учащихся самим подбирать приборы и материалы для проведения того или иного физического эксперимента и привлекать их к сборке, конструированию и изготовлению приборов для лабораторных работ {об этом см, дальше).
      Проделывая работу, экспериментируя, учащиеся приучаются анализировать отдельные факты и явления, исключать те или иные случайные факторы, делать из наблюдений общие выводы и приходить к определенным закономерностям.
      Эксперимент учащихся в школе обычно ставится с целью провести опытную иллюстрацию уже известного учащимся до работы закона (закона Бойля — Мариотта, закона Ома, законов преломления света и т. д) или применить его для определения какой-либо величины (атмосферного давления, электрического сопротивления, показателя преломления и т. д.). Часто неправильно говорят о «проверке закона». Учащиеся при лабораторных работах должны быть определенно ориентированы в том, что с теми средствами, с которыми они проводят лабораторные работы, проверки законов не может быть.
      Учащимся должен быть вполне понятен смысл слов «проверка закона» в условиях школьной лаборатории. И тем не менее очень ценными и полезными будут лабораторные работы, проведенные по «исследовательскому методу», когда учащиеся приступают к работе, не зная еще закона (закона Бойля — Мариотта, закона синусов при преломлении света, законов колебания маятников). (Об этом см. дальше.)
      Существенным моментом в процессе самостоятельного экспериментирования, в процессе лабораторной работы является постоянный самоконтроль со стороны учащегося. Надо добиваться, чтобы все действия учащегося были вполне им осознаны, чтобы у учащегося создались прочные навыки обязательной проверки правильности и надежности опытных установок, аккуратного выполнения всех указаний о работе и об обращении с приборами и материалами, а также правил безопасности.
     
      Обращение с приборами. Производство измерений
      Часто среди школьников и окончивших среднюю школу мы наблюдаем своего рода «приборобоязнь». Они не знают, как «подойти к прибору», как собрать самую простую установку. Мы часто видим, как они стоят в недоумении и ждут, пока преподаватель или опытный товарищ придут на помощь. Учащиеся не умеют заправить спиртовую лампочку, тушат ее неправильно, не умеют правильно использовать пламя лампочки; подливают спирт в горящую лампочку, не знаю, как потушить пламя от загоревшегося спирта; не умеют прочистить и зажечь примус; обычный лабораторный штатив используют неумело и неправильно; нет навыков в обращении со стеклянной посудой. Чайные стаканы и чашки из толстого стекла лопаются от неумелого вливания горячей воды. Химические тонкостенные стаканы разбиваются от резких ударов о стол или штатив, а также при опускании в них тех или иных предметов, трескаются при нагревании без сетки или если они снаружи влажные, В руках учащихся часто гибнут термометры, различные электрические приборы — реостаты, магазины сопротивлений, амперметры, вольтметры, электронагревательные приборы, часто расплавляются кипятильники, оказавшиеся без воды. Приведенные примеры можно, конечно, умножить. Все они говорят о двух вещах. Во-первых, о том, что именно на лабораторных занятиях по физике учащиеся могут приобрести умения и навыки в обращении с приборами. Эти навыки чрезвычайно важны как при работе в школе, так и на последующих этапах работы учащихся после школы, важны в практической жизни. Во-вторых, приведенные выше примеры говорят о том, что нередко не уделяется необходимого и достаточного внимания этой важнейшей стороне лабораторных занятий. Учитель физики должен приучать учащихся к бережному и умелому обращению с посудой и приборами. Учащимся постоянно надо делать соответствующие указания, следить за выполнением их, настойчиво требовать неуклонного выполнения всех правил обращения с приборами. В отношении ряда приборов и установок в лаборатории следует вывешивать правила обращения с ними; были бы очень полезны специальные плакаты с рисунками, иллюстрирующими, как не следует обращаться с приборами и как надо с ними обращаться. Такие плакаты следует выпустить организациям, производящим учебные пособия, но их можно изготовить и в школе силами учащихся.
      Весьма значительную и притом важнейшую часть лабораторных работ, особенно в старших классах, составляют работы количественные, измерительные. Поэтому лабораторные занятия по физике дают широкую возможность привить учащимся умения й навыки в области простейшей измерительной техники.
      В данном руководстве мы можем лишь очень коротко остановиться на этом вопросе.
      Первая группа измерений — измерение длины, толщины, площади, объема, веса, массы.
      Прежде всего следует учащихся приучить оценивать эти величины на глаз с последующей проверкой, а также наносить на глаз заданные длины. Этот важнейший навык надо развивать путем постоянных упражнений.
      Учащиеся должны научиться в совершенстве пользоваться масштабной линейкой (оценивать на глаз десятые доли миллиметра, правильно располагать глаз, применять зеркальную шкалу и т. д.), применять кронциркуль и нутромер, производить измерения штангенциркулем, микрометром, мензуркой, бюреткой, производить взвешивания на весах различных типов.
      Учащихся надо приучать, чтобы, пользуясь каждым из указанных приборов, они проверяли их исправность, устанавливали цену одного деления, разбирались во всех особенностях данного прибора.
      При всех измерениях учащиеся должны привыкнуть не довольствоваться одним измерением, а производить повторные измерения и из ряда найденных величин брать среднюю величину.
      Учащиеся должны уверенно ориентироваться, на какую точность можно рассчитывать при измерении данным прибором, в каких случаях при измерении требуется большая точность и в каких такой точности не требуется.
      В частности, несколько слов о весах. Весы учащиеся применяют в лабораторной практике часто; однако можно постоянно наблюдать в школах, что учащиеся не умеют пользоваться весами, не умеют взвешивать. То же можно наблюдать и в высшей школе: студенты, не прошедшие хорошей лабораторной практики по физике в средней школе, оказываются на первых порах совершенно беспомощными в обращении с весами.
      Необходимо учащихся научить уверенно и правильно пользоваться этим важнейшим прибором. Правила пользования весами должны быть хорошо известны учащимся. (См. дальше, стр. 131.)
      Учащиеся должны твердо знать о предельной нагрузке для каждого типа весов, об их чувствительности, о способа» тарирования, о возможности правильного определения веса и на неверных весах, о применении рейтеров и т. д.
      Ценны умения в применении разнообразных приемов для измерения и определения длин, толщин, площадей, объемов, весов. (См. Простейшие измерения. Глава первая.)
      Ряд измерений учащиеся производят также на занятиях по математике, химии, естествознанию. Весьма важны согласованные действия всех преподавателей.
      Вторая группа измерений — это измерения давлений, температуры, влажности воздуха. Здесь учащиеся применяют барометры, манометры, термометры разных типов, калориметры, гигрометры, психрометры. Все, что было сказано выше о первой группе измерений и приборов, полностью относится и к данной группе.
      Часто можно наблюдать полное неумение пользоваться термометром. Измеряя температуру воды в сосуде, учащиеся производят отсчет, вынув лабораторный термометр из воды; термометр со шкалой до 50° помещают в кипящую воду; удивляются, что термометр, помещенный в пары воды, показывает не 100°, хотя при этом большая часть термометра находится вне резервуара или атмосферное давление значительно отличается от нормального и т. д.
      Надо постоянно проводить инструктаж учащихся, следить за тем, как они производят измерения.
      Полезны работы по проверке металлического барсулетра и термометров, ознакомление с различными типами термометров, специальные наблюдения за показаниями термометров (термометр, помещенный вблизи печи и вдали от печи; обращенный к лучам солнца и находящийся в тени; термометры с резервуаром, покрытым и не покрытым сажей, обращенные оба к лучам солнца и т. д.).
      Следует также поставить систематические метеорологические наблюдения (атмосферное давление, температура воздуха и в водоемах, влажность воздуха и др.).
      Третью группу измерений составляют измерения силы электрического тока, напряжения, сопротивления, электроэнергии и мощности тока.
      При этих измерениях учащиеся приобретают важнейшие, ценные для практической работы умения и навыки в обращении с электрическими измерительными приборами: гальванометром, амперметром, вольтметром, омметром, ваттметром, электрическим счетчиком. Учащихся надо хорошо ознакомить с устройством основных типов амперметров и вольтметров для постоянного и переменного тока, научить по марке на приборе устанавливать его тип. Здесь особенно важны специальные учебные таблицы.
      Учащиеся должны приобрести твердые умения и навыки в таких операциях, как включение в цепь амперметров и вольтметров, определение цены делений, границ шкалы, применение шунтов и дополнительных сопротивлений, поверка амперметров и вольтметров.
      К четвертой группе измерений мы отнесем оптические измерения. Учащиеся измеряют силу света источников, освещенность, производят измерения для определения коэффициента преломления вещества, оптической силы линзы, увеличения оптического прибора. Пользуясь фотометрами, учащиеся приобретают умения в измерении силы источников света, в сравнении освещенности, даваемой источниками света в разных направлениях, узнают о роли загрязнения лампочек, оконных стекол. Очень желательно введение в обиход школы простейших люксметров. Было бы полезно применение на лабораторных занятиях и более совершенных и современных фотомет ров.
      В руках учащихся будут такие приборы, как гониометр, спектроскоп, зрительная труба, микроскоп и др. Производя с этими приборами наблюдения и измерения, учащиеся приобретают ряд новых умений и навыков.
      В лабораторной практике учащиеся встречаются еще с маятником, часами, секундомером, ечетчиком оборотов, тахометром, спидометром и др. Умение уверенно пользоваться этими приборами весьма существенно.
     
      Графическая грамотность
      Рисунки, чертежи, схемы, диаграммы, графики — это все средства для наглядного, образного представления предметов и явлений. Умелое, рациональное использование этих средств способствует более успешному усвоению учащимися изучаемого материала и прививает навыки, необходимые им как в учебной, так и в практической работе. К сожалению, надо констатировать, что наши учащиеся плохо владеют приемами рисования и черчения. Можно привести большое число примеров вопиющей графической неграмотности учащихся. При выполнении лабораторных работ рисунки, схемы, графики занимают видное место, и надо всячески культивировать и развивать навыки учащихся в этой области. Учащиеся должны научиться читать чертежи и схемы, собирать приборы и установки по данным чертежам и схемам, выполнять схематические рисунки данных установок. Учащимся следует указать правильные приемы выполнения рисунков и требовать от них аккуратных и точных рисунков с соответствующими надписями и пояснениями. По отношению к электрическим схемам надо приучать учащихся пользоваться принятыми способами изображения проводов, реостатов, катушек самоиндукции, батарей и пр. Работы в области света должны сопровождаться тщательно выполненными чертежами хода лучей и построениями изображений. Особое внимание надо уделить графическому методу. Ряд лабораторных работ как раз дает эту возможность. Полезно применение цветных карандашей и мелков.
     
      Использование таблиц, справочников, учебной и технической литературы
      Навыками этого рода учащиеся владеют плохо. Они обычно не умеют использовать как следует даже стабильный учебник. А между тем, указанные навыки весьма важны при работе в высшей школе, при всякой практической работе, и привить учащимся их надо. При правильно организованных лабораторных занятиях по физике для этого представляются широкие возможности. Надо только как во время лабораторных занятий, так и при подготовке к работам и составлении отчетов по проведенным работам оставлять больше времени для самостоятельной работы учащихся, требующей обращения к литературе.
     
      Решение физических задач
      Решение задач по физике представляет самостоятельную важнейшую проблему. Лабораторные работы также должны сопровождаться решением задач — задач-вопросов (качественного характера) и вычислительных, причем данные для задач частично могут браться из лабораторной практики. Лабораторные работы могут быть поставлены также в форме экспериментальных задач.
     
      Оценка точности измерений и сокращенные вычисления
      Так как все получаемые при измерениях числа не точные, а лишь приближенные, то весьма важно уметь каждый раз оценить, какова допущенная ошибка, а значит и какова точность измерения; знать, с какой точностью могут быть произведены измерения с данными приборами, в каких случаях можно ограничиться сравнительно грубыми измерениями, в каких — нужна наибольшая точность и когда, следовательно, надо применить тот или иной прибор. Указанными умениями должен владеть научный работник, инженер, практический работник, должен владеть и студент. Отсюда вытекает необходимость еще в средней школе привить учащимся в известной мере эти практические навыки. Привить их можно только при самостоятельных работах учащихся по физике.
      В тесной связи с вопросом о точности измерений стоит вопрос о сокращенных вычислениях.
      Обычная картина: учащиеся производят арифметические действия над приближенными числами, которые они получают при своих измерениях, так же, как и над точными числами, и делают поэтому лишнюю, ненужную работу, выписывают лишние цифры. Учащиеся не знают и не применяют разнообразных приемов устного счета, сокращенных вычислений, не пользуются при занятиях по физике логарифмическими таблицами. (См. дальше, стр. 98.)
     
      Производство записей во время лабораторных работ. Составление отчетов
      Во время работ в лаборатории учащиеся ведут записи, а по окончании работ составляют письменные отчеты по ним. Эти отчеты могут выполняться частью на занятиях в лаборатории, частью дома. Они должны содержать: ясные схематические рисунки приборов и пояснения к ним (полезны рисунки, изображающие весь ход работы); все результаты измерений и все расчеты в строгом порядке; наблюдения, выводы и ответы на вопросы; графики; указания на точность отдельных измерений и получаемых результатов; средние результаты; выводы, сделанные во время общей беседы.
      К этому еще могут присоединиться (это особенно относится к завершающему физическому практикуму): описание приборов, примененных при работах, краткие теоретические обоснования, несколько задач с решениями, примеры практических применений, исторические сведения. Важно приучить учащихся аккуратно вести записи во время самих работ в лаборатории в рабочих тетрадях, а не на. случайных листках бумаги. На первых порах обыкновенно трудно приучить учащихся к тому, чтобы они записывали все в порядке. Но если сам учитель тщательно продумает для каждой работы весь порядок записи, даст необходимые указания и будет требователен по отношению к учащимся, в дальнейшем руководство работами будет облегчено, а учащиеся приобретут ценные навыки. Составляя указанные выше отчеты по работам, учащиеся глубже продумывают и лучше усваивают проделанные опыты, приучаются к сжатому и отчетливому изложению мыслей.
      Часто учащимся предлагается иметь тетради для лабораторных работ, отдельные от тех тетрадей, в которых они вообще ведут записи на уроках, проводят решения задач и делают выписки из учебника. Такой порядок имеет свои выгоды: преподаватель отбирает тетради с отчетами о работах для проверки, а у учащихся остаются тетради для общих записей.
      Однако, можно и в одной тетради сосредоточить весь материал по физике, все виды записей.
      Иногда учащимся предлагается дома еще до выполнения работы в школе подготовить в своей рабочей тетради таблицу для занесения в нее во время работы результатов наблюдений и измерений и для цифрового отчета. Такой путь применим далеко не по всем работам и притом преимущественно в старших классах. Но он представляет выгоды в том отношении, что позволяет сэкономить время на работе, и учащиеся приступают к работе подготовленными.
     
      Культура труда
      Правильно организованные и умело проводимые лабораторные занятия по физике оказывают на учащихся огромное воспитательное влияние. Воспитывая в каждом учащемся начала личной ответственности за порученное дело, они вместе с тем осуществляют задачу развития у учащихся прочных навыков коллективной работы.
      Иногда мы наблюдаем в школах во время лабораторных занятий по физике неприглядную картину, свидетельствующую об отсутствии у работающих навыков по культуре труда. Рабочие столы загромождены портфелями, книгами, вещами. Учащиеся громко разговаривают, работают слишком шумно. С приборами и материалами обращаются небрежно. На столах пролита вода и другие жидкости, чашки у весов загрязнены или мокрые, разновесы разбросаны по столу, дробь просыпана. Учащиеся берут без разрешения приборы с других столов, переносят приборы небрежно, ставят на стол резко, с толчками и т. п. Эго все примеры резких нарушений правил культурного труда. Они, конечно, нетерпимы. Учащиеся должны быть приучены к соблюдению элементарных общих правил поведения во время лабораторных занятий. Их выполнение обеспечивает успех практических занятий, делает последние неопасными для учащихся и позволяет быть уверенным, что оборудование лаборатории и ее денные приборы сохранятся. Но навыки культурного труда, которые надо привить учащимся на лабораторных занятиях по физике, не ограничиваются сказанным выше. Учащиеся должны быть приучены работать планово и эффективно. Они должны всегда иметь при себе необходимые принадлежности (рабочую тетрадь, перо, карандаш, резинку, линеечку, перочинный нож, циркуль, угольник, транспортир). ЕЬли к работе было предложено подготовиться дома, они должны это выполнить со всей тщательностью, и если учащийся не подготовлен, его к работе не следует допускать. Начиная работу, учащийся должен сперва приготовить все, что для нее нужно, или внимательно ознакомиться с теми приборами и материалами, которые приготовлены для работы. Особое внимание должно быть обращено на бережное обращение и умелое пользование основными приборами (весами, термометрами, амперметрами и т. д.), о чем уже говорилось выше. Учащиеся должны аккуратно и четко вести все необходимые записи, делать рисунки, вычерчивать схемы и т. п. Вычисления надо делать не на клочках бумажки, как это часто практикуется учащимися, а тут же в рабочей тетради, отделив для этого соответствующее место.
      По окончании работы учащиеся должны разобрать всю установку, слить жидкости в предназначенные для них склянки, ополоснуть посуду, проверить наличие всех приборов. О произведенных поломках сообщить руководителю.
     
      3. Значение лабораторных занятий в осуществлении политехнического обучения
      Из сказанного выше (см. параграфы первый и второй) с полной очевидностью вытекает, что лабораторные работы по физике служат одним из главнейших средств политехнического обучения учащихся.
      Самостоятельные лабораторные упражнения при надлежащей их постановке дают много учащимся для расширения их политехнического кругозора, для формирования у них более глубоких, прочных и действенных знаний по применению физики в технике, по развитию у них политехнических умений и навыков.
      Именно во время лабораторных занятий учащиеся как следует разбираются в различных видах механических передач, в действии домкрата, лебедки, коробки скоростей, в работе двигателя внутреннего сгорания, электродвигателя, различных электротехнических, радиотехнических установках и многом другом из огромного арсенала практических применений физики.
      Необходимо расширять и углублять содержание лабораторных работ. Важны работы с учебными моделями водяной турбины, ветряного двигателя, паровой машины, с двигателем внутреннего сгорания; работы по элементам электротехники и радиотехники (сборка электрических цепей и электромонтажи, схемы электрического освещения, разборка и сборка электронагревателя, применение электромагнитного реле и фотореле; работы с электромотором, динамо, трансформаторной установкой, телеграфной и телефонной установками; работы по радиопередаче и радиоприему).
      Могут быть поставлены работы по изучению действия и применения водяных и воздушных насосов, гидравлического пресса, влияния формы тела на величину аэродинамического сопротивления, и др.
      В отделе «Свет» найдут себе место сборка моделей и изучение микроскопа, зрительной трубы и других оптических приборов, применение фотометре с фотоэлементами и др.
      Как общее правило, лабораторные работы проводятся учащимися на готовых приборах. На уроках, отведенных для лабораторных занятий, готовить приборы не представляется возт можным, так как это отнимал© бы слишком много времени, потребовало бы специального оборудования и обучения. Но вообще работы технологического порядка, связанные с изго-товлением простейших физических приборов, моделей, чертежей, монтажей и пр., представляют большую ценность для учащихся. Учащиеся, сами изготовляя и собирая приборы, лучше и глубже поймут те явления, которые они должны будут потом пронаблюдать и изучить с помощью изготовленных приборов. Кроме того, технологические работы, стоящие в непосредственной связи с лабораторными занятиями, экскурсиями, докладами и рефератами учащихся на уроках и во внеклассное время, с вечерами науки и техники, выставками на определенные темы и т. д., развивают у учащихся умения и навыки производственного порядка, ценные для производительного труда в школьный период (изготовление и ремонт приборов для школы, сельскохозяйственные, работы, разнообразные работы в школе, дома, на детских технических станциях, в домах и лагерях пионеров), и для последующей научной, технической или иной деятельности. При этих работах учащиеся приобретают знания свойств материалов и навыки их использования, познают принципы устройства и действия различных инстру-
      ментов и приучаются их рационально применять. Обучение учащихся работать ручным инструментом и на станках должно проводиться в учебное время в школьных мастерских. Надо при этом установить тесную взаимосвязь работ в учебных мастерских и всех видов занятий по физике.
      Работы по изготовлению приборов и моделей можно проводить на кружковых занятиях, дома и во внешкольных детских учреждениях. Мы имеем уже значительное число примеров успешной организации физических кружков, при которой силами учащихся создаются наборы приборов как для демонстраций на уроках, так и для лабораторных занятий. Надо шире практиковать задания на дом, связанные с изготовлением приборов, моделей и т. п. Но и во время лабораторных занятий на уроках физики там, где это представляется целесообразным, надо дать возможность учащимся самим производить сборку приборов из отдельных частей и установку их для наблюдений и опытов.
     
      4. Выбор тем для работы. Работы количественные и качественные
      Лабораторные работы, предлагаемые учащимся, по своему содержанию и тем целям, какие преследуются их. постановкой, могут быть разбиты на следующие группы.
      1) Работы, служащие для констатирования различных явлений, их наблюдения и изучения.
      Примерами таких тем могут служить: изменение размеров тела при нагревании, распространение теплоты, явления поверхностного натяжения, диффузия, центр тяжести и его определение, возникновение звука и его распространение, прямолинейное распространение света, отражение и преломление света, явления интерференции, диффракции и поляризации света, тепловые, магнитные и химические проявления тока, индукция токов и т. д.
      2) Работы, служащие для иллюстрации законов и установления количественных зависимостей между величинами.
      Сюда могут быть отнесены темы: условия равновесия жидкостей в сообщающихся сосудах, законы Архимеда и Бойля — Мариотта, равномерно-ускоренное движение, колебания маятника, законы отражения и преломления света, законы освещения, законы колебания струн, закон Ома, закон Джоуля — Ленца и т. д.
      3) Работы по измерению различных величин и ознакомлению с измерительными приборами.
      Сюда относятся работы по измерению длины, объема, веса, температуры, давления, влажности воздуха, силы света, силы электрического тока, электродвижущей силы, сопротивления^ электроемкости и т. д.
      4) Работы по определению физических постоянных и по ознакомлению с различными методами их определения.
      Примеры: удельный вес, коэффициент расширения, теплоемкость, механический эквивалент теплоты, теплота плавления и парообразования, ускорение силы тяжести, скорость звук% длина световой волны, удельное сопротивление и т. д.
      5) Работы для ознакомления с различными приборами и техническими установками.
      В качестве примеров могут быть названы: машины и механизмы (рычаг, наклонная плоскость, блоки, коробка скоростей, лебедка и т. д.), их коэффициенты полезного действия, поверка барометра-анероида, сборка моделей водяных насосов, водяные и тепловые двигатели, оптические приборы и их модели, коэффициент полезного действия электрического нагревателя, электрический звонок и проводка для него, телеграф и телефон, динамо и электродвигатель — их мощность и коэффициент полезного действия, трансформатор, конденсатор, радиоустановка и т. д.
      Одна и та же тема может быть проработана по-разному. Возьмем, например, такую тему, как сообщающиеся сосуды с разнородными жидкостями. Можно предложить учащимся проверить или установить, что «высоты разнородных жидкостей в сообщающихся сосудах обратно пропорциональны их удельным весам». Но можно поставить задачу иначе: определить удельный вес какой-либо жидкости, считая условия равновесия разнородных жидкостей в сообщающихся сосудах уже известными. Ставя опыт с прямоугольной стеклянной пластинкой на преломление света, можно или искать закон синусов, или выяснить, что луч выходящий параллелен лучу падающему, или, считая закон синусов уже известным, определять показатель преломления. При изучении мостика Уитстона можно поставить работу для отыскания тех условий, при которых в мостике тока не будет, или можно применить мостик для измерения сопротивления.
      Как видно из приведенных выше примеров, предметом лабораторных занятий должна быть не только, количественная сторона явлений, измерения и определения величин,но также, и часто прежде всего (первая и пятая категории работ),— качественная сторона физических явлений, ознакомление с их характером, особенностями и применениями.
      В начальной стадии своего развития лабораторные занятия по физике в средней школе представляли копию с подобных же занятий в высшей. В руках учащихся были сложные приборы, а самые работы были исключительно количественного характера; это был в сущности курс точных измерений, лишь слегка упрощенный. В дальнейшей практике были выработаны упрощенные приборы, специально приспособленные для средней школы, но работы оставались по преимуществу все же количественными, измерительными.
      Опыты качественные оставались в руках учителя, и лишь делались мало удачные попытки повторения учащимися демонстрационных опытов учителя. И только когда лабораторные занятия получили достаточно широкое развитие в школьной жизни, наряду с количественными работами стали давать учащимся работы чисто качественного порядка, а в работах измерительных останавливаться и на качественной стороне, и на наблюдении самого явления, а не-только на отыскании определенных величин и количественных зависимостей.
      В настоящее время еще далеко не всеми разделяется мнение, что необходимы работы не только количественные, но и качественные, при которых никаких измерений не производится, никакого числа не отыскивается. Сторонники исключительно измерительных работ полагают, что учащиеся при качественных работах не в силах самостоятельно добиться определенных результатов, что наблюдения у учащихся будут неполные, результаты будут получаться неясные, так что учителю многое придется повторять. Такие занятия, по мнению некоторых, легко превращаются в забаву и ведут к большой потере времени.
      Правы ли те, кто стоит на указанной точке зрения? Конечно, не приходится спорить, что чисто количественные работы легче ставить. Задача здесь обычно ограничена определенными узкими рамками, цель учащемуся ясна, его легче проконтролировать. Нет сомнения и в том, что такие измерительные работы очень важны и потому должны играть видную роль в процессе усвоения учащимися физических знаний и приобретения ими ценных умений и навыков. Но наряду с этим, надо обратить внимание и на другие стороны, заслуживающие не меньшего внимания. Мы хотим, чтобы учащийся глубже и полнее наблюдал самые явления, всесторонне их изучал, сам лично ознакомился с различными машинами, приборами, установками. Одни демонстрации учителя, хотя бы умело и талантливо проведенные, достигнуть цели не смогут. Важен личный опыт учащихся, их непосредственное соприкосновение с предметами и явлениями. Какую громадную область составляют темы, указанные выше в качестве примеров в первой и пятой категории работ! А ведь это все работы преимущественно качественного порядка. В начальной стадии изучения физики вообще приходится ограничиваться часто одной качественной стороной явлений. Естественно, что здесь работы учащихся и будут часто качественного порядка. Но и в последние годы обучения физике такие работы неминуемы, как это легко можно видеть из приведенных выше примеров.
      Несомненно, ставить качественные работы труднее. Но практика показывает, что при надлежащей планировке и организации и эти работы приводят к положительным результатам. Что требуется для успеха дела? Детальная разработка каждой темы учителем; четкая и определенная постановка вопросов; необходимые указания технического порядка; последовательная запись учащимися в своих тетрадях всех наблюдений, ответов, замечаний; коллективный разбор и сводка всего изучаемого материала.
      Качественные наблюдения должны быть вкраплены во все работы измерительного характера путем постановки в соответствующих местах работ ряда вопросов и привлечения внимания учащихся к опреде тенным сторонам рассматриваемых явлений,
      Ценны работы с политехническим содержанием. На них следует обратить внимание. В имеющихся руководствах еще мало таких работ. Недостаточно еще и подходящих приборов, которые позволили бы в условиях лабораторной обстановки, достаточно полно и четко иллюстрировать основные технические приложения.
      Нужны модели, которые облегчали бы переход от приборов современных физических кабинетов и лабораторий к тем техническим установкам, какие учащиеся видят в окружающей действительности. Значительное место займут в кабинетах физики и самые механизмы, машины и установки, примененные в технике и производстве.
     
      5. Работы иллюстративные и исследовательские
      Если учащиеся самостоятельно проделывают опыты и работы по какому-либо вопросу, им уже известному, после того как учителем предварительно проведены соответствующие демонстрации, установлены определенные положения, может быть, даны математические формулы,— мы имеем один путь лабораторной проработки материала учащимися. В этом случае работы учащихся служат лишь новой иллюстрацией уже известных им закономерностей. Учащиеся еще раз углубляются в данный вопрос, охватывают его полнее и всестороннее. Работы учащихся завершают изучение вопроса.
      Иной характер получают работы и опыты, если учащимся результаты предварительно не известны, если их собственные опытные исследования предшествуют тем выводам, какие даются в учебниках или на уроках, если учащиеся самостоятельно или при некоторой помощи учителя приходят к необходимым выводам. Работы учащихся в этом случае составляют не завершающее, а начальное звено в процессе изучения данного вопроса.
      Приведем два примера.
      Первый пример. Учитель разбирает с учащимися закон Бойля — Мариотта. Пользуясь одним из приборов, служащих для демонстрации этого закона, он устанавливает зависимость: объем воздуха обратно пропорционален давлению, на него производимому (при неизменных массе и температуре). В тетрадях учащихся записана словесная формулировка закона и имеется его математическое выражение. 1 Юсле этого в следующий или ближайший урок ставится работа на закон Бойля — Мариотта. Учащимся раздаются трубки, на одном конце закрытые, с введенным в них столбиком ртути (рис. 229). Измеряя длины воздушных столбиков и давления на них при различных положениях трубки, учащиеся убеждаются еще раз в правильности известной уже им зависимости между объемом газа и производимым на него давлением. Вот первый путь проведения работы на закон Бойля — Мариотта. Но можно поступить и иначе.
      Изучение закона начинается с работы учащихся. Взяв указанные выше трубки с ртутными столбиками и пользуясь указаниями учителя или печатным описанием (см. раб. 90), учащиеся в процессе работы приходят к выводу: объемы воздуха обратно пропорциональны давлениям. Вывод подкрепляется результатами всех работающих групп, которые обсуждаются и разбираются при участии всего класса.
      Второй пример. Изучаются законы отражения или преломления света. Если избран первый из указанных выше путей, учитель демонстрирует явление отражения или преломления, положим, пользуясь проекционным фонарем, и формулирует законы отражения или преломления света. Работа ставится на поверку уже известных учащимся законов или, скажем, на определение показателя преломления.
      При втором пути учащиеся после качественных опытов учителя с проекционным фонарем, на лабораторных работах (хотя бы по булавочному методу), пользуясь указаниями учителя, приходят к законам отражения и преломления света.
      Не нужно доказывать, что второй путь наиболее ценен и желателен. Не следует только переоценивать роль учащихся как исследователей. Необходимо также подчеркивать учащимся, что законы природы ученые открывают в результате многих и притом разносторонних исследований.
      От педагогов проведение работ потребует значительного умения и тщательной проработки. Работа даст благоприятные результаты лишь в том случае, когда подробно продуманы все этапы ее, выяснены все вопросы, взвешены все дешли.
      Конечно, ставить все работы в качестве исходных не представляется возможным. Для этого нехватит времени; это будет не по силам учащимся и может их утомить: нужна смена путей и методов.
      Многие работы по своему характеру уже предназначены быть завершающими. Таковы, например, работы, в которых отыскиваются физические постоянные на основании уже известных учащимся законов — Архимеда, Ома, Джоуля — Ленца и др. Но если даже те или иные работы в целом являются иллюстрирующими уже известные учащимся положения, можно и должно в отдельных частях придать им исследовательский характер.
     
      6. Типы лабораторных занятий
      В настоящее время можно говорить обследующих типах лабораторных занятий до физике.
      1. лабораторные занятия на уроках физики, обязательные для всех учащихся.
      2. Лабораторные занятия во внеучебное время, в которых участвуют юлько желающие из учащихся, наиболее интересующиеся физикой.
      3. Домашние экспериментальные работы. Часть таких работ обязательна для всех учащихся, другая часть выполняется только особо интересующимися.
      7. Лабораторные занятия на уроках физики Связь работ с курсом
      В начальный период развития самостоятельных ученических лабораторных занятий, когда последние носили необязательный характер и проводились в неурочные часы, лабораторные работы не были связаны с проходимым курсом или были мало с ним связаны. Они протекали независимо от курса.
      Дальнейший этап на пути развития самостоятельных занятий учащихся по физике представляют лабораторные занятия, хотя и связанные с курсом, но проводимые параллельно с ним в специальные часы «практических занятий». При таких занятиях разные группы учащихся обычно проделывают работы на разные темы.
      Наконец, школьная практика перешла к лабораторным занятиям, при которых самостоятельные работы учащихся составляют с развивающимся курсом физики неразрывное целое.
      Специальных часов для лабораторных работ учащихся не отводится. Учитель, разбирая какой-нибудь вопрос, после некоторых разъясьений и иллюстраций ставит для учащихся работу, если по ходу дела это представляется необходимым или желательным. Все учащиеся проделывают одну и ту же работу. Результаты ее и те общие положения, которые можно вывести, разрабатываются всем классом в тот же или следующий урок. Может быть принят и несколько иной порядок. Изучение вопроса начинается с работы, к которой учащиеся приступают.
      пользуясь указаниями преподавателя или печатным руководством. Учащиеся сами или после разбора совместно с учителем приходят к определенным выводам, которые в последующей беседе обобщаются, развиваются и дополняются новыми опытами учителя и учащихся. Самостоятельный эксперимент учащихся здесь не дополняет курса, а тесно с ним сплетается и, составляя главную его основу, от него совершенно неотделим. Обычные уроки с демонстрациями учителя сливаются с работами учащихся в единое целое. В литературе такая организация занятий известна также под названием лабораторных уроков.
      В последнее время в советской школе получили развитие также лабораторные работы в виде завершающих практикумов после прохождения определенных разделов курса и при повторении курса.
      Система разных работ и система одной работы. Фронтальные лабораторные работы и завершающие физические практикумы
      Система разных работ, заимствованная из практики высших школ, состоит в следующем.
      В лаборатории выставляется большое число разнообразных приборов, служащих для иллюстрации уже пройденных вопросов. Работающие, чередуясь, в течение нескольких месяцев проходят весь круг работ. Если в классе, положим, 30 человек, разбитых на 15 групп, то даже при условии, что работы налажены в двух экземплярах, мы получим 7—8 разных вариантов. Все эти варианты класс, работая один раз в неделю, переделает в течение 1,5—2 месяцев.
      Систему разных работ иногда называют системой занятий врассыпную.
      Система разных работ применяется при лабораторных занятиях, параллельно курсу, при проведении завершающих прак- тикумов (см. стр. 41) и при лабораторных занятиях во внеурочное время.
      Система одной работы известна под названием занятий на один фронт.
      При этой системе лабораторных занятий все группы учащихся выполняют одновременно одну и ту же работу и притом на одинаковых приборах.
      Выгоды такой системы очевидны.
      1) Самостоятельный эксперимент учащихся может вполне соответствовать изучаемым в данный момент вопросам. Он не только может идти, параллельно курсу, но может вплетаться в него и часто, что очень важно, идти впереди теоретического обоснования.
      2) Чрезвычайно важная сторона лабораторных занятий — это обсуждение и сравнение результатов. Если обсуждение следует непосредственно за самими работами, оно приносит наи-лучшие результаты.
      3) Работа учителя при занятиях «на один фронт» в значительной мере упрощается. Учитель имеет возможность в начале занятий спокойно и в достаточной мере подробно остановиться на существенных сторонах предлагаемой учащимся задачи. Во время работы наблюдение значительно облегчается даже при большом числе участников. Учитель в состоянии заметить всякую заминку в работе отдельных участников; он может ставить вопросы, обращать внимание на различные важные стороны изучаемых явлений и т. д. Занятия идут живо и организованно.
      Против системы занятий «на один фронт» были в свое время выдвинуты некоторые возражения.
      1) Высказывалось опасение, что занятия «на один фронт» могут быть тягучи и скучны, убивая всякую самостоятельность у учащихся. Последние, говорили, привыкнут делать все по команде, работать по-монтерски, производя известные манипуляции, не отдавая в них себе отчета. Кроме того, учащиеся будут подражать друг другу.
      Едва ли можно согласиться с такой характеристикой занятий «на один фронт». Подобные занятия вовсе не предполагают совпадения отдельных моментов в производстве работы у всех участников. Каждый учащийся или каждая группа, так же как и при занятиях врассыпную, работает самостоятельно. Можно лишь отметить, что самое название «занятие на один фронт» неудачно. Лучше говорить «система одной работы», так как именно наличие только одной работы характеризует эту систему лабораторных занятий и отличает ее от «системы многих или разных работ». Указанные же выше отрицательные стороны могут иметь место при всяких работах учащихся и не связаны с «системой одного фронта». Чтобы их устранить, нужны уменье и такт педагога.
      2) Второе возражение, на которое часто указывается,— это большая стоимость постановки занятий «на один фронт», так как каждый прибор должен быть во многих экземплярах.
      Это обстоятельство, конечно, приходится учитывать. Но, как показывает практика, «занятия на один фронт» возможно поставить и при сравнительно скромных средствах, если пользоваться простыми и дешевыми приборами. В настоящее время выработано довольно большое число типов таких приборов. Стоимость подобных приборов с ув°личением спроса на них и при фабричном способе их изготовления может быть очень незначительной. Наконец, можно применять так называемую смешанную систему, ставя одновременно не одну, а две задачи.
      «Система одной работы» необходима, если мы желаем самостоятельные работы учащихся положить в основу изучения физики, увязав их теснейшим образом с курсом. Она особенно ценна и прямо незаменима на первых порах изучения физики.
      Фронтальные работы достигают наибольшего эффекта, когда они умело сочетаются с экспериментом самого учителя, его демонстрациями и теоретическими обоснованиями, решением задач и опросом учащихся, причем и решение задач, и опрос тоже могут сопроьождаться экспериментом учащихся; когда стаьятся лабораторные работы не часовые или даже двухчасовые, а коротенькие — на 10—15 минут. Ценность фронтальных работ состоит еще в том, что они идут, не прерываясь, на протяжении всего учебного года. Этим культивируются навыки учащихся в самостоятельной работе.
      Практика школ вполне оправдала целесообразность постановки фронтальных работ.
      Присмотримся, однако, повнимательней и поглубже к повседневной работе наших школ, к тому, как проводятся чаще всего фронтальные работы по физике и какова эффективность таких работ.
      Прежде всего очень часто мы наблюдаем, что группы учащихся, производящие работу, состоят из 4—5 человек. Можно с уверенностью утверждать, что самостоятельность при проведении эксперимента у всей группы учащихся отсутствует: работу фактически производит один, может быть, два учащихся, а остальные остаются в качестве наблюдателей. Фронтальные работы целесообразно стаьить только при основном условии: у одного прибора работает не более двух учащихся, а по ряду тем следует ставить работы даже для каждого учащегося в отдельности ^измерения масштабом, булавочные опыты по оптике и др.).
      Очевидно, фронтально надо проводить только такие работы, для которых можно обойтись сравнительно простыми приборами, что позволяет иметь значительное число таких приборов. При многолюдных классах можно делить класс на две группы, по 15—20 человек в группе, и проводить фронтальные занятия с каждой группой в отдельности. В этом случае уроки с лабораторными работами придется ставить первыми или последними, или одновременно с такими же уроками, например, по химии. Следует, однако, отметить, что при делении класса на две группы будет труднее увязать лабораторные работы со всем изложением учебного материала.
      Помимо указанного выше, практика проведения фронтальных лабораторных работ по физике страдает и другими серьезными недостатками. Ставя основной задачей наблюдение учащимися тех или иных явлений, иллюстрацию или нахождение известных закономерностей, определение различных физических постоянных и стремясь, чтобы все группы учащихся в короткий срок, к определенному моменту закончили работу, преподаватель не уделяет должного внимания тому, как учащиеся проводят самую работу, насколько умело они ведут записи в своей рабочей тетради, как они пооизводят числовые расчеты и т. п. Не культивируется, таким образом, развитие у учащихся тех умений и навыков, о которых шла речь выше.
      Точно так же не уделяется серьезного внимания отчетам учащихся по проведенным лабораторным работам, не закрепляется материал работ последующим опросом, повторениями, решением задач.
      Какие же выводы можно сделать? Во-первых, надо улучшить самую постановку фронтальных лабораторных работ. Во-вторых, не следует ограничиваться одними только фронтальными работами, а наряду с ними, частично взамен их, проводить лабораторные занятия по системе «разных работ», ставя физический практикум учащихся в определенные периоды учебного года после прохождения больших разделов курса.
      Постановкой физического практикума не снижается значение фронтальных работ. В каждой из обеих систем занятий имеются и положительные и отрицательные стороны. Умелым сочетанием обеих систем, целесообразным распределением работ можно достигнуть наибольшего эффекта, наиболее полного успеха как в усвоении основ физики, так и в развитии у учащихся многих ценных умений и навыков.
      Какие работы отнести к фронтальным и какие к физическому практикуму при завершении данного отдела курса?
      К фоонтальным работам мы отнесем, во-первых, только такие работы, которые б°зусловно необходимы в процессе изложения и изучения нового материала, без наличия которых нарушается планомерное развитие курса, его стройность, последовательность.
      Вот несколько примеров:
      1) Проходится с учащимися в VI классе глава «Простые механизмы»; выясняется основной закон — закон равенства работ — и устанавливается понятие о коэффициенте полезного действия механизма. Все это ценно проиллюстрировать на эксперименте, проведенном самими учащимися в процессе изучения вопроса. Надо поставить фронтальную работу с одним из простых механизмов (рычагом, наклонной плоскостью, блоком).
      2) Изучается в VII классе вопрос о теплоемкости. В процессе развития такого важного понятия самостоятельная работа учащихся по сравнению удельных теплоемкостей различных веществ будет очень уместна.
      3) Проходится в VII классе глава «Электрическая цепь». Очевидно, очень существенно в процессе развития курса хорошее знакомство каждого учащегося с тем, как составляется электрическая цепь, с источниками тока, с проявлениями тока. Фронтальная работа (или ряд работ) обязательна.
      4) Изучается в IX классе закон Бойля — Мариотта. Очень ценна работа, поставленная по «исследовательскому методу», когда учащиеся приходят к закону Бойля — Мариотта из собственных наблюдений и измерений. Результаты, полученные отдельными группами, подытоживаются, и тут же на уроке как результат работы, проведенной фронтально, формулируется закон Бойля — Мариотта.
      5) Рассматривается в X классе закон преломления света (закон синусов). Фронтальная работа для иллюстрации этого основного закона или для нахождения его необходима.
      Во-вторых, фронтально надо ставить работы, служащие для развития у учащихся ряда основных навыков по измерению длин, толщин, объемов, по взвешиванию, измерению температуры, силы тока и т. д. Здесь очень существенно, чтобы фронтальные работы шли, не прерываясь, в течение всего учебного года.
      Наконец, в-третьих, фронтально следует ставить только те работы, для которых можно обойтись простыми и дешевыми приборами и установками. Ряд тем, которые, может быть, и представлялось бы удобно поставить фронтально, придется отнести к физическому практикуму, так как для них нужны более сложные и более дорогие приборы, которые школа не в состоянии приобрести в количестве 15—20 экземпляров. Очевидно, такие раооты главным образом будут в VIII—X классах. В этих классах необходимо учащихся поупражнять в измерениях и наблюдениях с более точными приборами. Таким образом, к практикуму мы отнесем работы с более точными весами, спектроскопом, гониометром, с амперметрами и вольтметрами более высокой чувствительности и т. п.
      Физический практикум, завершающий тот или иной раздел курса, должен, по нашему мнению, ставиться, однако, не только в VII—X классах, как некоторые полагают, но и в VI, и VII классах.
      На таком практикуме учащиеся, не стесненные узкими рамками строго отведенного времени, более вдумчиво, самостоятельно решают ряд экспериментальных задач.
      Практикум позволяет уделить больше внимания развитию самостоятельности учащихся, их умений и навыков; позволяет хорошо контролировать знания учащихся.
     
      8. Лабораторные занятия во внеучебное время
      Кроме лабораторных работ на уроках физики, обязательных для всех учащихся, могут быть поставлены лабораторные работы во внеучебное время для учащихся, осооо интересующихся физикой или ее применениями. Этот вид внеклассных занятий по физике, проводимых под руководством учителя физики, по его предложению или по инициативе учащихся, при хорошей организации может сыграть немалую роль в развитии у учащихся — участников занятий — интереса к физическим знаниям, прочных навыков самостоятельной работы, изобретательства, творческой мысли, некоторых навыков производственного характера.
      Ограничимся лишь некоторыми замечаниями.
      В отличие от лабораторных занятий на уроках физики, протекающих в обязательном порядке в строгом соответствии с развивающимся курсом физики, лабораторные занятия во внеурочное время носят иной характер.
      Во-первых, они, являясь продолжением и развитием лабораторных занятий на уроках, служат для более широкого -и углубленного опытного изучения того или иного вопроса. Поэтому учащиеся здесь часто определяют какую-либо величину не по одному способу, а разными приемами: изучают целую серию механизмов для поднятия и переноски грузов; проделывают ряд работ с мостиком Уитстона, чтобы ознакомиться с различными его применениями; изучают электрическую лампочку всесторонне, а не только, скажем, измеряют ее мощность, и т. д.
      Во-вторых, самый подбор тематики определяется в известной мере составом «учащихся, принимающих участие в работах, и их интересами. Учитель физики, прежде чем начинать занятия, должен установить склонности, способности, интересы каждого из участников. Это очень существенный момент в развертывании занятий, в значительной мере обеспечивающий их успех.
      В-третьих, на этих занятиях значительное место может быть уделено не только самому эксперименту, но также сборке и изготовлению приборов и установок, необходимых для работ.
      В-четвертых, на занятиях во внеучебное время каждый учащийся осуществляет свой цикл работ, а не обязательно все работы, поставленные для данной группы учащихся.
      В-пятых, каждый учащийся работает своим темпом. Работа может не заканчиваться на данном занятии, а продолжаться на следующем.
      В-шестых, одновременно могут заниматься учащиеся не только параллельных классов, но и смежных (например IX и X), если всех участников занятий немного.
      Лабораторные занятия могут проводиться эпизодически в течение некоторого сравнительно краткого периода (2—3 месяца) или в течение целого года; в последнем случае они входят в план работы физического кружка.
      В том и другом случае необходимо требовать от учащихся, согласившихся вести лабораторные работы во внеучебное время, строжайшей дисциплины, серьезного отношения к делу, полной ответственности. Учащимся придется тщательно готовиться дома по указанной учителем литературе, решать задачи, подбирать материалы, составлять описания и отчеты, готовить чертежи, рисунки, диаграммы.
      Учащийся должен по каждому вопросу хорошо освоить теорию, иногда ознакомиться с историеи развития вопроса, указать примеры практического применения.
      Лабораторный практикум может заканчиваться конференцией, на которой все учащиеся докладывают о результатах своей работы и демонстрируют некоторые приборы и опыты, а также выставкой.
      Для участия в конференции привлекаются также учащиеся разных классов, не принимавшие участия в работах, а, может быть, и учащиеся из других школ.
     
      9. Домашние экспериментальные работы
      Хорошее усвоение учебного материала по физике, глубокое понимание законов физики, развитие способности не только видеть физические явления в окружающей действительности, но и уметь объяснить их, развитие разнообразных умений и навыков—все это в конечном итоге получается лишь при наличии большой непрерывной самостоятельной работы учащегося. Если учащийся, стушая объяснения учителя, следя за опытными демонстрациями учителя, при повторении, опросе, решении задач не пассивен, а активно участвует во всем этом педагогическом процессе — не только слушает, но продумывает все, зарисовывает, сам вычисляет, проявляет инициативу, участвует в постановке опытов учителя или их воспроизведении при опросе и повторении, результаты такого учения получаются весьма эффективные.
      Если учащийся еще на фоонтальных лабораторных занятиях и во время завершающего физического практикума также проявляет самостоятельность и инициативу, результаты еще выше и знания глубже и прочнее, а навыки тверже и полнее.
      Но значительная часть работы по физике протекает дома. Учащийся, пользуясь записями в своей рабочей тетради, учебником, задачником, может быть, научно-популярной и технической литературой, изучает, разрабатывает, повторяет учебный материал, решает задачи, вычэрчивает графики и диаграммы, подготовляет рефераты, составляет отчзты по проведенным лабораторным работам или подготавливается к новым, и т. п. Нередко мы предтагаем учащимся и без предварительных объяснений самостоятельно по учебнику изучить какой-либо вопрос. Очевидно, только при условии, если учащийся проявляет максимум самостоятельности и инициативы при домашней работе по физике, будет обеспечена наибольшая эффективность и всей работы по физике, проделанной в стенах школы. Если, наоборот, самостоятельности и настойчивости учащийся не проявляет, успехи, достигнутые при работе в школе, не закрепляются, не развиваются, то и результаты окажутся далеко не достаточными.
      Сказанное о роли домашней работы учащихся по физике естественно приводит к мысли о домашних экспериментальных работах. Эксперимент самого учащегося, как неоднократно было подчеркнуто выше,— один из главных элементов, если не самый главный в процессе изучения физики. Важно, чтобы учащийся каждый шаг в ознакомлении с физическими явлениями, их закономерностями и их применением на практике сопровождал и подкреплял собственными наблюдениями, опытами, измерениями. Почему бы учащемуся дома, в условиях бытовой обстановки,наряду с решением задач и обычными работами, которые мы поручаем ему, не продолжить те опыты и измерения, которые вполне доступны не только в условиях школьной физической лаборатории, но и в условиях домашней обстановки.
      Учащийся, читая и изучая по учебнику о вертикальном и горизонтальном направлениях, о ватерпасе, уровне, разве не сможет сам сделать отвес и ватерпас и воспроизвести все опыты, о которых говорится в учебнике? Разве представляет какие-либо непреодолимые трудности учащемуся VI класса собрать ряд приборов по иллюстрации атмосферного давления, закона Архимеда, законов плавания, инерции, трения, условий равновесия рычага и использования его для получения выигрыша в силе и т. п.?
      Разве не ценно, если учащийся не просто будет штудировать по учебнику параграф о теплоемкости, а проделает сам те опыты, которые там описаны (может быть, несколько видоизмененные)? Наибольшие затруднения здесь будут связаны с необходимостью иметь термометр. Но этот прибор может быть предоставлен учащемуся школой. Никаких затруднений не представляют работы по определению к. п. д. примуса, керосинки, электрической плитки или чайника.
      Совершенно доступны для домашних упражнений в курсе VIII класса работы по определению центра тяжести, равновесию тел, сложению и разложению движений и сил; в IX классе — работы по изучению законов колебания маятника, некоторые качественные опыты по звуку, по молекулярной физике и теплоте; в X классе — ряд опытов по электростатике, все булавочные опыты по оптике, работы по фотометрии и др.
      Дома учащиеся могут строить разнообразные модели и простейшие приборы.
      В ряде школ нашей страны проверена на практике целесообразность домашних экспериментальных заданий по физике. Теперь можно уже говорить о более широком развитии таких работ, о подборе их, о ряде практических мероприятий по их организации. Прежде всего о самом названии «Домашние лабораторные работы по физике». Это название не вполне отвечает содержанию всех экспериментальных заданий, которые мы можем предлагать учащимся для выполнения дома. Часть из них выходит за пределы лабораторных работ и представляет «внелабораторные работы». Правда, большинство работ все же относится к числу тех, которые учащийся проделывает в пределах своей комнаты, превращенной в лабораторию. Однако, не следует ограничивать задания только теми наблюдениями, измерениями, экспериментами и исследованиями, которые могут проводиться за столом в комнате, а как раз ценно постоянно подчеркивать, что физика всюду, кругом нас. С другой стороны, было бы неправильно и безгранично расширять тот тип экспериментальных заданий, о котором идет речь в данном руководстве.
      Работы учащихся на технических станциях, производственные работы, экскурсии также могут быть связаны с разнообразными экспериментальными заданиями по физике, но это уже другая область, которой мы здесь не касаемся.
      Очевидно, основное место в домашних экспериментальных работах займут наблюдения и опыты качественного характера. Однако надо стремиться усилить материальную базу. Если учащимся будет создана возможность получать на руки некоторые измерительные инструменты (термометр, ареометр, пружинные и рычажные весы, амперметры, вольтметры), то этим будет обеспечена для учащихся возможность проводить дома и количественные работы. Конечно, о точных измерениях и речи быть не может. Все работы, связанные с точными измерениями (работы в старших классах), относятся исключительно к сфере школьных лабораторных работ и домашними лабораторными работами не могут быть заменены.
      Материалы и приборы для производства домашних работ учащиеся могут частично найти и подобрать у себя дома. Но многого все же у них не окажется. Поэтому надо создавать комплекты приборов и материалов в школе. Для обеспечения сохранности приборов при переноске их надо укладывать и укреплять в специально сделанных ящичках и коробочках.
      Далеко не все учащиеся живут в таких условиях, которые позволяют беспрепятственно проводить дома лабораторные работы. Некоторые из учащихся этой категории смогут провести работы вместе с теми товарищами, у которых имеются возможности постановки домашних лабораторных работ. Но в основном здесь должна прийти на помощь сама школа. Учащимся должна быть предоставлена возможность провести заданные им работы в физической лаборатории школы во внеучебное время. Учителю физики нет необходимости присутствовать на этих занятиях. Приборы и материалы выделяются заранее; их выдача, уборка и наблюдение во время работы поручаются лаборантам или дежурным из учащихся.
      Указания к домашним экспериментальным работам даются учащимся на соответствующих уроках, на что затрачивается 10—15 минут. В младших классах (VI—VII) задания диктуются учащимся, в старших классах (VIII—X) указания даются в устной форме, а затем в классе или физической лаборатории вывешиваются описания и инструкции. Последние могут быть размножены для раздачи учащимся (одно описание на группу в 5—6 человек). Учащиеся могут пользоваться также учебниками и руководствами для лабораторных занятий, которые им указываются и выдаются из лаборатории.
      Задания выполняются учащимися в определенный, каждый раз указываемый, срок. Иногда это срок до следующего урока физики, иногда одна-две недели. По каждой работе учащиеся составляют отчеты, содержащие краткое описание работы с рисунками, результаты наблюдений и измерений, выводы из наблюдений и объяснения. На уроке проводится беглый просмотр тетрадей с отчетами, учащиеся докладывают о проведенных наблюдениях и измерениях, демонстрируют приборы. Более подробно учитель знакомится с отчетами, периодически отбирая их от учащихся. Очень существенно, чтобы учитель следил за выполнением домашних лабораторных работ, поощрял учащихся, побуждал к дальнейшим опытам, отмечал наиболее успевающих, помогал отстающим, подтягивал нерадивых. Большим злом при неумелом руководстве может оказаться формализм в выполнении учащимися заданий, приводящий нередко к простому заимствованию результатов друг у друга. Поэтому по представленным отчетам важна беседа с отдельными учащимися; из такой беседы опытный педагог всегда сумеет установить, самостоятельно ли выполнял работу учащийся. Надо заинтересовать учащихся и добиться, чтобы они полюбили и оценили самостоятельные экспериментальные исследования по физике.
     
      10. Техника проведения лабораторных работ Сдвоенные уроки. Деление учащихся на группы
      Различные работы требуют для своего выполнения и обсуждения неодинаковое время. Одни работы — коротенькие, на 20—30 минут, другие займут 40—50 минут, а ряд работ, в особенности в старших классах, потребует и два урока. Поэтому необходимо в старших классах один раз в неделю иметь для физики два урока подряд.
      В наших школах — по 30—40 человек в классе. Хорошая норма для лабораторных занятий — это 20 человек. С 30 учащимися работать одновременно вполне возможно, 40 человек создают уже значительные трудности. Рабочих мест в лаборатории и число комплектов приборов будем считать 15. В таком случае учащиеся для работы должны быть разбиты на 15 групп, по 2—3 человека в группе. Составившиеся группы сохраняются на весь учебный год. Будут случаи, когда ввиду недостатка приборов или в зависимости от характера работ работающих групп будет меньше. Иногда, наоборот, полезно и возможно дать работу каждому учащемуся отдельно.
     
      Хранение, выдача и уборка приборов
      Приборы и материалы для работ надо расположить так, чтобы их можно было быстро достать и расставить на рабочие столы и так же быстро и легко убрать на свои места. Необходимо, кроме того, обеспечить их сохранность, предусмотреть возможность повреждений и порчи при неудачном расположении и раскладке.
      Приборы, постоянно требующиеся, как-то: штативы, таганы, мензурки, весы, разновесы, гири, термометры, насосы и т. п., надо расположить в шкафу поближе к месту работ, чтобы их легко могли доставать и убирать сами работающие. Разместить их надо достаточно просторно, тщательно подобрав раз навсегда места на полках, стенах и в ящиках шкафа.
      Особо следует разместить, также поближе к месту работ, посуду и разные лабораторные мелочи, как-то: зажимы, щипцы, пипетки, ножи, ножницы и пр., а также наиболее ходовые материалы: пробки, трубки резиновые и стеклянные, спички, свечи, бечевку, нитки и пр. Отдельно под особым наблюдением должны храниться горючие жидкости (керосин, спирт, бензин, эфир), кислоты, ртуть.
      Все мелкие приборы и части, относящиеся к отдельным работам, должны быть тщательно распределены в специально подобранных ящиках с крышками. Последние могут быть сбиты из переклейки. В одном таком ящичке часто можно уложить все комплекты данной работы (20—30 маятников, 10 пружинок, 10 плоских зеркал, 10 призм и т. п.) или отдельные части к работам (чашечки для пружинных весов, уровни, отвесы, экраны для работ,, по оптике, подставки для свечей и т. п.). Лучше всего остановиться на нескольких определенных размерах таких ящичков и их держаться; тогда удобно хранить их на полках, ставя один на другой.
      У всех мест хранения приборов, на всех ящичках и коробочках должны быть четкие надписи с соответствующей нумерацией, с названием приборов, указанием их числа и необходимыми замечаниями.
      Для переноски и хранения приборов удобны также дере» вянные подносики с вырезами или захватами для рук.
      Лабораторный служитель. Лаборант. Учащиеся в роли»” лаборантов (ассистенты)
      При нормальной постановке дела физическая лаборатория в учебные часы работает без перерыва.. Работы одного класса сменяются работами другого. Надо в короткий промежуток времени одни приборы и установки убрать и на их место поставить новые. Приборы требуют непрерывного тщательного ухода, присмотра и подправки, лаборатория — уборки. Необходимо следить за сохранностью приборов, своевременно закупать и распределять по местам разнообразные материалы, готовить все нужные растворы. Эту работу учитель один выполнять не может. Да и в высшей степени неэкономно загружать учителя черновой работой. При лаборатории обязательно должен быть толковый, грамотный, умелый служитель. Опыт ряда школ показывает, что если лаборатория обеспечит себя служителем, который под руководством энергичного учителя приобретет основные лабораторные навыки, да еще подучится несколько мастерству, не только получится громадная помощь во время работ и их подготовки, но удастся наладить и собрать значительное число упрощенных приборов для занятий. В больших школах с параллельными классами, при наличии нескольких преподавателей, кроме того, весьма желателен лаборант.
      Можно еще посоветовать во всех классах выделить лаборантов из числа учащихся (их часто называют ассистентами). Такой институт лаборантов при его надлежащей организации может оказаться очень полезным при проведении лабораторной практики. Лаборанты-учащиеся расставляют и раздают приборы работающим, следят за их возвращением, помогают отстающим и пр. С хорошо организованной группой лаборантов из учащихся учитель сможет наладить и комплекты упрощенных приборов для занятий.
     
      Правила для работающих
      При занятиях в физической лаборатории ¡необходимо приучить учащихся к соблюдению ряда общих правил. Их выполнение обеспечивает успех практических занятий, делает их неопасными для учащихся и позволяет быть уверенным, что оборудование лаборатории и ее ценные приборы сохранятся.
      Главнейшие из них:
      1) Учащиеся не должны загромождать рабочих столов книгами и вещами. Не должны в лаборатории бегать и устраивать игр. Не должны трогать приборов, не имеющих отношения к поставленным работам.
      2) Каждый учащийся должен иметь при себе рабочую тетрадь, карандаш, резинку и линеечку. Полезно иметь перочинный нож, циркуль, угольник и транспортир.
      3) Начиная работу, учащийся должен сперва приготовить все, что для нее нужно, или внимательно ознакомиться с теми приборами и материалами, которые приготовлены для работы. Если чего-нибудь нехватает, обратиться к руководителю. Учащиеся не должны брать приборов с соседних столов без разрешения руководителя. По окончании работы учащиеся должны разобрать всю установку, слить жидкости в предназначенные для них склянки, ополоснуть посуду, проверить, налицо ли все приборы. О произведенных поломках сообщить руководителю.
      4) Учащиеся должны быть приучены к бережному обращению со стеклянной посудой, к умелому и осторожному обращению со спиртовками, термометрами, весами, разновесами, электрическими измерительными приборами и проч. Полезно вывесить в лаборатории правила обращения с отдельными приборами.
      5) Осторожного и аккуратного обращения требуют жидкие вещества. Вода и другие жидкости, попавшие внутрь некоторых приборов, могут их совершенно испортить. Величайшей осторожности в обращении требуют горючие жидкости: керосин, спирт и в особенности бензин и эфир. Учащиеся не должны оставлять их в открытых сосудах, должны держать их подальше от горящих лампочек и горелок. Горящий керосин, бензин и эфир нельзя заливать водой. В лаборатории необходимо иметь под руками песок и хотя бы одеяло, а также огнетушители.
      6) Чрезвычайно аккуратного обращения с собой требуют кислоты (серная, азотная, соляная) и их растворы, щелочи и такие растворы, как хромовая жидкость, медный купорос и др. Учитель каждый раз, когда приходится иметь дело с такими жидкостями, должен предупредить учащихся, что они могут вызвать опасные ожоги, испортить платье, обувь, столы и приборы. Лить эти жидкости из склянок надо осторожно, чтобы они не растекались по наружным стенкам. Пролитую жидкость следует сейчас же засыпать сухими древесными опилками.
      7) В случае порезов и ожогов, даже незначительных, учащиеся должны обращаться к руководителю. В лаборатории должна иметься аптечка.
     
      11. Фронтальные работы Вводная беседа
      Каждая лабораторная работа, проводимая учащимися, только тогда даст положительные и ценные результаты, только тогда будет продуктивна, когда учащимся вполне ясна цель предстоящей работы, когда им понятны те пути, которыми они должны идти к намеченной цели. Учащиеся должны отчетливо представлять, в какой связи предлагаемая им работа находится с изученным ранее материалом или какую задачу она преследует для дальнейшего продвижения вперед. Поэтому, давая учащимся самостоятельную работу, учитель должен провести с ними предварительную беседу.
      Во время такой беседы выясняется цель работы, прорабатывается план работы, даются необходимые инструктивные указания по проведению работы, обращению с приборами, записями, расчетами и проч.
      План работы и вопросы, на которые учащиеся должны дать ответы при работе, обычно записываются на доске (особенно в младших классах). Очень полезны во многих случаях сводные таблицы (см. дальше описания работ). В ряде случаев учитель предварительно сам демонстрирует приборы. Иногда могут оказаться полезными при вступительной беседе схематические рисунки, изображающие последовательные стадии развития опыта. Эти рисунки учитель делает на доске, а учащиеся — в своих рабочих тетрадях.
     
      Выполнение работы учащимися
      После того, как учащимся разъяснен весь ход работы, они приступают к ее выполнению. В зависимости от характера установок приборы могут быть заранее расставлены на рабочих столах учащихся или стоять подготовленными в стороне. В последнем случае приборы раздаются на рабочие столы учащихся после подготовительной беседы (раздают—сам учитель, лаборант, лаборанты из учащихся, представители от работающих групп).
      Необходимо добиваться, чтобы учащиеся работали вполне сознательно, а не чисто механически выполняли манипуляции, требующиеся по ходу работы, проявляли самодеятельность, инициативу.
      От учащихся надо требовать аккуратной работы, непрерывного улучшения качества работы, доведения ее до конца.
      Учитель во время самостоятельных занятий учащихся, обходя рабочие столы, внимательно наблюдает за их работой, следит за тем, чтобы в каждой группе все активно участвовали в работе, оказывает во-время помощь отстающим.
      Если в работе многих учащихся получается заминка, или если необходимо остановиться на каком-либо вопросе, на той или иной детали, учитель привлекает на несколько минут внимание всех учащихся и дает необходимые разъяснения и указания классу в целом.
      Для того чтобы работа могла быть закончена во-время всеми, учитель должен выравнивать работу всех групп. Группам, окончившим работу раньше, учитель предлагает сделать повторные наблюдения или измерения, дает дополнительные вопросы, задачи или даже работы.
     
      Заключительная беседа
      По окончании работы все полученные выводы и результаты подытоживаются и подвергаются коллективному обсуждению. Найденные числовые результаты по очереди сообщаются всеми учащимися или представителями групп, выписываются на доску, проверяются. Находятся средние величины. Ошибочные результаты отдельных учащихся или групп здесь же анализируются или учащимся предлагается дома проверить полученные результаты и выяснить причины своих ошибок.
      Внимательно разбираются на заключительной беседе не только числовые результаты, количественные зависимости (они ведь не всегда и будут), но и вся совокупность вопросов, вытекающих из проделанной работы.
      Конечно, иногда по ходу дела могут и отпасть или быть очень краткими вводная или заключительная беседа; первая — потому, что в предыдущем изложении материала уже все нужное для работы было сказано, вторая — если работа была проста, и ход ее показал, что учащимся она вполне ясна.
     
      Рабочие тетради
      Производство работ должно обязательно сопровождаться составлением участниками занятий письменных отчетов в рабочих тетрадях. Эти отчеты могут выполняться частью в лаборатории на занятиях, частью дома. Они должны содержать: ясные схематические рисунки приборов и пояснения к ним (полезны рисунки, изображающие весь ход работы); все результаты измерений и все расчеты в строгом порядке; наблюдения, выводы и ответы на вопросы; графики; указания на точность отдельных измерений и получаемых результатов; средние результатов, полученных отдельными группами, и выводы, сделанные во время общей беседы.
      При таких отчетах учащиеся глубже продумывают и лучше усваивают проделанные опыты, приучаются к сжатому и отчетливому изложению мыслей. На первых порах обыкновенно трудно приучить учащихся к тому, чтобы они записывали все в порядке.
      Учитель должен сам тщательно для каждой работы продумать весь порядок записи и дать необходимые указания учащимся.
      Многие учащиеся с большой охотой и любовью ведут домашние тетради с хорошо выполненными рисунками и подробными записями. Важно, во всяком случае, чтобы учащиеся во время работ в лаборатории аккуратно вели записи в тетрадях. Отчеты должны просматриваться руководителем.
      Практика показывает, что учащиеся плохо справляются даже с самыми простейшими расчетами и не умеют производить приближенных вычислений. Необходимо, чтобы они были обучены простейшим приемам на уроках математики, но и учитель физики должен с своей стороны обратить на эту сторону дела специальное внимание.
     
      Выполнение учащимися работы в целом и разбивка ее по частям
      Выше было отмечено, что при занятиях «на один фронт» отдельные моменты в работе разных групп не обязательно совпадают во времени. Действительно, можно, разъяснив все задание, предоставить каждой группе идти своим темпом и провести работу целиком до конца. Обсуждение работы в этом случае происходит после окончания ее всеми группами. Но можно при системе одного фронта применить и разбивку работы по частям. В этом случае все группы выполняют сначала лишь определенную часть всего задания и только после обсуждения проделанной части работы классом переходят к дальнейшим пунктам задания. Возьмем для примера работу 18-ю: «Что такое удельный вес?» Можно предложить учащимся проделать все указанные в описании испытания и измерения и ответить на вопросы всех 7 пунктов, после чего устроить беседу, сравнить полученные результаты и составить таблицу удельных весов. Но возможно остановиться сначала только на пунктах 1—3 и разобраться в найденных результатах (материал взятых тел, их объем, приблизительное суждение о весе), затем взять только 4 и 5-й пункты (вес тел, вес воды в том же объеме) и, наконец, 6 и 7-й пункты (удельный вес).
      Первый прием (целых работ) имеет преимущество в том отношении, что он представляет больше самостоятельности учащимся; второй прием (разбивка на части) часто выгоден тем, что позволяет разработать четко отдельные этапы задания, лучше выделить те элементы, из которых слагается изучаемый вопрос.
      В зависимости от темы, ее широты, степени трудности, а также и возраста учащихся и их успеваемости и следует идти первым или вторым путем. Необходимо только предостеречь от возможных перегибов при делении темы на части в сторону так называемого «командного метода», безусловно вредного и нежелательного.
     
      12. Физические практикумы Описания работ
      При проведении фронтальных работ учитель обычно дает всему классу устные пояснения и записывает на доске цель работы, ее ход, иногда таблицу для занесения в нее данных опыта и полученных результатов. Специальных письменных описаний и инструкций для раздачи их на руки унащимся при фронтальных работах можно и не иметь. Наоборот, при заключительных физических практикумах учащимся на руки даются описания работ. Эти описания содержат краткую теорию, ход работы, необходимые пояснения, задачи и вопросы. К этому иногда могут присоединиться предложения учащимся: пользуясь указанными литературными источниками, дополнить работу сведениями о практическом применении наблюдаемого явления или историческими сведениями.
      Вместо подробных описаний работ могут быть составлены краткие инструкции с указанием руководств, в которых учащиеся должны найти теорию вопроса, описание хода работы и все необходимые справки. Само собой разумеется, что литература должна быть в достаточном количестве в физической лаборатории.
     
      График работы
      Для того чтобы физические практикумы протекали вполне организованно и успешно, чтобы учитель мог справиться с задачей руководства занятиями учащихся, выполняющих сразу несколько работ на различные темы, следует провести ряд мероприятий. Прежде всего надо составить до начала каждого практикума график работ и довести его до сведения учащихся. В графике указывается, какую работу и когда проводит каждая из групп. Несомненно, в процессе выполнения работ придется внести и некоторые изменения (неодинаковый темп работы у различных групп, возможные неудачи при выполнении работ и др.), но эти изменения не должны нарушать графика в целом.
      Нужна также умелая расстановка и подготовка все* приборов и материалов. Здесь большую помощь могут оказать лаборанты из учащихся.
      Предварительная домашняя подготовка учащихся
      Успеху работ во время физических практикумов способствует предварительная домашняя подготовка учащихся по очередным темам. Для этого учащимся своевременно раздаются описания работ или инструкции к ним и необходимая литература.
      Перед началом практикума учитель проводит с учащимися беседу, во время которой ориентирует их в характере предстоящих работ, отмечает, на что учащиеся должны обратить особое внимание, дает руководящие указания по теории некоторых вопросов, по ряду приборов, с которыми учащиеся встретятся, по проведению записей, подготовке и составлению отчетов.
     
      II. ПРИБОРЫ И МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ
      Приборы для лабораторных занятий, как и вообще все приборы школьной физики, могут быть разбиты на несколько категорий. Одни приборы служат только для изучения определенных отделов — теплоты, света, электричества, другие не связаны с какой-либо отдельной частью курса физики, а требуются при проработке всех или многих отделов.