Класс физики под открытым небом

XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Класс физики под открытым небом

Никитина А.Ф. 1
1ГБОУ лицей № 144
Печникова Г.Ю. 1Абраменко А.С. 1
1ГБОУ лицей № 144
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Научно-исследовательская работа

Предмет: техническое творчество и изобретательство

Тема работы: «Класс физики под открытым небом»

Работу выполнила:

Никитина Арина,

обучающаяся 9Б класса

ГБОУ лицея № 144

Руководители:

Абраменко Анастасия Сергеевна,

педагог дополнительного образования

ГБОУ лицея № 144;

Печникова Галина Юрьевна,

учитель физики

ГБОУ лицея № 144

Санкт-Петербург

2024 г.

Содержание:

  1. Введение

    1. Проблема ……………………………………………………..3

    2. Цель

    3. Задачи

    4. Актуальность

  2. Теоретическая часть…………………………………………………..4 - 10

    1. Исследование (историческая справка)

    2. Анализ аналогов

    3. Социальный опрос

    4. Требования к проекту

  3. Практическая часть……………………………………………………..10 -18

    1. Описание концепции

    2. Зонирование пространства

    3. 3D модель

  4. Выводы……………………………………………………………………19

  5. Список литературы………………………………………………………19

  1. Введение

    1. Проблема

Каждый ученик ежедневно проводит за партой 6-7 часов. Выполнение домашнего задания и посещение кружков и секций сводят к минимуму возможность пребывания детей и подростков на свежем воздухе. Всем известно, что прогулки положительно влияют на здоровье, психологическое благополучие, самочувствие и концентрацию внимания. В нашей школе стало традицией проводить уроки под открытым небом в осенне-весенний период. Наряду с положительными отзывами учителей и учеников об этих уроках, можно выделить несколько сложностей. Например, организация классно-урочной формы обучения, возможность продемонстрировать учителем учебный материал, отсутствие рабочего пространства для учителя и учеников, вынос необходимого оборудования для урока.

1.2 Цель

Создать модель уличного пространства на территории школы для обучения.

1.3 Задачи

  1. Выявить проблему

  2. Проанализировать целевую аудиторию

  3. Рассмотреть аналоги

  4. Продумать концепцию

  5. Сделать эскизы

  6. Сделать 3D модель

1.4 Актуальность

Такое пространство будет возможно использовать с сентября по октябрь осенью и в апреле-мае весной из-за погодных условий. Таким образом мы совместим возможность пребывания на свежем воздухе и обучение профильному предмету.

  1. Теоретическая часть

    1. Историческая справка

Василий Александрович Сухомлинский, советский педагог доказал пользу обучения в природной среде. «Школа, находящаяся под голубым небом», - так он определял занятия в саду, которые проходили «на зеленой травке, под раскидистой грушей, на винограднике, на зеленом лугу». Учебный процесс в "Школе под голубым небом" представляет собой творческую лабораторию, где происходит множество различных этапов: от физического развития до интеллектуального и духовного роста, от трудового приобщения до формирования идейного потенциала детей. Средствами педагогического воздействия в данном случае являются: природа, язык, труд, а также творчество.

С помощью занятий на открытом воздухе можно повысить уровень подготовки детей к занятиям, а также их концентрацию внимания. В действительности, такое обогащение кислородом и впечатлениями позволяет сохранять сосредоточенность в течение двух часов после того, как оно было получено.

Американский университет Иллинойса проводил исследование, чтобы изучить влияние свежего воздуха на концентрацию внимания. Для этого было решено в течении двух с половиной месяцев проводить занятия у двух групп третьеклассников. Первая группа занималась как обычно, в помещении на протяжении всего времени. Вторую группу регулярно выводили на занятия по открытый воздух. Исследователи посчитали концентрацию внимания детей и усилия учителя, чтобы поддерживать дисциплину. Оказалось, что вторая группа стала на 81% более собранной.

В странах Европы и США раньше практиковались уроки под открытым небом. Однако, это происходило раз в месяц и не было повседневной процедурой. Многие критикуют идею такого образования, аргументируя это тем, что выезжать за город так часто будет слишком дорого, однако другие заявляли, что можно просто выводить детей в парки или скверы.

Школы под открытым небом или школы в лесу были специально построенными образовaтельными учреждениями, которые были предназначены для профилактики и бoрьбы с распространением туберкулеза, произoшедшим в период, предшествовавший Втoрoй мирoвой войне. Школы были пoстрoены для прoведения терапии на открытом воздухе, чтобы хорошая вентиляция и пребывание на свежем воздухе улучшали здоровье детей. Школы в основном строились вдали oт центра города, иногда в сельской местности, чтобы обеспечить пространство, свободное от загрязнения и перенаселенности. Сoздание и дизайн школ были аналогичны сoзданию противотуберкулезных санаториев, в которых гигиена и пребывание на свежем вoздухе имели первостепенное значение.

Архитектура некоторых более продвинутых школ под открытым небом в Европе была построена по традиционному "плану павильона", который также использовался для санаториев, с внутренней планировкой, аналогичной той, что использовалась в больничной архитектуре, с длинными коридорами с окнами вдоль стен. Выдающимся примером является Школа пленэра в Сюрене недалеко от Парижа, которая была построена Эженом Бодуэном и Марселем Лодсом в Мон-Валерьене в 1930-х годах. В школе в Сюрен (так называемой школе обучения на открытом воздухе) сама специфика задания способствовала особенно тесной связи с природой каждого из помещений. Здесь имеются классы с раздвижными стенами, овеваемые воздухом со всех сторон; классы под открытым небом, огражденные лишь зеленой изгородью; бассейны и т. д. Расположенные в отдельных объемах классы соединялись с главным зданием через крытые переходы . Архитектура школы очень характерна для творческой манеры Бодуэна и Лодса: свобода и гибкость общего приема планировки сочетается в ней с ясностью и регулярностью, даже симметричностью в основных линиях, а формы здания четко выражают его конструкцию и функциональное назначение.

Концепт школы под открытым небом как в давние времена, так и сегодня достаточно распространён. На отечественных просторах образовательные учреждения для школьников под открытым небом или просто за городом появились ещё в дореволюционные времена. Первая такая школа была открыта в Российской империи в 1913 году, она расположилась в Сокольниках, где находилась подмосковная дача, предыдущим владельцем которой был купец Лямин. А уже после Октябрьской революции и установления власти большевиков, 1 мая 1918 года, в том же месте снова открылась уже советская лесная школа. Учились там далеко не все желающие, и образовательная программа была особая. Они представляли собой образовательные учреждения для обучения детей физически слабых или склонных к болезням, таким как анемия, туберкулёз, а также кожно-венерические заболевания и патологии нервной системы. Нередко туда попадали и школьники, родители которых были малоимущими и оказывались неспособными обеспечить им удовлетворительное питание. Основной целью лесных школ было укрепление здоровья детей. Для этого использовались физические упражнения и водные процедуры , усиленное питание и солнечные ванны. А главным фактором оздоровления был свежий воздух. Так, для принятия воздушных и солнечных ванн на улице устанавливались специальные деревянные настилы, на которых дети спали или отдыхали в специальных одеялах-мешках.

2.2Анализ аналогов

Специалисты комитета по благоустройству на проспекте Шаумяна проверяли территорию, которая окружает школу имени Грота для слепых и слабовидящих детей (рис.1). Дело в том, что это не просто участок земли, где растут деревья и цветы. Это настоящий учебный класс под открытым небом. Организовали его в 2020 г. и сразу начали активно пользоваться. Около фонтана учащиеся, которые никогда не увидят такие сооружения, могут услышать звук падающей воды и представить, как это бывает в природе. В саду ощущений научат ориентироваться в пространстве, разыгрывая разные дорожные ситуации. Благоустройство школы имени Грота уже признали одним из лучших в России. Опыт петербургских педагогов сегодня намерены перенять и московские учителя. Они уже обратились с просьбой поделиться образовательной методикой.

Рис.1.

С
овременное пространство появилось в средней школе №2 г. Людиново (рис.2). В разработке проекта класса под открытым небом, о котором много лет мечтали и педагоги, и школьники, приняли участие ребята из 9-11-х классов, школьный отряд волонтёров-медиков «Сердце Данко» и члены клуба «Большая перемена 360». Новое для учёбы и творческих открытий пространство разместили в границах школьного двора за мастерской. Его создание обошлось почти в 600 тысяч рублей.

Рис.2.

Интерактивный центр «Альметрика»(Рис.3) — это экспозиция в формате эдьютейнмент (education — «образование» + entertainment — «развлечение»), которая объясняет сложные научные процессы и явления простым и наглядным способом.

Рис. 3

Выставка разбита на восемь кластеров — по одному на семь основных единиц измерения СИ и один на «Джоуль», и насчитывает 55 интерактивных экспонатов, среди которых «Водородная ракета», «Гидроэлектростанция», «Электромагнит», «Тепловизор» и «Кинетическая скульптура». Посетителям выставки предлагается детально рассмотреть капли воды в полете, измерить громкость голоса, потрогать электрический ток и многое другое. Все экспонаты можно и нужно трогать руками!

Музей оптики (рис.5) — первый интерактивный музей на базе университета. Его открытие в одном из корпусов Университета ИТМО состоялось в 2008 году. Тогда были сделаны первые шаги к созданию пространства научной коммуникации и популяризации конкретных научных продуктов, в частности голограмм. Из десяти залов часть рассказывает об истории оптики и настоящих технологиях будущего, другие знакомят с оптическими явлениями вживую: здесь можно «заморозить» свои тени или рисовать цветом, ощутить себя Леонардо да Винчи, управлять частицами в космосе и даже немного полетать.

Рис. 4

Новый проект РОО "Токсовские Озёра" "Лесная школа" признан победителем первого Конкурса Фонда президентских грантов 2024 года (рис. 5)

Проект "Лесная школа" предусматривает создание и оборудование познавательного учебного маршрута на территории школьного лесничества Ново-Кавголовского лесопарка с установкой на 4-х ключевых площадках объектов лесной архитектуры, предназначенных для удобного расположения школьных групп и проведения занятий при посещении лесопарка.

Целью нового проекта является приобщение школьников, интересующихся изучением природы и лесного дела, к проведению благоустройства познавательного маршрута на территории Токсовского школьного лесничества в Ново-Кавголовском лесопарке, повышение интереса к изучению краеведения, лесных профессий и приобретение навыков в лесном деле.

Рис. 5

    1. Требования к проекту

Я рассмотрела примеры образовательного процесса под открытым небом и применение интерактивных макетов. Перед началом практической части я выявила основные критерии к проекту:

  1. Возможность изучать темы как в теории, так и на практике;

  2. Соответствие климатическим условиям;

  3. Соответствие интерактивных экспонатов темам, проходимым в школьной программе;

  4. Возможность реализации на территории стандартной школы;

  5. Небольшая стоимость.

  1. Практическая часть

3.1 Выявление проблемы у целево й аудитории

С целью исследования общественного мнения о потребности класса под открытым небом я провела социальный опрос среди целевой аудитории.

В опросе участвовали 72 человека: Из них –

  • учеников – 51 ч. (73,8%),

  • учителей -11ч. (10,7 %),

  • родителей 10 ч.(12, 3 %).

Ответы на вопрос относительно количества уроков, проводимых под открытым небом представлены на диаграмме 1.

Диаграмма 1.

Анализ данных показал, что в школах у большинства респондентов уроки под открытым небом не проводятся (67,2%) или проводятся 1-2 раза в год ( 20,3%).

Далее я решила выяснить, есть ли у данной целевой аудитории интерес к подобному формату занятий . Результаты представлены на диаграмме 2.

Диаграмма 2.

Таким образом, мы видим, что 91,5% респондентов проявили заинтересованность и только 8,5% высказались против. Следует отметить, что все ответившие «нет» - ученики. Главной причиной, которая побудила их так высказаться, было неудобство в проведении этих занятий.

Те, кто ответил «да», привели следующие аргументы:

  • Интересно сменять обстановку (91,7%)

  • Полезно для здоровья (61,7%)

  • Избавляет от стресса (53,3%)

  • Увеличивает продуктивность (41,7%)

  • Повышает концентрацию внимания (11,7%)

Далее мы решили выяснить повлияет ли наличие благоустроенной, приспособленной для проведения учебных и внеурочных занятий площадки на увеличение количества и качества уроков под открытым небом . Результаты представлены на диаграмме 3.

Диаграмма 3.

Итак, на основе проведенного исследования можно сделать следующие выводы:

  • Занятия под открытым небом либо не проводятся, либо проводятся очень редко.

  • Подобный формат занятия интересен целевой аудитории (ученикам, учителям и родителям).

  • По мнению опрошенных, наличие специально оборудованного класса могло бы увеличить количество и качество уроков под открытым небом, способствовать интересу детей к учебной деятельности и укреплению здоровья.

    1. Описание концепции

Р
аботу над проектом я начала с анализа территории.

Рис.6. Рис.7. Рис.8.

Я рассмотрела несколько ближайших школ стандартного образца (Рис. 6-8). На территории каждой из них есть свободное пространство размерами около 24*46м. Исходя из этого я сделала эскиз моей идеи (рис. 9, вид сверху).

Размеры выбранного пространства – 10*16м. Оно условно разделено на две зоны. Справа расположен большой амфитеатр, маркерная доска и кафедра. Там можно проводить привычные занятия в теоретическом формате. Из-за навеса, укрывающего эту часть от солнца, ветра и дождя, погодные условия не будут мешать процессу


Зона для теоретических занятий состоит из амфитеатра, на котором может расположиться класс, слушать учителя и делать записи. Перед амфитеатром есть кафедра и маркерная доска.

Рис. 9

Практическая часть пространства состоит из специальных экспонатов, демонстрирующих некоторые темы из курса физики, изучаемого в школе:

  • Механические колебания

  • Движение тела по наклонной плоскости

  • Гидравлический пресс

  • Закон преломления света и др.

Первый объект – рычажные весы (рис. 10). Весы учебные предназначены для измерения массы тел при выполнении работ по разным разделам курса физики Рычажные весы — это весы, в которых передаточным устройством является рычаг или система рычагов. Равноплечные весы состоят из поворотного горизонтального рычага с плечами одинаковой длины — балки — и взвешивающего поддона, подвешенного на каждом плече. Неизвестная масса помещается в одну чашу, а стандартные массы добавляются в другую чашу до тех пор, пока балка не станет как можно ближе к равновесию.

На вертикальной стойке расположены два плеча. На каждом, с нижней стороны предусмотрена небольшая рельсовая система, за счет которой можно менять размер плеча. В рельсы вставлены крючки, на которые школьники могут повесить гири или предметы, массу которых нужно измерить.

Рис. 10

Одна из тем физики в 9 классе – движение тела по наклонной плоскости. Ей и посвящен следующий объект (рис. 11). Наклонная плоскость — плоская поверхность, установленная под углом к горизонтали. Наклонная плоскость является одним из простых механизмов. Она позволяет поднимать груз вверх, прикладывая к нему усилие, заметно меньшее, чем сила тяжести, действующая на этот груз. К концам плоскости прикреплен стержень, по которому передвигается брусок. Есть возможность менять угол наклонной плоскости. В комплекте – измерительная линейка и динамометр.


. Третий объект направлен на демонстрации законов геометрической оптики на уроках физики (Рис. 12). На горизонтальной основе закреплен рельс, по которому передвигаются 2 объекта. Первый представляет собой две пластины с линзами (выпуклая и вогнутая). Второй – небольшая подставка, на которую каждый ученик сможет поставить свой телефон с фонариком или другой переносной источник света для проведения опыта. . На противоположной стороне закреплен белый экран, на который и будет отображаться изображение. В комплекте – измерительная линейка.

Рис. 11 Рис. 12

Следующие экспонаты – горизонтальный и вертикальный пружинные маятники, посвящены механическим колебаниям (Рис. 13, 14). Оборудование может применяться при изучении раздела "Динамика". Пружинный маятник — механическая система, состоящая из пружины с коэффициентом упругости , один конец которой жёстко закреплён, а на втором находится груз.

На основании с вертикальной стойкой к пружине подвешен груз. Предназначен для экспериментального исследования колебаний маятника, изучения зависимости периода свободных колебаний от места закрепления пружин, положения равновесия перевернутого маятника и перехода из одного положения в другое при изменении расстояния от оси маятника до точки крепления пружин. В состав входит секундомер и измерительная линейка.

Рис.13 Рис.14

Еще один объект – гидравлический пресс (рис. 15). Это простейшая гидравлическая машина, предназначенная для создания значительных сжимающих усилий. Гидравлический пресс состоит из двух сообщающихся сосудов-цилиндров с поршнями разного диаметра. Цилиндр заполняется водой, маслом или другой подходящей жидкостью. Принцип действия гидравлического пресса основан на двух поршнях и законе Паскаля. Сосуды наполнены водой, которую можно сливать перед зимой.


Математический маятник служит простейшей моделью физического тела, совершающего колебания: она не учитывает распределение массы. (рис. 16). Данный экспонат позволит ребятам еще больше погрузиться в тему «колебательное движение». На вертикальной стойке крепится стержень, к нему подвешен небольшой груз. Длину нити можно изменять. Благодаря измерительной ленте эту длину можно измерить.

Рис. 15 Рис. 16


После того, как я продумала все детали, я приступила к созданию 3д модели в программе Blender (Рис.17-19).


Рис. 17


Рис. 18

Рис.19


Еще я решила посмотреть, как моя модель будет смотреться в пространстве и наложила ее на городскую среду (Рис. 20-21)


Рис. 20

Рис. 21

  1. Выводы

В ходе работы я:

1. Выявила проблему у данной целевой аудитории

2. Проанализировала имеющуюся проблему и существующие пути решения

3. Рассмотрела территории школ стандартного планирования и обозначила для себя площадь используемой территории

4. Рассмотрела области физики, которым будет посвящен проект

5. Создала общую композицию расположения объектов на территории

6. По отдельности проработала каждый объект

7. Визуализировала модель класса под открытым небом с помощью программы 3D моделирования Blender

Список литературы

  1. Громцева И.О. «Методическое пособие по физике»

  2. . Ермаков Д. С., Токарев А. А. «Лесные школы»: история и современность // Учёные записки Забайкальского государственного университета. 2019.

  3. Маколи Д. «Как это построено»

  4. Свидерский В.М. - Малые Архитектурные Формы

  5. Серова М. «Учебник-самоучитель по графическому редактору «Blender 3D»

  6. Энтин А. , Самсонов Т., Карпачевский Т. «Основы геоинформатики: практикум в QGIS»

  7. Учительская газета - Москва, №45 от 8 ноября 2011. Классы… на открытом воздухе – инновационная технология здоровья.

Просмотров работы: 3