Ученические турниры как составляющая исследовательской деятельности

Автор: Петрова Александра Петровна

Организация: ГБОУ «СШ № 4 г.о. Мариуполь»

Населенный пункт: ДНР, г. Мариуполь

Школьники мариупольских образовательных учреждений принимают участие в турнирных соревнованиях с 2011 года. Пройдя многолетний путь по привлечению учащихся и учителей к турнирному движению, могу с уверенностью сказать, что турниры значительно отличаются от традиционных соревнований для одаренных школьников: олимпиад и конкурсов.

Во-первых, это командные состязания. Большинству людей приятнее работать в коллективе единомышленников. Кроме того, командная работа усиливает ответственность за свою часть заданий, ведь в случае провала ты подведешь не только себя, но и своих друзей. В отличие от олимпиад, для решения турнирных задач у команды есть больше времени (до нескольких месяцев), можно обращаться за помощью к руководителю, использовать любые научные источники.

Во-вторых, задачу турнира нельзя решить однозначно: «правильно-неправильно». Можно очень хорошо решить задачу, но не суметь свое решение презентовать на турнире, корректно ответить на вопросы. А можно, наоборот, решить задачу частично, но настолько уверенно и содержательно отвечать на вопросы оппонентов и жюри, что заработать этим достаточно высокие баллы. Этим и интересный турнир. Важный фактор в нем - живое общение.

Фото 1. Полемика: докладчик-оппонент-рецензент

Сама суть турнира состоит в том, чтобы каждая команда в ходе одной игры побывала в трех ролях: докладчика, оппонента, рецензента (фото 1). Задача команды докладчиков – представить свое решение. Доклад обязан удовлетворять определенным требованиям.

Во-первых, игроки должны провести эксперимент. Если он несложен, его можно продемонстрировать во время физбоя. Но чаще всего команда представляет видеоматериалы проведенных заранее опытов.

Во-вторых, нужно предложить теоретическое объяснение наблюдаемых результатов. Учесть все факторы, от которых зависят результаты эксперимента, при теоретическом объяснении очень сложно. Как правило, игроки прописывают физическую модель опыта, в которой некоторые параметры считают неизменными. Это значительно упрощает теоретическое обоснование результатов. Если вопрос предполагает исследование, то целесообразно сначала определить факторы, наиболее влияющие на результаты экспериментов, а затем повторять опыты, изменяя поочередно один из факторов, стараясь все остальные сделать постоянными. На основании полученных результатов строят графики, диаграммы, учитывают погрешности экспериментальных исследований.

В третьих, необходимо провести сравнение теоретических и экспериментальных зависимостей. Если они совпадают с погрешностью менее 20-30%, то можно считать, что предложенная теория не противоречит результатам опытов. Завершается доклад выводами, где докладчик указывает на основные закономерности, которые он нашел во время собственных исследований.

Фото 2. Полоска бумаги на теннисном мячике.

Например, игрокам была предложена задача «Электрогеликоптер»: В стакан с водой, наполненный "с горкой", поместите мяч от настольного тенниса. Сверху осторожно разместите, не приклеивая, сложенную вдвое полоску бумаги, как показано на фотоснимке. Наэлектризуйте пластиковую линейку и попробуйте, не касаясь бумажной полоски, раскрутить ее до максимального значения угловой скорости. Проанализируйте, какими факторами определяется это значение (фото 2).

Рис. 1. Модель эксперимента

Для решения этой задачи турнировская команда поставила перед собой цель исследовать зависимость угловой скорости вращения от следующих параметров: температуры жидкости, длины плеча, расстояния от линейки до полоски бумаги. Для пояснения решения задачи учащиеся предложили модель эксперимента, представленную на рис. 1, и привели формулы, помогающие выяснить, от каких факторов зависит скорость вращения шарика.

С одной стороны на шарик действует вращающий момент силы электростатического отталкивания . С другой стороны вращению шарика противодействует сила вязкого трения . Приравняв моменты сил, можно получить формулу угловой скорости вращения шарика:

Формула позволяет определить, как скорость вращения мячика зависит от рассматриваемых параметров.

Команда провела серию исследований, результаты и видеоматериалы которых представила в ходе доклада. На основании полученных данных были построены графики. При определении зависимости угловой скорости вращения шарика от длины плеча все остальные параметры (температура жидкости, расстояние от линейки до полоски бумаги) оставались постоянными.

Результаты экспериментальных измерений всегда получают с некоторой погрешностью, которую рассчитывают и указывают при записи результатов опытов. Для уменьшения погрешности производят серию исследований. Значения погрешности записывают рядом с графиком, на котором обозначают вертикальными отрезками пределы нахождения вычисленной величины. Во время презентации целесообразно размещать таблицу с экспериментально полученными данными на одном слайде с графиком.

Погрешность составляет Δω = 0,2 рад/с

	L, см
	3	4,5
	4	5,3
	5	6,3
	6	6,4
	7	6,3
	8	6,2

 

Аналогично игроки команды проводят эксперименты по определению зависимости угловой скорости вращения шарика от температуры жидкости и расстояния от линейки до полоски бумаги.

Конечно, на вращение шарика влияют и другие факторы. При этом решение задачи может значительно усложниться. Поэтому важно в начале доклада обратить внимание на то, какие, по мнению команды, факторы влияют на скорость вращения шарика больше, а какими, менее существенными, можно пренебречь, то есть дать физическую модель проведенного исследования. Суммируя выводы доклада, обращают внимание на то, как результаты экспериментальных исследований согласовываются с теоретическими данными.

Задача команды оппонентов – попытаться найти положительные и отрицательные стороны предложенного доклада, не излагая при этом собственного решения. Оппонент пытается найти физические ошибки в представленном решении задачи, неучтенные факторы, существенно влияющие на результаты опытов, ошибки в расчетах и представленных формулах.

Рецензенты же оценивают работу обоих соперников, их манеру общения, качество выступления, корректность. Но самое главное - рецензент должен проанализировать, удалось ли докладчику и оппоненту раскрыть физическую сущность рассматриваемых в задаче явлений и закономерностей.

Обычно в каждой из ролей выступает один представитель команды, важную роль в оценке членов жюри играет такая вещь, как полемика команд, где каждый из участников может задавать вопросы или высказывать свое мнение. На финальных этапах турнира полемика – самая интересная и напряженная часть физбоя. Именно во время полемики выясняется, насколько докладчик разобрался в задаче, хорошо ли он знает физику, умеет ли давать содержательные ответы. К сожалению, во время проведения городских этапов турнира полемика редко бывает оживленной, ограничивается 2-3 вопросами, быстро заканчивается. При подготовке к турниру необходимо не только подготовить доклад, но и продумать возможные вопросы для активного участия в полемике. Тогда игра будет интересна и содержательна.

Не менее важен на турнире тот факт, что оценивают команды несколько членов жюри (обычно от 5 до 7), а оценки выставляются после каждого раунда (фото 3). Кроме того, любая команда или ведущий физбоя имеет право попросить члена жюри аргументировать свои оценки, как правило, самую высокую и низкую. На членов жюри возлагается огромная ответственность. Прежде всего, они должны оценить, насколько полно докладчик решает задачу, провела ли команда исследования, предложила ли теоретические расчеты, совпадают ли теоретические и экспериментальные данные.

Фото 3. Выступление члена жюри  

Члены жюри должны оценивать не только яркость выступления, уверенность докладчика, но и основательное логическое решение задачи на основании физических законов и закономерностей, уровень подготовки обучающегося, умение вести научную дискуссию. Чтобы избежать необъективности оценивания, нужно проводить серию отборочных боев (хотя бы два-три физбоя), когда выступления команд будут оценивать разные составы членов жюри. После каждого физбоя подсчитывается рейтинговый балл и суммарный балл за выступление команды. По результатам отборочных боев определяются участники финального этапа турнира.

Следует добавить, что при качественной подготовке участие в турнирах занимает достаточно много времени (съемка экспериментов, решение и моделирование сложных задач, составление действующей модели, обработка большого количества Интернет-источников и литературы и т.п.). Поэтому немного находится учителей, имеющих возможность и желание заниматься такой работой.

Помощь и поддержка преподавателей, студентов, сотрудников высших учебных заведений существенно повышают качество и результативность игры школьников.

В настоящее время турниры проводятся почти по всем предметам. Вслед за физиками инициативу подхватили химики, изобретатели и рационализаторы, историки, биологи, математики и т.д. Но началась эта увлекательная игра именно с турнира юных физиков.

1. file0.docx (1,5 МБ)

Опубликовано: 28.08.2024