Примеры курсов-2015

В 2015-м году мы попросили преподавателей составить подробные планы и описание своих курсов. С частью из них вы можете ознакомиться ниже. Если у вас есть вопросы, можете задать их авторам курсов, которые оставили свои координаты.

Клеточная биология для чайников (Молекулярная биология клетки)

Авторы курса: Маша Тутукина (masha306@gmail.com), Ульяна Швырева
Преподаватели: Маша Тутукина, Ульяна Швырева, Наташа Маркелова
Курс рекомендован ученикам 9–11 классов.

Что планировали

Цель курса: в понятной форме (с игровыми элементами) рассказать о различиях между клетками бактерий и эукариот, и особенности их жизни – как происходит деление и передача генетической информации, репликация ДНК, синтез РНК и белков.
Исходные требования к ученикам: общие знания биологии на уровне 9 класса.
Ожидаемые результаты: систематизация знаний, полученных на школьных занятиях по биологии и химии, а также более детальное изучение процессов, происходящих в клетке на молекулярном уровне. В итоге школьники должны хорошо понимать, чем отличаются клетки бактерий, растений и животных, как организовано хранение, передача и реализация генетической информации.
Методика: Лекционно-диалоговые занятия с элементами игр, показом видеороликов о процессах, происходящих в клетке, и самостоятельных заданий.
Желательное/максимально допустимое количество учеников: оптимально 5-6, максимум 10.
Желательное/минимально допустимое количество преподавателей: оптимально 2-3, минимально 2. Одному тяжело следить за тем, что дети пишут у себя в тетрадках – особенно на играх.

Что получилось

Цель курса: полностью соответствует планируемой
Исходные требования к ученикам: т.к. к нам записалось три человека из 8 класса (а исходно был еще один 6-классник), то требования снизились до «общие знания биологии на уровне 8 класса».
Ожидаемые результаты: т.к. «систематизировать» было пока нечего, то мы ожидали от школьников усвоения основных различий между клетками бактерий, растений и животных, понимания, как организованы процессы деления и жизнедеятельности различных клеток. Мы не могли ожидать от восьмиклассников четкого понимания структуры молекул белков и нуклеиновых кислот – у них просто не было базовых знаний по химии – но очень хотели объяснить им все основные принципы, пусть даже «на пальцах». В итоге школьники должны хорошо понимать, чем отличаются клетки бактерий, растений и животных, как организовано хранение, передача и реализация генетической информации.
Методика: лекционно-диалоговые занятия с элементами игр, показом видеороликов о процессах, происходящих в клетке, и самостоятельных заданий.
Желательное/максимально допустимое количество учеников: у нас было 4-5 детей (на 2 занятие пришла еще одна девочка) и одна сотрудница-аспирантка филфака.
Желательное/минимально допустимое количество преподавателей: на самых сложных занятиях (3 – репликация и транскрипции и 4 – трансляция) нас было трое, на остальных вдвоем (Маша и Уля) мы справлялись.

День за днём

Что планировалось:
1 день: Типы клеток, клеточный цикл.
2 день: Что такое ген и геном? Упаковка генома. Транскрипция, регуляция транскрипции.
3 день: Генетический код. Трансляция и пост-трансляционные модификации.
4 день: Репликация, репарация, рекомбинация.
5 день: Итоговое занятие, направленное на обобщение и закрепление полученных знаний в игровой форме.

Что получилось:
Первый день. Что такое жизнь? Какие бывают клетки? Что должно быть в клетке, чтобы она могла быть живой? Какие органеллы есть в разных клетках и за что они отвечают? Немного поговорили о их происхождении. (В основном, был диалог, совместное рисование на доске и показ видеороликов).

Второй день. Интерактивная игра для проверки знаний о компонентах клеток и их различиях (получилось очень хорошо). Клеточный цикл, дифференцировка. Геном у всех есть, но организован и реализован он у всех по-разному – что такое ген и геном, переход к репликации и транскрипции. Почему у митохондрии есть своя ДНК и рибосомы? Симбиотическая теория. (Диалог, интерактивные игры, видеоролики, рисование на доске, несколько слайдов презентации).

Третий день. Почему митохондрия – это энергетическая станция клетки? Что общего между универсальной энергетической валютой клетки – АТФ – и структурными кирпичиками ДНК? Репликация и транскрипция – шло туго (материал реально сложный), но, кажется, все всё поняли. Откуда берутся мутации и какие они бывают? По ходу пришлось объяснить какие бывают белки, из чего они состоят, что такое гидрофильность и гидрофобность. Что такое фермент, как образуется его название и как они работают. В конце была попытка объяснения, что такое аминокислоты и сахара, но без химии это было только «на пальцах» – схематично. Хорошо бы это разделить на два занятия, но некоторым РНК-полимераза даже приснилась – значит, прониклись и запомнили. (Презентация, диалог, совместная работа с доской, в конце обобщающе-расслабляющий ролик «Путешествие внутрь клетки»).

Четвертый день. Трансляция и генетический код. Если не считать сложностей с объяснением структуры рибосом и транспортной РНК (опять же, химия!), то все прошло на «ура». Школьники хорошо усвоили, что такое генетический код, хорошо ориентировались в его таблице и самостоятельно могли осуществить «репликацию, транскрипцию и трансляцию» коротких пептидов в конце занятия. (Сначала презентация, потом много совместного рисования на доске – должны были быть интерактивные ролики, но не было интернета).

Пятый день. Просмотр и обсуждение обобщающих видеороликов о генетических процессах, происходящих в клетке (упаковка хромосом, репликация, транскрипция и трансляция – все ролики построены на реальных данных о структурах). Обобщающая игра «Попробуй поделись» – детям было предложено выступить в качестве «администратора» клетки. В начале они должны были «транскрибировать» ДНК (выдан напечатанный крупно небольшой «геном»), «синтезировать белок» (найти открытую рамку считывания, по таблице генетического кода «транслировать», найти стоп-кодон) и правильно осуществить его «сборку и фолдинг» (были выданы деревянные головоломки, похожие на белок – pinapple, double frame и «октаэдр»). Полученный фермент должен помочь клетке съесть субстраты и дать клетке энергию (АТФ) для деления. На последнем этапе нужно было собрать копию «генома» из фрагментов (порезанная бумажная последовательность ДНК). (Все прошло отлично, но на будущее «пептиды» надо делать короче – 15 аа вместо 30).

Выводы

В целом, нам кажется, что курс получился, и это подтверждают наши дети и взрослые. Но на будущее можно подумать о его разделении на две части: клеточная биология для 5-8 классов – про жизнь клеток без углубления в химию и молекулярная биология клетки для 8(9)-11, уже с химией и нормальным объяснением химических структур ДНК, РНК и белков (и работы ферментов). Здесь можно будет говорить о регуляции транскрипции и трансляции, репарации и рекомбинации.

Делать этот курс просто лекционным нам кажется бессмысленным – с этим отлично справляется Федя Кондрашов – а хорошо бы сделать его в форме диалога с наглядными материалами и самостоятельными занятиями, чтобы в итоге школьники не просто знали термины, но и понимали химические основы структур и процессов. Может быть, можно это сделать в формате студии для Фединого курса – в зависимости от того, соберется ли он читать геномику в следующем году.

А для себя мы поняли, что механизм реализации генетической информации можно отлично объяснить и средней школе, и филологам – но схематично, без углубления в химические структуры.

Необходимое оборудование

Минимум: проектор, экран, флипчарт с цветными маркерами.
Максимум: проектор, экран, флипчарт с цветными маркерами, интернет для просмотра видео и интерактивных игр. Напечатать подробную структуру ДНК на 3D-принтере для облегчения понимания химии процессов – чтобы ее можно было пощупать.

Для итоговой игры – распечатанные последовательности ДНК и таблица генетического кода, «порезанный» геном, отдельные «нуклеотиды» (в идеале набор разных замков и ключей для имитации работы транспортных РНК и субстрат-фермент), структурные головоломки для «фолдинга» белков.

Десять очков Гриффиндору (Матемагия: фокусы с числами, картами и верёвками)

Автор курса: Зоя Червонцева (chezoya@gmail.com)
Преподаватели: Зоя Червонцева, Михаил Сергеевич Гельфанд (4 занятия), Маша Тутукина (1 занятие)
Курс рекомендован ученикам 5–7 классов.

Что планировали

Цель курса: в наглядной форме показать контринтуитивные математические закономерности.
Исходные требования к ученикам: никаких.
Ожидаемые результаты: ученики будут знать несколько (сколько запомнят) математических фокусов, уметь их показывать и объяснять изумлённой публике, почему так получается. Они усвоят общие идеи:
1. Фокусы бывают честными.
2. Полезно посмотреть фокус несколько раз. Если результат совсем не зависит от начальной позиции (начального числа, карты) – ищи инвариант. Если зависит – ищи логику, считай варианты.
3. Из некоторых задач можно сделать фокус, и любой фокус – задача.
Методика: У каждого занятия есть какая-то общая тема. Сначала немного говорим об этой теме, дальше идёт череда фокусов, каждый из которых прорабатывается по примерной схеме:
1. Демонстрация фокуса. Для сложных фокусов – два раза подряд.
2. Вопрос к залу, кто понял, в чём магия, и может повторить. Если таковых меньше трёх, ещё одна демонстрация.
3. Один из добровольцев повторяет фокус. Снова вопрос к залу. Доброволец садится на место, кто-то ещё из детей объясняет, почему фокус работает. Его объяснение дополняется и повторяется учителем.
4. Задают вопросы те, кто чего-то не понял.
В процессе обсуждения могут возникать разногласия. Тогда каждый аргументирует свою точку зрения, и устраивается голосование. Распределение голосов фиксируется на доске, учитель объясняет, кто прав, и почему.
Есть фокусы, которые выполняют все одновременно.
Желательное/максимально допустимое количество учеников: 10.
Желательное/минимально допустимое количество преподавателей: 2.

День за днём

Первый день. Топологические фокусы.
1) Ленты Мёбиуса и другие.
На каждой итерации бралась заранее заготовленная (см. Оборудование) полоска из 2-х или 3-х лент. Сворачивалась в одну из конформаций: кольцо, ленту Мёбиуса, дважды перекрученное кольцо, трижды перекрученное кольцо, – и закреплялась степлером. Задавался вопрос: что получится, если разрезать вдоль, по малярному скотчу. Высказывалось несколько мнений, устраивалось голосование. Потом добровольцу выдавались ножницы, и мы выясняли истину. Довольно быстро кто-то догадался, что для удачного предсказания надо смотреть на цвета лент в месте соединения.
2) Фокус с соскальзывающей верёвкой [см. Гарднер «Фокус с перерезыванием пальца»]. Каждому ребёнку был выдан собственный кусок верёвки. Работали по парам: верёвка обматывалась вокруг пальцев соседа. Когда этот фокус у всех получился, попросила придумать, как закрутить верёвку, чтобы можно было достать уже любой из двух пальцев, и второй бы освободился (задача о том, как повесить картину на 2 гвоздя). Придумали, обсудили.
3) Связали всех попарно [см. Гарднер «Другие фокусы со шнуром»]. Один ребёнок знал, как освободиться, постепенно научил соседей. Никто сам с задачей не справился.
4) Завязать узел, не выпуская из рук концов верёвки.

Второй день. Фокусы с числами.
1) Фокус с четырьмя предметами [см. Гарднер «Фокус с отгадыванием одного из четырёх предметов»] – пару раз показала, спросила, кто сможет повторить. Двое смогли. Показали – объяснили;
2) Фокус с волшебным числом 1089. Один из детей вышел к доске, разобрали;
3) Фокус с монетами.

Третий день. Фокусы с картами.
1) Наука умеет много гитик. Показала фокус на 20 карт.
2) Разобрали фокус на 6 карт.
3) Дети придумали схему на 12 карт, трое научились показывать. Разобрали.
4) Посчитали, какое максимальное число карт может быть в ряду.
5) Показала две раскладки с мнемоническими правилами на 20 карт: «наука умеет много гитик» и «макар ножом режет нитки», проверили.
Домашнее задание: придумать раскладку на 42 карты. Награда за выполнение ДЗ – подарок одной из колод.

Четвертый день. Трое справились с домашним заданием.
Фокусы на инварианты. Понятие инварианта, каждый придумал инвариант про себя.
1) Карты. 4 дамы – 4 короля [см. Гарднер «Фокус с королями и дамами»]. Показала, раздала каждому по 8 карт. Научились делать, стали думать, почему работает. С третьей попытки (третья поднятая рука) объяснили. Нарисовали схему на доске, расположив карты по кругу, инвариант – карты одной масти лежат напротив друг друга, через 4;
2) 4 человека по 4 карты [см. Гарднер «Пять кучек карт»]. Показала дважды, спросила, кто может повторить. Нашлись те, кто догадался. Показали – разобрали.
3) Девятка [см. Гарднер «Таинственная девятка»]. Показали, но обсудить не успели.

Пятый день. Продолжение инвариантов.
1) Разбор фокуса с девяткой;
2) Карты. 5 красных и 5 черных [см. Гарднер «Сопоставление числа карт черной и красной масти»] – раздаю по 10 карт на парту. Обсуждаем задачу про «чего больше: вина в воде или воды в вине», голосование, объяснение. Обнаруживаем связь задачи с фокусом;
2) Исчезающая полоска [см. Гарднер «Парадокс с линиями»].

Выводы

Дети любят фокусы. Даже если они точно знают, что у фокуса есть логическое объяснение, кто-нибудь всё равно крикнет: «Вау! Да как же так получается?!» Под видом фокусов можно скармливать простейшую топологию и комбинаторику, на их примере можно эффектно объяснять инварианты. Если бы можно было в конце устроить что-то вроде экзамена для всех, а не только для нескольких, как получилось на конференции, пользы от курса было бы несколько больше.

Необходимое оборудование

Несколько (около пяти) колод карт 36 шт. – по 8 карт на человека, мягкой тонкой верёвки по метру на каждого, ленты трёх разных цветов примерно по 10 метров, малярный скотч, ножницы, степлер. Куски лент предварительно склеиваются вдоль малярным скотчем, во время занятия на глазах у детей концы составной ленты скрепляются степлером, чтобы получилось:
1. кольцо;
2. один раз перекрученное кольцо (лист Мёбиуса);
3. два раза перекрученное кольцо и т.п.

Материалы курса

Мартин Гарднер «Математические чудеса и тайны».

Старославянский язык

Автор курса: Мария Турилова (о других курсах автора можно почитать здесь)
Преподаватель: Мария Турилова
Курс рекомендован ученикам 8–11 классов.

Что планировали

Цель курса: научить читать на старославянском языке (и, как следствие, на современном церковнославянском языке русского извода) Библию и богослужебные тексты.

Исходные требования к ученикам: никаких специальных нет.
Ожидаемые результаты: участники курса немного познакомятся с основами сравнительно-исторического языкознания; глаголическим и кириллическим алфавитами, фонетикой и морфологией, лексикой, синтаксисом, научатся читать на старославянском языке.
Методика: практическая работа.
Желательное/максимально допустимое количество учеников: 3-20.
Желательное/минимально допустимое количество преподавателей: 1-2.

День за днём

Первый день. Краткий очерк жизни св. Константина и Мефодия. Моравская миссия. Переводы богослужебных книг на старославянский язык. Лексическая основа старославянского языка, его место в славянской группе языков. Знакомство с глаголицей и кириллицей. Обоснование первичности глаголицы. Чтение заголовка и 8 строк (у каждого ученика – своя строка, дочитывают дома, на следующем занятии с этого начинаем) начала Евангелия от Марка на глаголице (Зографское).

Терминология: старославянский язык, сравнительно-историческое языкознание, генетическое родство языков, индоевропейская семья языков, славянская группа языков, южно-, западно- и восточнославянские языки, праславянский язык, церковнославянский язык такого-то извода, древнерусский язык. Д/З: Каждого попросила подготовить перевод своей строки глаголического Евангелия, чтобы разобрать перевод на следующем занятии, дала упражнения.

Второй день. Прочли 8 строк Евангелия на глаголице, дочитали остальное.
Особенности фонетики старославянского языка. Фонетические соответствия с русским языком. Запись чисел. Упражнения (назвать старославянское или русское соответствие: позиции *tort, *tolt, *tert, *telt, абсолютного начала слова, сочетания *tj и *dj и др.).
Д/З: Упражнения на числа, названные фонетические темы (чтение и перевод слов).

Третий день. Особенности морфологии и синтаксиса старославянского языка (комментарий к таблице, последующий разбор всех грамматических форм в тексте). Чтение и перевод текстов. Д/З: Чтение и перевод текстов, упражнения. Чтение надписей и подписей.

Четвертый день. Чтение и перевод текстов. Чтение надписей и подписей. Д/З: Чтение и перевод текстов, упражнения.

Пятый день. Чтение и перевод текстов. Чтение надписей и подписей.

Материалы курса

Учебник «Старославянский язык» Н.М. Елкиной (МГУ, 1960) – приложение с текстами, словарь; упражнения из рабочей тетради для детей; фотографии страниц глаголических и кириллических надписей.

Пишем сочинение

Автор курса: Мария Турилова
Преподаватели: Мария Турилова, Мария Лебедева
Курс рекомендован ученикам 5–10 классов.

Что планировали

Цель курса: поучиться писать сочинения.
Исходные требования к ученикам: никаких специальных нет.
Ожидаемые результаты: участникам курса легче будет писать (в том числе сочинения) и больше будет нравиться излагать свои мысли в письменной форме. Методика: чтение и обсуждение текста романа и отрывков фильма, оперы, спектакля, практическая работа (написание небольших сочинений).
Желательное/максимально допустимое количество учеников: 3-20.
Желательное/минимально допустимое количество преподавателей: 1-2.

День за днём

Первый день. Просмотр фрагмента фильма (1999) – русские субтитры с переводом в прозе, параллельно читаем «Евгения Онегина» (выборочно, чтобы успевать за действием на экране). 1-2 главы. Экранизация не очень удачная, но у нас разновозрастная группа, поэтому решили начать с варианта со стремительным действием.
Комментарий к тексту. Небольшое обсуждение. После этого предлагаем на выбор жанры: участники могут написать письмо Онегина петербургскому приятелю, страницу из дневника Онегина, Ленского или Татьяны. Кратко комментируем жанры (письмо, дневник), приводим литературные примеры («Капитанская дочка», «Дубровский»). Д/З: завершить начатое сочинение.

Второй день. Чтение отрывков из 3-4 глав «ЕО», просмотр фрагмента оперы.
Предлагаем написать ответ Онегина Татьяне в прозе или стихах. Д/З: завершить начатое сочинение.

Третий день. Чтение и обсуждение сочинений. Оговариваем, что жанры предполагают стилизацию, но мы не можем ее выдержать вполне, поэтому все условно.
Чтение и обсуждение 5-6 глав, комментарий, просмотр фрагментов фильма и оперы. Д/З: написать страницу из дневника Онегина (после дуэли с Ленским, отъезд).

Четвертый день. Чтение и обсуждение 7-8 глав, комментарий. Д/З: написать альтернативный финал 8 главы в прозе или стихах.

Пятый день. Чтение и обсуждение сочинений. Просмотр фрагментов фильма и оперы (8 глава). Чтение финала романа. Обсуждение стенда, представления курса на конференции. Диктую план сочинения «Мое отношение к такому-то герою романа в стихах А.С.Пушкина “Евгений Онегин”». Д/З: написать сочинение.

Материалы курса

А.С.Пушкин «Евгений Онегин», Ю.М.Лотман «Александр Сергеевич Пушкин. Биография писателя», «Роман А.С.Пушкина „Евгений Онегин“. Комментарий», Н.Долинина «Прочитаем «Онегина» вместе» и др.

Arduino craft (Игры с микроконтроллерами)

Автор курса: Юрий Дементьев (dementiev@gmail.com)
Преподаватель: Юрий Дементьев
Курс рекомендован ученикам 9–11 классов.

Что планировали

Цель курса: получение навыка создания простейших схем с использованием современной схемотехники и общего понятия об устройстве и принципах работы микроконтроллеров.
Исходные требования к ученикам: знание математики, физики, синтаксис языка С.
Ожидаемые результаты: разрушить психологический барьер перед написанием программы для встроенных решений на м/к. Навык сбора и обработки данных, получаемых в ходе физических процессов. Создание работающих моделей, автоматизации физических измерений.
Методика: лекция 5 часов, практика 10 часов (лента + студия).
Желательное/максимально допустимое количество учеников: 1-10, зависит от количества преподавателей и оборудования.
Желательное/минимально допустимое количество преподавателей: 1 взрослый на 4-5 учеников.

День за днём

Первый день. Лекция: основы архитектуры м/к (порты, регистры, таймеры).
Практика: разбираемся с ide, мигаем лампочками, реакция на кнопки.

Второй день. Лекция: способы подключения датчиков.
Практика: подключаем потенциометр, датчик расстояния, цифровой термометр.

Третий день. Лекция: способы вывода и анализа данных.
Практика: подключаем дисплей, SD карточку.

Четвертый день. Лекция: алгоритм работы программы.
Практика: подключаем цифровые датчики, пишем алгоритм их опроса.

Пятый день. Лекция: управление на расстоянии + мастеркласс – обработка результатов.
Практика: реализация проекта.

Выводы

На курс в основном пришли те, кто так или иначе слышал про arduino. У некоторых была такая плата, но они не понимали с какой стороны к ней подступиться. В этом плане я считаю что курс удался. Хотелось добавить больше физичности, но в силу возраста и отсутствия начальной базы у слушателей это получилось не в полном объеме. Видимо нужно уделить больше внимания рекламе курса, чтобы в полном объеме раскрыть цели и тем привлекать более мотивированных школьников. Кроме того, очень важен игровой момент, который можно реализовать добавлением большего количества моторчиков, машинок и всего движущегося.

В целом формат лекция + студия показал себя хорошо. В другом формате провести такой курс было бы не просто. В целом можно было бы пожертвовать частью 4 и 5 лекции чтобы увеличить время для самостоятельной работы, но для этого необходимо оказаться в том-же кабинете. В этом году так не получилось, и пришлось ввести формат мастер-класса. На нем я показывал в реальном времени как обработать результат и какие моменты при этом стоит учесть (построение графиков в excel и импорт трека на карту google maps). Использование свободно распространяемого по и кроссплатформенность позволили в течение курса использовать различные ос, однако возникал ряд проблем при подключении аппаратной платформы к виртуальным машинам.

Ещё одной интересной идеей стала мысль о стыковании курсов. Идея состояла в том, чтобы Авиамодельный кружок подготовил модель а наш курс собрал электронный модуль телеметрии. К сожалению до конца эта идея не реализовалась в силу различных причин, но на будущее считаю это хорошей целью. Кроме того хочется привлечь к сотрудничеству ещё один курс, в рамках которого можно будет написать Приложение для PC которое поможет в реальном времени интерпретировать наши результаты. Таким образом, путем совместных усилий можно осуществить достаточно объемный проект за короткий срок.

Необходимое оборудование

Базовый набор на 1 ученика состоит из:
• ПК под управлением WIN, Linux или Mac
• Arduino-совместимая плата (UNO, Nano)
• WishBoard – макетная плата для монтажа без пайки
• набор датчиков:
30× резисторы на 220 Ом 10× Резисторы на 1 кОм
10× резисторы на 10 кОм
1× переменный резистор (потенциометр)
1× фоторезистор
1× термистор
10× конденсаторы керамические на 100 нФ
10× конденсаторы электролитические на 10 мкФ
10× конденсаторы электролитические на 220 мкФ
5× транзисторы биполярные
1× транзистор полевой MOSFET
5× диоды выпрямительные
12× светодиоды 5 мм красные
4× светодиоды 5 мм зелёные
4× светодиоды 5 мм жёлтые
1× трёхцветный светодиод
1× светодиодная шкала
1× 7-сегментный индикатор
5× кнопка тактовая
1× датчик влажности и температуры DHT11
1× пьезо-пищалка
1× выходной сдвиговый регистр 74HC595
1× инвертирующий Триггер Шмитта

У нас примерно такой набор был на всех, и мы делились друг с другом.

• Набор соединительных проводов (60× соединительные провода «папа-папа», «мама-папа», «мама-мама», кабель USB, кабель питания от батарейки Крона)
• Специальное оборудование для исследовательских работ (трубка Пито, 10DOF, GPS, радио приемник-передатчик, LCD дисплей, модуль гнезда SD карты, датчики ИК, УФ, цвета и прочие);
• Лабораторное оборудование (мультиметр, паяльная станция, лабораторный источник питания, цифровой осциллограф, логический анализатор, измеритель RLC);
• Средство выведения для полета в исследовательской работе (самолет, вертолет, и т.п.).

Learning physics through experiments

Author: Guigo i Corominas Ruda
Teachers: Guigo i Corominas Ruda, Vila-Vidal Manel, San Jose Plana Adrià San José
The course is recommended students in grades 9-11.

What did we plan

Goals: motivate students to perform experiments (most of which can be perfectly reproduced at home), to analyze them in a critical way and to use their knowledge to explain them. Also, given that Science progresses through collective work, cooperation and discussion with other students will be encouraged.

Most of the times simple experiments are enough to illustrate interesting physical phenomena. In this course we will perform/describe some of these experiments (optics, fluids, quantum mechanics and relativity, etc.) and try to get some insight into the underlying physics (mostly in a conceptual way but also with basic equations). After the realization of each experiment the students will have some time to discuss and to try to explain what they just saw. In the end, we will all together arrive to the final solution.
Students background requirements: basic math, High School level Physics and good English.
Expected results: after the course, we expect the students to be able to use their high-school physics knowledge to account for lots of different interesting – and even counterintuitive- physical phenomena.
Methodology: In all of the classes, experiments were carried out by the professors and repeated by students. Later, we broke the group down into groups and we encouraged students to try to give a rational explanation of what they saw.
Desired/Maximum number of students: 5-10.
Desired number of teachers:  1-3.

What did we plan

Goals: attained. Although the differences between their prior physical knowledge, students turned out to learn faster than we expected. They were very motivated.
Expected results: attained and surpassed.
Methodology: although some of the experiments that we had in mind couldn’t be performed (because we didn’t have access to a wide range of different material), we did proceed as planned.
Number of students: 5-6.
Number of teachers: 3.

Daily schedule

List of performed experiments:
1. Not falling water: A glass is filled with water and properly covered with a strong paper. If we turn it upside down, the water will not fall.
2. Bottle with a hole: Make a hole in a bottle and study how the water is ejected through it. (Distance? Speed? Vs column height).
3. Siphon.
4. Imploding can. (Heat an empty can, turn it upside down and sink it in cold water. Water will flow up into the can and the can will eventually implode).
5. Boiling water with ice. (You heat water in an Erlenmeyer till it boils and turn off the heater. Close the Erlenmeyer, turn it upside down and cool the upper part with ice. You will see that water will start to boil).
6. Iodine diffusion (Drop iodine into water and see how the diffusion depends on temperature).
7. Total internal reflection. (Exemplify the concept in a glass using a laser).
8. Curving light using (2). (Place the laser perpendicular to the bottle in the diametrically opposite side of the hole and at the same height. The light emitted from the laser will reach the hole and curve along the water).
9. Single and double slit experiment. (Make a very thin slit (1micrometer) and make coherent light (laser) go through it. A diffraction patter will emerge on the wall behind. Repeat the same experiment but now with two 1mm away separated slits. In addition to the previous pattern, an interference pattern will also emerge).
10. Contracting pen. (Take a pen and your fastest student and ask him to run as fast as they can. Nothing will be observed but the pen will actually contract).

Day 1. Fluids. Start with (1). Discuss properties of pressure. Perform (2). Conservation of energy in fluids: Bernoulli’s equation. Perform (3). Let students apply Bernoulli’s equation to calculate speed of (3).

Day 2. Thermodynamics. Start with (6). Explain the microscopic description of pressure and its relation to the variables P, V, n: Equation of state of ideal gases. Perform (4) and (5). Explain phase diagrams of materials.

Day 3. Optics. We want students to become familiar with the wave description of light and properties such as reflection, refraction, diffraction and interferences. Start with (7) and discuss total internal reflection. Proceed with (8) to show an application. Explain the physics of optic fibre.

Day 4. Double slit experiment. Perform (9). Discuss the observed phenomena. Put emphasis in the differences between matter and light. Gedankenexperiment with electrons. Introduction to quantum mechanics. Conceptual ideas: wave-particle duality, collapse of the wave function.

Day 5. Relativity. Explain the Michelson-Morley experiment and some famous Gedankenexperiments to justify the postulates of special relativity and understand the contradiction with classical mechanics. Perform (10). Explain the dilation of time this way: split the group into two groups and ask each of them to solve the same problem form a different perspective (two different inertial observers). Compare the results and disagreements of time measures should arise. In fact, these apparent contradictions are a well-known physical effect called Time Dilation. The formula for contraction of lengths should be similarly deduced. Very interesting physics concerting pions arriving from the sun was also presented.

Conclusions

We believe that the way we motivated the discussions, i.e., performing an experiment first and trying it to explain later, turn out to be very successful. Instead of writing meaningless formulas in the blackboard, this method really grasps the attention of the students, as they are interested in understanding what they just saw.

The number of students was perfect to establish the dynamics we had previously thought of. The student were really motivated and were looking forward to learning a lot.

Materials

General: blackboard.
Specific: glass, water, paper, cutter, laser, heater, Erlenmeyer, gloves, ice, lid, plastic bottle, rubber (straws), can, pot and a pen.

References

Society for the popularization of physics Fizik.si.

beykoz evden eve nakliyat - çekmeköy evden eve nakliyat - kadıköy evden eve nakliyat - kartal evden eve nakliyat - maltepe evden eve nakliyat - pendik evden eve nakliyat - sancaktepe evden eve nakliyat - sultanbeyli evden eve nakliyat - tuzla evden eve nakliyat - ataşehir evden eve nakliyat - ümraniye evden eve nakliyat - üsküdar evden eve nakliyat - gebze evden eve nakliyat -
cccccc