MLL-RU-PHY-07-001

Тайна закрытой коробки

Как увидеть невидимое
с помощью физической модели

ОБУЧАЮЩАЯ ВЕРСИЯ 0.5

Исследовательская миссия

Внутри находится неизвестный предмет

Коробку нельзя открыть. Но вы сможете получать признаки, сравнивать версии и поставить решающий опыт. В конце вы узнаете, как физики исследуют то, чего нельзя увидеть напрямую.

Это не экзамен. Здесь можно менять мнение: хорошая модель рождается не из первого правильного ответа, а из внимательной проверки.

Код исследователя

Сессия

Возраст

Класс

Взрослый разрешил провести учебное испытание.

Встреча с неизвестным

Коробка отвечает только признаками

Проведите не менее двух действий.

Здесь появятся признаки.

Что может находиться внутри?

Первое открытие

Признак — ещё не объяснение

[MLL-RU-PHY-07-001-0001] Явление — происходящее в мире изменение или событие. В нашей коробке предмет перемещается и ударяется о стенку. Чтобы узнать об этом явлении больше, мы проводим наблюдение — целенаправленно получаем информацию органами чувств или приборами.

НАБЛЮДАЕМЫЙ ФАКТ

Точная запись полученного: «при наклоне звук плавно перемещается и заканчивается ударом». Другой человек может это проверить.

ПРИЗНАК

Наблюдаемая особенность, которая сообщает что-то о скрытом предмете. Плавное перемещение звука может быть признаком округлой формы.

Предположение — возможный ответ, который ещё не установлен. «Внутри шарик» — предположение, а не факт: сам шарик мы не видели. Если назвать предположение наблюдением, мы незаметно примем собственную догадку за знание.

Разделите свою мысль: что вы наблюдали и что предположили?

Какой исследовательский вопрос возникает из этих признаков?

Вы слышите гром и предполагаете приближение грозы. Гром — наблюдение. Приближение грозы — объяснение.

Две версии мира

Модель объясняет признаки

[MLL-RU-PHY-07-001-0002]Мы слышим звук и замечаем его перемещение, но не видим предмет. Поэтому предполагаем, какой предмет может быть внутри и как его движение создаёт признаки. Такое упрощённое объяснение называется физической моделью.

ГИПОТЕЗА

Проверяемое предположение, которое объясняет признаки. Например: «внутри стальной шарик; круглая форма позволяет ему катиться».

МОДЕЛЬ

Упрощённое представление объекта или процесса: предмет, его существенные свойства и механизм появления наблюдаемых признаков.

Чем они отличаются? Гипотеза утверждает, какое объяснение может быть верным. Модель показывает, как предполагаемый объект должен вести себя. Одна гипотеза может быть выражена словесной, графической или материальной моделью.

Модель создают для определённой задачи. Схема метро не показывает дома, зато показывает линии и пересадки. Спутниковая карта показывает поверхность города. Обе модели полезны, но отвечают на разные вопросы.

Модель A: внутри стальной шарик. Как его свойства объясняют движение и удары?

Модель B: внутри стеклянный шарик. Как его свойства объясняют те же признаки?

Почему по первым наблюдениям пока нельзя выбрать между стальным и стеклянным шариком?

Решающий ход

Сначала предскажите — потом проверяйте

[MLL-RU-PHY-07-001-0003] Проверяемое предсказание — ожидаемый наблюдаемый результат. Его записывают до опыта, чтобы не подгонять объяснение под уже увиденное.

НЕ ПРЕДСКАЗАНИЕ

«Я поднесу магнит» — действие.
«Внутри металл» — догадка.

ПРЕДСКАЗАНИЕ

«Если это сталь, источник звука последует за магнитом».

Эксперимент — специально организованное воздействие на объект, позволяющее проверить предсказание. В различающем эксперименте изменяют одно условие и получают от двух моделей разные ожидаемые результаты. Если результаты одинаковы, опыт не поможет выбрать между моделями.

Проведём магнитом вдоль стенки. Что предсказывает модель A — стальной шарик?

Что при том же действии предсказывает модель B — стеклянный шарик?

В обеих фразах: условие, одно и то же действие и наблюдаемый результат. Результаты A и B должны различаться.

Новое свидетельство

Коробка отвечает магниту

Результат эксперимента

Источник звука медленно перемещается за магнитом. Когда магнит останавливается, движение внутри тоже прекращается.

Результат — то, что фактически произошло. Когда он совпадает с предсказанием одной гипотезы и не совпадает с другой, он становится свидетельством: поддерживает одну гипотезу и ослабляет другую. Но свидетельство не всегда является окончательным доказательством.

Какая гипотеза согласуется с результатом: стальной или стеклянный шарик? Какое наблюдение это показывает?

В начале вы предположили: «—». Что теперь нужно сохранить, изменить или отбросить?

Вывод — заключение, полученное при сравнении предсказаний с фактическим результатом. Обоснованный вывод здесь: «предмет взаимодействует с магнитом, поэтому гипотеза стального шарика получила поддержку, а гипотеза стеклянного шарика стала менее вероятной».

[MLL-RU-PHY-07-001-0004] Граница модели — то, чего модель и проверка пока не позволяют утверждать. Это не ошибка, а честное указание области, где нужны новые наблюдения.

Мы установили взаимодействие с магнитом. Что остаётся неизвестным: точная форма, размер, цвет или название предмета?

Перенос способа

Почему не горит фонарик?

Предмет другой, но путь исследования тот же.

Факт и признак Гипотезы и модели Предсказания и опыт Результат и вывод

1. Что здесь наблюдение без объяснения причины?

2. Назовите две проверяемые гипотезы — возможные причины.

3. Выберите одну проверку и запишите два разных ожидаемых результата.

4. Какой вывод позволит сделать результат и что после него останется неизвестным?

Сравните «разряжена батарейка» и «перегорела лампа», затем мысленно замените только батарейку. Предскажите результат при каждой причине.

Личная книга открытий

Теперь метод принадлежит вам

Теперь весь путь собран: явление → наблюдение → факт → признак → вопрос → предположение → гипотеза → модель → предсказание → эксперимент → результат → свидетельство → вывод → граница модели. Модель становится сильнее, когда объясняет факты, даёт проверяемые предсказания и выдерживает новые проверки. Изменить её после нового свидетельства — работа исследователя.

«Встретив непонятное явление, я сначала…»

Новая ситуация. Лужа была на асфальте, а через два часа исчезла. Запишите наблюдаемый факт, одну гипотезу, проверяемое предсказание и возможный вывод.

Две карты. Для поиска пересадки нужна схема метро, а для изучения крыш — спутниковая карта. Объясните, почему обе являются хорошими моделями одного города, но для разных задач.

Насколько было интересно? 1–5

Насколько понятны объяснения? 1–5

Что вызвало любопытство или осталось непонятным?

Возвращение

Восстановите способ рассуждения без текста урока.

Уверенность 1–5

Миссия завершена

Вы исследовали невидимое по его признакам

Сохранён весь путь: первая версия, предсказания, новое наблюдение и изменение модели.

Следующий шаг — проверка Собеседником. Выгруженный результат содержит весь ход исследования, поэтому Собеседник сможет оценить обоснованность вывода, указать конкретный разрыв и предложить одно задание на перенос.

— ИССЛЕДОВАТЕЛЬ

— ЗАПИСЕЙ

— ОПОР