Заседание НОУ "Как рождаются открытия?"

ГУО «Гимназия №1 г.Столбцы»

Разработка руководителя Центра развития талантов «Познание»

Курак С.В.

Как рождаются открытия?

О сколько нам открытий чудных,
Готовят просвещенья дух.
И опыт, сын ошибок трудных,
И гений, парадоксов друг!
А.С. Пушкин

Учитель: Кто не задумывался из нас в детстве о том, как рождаются открытия? Как появляются истины, которые совершенно необъяснимы с точки зрения существующих научных представителей? Действительно, как появилась идея полета человека в космическое пространство? Как появляются «на свет» новые месторождения полезных ископаемых? Как рождаются фундаментальные открытия в различных областях знания?

Часто приходится слышать и читать, что ученый сделал открытие якобы случайно, при помощи подсказки. К разряду случайных открытий некоторые авторы относят открытие закона сохранения энергии, выявленного немецким врачом Юлиусом Робертом Майером (1814–1878) в 1842 г. на острове Ява.

Случилось это следующим образом. Заболел матрос. И когда Майер сделал кровопускание больному, то был серьезно удивлен: цвет крови оказался необычайно алым. Сначала появился испуг – а вдруг он вскрыл вместо вены артерию. Но нет, ошибки не было. Но почему тогда такая яркая кровь? – задумался врач. Наверное, в ней много кислорода. А почему? Ведь на родине таких признаков при кровопускании никогда не было. Майер задумался. Обширные знания подсказали врачу, что в странах с тропическим и субтропическим климатом организм человека расходует меньше кислорода, чем на севере, где приходится возмещать затраты на выработку тепловой энергии. Следовательно… и тут Майера осенила мысль: химические процессы, теплота, механическое движение представляют качественно различные формы энергии, превращающиеся друг в друга при условии неизменных количественных соотношений.

Так Майер сделал фундаментальное открытие в науке. Действительно ли случайно оно, как говорят некоторые? Вряд ли. И вот почему. Ведь и до него видели изменения цвета крови, но никто открытия так и не сделал. Истина всегда проста. И многие проходят рядом с ней, не зная, что она существует. Исследователю всегда важно видеть в простом сложное, а в сложном – простое. Майер был человеком творческим и любознательным. Но главное в том, что не обладай он широкими знаниями, не знай общетеоретических положений, он, как и многие другие, прошел бы мимо открытия, хотя оно было на виду, рядом. На основе знаний Майер построил правильную логическую цепочку вопросов и так же правильно решал их, пока не пришел к открытию. И это не единственный пример.

Имеются сведения, что идея маятниковых часов пришла Галилео Галилею (1564–1642), когда он подолгу смотрел на колышущуюся от ветра бронзовую люстру в епископальной церкви. Измерив, продолжительность колебаний люстры по биению собственного пульса, он определил, что большие и маленькие колебания люстры происходят за одно и то же время. Так был открыт изохронизм колебаний маятника – основной закон, позволяющий строить часы с маятником.

В свое время директор Института истории естествознания и техники Академии Наук СССР, академик Бонифатий Михайлович Кедров в «Комсомольской правде» рассказал о том, как родилась идея строительства висячих мостов.

Издавна люди строили мосты с помощью опорных быков на дне реки. Со временем возникла необходимость возвести мост через глубокую пропасть, где практически нельзя поставить быки: была очень большая высота. Долго бились изобретатели над этой проблемой, но безрезультатно. Однажды осенью ученый вошел в сад. На его лицо упала паутина. И вдруг исследователя осенило: если паук может построить мост-паутину через столь огромное для него расстояние, следовательно, принцип перебрасывания паутины через ветви деревьев может быть применен и к постройке моста. Так родилась идея висячих мостов, которая широко применяется на практике и сегодня.

Характерно, что в истории науки нередко сохраняется только подсказка (вспомните яблоко Ньютона), а сам процесс мышления исчезает. В действительности идея висячих мостов никогда не появилась бы, если бы ученый не обладал глубокими знаниями в области архитектуры и строительства, напряженно не работал бы в этом направлении. Существенно, что когда на его лицо упала паутина, он продолжал думать о своем мосте. Паутина только дала толчок к открытию нового явления. Таким образом, самым главным и решающим компонентом любого научного открытия является человеческий разум, глубокие и разносторонние знания исследователя, интуиция и целый ряд других характерных черт ученого. Это подтверждают и примеры из истории науки.

Сообщение учащегося «Открытие В.К.Рентгена».

Вечером 8 ноября 1895 г. вюрцбургский физик Вильгельм Конрад Рентген (1845–1923) обернул вакуумную трубку светонепроницаемой черной бумагой, которая задерживала все видимые и ультрафиолетовые лучи. Когда он включил ток высокого напряжения в затемненном помещении, то заметил странную вспышку маленьких флуоресцирующих кристаллов, лежавших на лабораторном столе. Бумажная ширма, которая была покрыта платино-синеродистым барием, также засияла бледно-зеленым светом.

Ставя свои опыты, Рентген с их помощью узнал, что от вакуумных трубок действительно исходят невидимые лучи. Ни один физик не замечал этого и, разумеется, не сообщал об этом.

Рентген поместил между трубкой и ширмой несколько предметов, оказавшихся под рукой: книгу, кусок листового алюминия, разновесы в деревянном ящике и другие вещи. С удивлением он установил, что все эти вещества сильно пронизываются лучами. Теневые изображения различных вещей обозначались на экране.

Но еще большее удивление и волнение будущий лауреат Нобелевской премии получил, когда увидел скелет своей собственной руки, которую он держал между разрядным аппаратом и световым экраном.

Рентген никому не рассказал о своем наблюдении и на протяжении семи недель в одиночестве работал над исследованием новых лучей и их свойств. Чтобы исключить зрительный обман, он запечатлел то, что наблюдал на световом экране при помощи фотопластинки.

28 декабря 1895 г. исследователь выступил с первым сообщением о своем открытии перед Вюрцбургским физико-медицинским обществом. Оно было сразу же напечатано под заголовком «Новый ряд лучей». За несколько недель брошюра пережила пять изданий и была переведена на английский, французский, итальянский и русский языки.

Распространение публикации Рентгена и его фотографий вызвало такую сенсацию, которой не случалось в истории естествознания со времени сообщения Галилея об открытии спутников Юпитера. Ранее известный только узкому кругу коллег, профессор из маленького франконского университета за одну ночь стал наиболее популярным физиком.

Некоторые считают открытие Рентгена случайным. Действительно, то, что кристаллы лежали по соседству с трубкой, было случайностью. Но световая ширма оказалась в руках ученого безусловно не случайно, так как он уже много дней экспериментировал с катодными лучами.

Следует отметить также, что до времени открытия «Х-лучей» или, как стали позже говорить, «рентгеновских лучей», Рентген сделал важное открытие, обнаружив магнитное поле движущегося электрического заряда, а также выполнил ряд работ по физике кристаллов и др.

Макс фон Лауэ (1879–1960), оценивая достижения Рентгена, писал: «Насколько велико было открытие Рентгена, можно понять из того, что большое число других, часто выдающихся, физиков-экспериментаторов до Рентгена с теми же самыми вспомогательными средствами тем не менее не могли открыть этих лучей. Подробное наступление на совершенно не изученную область требует, кроме острого глаза, также большого мужества и самообладания, которое дает возможность, несмотря на радость и возбуждение в связи с первым открытием, сохранить спокойствие и умственную ясность. Рентген должен был много потрудиться, чтобы между 1895 и 1897 гг. написать три статьи, которые настолько исчерпывали предмет, что целое десятилетие не могло прибавить ничего нового. С какой гениальной тщательностью были написаны эти статьи! Я знаю лишь очень мало сочинений об открытиях, которые содержат так мало упущений. У Рентгена все было в полном порядке».

Учитель: Так ли уж случайно происходили открытия, как это на первый взгляд некоторым кажется? Анализ показывает, что поводом к многим из них служило желание как можно яснее, но в то же время аргументированно донести до знания по той или иной проблеме. Когда это не получалось, ученые сосредотачивали на «белых пятнах» незнания все свои знания, энергию, силы и опыт, морально настраивали себя на то, чтобы преодолеть этот барьер незнания. В других случаях толчком к открытию явились подсказки природы, в третьих – критическое состояние ученого, когда необходимо мгновенно на что-то конкретное решиться и т. д.

Тайны созданья, загадки природы

Людей волновали, манили всегда.

Разум и воля сподвигли народы

Исследовать космос, ваять города.

Игра «А знаете ли вы?»

1. Первый русский ученый, который придумал ряд приборов, заложил основы наук о стекле, открыл наличие атмосферы у планеты Венера, дал определение физической химии (М.В.Ломоносов).

2. Он был одним из любимых учеников Платона. Потом стал воспитателем Александра Македонского. Первым стал пользоваться классификацией. Занимался изучением животных и небесных тел. Был открывателем законов логики. Кто это? (Аристотель).

3. Этот ученый родился в городе Сиракузы. Изобретенные им боевые машины спасали его родной город от захватчиков. Он создал закон, названный впоследствии в честь него в котором описывается сила, которая действует на тело. Изобрел винтовой насос. Кто это? (Архимед)

4. Создатель первого телескопа, с помощью которого открыл Луну и исследовал Млечный Путь. Разрушил теорию Аристотеля о том, что Солнце вращается вокруг планет. Создал микроскоп, термоскоп. Кто это? (Галилео Галилей)

5. Ученый, который повлиял на развитие науки на много веков вперед. Он открыл теорию движения небесных тел. Дал формулировку закона всемирного тяготения. Разработал 3 закона классической механики. Впервые выдвинул гипотезу о том, что Земля не идеально круглая, а слегка сплюснута со стороны полюсов. Развивал оптику. Начал изучение скорости звука. Кто это? (Исаак Ньютон)

6. Основатель науки Ботаника шведского происхождения. Его прозвали отцом Ботаники. Первым включил человека в систему животного царства. За свою жизнь отписал более 1500 растений. Кто это? (Карл Линней)

7. Круглый год, зимой и летом, Пьём, едим состав мы этот! Эта вкусная таблица, Никому уж не приснится! Он когда-то взял, уснул, И науку почерпнул! Маг из магов, чародеев, Это Дмитрий ………….? (Менделеев)

8. «Отец русской космонавтики», разработал теорию межпланетных полетов (К.Э.Циолковский).

9. Механик-самоучка, русский изобретатель, его именем называют всех талантливых мастеров-самоучек. Изобрел прожектор, самоходные машины (И.В.Кулибин).

10. Ученый-создатель первых пилотируемых космических кораблей, искусственных спутников Земли (С.П.Королев).

Учитель: Ребята, могут ли дети стать авторами изобретений и открытий? Приведите доказательства своей точки зрения.

Учитель: Действительно, существует множество изобретений и открытий, авторами которых стали дети. Кто самые большие выдумщики? Конечно, дети. А кто может перевернуть мир с ног на голову? Тоже они. Ну и взрослые, которые в душе остались озорными мальчиками и девочками. Но мы сегодня все- таки поговорим о детях, а точнее — про открытия детей, которые изменили наш мир.

Сообщение «ТОП-10 изобретений детей, которые изменили мир».

1. Меховые наушники

Это в наше время меховые наушники носят только девочки, а придумал их 15-летний подросток для своих личных целей. Говорят, что мальчик по имени Честер Гринвуд так любил кататься на коньках, и в то же время так любил слушать музыку, но в обычных наушниках сильно мерзли уши, поэтому он изобрел наушники из меха бобра и бархата. А пошила эти наушники бабушка Честера.

Поскольку дело было в 1873 году, мы позволим себе немножко усомниться в 100-процентной правдивости этой истории, потому что первый портативный аудиоплеер, который можно было бы взять на каток или в другое место, создала компания Sony только в 1979 году! Но в остальном — да, Честер Гринвуд действительно посвятил свою жизнь производству средств защиты ушей от шума и холода. А в штате Мэн 21 декабря даже отмечается День Честера Гринвуда.

2. Пластилин

У каждого поколения свои игрушки. Вот, жил, например, Клео Маквикер — основатель фабрики Kutol, которая изготавливала специальную клейкую субстанцию, которой чистили обои от угольной пыли. И была у него внучка, которая очень любила играть этой субстанцией и лепила из нее разные фигурки. В итоге из средства убрали все чистящие вещества, добавили красителей и вуа-ля. Пластилин, каким мы его знаем готов. Правда, патенты на изобретение получили совсем другие люди — Франц Колб еще в 1880 году и Уильям Харбутт в 1899. Пластилин Харбутта был с минимальными изменениями в составе, но в итоге лавры достались ему и маленький памятник установили тоже ему. А как звали внучку Клео Маквикера никто даже не знает.

3. Снегоход

Наш вожатый Tony из Канады рассказывал, какие там снежные холодные зимы. И поэтому за много лет до основания DEC camp в канадском городе Валькур (Valcourt) недалеко от Шербрука стоял страшный грохот от пропеллера, двух мальчиков накрыла дикая усталость, а отец приказывал убрать эту рухлядь с глаз долой и немедленно. Так начиналась история великого изобретения снегохода двумя детьми — Жозефом-Арманом Бомбардье и его братом Леопольдом.

Дело было так. Примерно в 1922 году Жозефу на 15-летие папа подарил старый «Форд». Мальчишки не придумали ничего лучше, чем разобрать его и сделать собственное средство передвижение, более актуальное для канадских зим, чем обычный автомобиль. И вот, не прошло и недели, как братья Бомбардье явили миру (читай: родителям и другим членам семьи) первый прототип современного снегохода. Управлялось все это двумя полозьями, а подача топлива осуществлялась вручную. Все гремело и шумело, лопасти пропеллера, который подталкивал машину вперед, так молотили воздух, что членам семьи было страшно и они отошли подальше. В итоге снегоход проехал примерно милю. Отец приказал все это разобрать и выкинуть. В общем, мальчики так и сделали, но в 1957 Жозев-Арман все же вернулся к своей затее и создал уже настоящий снегоход «Ski-Doo», который до сих пор остается самой популярной маркой этого транспорта.

4. Мороженое на палочке

Фруктовый лед на палочке придумал Фрэнк Эпперсон, когда ему было всего 11 лет. Мальчик продавал лакомство в парках и неподалеку от кинотеатров, но в итоге построил карьеру в сфере недвижимости. Правда, через 20 лет вернулся к идее, запатентовал мороженное и наладил производство. А во времена Великой депрессии фруктовый лед продавали с двумя палочками, чтобы можно было поделиться с другом/подругой.

5. Детский грузовик

Роберт Пэтч тоже привык добиваться желаемого с самого раннего возраста. Захотелось шестилетке игрушечный грузовик. И знаете, что он сделал? Нет, не пошел к родителям с «ну купи». Он нарисовал ее конструкцию, а отец — собрал такую машинку из коробки для обуви, гвоздей и крышек. У грузовика откидывается кузов, а некоторые говорят, что он даже мог разбираться на части и трансформироваться в другие машины. Кстати, запатентована игрушка на имя мальчика.

6. Шрифт Брайля

Знаете, какая первая книга была напечатана шрифтом Брайля? «История Франции». А знаете, кто этот шрифт придумал? Маленький француз Луи Брайль, который лишился зрения в трехлетнем возрасте, поранившись сапожным шилом. Кстати, вы заметили, что многие дети-изобретатели пребывали в возрасте 15 лет, когда придумывали свое «ноу-хау». Луи — не исключение. Мальчика категорически не устраивал рельефно-линейный шрифт Валентина Гаюи, который существовал до того, и вместо того, чтобы ныть, он просто придумал свой собственный новый шрифт, который был легче, проще, удобнее. Вот так. Just do it. Как говорят.

7. Робот-замерщик

12-летний украинский изобретатель Максим Лема из Львова изобрел робота-помощника для работников БТИ. Небольшое устройство 20х10 сантиметров умеет замерять помещение ультразвуком, а потом передавать данные в базу через радиосигнал.

8. Тест-система для диагностики рак а на ранней стадии

Великое изобретение придумал американский 15-летний (опять) подросток Джек Андрака и получил за него грант на 75 000 долларов от компании Intel. Тест умеет диагностировать рак поджелудочной железы, он быстрее в 168 и дешевле в 26 тысяч (!) раз своих аналогов. Да, и выдает точный диагноз в 90% случаев.

9. Водные лыжи

Как здорово, когда у тебя нет границ мышления. Как у Ральфа Самуэльсона. Когда ему было 18 лет, юноша озадачился вопросом — почему это лыжи (обычные, снежные) не могут ездить по другим поверхностям. Ну и поставил их на воду. Свое изобретение молодой человек не запатентовал, но зато стал самым первым в мире водным лыжником.

10. Батут

Любимое развлечение не только детей, но и взрослых придумал гимнаст Джордж Ниссен. Мальчику было 16 лет. Батут почти сразу возымел бешеный успех, а рекламировался он как тренажер для военных.

Учитель: У детей всегда есть множество оригинальных, нестандартных и ярких идей, они мыслят, выходя за привычные взрослым шаблоны.

Ежегодно более полумиллиона детей в разных странах разрабатывают приспособления, призванные помочь людям с инвалидностью, бездомным животным, диагностируют заболевания и пытаются решить экологическую проблему. Вдобавок к этому юные изобретатели с удовольствием моделируют роботов и создают новые гаджеты.

Любой ребенок — творец. 

17 января во всем мире, отмечается «День детских изобретений». Немного исторической справки: этот День  установлен и  направлен на то, чтобы побудить детей проявлять любопытство к окружающему миру и применять творческий подход при решении возникающих в жизни проблем.
Датой Дня выбран день рождения одного из выдающихся американцев — государственного деятеля, дипломата, ученого, изобретателя, журналиста Бенджамина Франклина, который свое первое изобретение (пару ласт для плавания, которые надевались на руки) изобрел в возрасте 12 лет.

Игра «Предметы и их назначение».

Каждый участник выбирает любой предмет и придумывает для него способы использования не по назначению», остальные участники дополняют.

Учитель: В результате игры мы заметили, что для различных предметов можно придумать невероятные способы использования. В этом нам помогла ваша фантазия, исследование и открытие свойств различных предметов.

Как стать настоящим исследователем, изобретателем? В первую очередь необходимо выбрать тему исследования.

Рекомендации «Как выбрать тему исследования»

Выбрать тему несложно, если точно знаешь, что тебя интересует в данный момент, какая проблема волнует тебя больше других. Если не можешь сразу понять, о чем хотелось бы узнать побольше, попробуй задать себе следующие вопросы:

1. Что мне интересно больше всего?

2. Чем я хочу заниматься в первую очередь (математикой или поэзией, астрономией, историей или чем-то другим).

3. Чем я чаще всего занимаюсь в свободное время?

4. Что позволяет мне получать лучшие отметки в гимназии?

5. Что из изученного в гимназии хотелось бы узнать более глубоко?

6. Есть ли что-то такое, чем я особенно горжусь?

Если эти вопросы не помогли, обратись к учителям, спроси родителей, поговори об этом с одноклассниками. Может быть, кто-то подскажет тебе интересную идею.

Какими могут быть темы исследования?

Все возможные темы можно условно объединить в три группы:

• фантастические – о несуществующих, фантастических объектах и явлениях;

• экспериментальные – предполагающие проведение собственных наблюдений и экспериментов;

• теоретические – предусматривают изучение и обобщение сведений, фактов, материалов, содержащихся в различных теоретических источниках (книгах, кинофильмах и т. д.).

Учитель:

1. Добивается успехов тот, кто стремится к чему-то большему.

2. Делайте больше, чем можете.

3. Пытайтесь узнать и понять окружающий мир. Побольше читайте, интересуйтесь, узнавайте, овладевайте и усовершенствуйте те знания, которые дают вам преподаватели.

4.Главное – верить в свои силы и в себя.

5.Действовать, идти вперед, выбрав главное и сосредоточившись! Успехов!

Пусть новый день в научный мир

Несет добро открытий новых,

Чтоб каждый миг удачным был,

И с каждым благодатным словом

К вам вдохновение пришло,

Идеи новые явились,

Чтоб счастье в вашу жизнь вошло,

И все мечты осуществились!

Работай над собой!