Фурман І. В.,
аспірантка кафедри соціальної педагогіки,соціальної роботи та історії педагогіки Інституту соціальної та економічної освіти Уманського державного педагогічного університету ім. Павла Тичини
Рецензент:
Войтова Л.В., доцент кафедри соціальної педагогіки, соціальної роботи та історії педагогіки Інституту соціальної та економічної освіти Уманського державного педагогічного університету ім. Павла Тичини, кандидат педагогічних наук
Михайло Авенаріус − видатний педагог і фізик, засновник української наукової фізичної та науково-методичної школи
У статті досліджено наукову та педагогічну спадщину М. Авенаріуса − видатного фізика і педагога, – розкрито діяльність ученого як засновника Київської фізичної школи і Київського методичного центру, організатора першої наукової лабораторії експериментальної фізики та першого навчального фізичного лабораторного практикуму при Київському університеті у ХІХ столітті, представлено результати їх діяльності, науковий доробок учнів М. Авенаріуса.
Ключові слова: освіта, педагогічна діяльність, фізика, досліди, прилад, лабораторія Магнуса, К. Жук, О. Надєждін, М. Павловський, О. Столєтов.
Постановка проблеми. У часи національного розкривається діяльність видатних представників культури та науки, які були незаслужено забуті, хоча їх внесок у скарбницю суспільних надбань навіть сьогодні, та тлі найвагоміших відкриттів, залишається надзвичайно цінним. Нині в науковому обігу вже перебуває значна кількість наукових публікацій, присвячених розвитку окремих галузей науки і освіти в Україні. Щодо проблеми осмислення історії розвитку фізики в Україні, вважаємо, що вона потребує розв’язання. Окрім того, на нашу думку, недостатньо уваги приділено вивченню історичних аспектів та внеску українських учених у розвиток одного із розділів фізики XІX-XX ст. − молекулярної фізики. Тим часом саме в зазначений період фізична наука переживала бурхливий розвиток, чому сприяло створення в Україні класичних університетів: Xарківського (1805 р.), Київського (1834 р.) та Новоросійського (1865 р.).
На жаль, наприкінці XX ст. із шкільних підручників та посібників з фізики було вилучено ім’я Михайла Петровича Авенаріуса. Описуючи прилад Авенаріуса [5] зі спостереження критичного стану речовини, поступово перестали називати його ім’я [4]; водночас демонстраційний дослід зі спостереження критичного стану ефіру та відповідні теоретичні відомості залишилися поза межами шкільної програми. Отже, як ім’я видатного вченого, так і його думки, наукові праці, що збагатили науку, у шкільному курсі фізики не згадуються. Тому не випадково нашу увагу привернула особистість видатного педагога, фізика, математика, просвітника, автора чисельних доповідей, винахідника – Михайла Петровича Авенаріуса, – ім’я якого можна побачити у різних педагогічних працях , фізико-математичних збірниках.
Наукову, педагогічну діяльність М. П. Авенаріуса досліджували такі вчені, як Г. Кордун, А. Покровський, А. Столєтов, Ю. Храмов, Л. Черкашин та інші. Свій внесок у дослідженні наукової спадщини педагога зробили і сучасні дослідники – А. Лень, Т. Попова та інші.
Наша мета – дослідження та узагальнення наукової, педагогічної спадщини М. Авенаріуса з метою застосування в сучасній українській освітній практиці.
Виклад основного матеріалу. Михайло Петрович Авенаріус народився 1835 року. Закінчивши Петербурзький університет зі ступенем кандидата математичних наук, працював учителем математики в 2-й Петербурзькій гімназії. З травня 1862 року до жовтня 1864 року М. Авенаріус за відрядженням Міністерства народної освіти перебував за кордоном: готувався до професорської діяльності. Більшу частину відрядження вчений провів у Берліні, слухаючи лекції відомих професорів, відвідував також вечірні бесіди у Г. Магнуса, під час яких розглядалися найновіші фізичні доробки. Саме там він познайомився з О. Столєтовим, дружні наукові стосунки з яким тривали все життя.
Весною 1863 року в лабораторії Г.Магнуса Михайло Петрович розпочав роботи з експериментального дослідження термоелектричних явищ. Ці дослідження та їх результати стати основою двох його дисертацій − магістерської і докторської.
Закінчивши термоелектричні дослідження, навесні 1864 року вчений вирушив до Парижу, літній семестр провів у Гейдельбергу, де було відкрито лабораторію Г. Кірхгофа.
Варто зазначити, що наприкінці XIX століття дослідження рідин набуло особливого поширення, зокрема ними займалися і вчені Київської лабораторії університету св. Володимира. Вони збагатили світову фізику багатьма важливими науковими результатами [10]. М. Авенаріус у цей період проявив себе як цілеспрямований, наполегливий дослідник. Так, для проведення власних наукових дослідів більшість приладів він придбав за власні кошти.
Теоретичну частину дослідів, результати самостійних досліджень, виконаних у лабораторії Г. Магнуса, М. Авенаріус докладно описував у своїх звітах. Наприклад, аналіз теоретичної частини дослідження з теми "Вивчення швидкості коливань даного камертона" [7] мав практичне педагогічне значення, оскільки був важливим додатком до актуальних проблем реформ фізичної науки і освіти в університетах Російської імперії.
Повернувшись із-за кордону восени 1864 року М. Авенаріус написав магістерську дисертацію "Про термоелектрику", яка була захищена 8 січня 1865 року. Молодий магістр одержав запрошення на кафедру фізики Київського університету св. Володимира, де йому запропонували посаду доцента.
У дослідженнях з термоелектрики М. Авенаріус відкрив закон (названий згодом його іменем) залежності термоелектрорушійної сили від різниці температур:
,
де а і b – деякі сталі для металів [8].
Ученим було сконструйовано прилад для спостереження за критичним станом рідини та розроблено оригінальний спосіб його демонстрації в аудиторії. "Для цього кілька бляшаних ящиків, відокремлених цеглою, вставлялися один у другий. У внутрішньому ящику розміщували трубку з досліджуваною рідиною. У кожному з ящиків були розміщені одна навпроти другої щілини, закриті склом. Знизу нагрівали зовнішній ящик за допомогою пальника. Тепло передавалося таким чином, що останній ящик нагрівався рівномірно з усіх боків, а разом з ним і трубка з рідиною" [6, с. 171]. З одного боку скляної щілини ставили свічку. Світло від неї проходило крізь систему лінз, і паралельний пучок освітлював трубку з рідиною. З іншого боку приладу розміщували збиральну лінзу, крізь яку проектувалися на екрані процеси, що відбувалися в трубці з рідиною. У момент критичного стану було видно, як зникала межа між рідиною і парою. У наш час аналог приладу є практично в кожній лабораторії кабінету фізики.
Паралельно з дослідженнями критичного стану рідин учений займався також питаннями розширення рідин. Залежність об’єму рідини від температури цікавила багатьох учених XIX століття. Чимало дослідників намагалися встановити аналітичну залежність об’єму рідини від температури, але укладали надто громіздкі формули: алгебраїчну функцію 3-го або 4-го ступеня, до якої входило 5 сталих величин. Значною вадою одержаних результатів було те, що дослідження проводились у малому діапазоні температур, далеких від критичних. За допомогою дослідів було встановлено, що коефіцієнт розширення рідини не є сталою величиною, але закону, який визначає закономірну залежність цього коефіцієнта від температури, не було сформульовано. Щоб встановити цей закон, потрібно було дослідити зміну об’єму в усьому діапазоні температур можливого існування рідини в умовах високого тиску. Щоб рідина могла розширитися до критичної температури і не випаровувалась, потрібно було її піддати тиску не меншого, ніж тиск пари при критичній температурі. Такі дослідження були проведені у Київській лабораторії в 1876−1877 роках.
На підставі результатів досліджень М. Авенаріус довів: для того, щоб мати задовільні результати, потрібно спостерігати зміну об’єму рідини від точки топлення до критичної температури. Також він висловив думку, що результати досліджень можуть бути різними залежно від умов експерименту. При сталому тиску об’єм рідини зумовлюється залежністю від сталої величини, а при змінному тиску − від умов, що визначають залежність тиску від температури. Щоб дослідити залежність об’єму від температури при сталому тиску, учений використав зігнуту товстостінну трубку з розширеннями на кінцях. Об’єм розширеної частини трубки №1 було точно визначено, а частину трубки було розмічено поділками для точного визначення місткості. Розширені частини № 1 і № 2 наповнювали досліджуваною речовиною: № 1 − цілком, а № 2 − частково; об’єми рідини в цих частинах були відокремлені живим сріблом у вузькій частині трубки. Для підтримання сталої температури у трубці №1 її клали в середину залізної ванни, що містилась у середині другої ванни, друга − в третій, третя − в четвертій. Ці ванни не торкалися одна іншої і відокремлювалися шарами повітря. Температуру міряли термометром, зануреним у внутрішню ванну. Трубку № 2 також клали в залізний ящик зі скляним віконцем, через яке можна було спостерігати рідину і встановити момент настання критичної температури. Пізніше М. Авенаріус перейшов до дослідження залежності зміни об’єму рідини від температури при змінному тиску [10].
Довгий час учений читав лекції з дослідної та теоретичної фізики і метеорології, пізніше проводив практичні заняття, займався активною просвітницькою роботою, читав публічні лекції, що привертали увагу численної аудитори [9]. Михайло Авенаріус − автор понад 30 наукових праць з різних розділів фізики, найважливішими з яких визнано роботи "Про внутрішню приховану теплоту" (1874 р.), "Про причини, що зумовлюють критичну температуру" (1877 р.).
Від 70-х рр. XIX ст. зросло наукове визнання М. Авенаріуса: він став членом Російського фізико-хімічного, Берлінського фізичного, Київського товариства природодослідників і засновником Київського фізико-математичного товариства як окремого відділу, членом-кореспондентом Петербурзької Академії наук, почесним членом Московського товариства аматорів природознавства [9].
Київські науково-методичні традиції, закладені М. Авенаріусом у середині XIX ст., зберігались у подальшому розвитку науково-методичної школи його учнями і продовжувачами справи, серед яких – Й. Косоногов, Г. Де-Метц, М. Шиллер та інші фізики. Лабораторія М. Авенаріуса в Росії була однією з перших шкіл дослідної фізики. Провідне місце в тематиці її роботи належало вивченню властивостей рідини в усьому просторі її існування; вивчення властивостей пари, доведеної до критичної температури.
Загалом вивчення властивостей рідин і пари протягом XIX століття було однією з головних проблем фізики, що значною мірою пов’язано з появою парової машини. Тому визначення критичних величин було одним з найважливіших завдань фізики у 70-80-х рр. XIX ст. Питання критичного стану рідини одночасно з фізиками Київської школи в Росії теоретично досліджували А. Столєтов, П. Зілов, Б. Голіцин; експериментально ці питання вивчали дослідники за кордоном. Кожну роботу, що з’являлася, всебічно розглядали та ґрунтовно критично аналізували. У цьому змаганні численних лабораторій видатне місце належить Київській лабораторії, хоча вона мала надто мало засобів для діяльності. Переважну частину її устаткування становили прилади для лекційних демонстрацій. З огляду на скромні матеріальні можливості лабораторія М. Авенаріуса сформувала своєрідну методику, яка поєднувала мінімум коштів з точністю результатів, а тому заслуговує уважного вивчення. Досліджуючи фізичні факти, школа М. Авенаріуса вивчала їх у внутрішньому розвитку, в русі: освоєний факт слугував основою для переходу до наступного з метою розширення досліджуваної галузі [3].
У 1885 році учень Авенаріуса О. Надєждін за допомогою експериментальних робіт зміг визначити значення критичної температури для води. О. Надєждін – яскрава особистість серед учнів М. Авенаріуса. Дисертація з теми "Етюди з порівняльної фізики" була захищена молодим ученим у квітні 1886 року і визнана видатним дослідженням у галузі фізики, яке мало вагоме наукове значення. Основною працею О. Надєждіна є робота "Фізичні дослідження" [10], у якій поєднано теоретичні та значущі експериментальні дослідження. "Фізичні дослідження" вийшли друком 1887 року за редакцією М.Авенаріуса.
Інший учень М.Авенаріуса – М. Павловський, – досліджуючи органічні сполуки, розробив низку правил. Наприклад, за М. Павловським, критичні температури гомологічних структур відрізняються на сталу величину від температури кипіння за нормального тиску. Низку досліджень із визначення критичних температур органічних сполук провів В. Зайончевський. К. Жук також здійснив низку досліджень для з’ясуванням залежності об’єму рідини від температури при сталому тиску. Свої дослідження він виклав у короткій статті за 1880 рік "Про рідину як функцію температури при постійному тиску" [10]. У публікації науковець безпосередньо описав перевірку закону М.Авенаріуса і зробив висновки, що цей закон добре узгоджується з експериментом.
Наприкінці 80-х рр. минулого століття вченому довелося обмежувати свої улюблені заняття, оскільки давалася взнаки давня хвороба. 16 березня 1890 року Михайло Петрович одержав звання заслуженого професора, а восени наступного року припинив читання лекцій і присвятив себе родині.
У серпні 1895 року М.Авенаріус переніс операцію, після якої відчував стомленість та занепад сил. Помер він раптово 4 вересня 1895 року, за 3 дні до свого шестидесятиліття. Після смерті М. Авенаріуса його учня М. Шіллера обрали завідувачем кафедри фізики, якою він керував до 1903 року.
Михайло Авенаріус – засновник української наукової фізичної і науково-методичної школи, організатор першої в Україні лабораторії експериментальної фізики і фізичного лабораторного практикуму. Вагомий внесок у розвиток фізики критичного стану зробили й учні М. Авенаріуса: В. Зайончевський, К. Жук, О. Надєждін, М. Павловський, О. Страус, Й. Косоногов, Г. Де-Метц, М. Шіллер та інші.
У пам’ять про М.Авенаріуса О. Столєтов написав велику статтю, попередньо звернувшись до родичів, колег і учнів М. Авенаріуса із проханням висловити свої думки про вченого. Зрештою, у публікації О. Столєтов вказав: "Це була людина м’якого і водночас прямого характеру; він ніколи не кривив душею, говорив і діяв завжди за переконанням, і на його слово можна покластися. До науки і професорських обов’язків ставився із благоговінням, як до святої справи. Крім того, Авенаріус є відмінним сім’янином, якого любили в родинному колі. Студенти цінували в ньому й захоплюючого лектора, і невтомного працівника-керівника, і надійного заступника. Завжди делікатний, поблажливий без потурання, він умів берегти молоде самолюбство, умів надихнути обдарованого й підбадьорити слабкого; подавав собою високий моральний приклад, а при нестатку не відмовляв і в допомозі" [8, с. 426].
Висновки. Методика наукової роботи ретельно розроблялася в дореволюційних школах російських фізиків. Умови роботи були тяжкі, засоби на експериментальні дослідження царським урядом надавалися мізерні. Тільки самобутня праця і винахідлива методика забезпечували розвиток фізичної школи та успіх досліджень нарівні із кращими лабораторіями того часу. Досвід, накопичений у школах М. Авенаріуса, А. Столєтова та інших фізиків, повчальний, однак їх діяльність потребує ґрунтовного вивчення і популяризації як вагомого надбання вітчизняної науки.
Нині докорінно змінилися умови розвитку науки в нашій країні. Створено науково-дослідні інститути, сформовано когорту кваліфікованих учених, знання, досвід і талант яких слугують розвитку науки і народові.
Перспективи подальших досліджень вбачаються, по-перше, у здійсненні порівняльного аналізу спадщини М. Авенаріуса із технологіями дослідження і навчання молекулярної фізики інших учених і педагогів та застосування цих знань у сучасній науці; по-друге, у пошуку рекомендацій викладачеві вищого навчального закладу для роботи з обдарованою студентською молоддю.
Список використаних джерел
- Авенариус, М. П. Критическое состояние тел [Текст] / М. П. Авенариус. − К., 1884. − 14 с.
- Авенариус, М. П. Расширение жидкости [Текст] / М. П. Авенариус. − К., 1877. − 11 с.
- Гольдман, А. Г. Михаил Петрович Авенариус и Киевская школа экспериментальной физики [Текст] / А. Г. Гольдман // Успехи физических наук. – 1951. – Т. 44. − Вып. 4. – С. 17-20.
- Демонстрационный эксперимент по физике в средней школе. [Текст] / под ред. А. А. Покровского; 3-е изд., перераб. – М. : Просвещение, 1978. – Ч. 1 : Механика, молекулярная физика, основы электродинамики. – 351 с.
- Каталог наочних приладів з фізики / за заг. ред. Л. В. Черкашина. −K. : Рад. шк., 1957. − 240 с.
- Корсун, І. В. Фізика в історичному розвитку [Текст] / І. В. Корсун. − К.; Тернопіль : Вид-во ТИПУ, 2006. – 444 с.
- Лень, А. Є. Михайло Петрович Авенаріус [Текст] / А .Є. Лень // Фізика. –2001. − №34 (118). – Грудень. – С. 11−12.
- Попова, Т. Відтворюємо національну історію фізики на уроках : наукова діяльність М. П. Авенаріуса [Текст] / Т. Попова // Фізика та астрономія в школі − 2008. − № 2. − С.18-22.
- Столетов, А. Г. М. П. Авенариус : биограф. очерк [Текст] / А.Г.Столетов // Собр. соч. под ред. и с примеч. проф. А. К. Тимирязева. − М.; Л., 1941. − Т. 2 : Общедоступ. лекции и речи, критич. и биограф, заметки. − 436 с.
- Шут, М. І. Вибрані питання історії фізики [Текст] : навч. посіб. [для студ. ВНЗ] / М.І.Шут. − 2-е вид., переробл., допов. − К. : Вид-во НПУ ім. М. П. Драгоманова, 2008. – 303 с.
Фурман И. В. Михаил Авенариус − выдающийся педагог и физик, основатель украинской научной физической и научно-методической школы
В статье исследовано научное и педагогическое наследие М. Авенариуса – выдающегося физика и педагога, – раскрыто деятельность ученого как основателя Киевской физической школы и Киевского методического центра, организатора первой лаборатории экспериментальной физики и первого ученого физического лабораторного практикума при Киевском университете в XIX веке, представлены результаты их деятельности, научные работы учеников М. Авенариуса.
Ключевые слова: образование, педагогическая деятельность, физика, опыты, прибор, лаборатория Магнуса, К. Жук, А. Надеждин, М. Павловский, А. Столетов.
Furman, I. V. Mykhailo Avenarius – an Outstanding Educator and Physicist, Founder of Ukrainian Scientific and Methodological School of Physics
M. Avenarius’s scientific and pedagogical heritage, his academic papers and physical experience are investigated. The article researches the results of the scientific work of the scientist, his contribution as the founder of Kyiv school of physic and Kyiv Centre, the organizer of the first laboratory of physics and the first laboratory practical training in physics at Kyiv University in the nineteenth century, the results of its work, the contribution of M. Avenarius as well as their contribution in the development of physical education.
Key words: education, pedagogical activity, physics, experiments, instrument, laboratory of Magnus, K. Zhuk, O. Nadezhdin, M. Pavlovskyi, O. Stoletov.