Учебник по механике для народных училищ

Значительное влияние на распространение знаний по механике в России было оказано введением преподавания механики в старших классах народных училищ. Народные училища в России были организованы указом Екатерины II. Устав этих училищ был утвержден 5 августа 1786 года. Вся подготовительная работа по разработке новых методов преподавания, составлению учебников, организации специального главного народного училища для подготовки преподавателей была выполнена комиссией в составе: Завадовский П. В. (председатель), академик Ф. И. Эпинус и П. И. Пастухов. Существенную помощь этой комиссии оказывал Федор Иванович Янкович де Мириево (1741—1814), серб по происхождению, работавший над организацией новой системы народного образования в Австрии. Он был приглашен Екатериной II на службу в Россию в 1772 году.

По проекту Янковича все народные училища разделялись на 3 разряда: малые с 2 классами, средние с 3 классами и главные с 4 классами и пятью годами обучения. В России были утверждены народные училища двухклассные (для уездных городов) и четырехклассные (для губернских). В последних классах народных училищ преподавались геометрия, архитектура, механика, физика, натуральная история и другие предметы. В 1876 году четырехклассные народные училища были открыты в 25 губерниях. Большинство учебников для двухклассных училищ было составлено Ф. И. Янковичем. По механике в качестве учебника был взят курс механики австрийских народных училищ, который перевел и несколько дополнил адъюнкт Академии наук Михаил Евсеевич Головин (1756—1790). М. Е. Головин — родной по матери племянник М. В. Ломоносова, ученик Леонарда Эйлера. С 1775 по 1786 г. состоял адъюнктом Академии по математике и опытной физике. С 1786 г. профессор специального Главного Народного училища (Учительской семинарии) в Петербурге, готовившего учителей для народных училищ. Из научных работ М. Е. Головина следует отметить оригинальный учебник «Плоская и сферическая тригонометрия с алгебраическими доказательствами» (1789) и несколько переводов: 1. Руководство к механике (1785); 2. Полное умозрение строения и вождения кораблей, сочиненное в пользу учащихся навигации Л. Эйлером (1778); 3. Краткое руководство к геометрии (для народных училищ) (1789); 4. Краткое руководство к гражданской архитектуре или зодчеству (1789) (для народных училищ). Перевод и дополнения были просмотрены и одобрены Леонардом Эйлером. Первое издание «Механики» для народных училищ вышло в свет в 1785 году, второе — в 1790 году (Полное название книги: «Руководство к механике, издано для народных училищ Российской империи по высочайшему повелению царствующия императрицы Екатерины вторыя в Санкт-Петербурге, 1785 года»).

Книга состоит из 5 глав (130 стр. + 54 фиг.). Глава первая знакомит с равномерным и равнопеременным движениями. В главе второй рассматривается понятие силы. Главы третья и четвертая посвящены изучению простых и сложных машин и глава пятая устанавливает законы трения.

Титульный лист первого издания (1785 г.) учебника «Руководство к механике»

Титульный лист первого издания (1785 г.) учебника «Руководство к механике»

В предисловии к книге отражены новые педагогические приемы обучения, привезенные в Россию Янковичем. «Прежняя метода обучения совершенно не годилась для общественного училища, где все дети должны быть заняты в одно и то же время и каждую минуту. Учитель занимался порознь с каждым учеником; времени терялось много, а успехи были весьма медленны. Новая метода, напротив, приноровлена к общественному воспитанию.
Цель ее состояла в том: 1) чтобы учитель владел постоянно вниманием всех учащихся и 2) чтобы ученики могли понимать предметы учения легко и ясно. Для достижения этой цели положено было употреблять следующие средства: 1) совокупное наставление, 2) совокупное чтение, 3) изображение через начальные буквы, 4) таблицы и 5) вопрошение» (А. Воронов, Историко-статистическое обозрение учебных заведений Санкт-Петербургского учебного округа с 1716 по 1828 г., 1849).
Разделяя целесообразность применения этих новых методов к изучению механики, М. Е. Головин пишет: «Преподавая по сей книге механику, надлежит с начала одного из учащихся заставить прочитать один параграф, но есть ли в сие время учащий подметит кого ни есть невнимающего, должен он, останови первого, заставить того продолжить читанное; через сие самое понудит он каждого быть во внимании. По прочтении параграфа надлежит учителю разъяснить сначала слова ученикам неизвестные, потом растолковать самую материю, а наконец, задавать разные вопросы...» «Сверх сего надлежит стараться иметь в готовности модели упоминаемым в сей книге машинам и показывать их сложение, когда нужда того потребует. Притом, есть ли случай допускает, должно учителю водить своих учеников в такие места, в коих машинами какая ни есть работа производится, и изъяснять им все то, что тут ни найдется достойного внимания».

Механика понимается в этой книге как необходимая практическая наука. «Механики главнейшее дело в том, чтобы при всяком случае сыскать такую машину, через которую бы желанное движение или меньшею силою, или в меньшее время произвести можно было». «Сколько знание механики полезно в общежитии, всякой удобно себе представить может. Мельницы, вороты, домкраты, словом, все машины и орудия, без коих в жизни обойтись никак не можно, имеют на ней свое основание. Ея руководством судят о совершенстве машин и исправляют их недостатки, есть ли какия находятся. Она показывает надежнейшие средства к соделанию при всяком случае машин удобнейших для произведения какого ни есть дела. Без ея оснований все употребляемые труды и иждивение весьма часто понапрасну пропадают; ибо сделанная какая ни есть машина не соответствует тому намерению, к коему она назначена, как-то: многие не имея о Механике познания собственным своим опытом удостоверились. Сего для описали мы здесь для пользы общенародной простыя машины: рычаг, блок, ворот и проч. и сложные самыя употребительнейший, как то, мельницы, валяльны, часы и проч., наконец показали способ узнавать силу при них употребляемую. Желательно, чтобы наши механики и ремесленники вникли сначала в основание сея столь нужныя для них науки, а потом принимались за выдумки; тогда бы более пользы для себя получили».

Главное внимание в книге обращено на изучение простых машин, которых «считается только шесть, а именно: 1-ое — рычаг или лом, 2-е — блок, 3-ие — ворот, 4-ое — наклонная плоскость, 5-ое — клин, 6-ое — шуруп». При изложении простейших расчетных формул для этих машин в § 106 делается следующее правильное заключение: «Число простых машин разные писатели полагают разное, иные определяют семь, другие шесть, чему и мы последователи, а некоторые пять, но если судить по сущей строгости, то их не больше как две, а именно: рычаг и наклонная плоскость».

Сложные машины рассмотрены двух типов: 1. «Из нескольких простых одного названия» (как, например, полиспасты, системы зубчатых колес) и 2. «Из нескольких простых разного названия» (например, «бесконечный шуруп», часы, мельницы разных систем, домкраты).

Относительно законов трения скольжения в § 159 утверждается следующее: «Трение, как то дознались опытами, бывает тем более, чем более будет 1-ое шероховатость того или другого движущегося тела, 2-е — прижимание или тяжесть движущегося тела; 3-ие — поверхность и 4-ое — скорость движущегося тела» ( Утверждения 3-е и 4-е ошибочны).

Страница 17-я учебника «Руководство к механике» (1785 г.)

Страница 17-я учебника «Руководство к механике» (1785 г.)

Некоторые сведения по статике и крепости тел излагаются М. Е. Головиным также в учебнике «Краткое руководство к гражданской Архитектуре или зодчеству, изданное для народных училищ Российской Империи по высочайшему повелению царствующия императрицы Екатерины вторыя»
(137+6 стр. и 7 таблиц чертежей), 1789 г. Книга состоит из четырех частей: 1. Твердость
здания, 2. Удобность здания,
3. Красота здания и 4. Чертежи архитектурные и строение здания. Практическое значение науки и здесь выдвигается на первое место. Даже в предисловии к «Геометрии» Головин пишет: «Сколько знание геометрии полезно и нужно в общежитии, никто спорить не может: землемерие, архитектура гражданская и военная, мореплавание, физика, механика и проч., словом все наиполезнейшие для людей науки служат явным тому доказательством. Самые художества и рукоделия не мало в свою пользу от ней заимствовать могут: так живописцу поможет она в исправном рисованье; инструментальщику в делании верных орудий; столяру и плотнику в проведении прямых и горизонтальных линий, деленьи углов, и наблюдении во всем надлежащей соразмерности; каменщику в складывании стен; самому даже хлебопашцу сделает пользу при означении меж в случае споров, при разделении полей во время посева, при строении овинов, закромов и проч.».

Число учащихся в народных школах постепенно увеличивалось; так, в 1786 году было 4398 учеников и 136 учителей, а в 1796 году было 17 341 ученик и 744 учителя.

Специальная школа для подготовки учителей — Учительская семинария — оказала важную услугу развитию физико-математических наук в России. Из Учительской семинарии вышел хорошо известный профессор, а некоторое время и ректор Харьковского университета Тимофей Федорович Осиповский (1765—1832) и видные деятели средней школы Тимофей Воскресенский и Михаил Розин. В 1804 году Учительская семинария в Петербурге была преобразована в Педагогический институт, а в 1819 году—в университет.