Приобщение школьников к постановке опытов, экспериментированию

Приобщение детей к постановке опытов.

Не все объекты и процессы, происходящие в окружающем мире, удается изучать посредством наблюдений. И тогда на помощь приходит опыт: метод исследования, в процессе которого искусственно создаются условия, позволяющие ответить на исследуемый вопрос, получить новое знание. О соотношении наблюдений и опытов в научном познании И. П. Павлов сказал так: «Наблюдение собирает то, что предлагает природа, опыт же берет у природы то, что он хочет»^[1]. Постановка опытов — традиционный метод начального естествознания. Еще полтора века назад основоположник отечественной методики начального естествознания А. Я. Герд обращал внимание на целесообразность использования этого метода изучения природы. И позднее опытническая работа была неотъемлемой составной частью начального естествознания (природоведения). Тем не менее, до появления вариативных курсов перечень рекомендуемых опытов был весьма ограничен и связан в основном с изучением состава почвы, свойств воды, некоторых полезных ископаемых. В настоящее время этот перечень значительно расширен в связи с многообразием курсов «Окружающего мира». Например, в УМК «Планета знаний» только в III классе, согласно учебнику^[2], предполагается проведение более 30 опытов. Большое внимание к опытам уделено в «Окружающем мире» в системе «Школа 2100», в других курсах «Окружающего мира».

В дидактике опыты (лабораторный метод) наряду с практическими занятиями относят к практическим методам. По своей основной дидактической функции опыты служат более глубокому познанию действительности, основная цель здесь — приобретение новых знаний (в отличие от метода практических занятий, основная цель которых — формирование умений пользования приобретенными знаниями). Другой немаловажной целью опытнической работы является приобщение детей к исследовательской деятельности.

С помощью опытов:

• 1) выявляем свойства изучаемого объекта. В этом случае с исследуемым объектом проводятся различные манипуляции, в ходе чего выявляются его свойства. Примеры:
  • — в миску с водой брось монетку или камешек. Какое свойство воды позволяет видеть нам эти предметы на дне миски?
  • — нальем в пробирку воды и начнем нагревать верхнюю ее часть пламенем спиртовки, взяв пробирку за донышко. Вскоре вода в пробирке закипит. Но только в том месте, где ее нагревали, а в нижней части пробирки она по-прежнему будет холодной. Сделай вывод: плохо или хорошо проводит вода тепло;
  • — нальем подкрашенную воду в колбу с длинной трубкой. Липкой лентой отметим на трубке место, до которого дошла вода. Поставим колбу в посуду с горячей водой. Что мы видим? Вода в трубке поднялась выше нашей метки. Теперь поставим колбу в посуду с холодной водой или кусочками льда. Что произошло? Вода в трубке опустилась ниже метки. Сделай вывод (то же и с монетой до и после нагревания, с воздухом; с растением до и после полива; с землей, мелом, сахаром — опустили в воду — пузырьки воздуха; традиционные опыты с почвой на определение в них наличия воздуха, воды, песка, глины, перегноя и т. п.);
  • — возьмем два стакана и поместим в них воронки. В воронки нужно положить немного ваты. В одну воронку насыпем песок, в другую — столько же размельченной глины. Нальем одновременно в воронки одинаковое количество воды и будем наблюдать. Что произойдет? Как видишь, песок хорошо пропускает воду, а глина задерживает;
  • — вместе с другом проделайте опыт. Пусть один из вас задержит дыхание, а другой заметит по часам, сколько времени можно продержаться без дыхания. Выявляется необходимость для жизни человека дыхания, наличия атмосферного воздуха;
• 2) выявляем процессы, происходящие в исследуемых объектах:
  • — у проростков фасоли срезаются стебель со всеми листьями. Из пенька начинает вытекать жидкость. Выявляется движение воды от корня к стеблю;
  • — два-три побега водного растения элодеи помещаются в банку с водой. Сверху побеги накрываются стеклянной воронкой, а на воронку надевается пробирка с водой. С поверхности срезанных побегов на ярком свету начинают выделяться пузырьки газа, который вытесняет воду из пробирки. В снятую пробирку вносится тлеющая лучинка. Она сразу же загорится. Дети думают, почему это произошло.

В этой связи представляют интерес опыты английского священника и естествоиспытателя Джозефа Пристли, открывшего в 1774 г. кислород (рис. 7.4).

Сюда же можно отнести выявление процессов, возникающих при определенных условиях:

• — попробуй вырастить плесневый гриб на хлебе. Положи хлеб в пакет и капни на него десять капель воды. Закрой пакет и положи в темное теплое место. Через три—пять дней ты увидишь на хлебе плесень;
• 3) выявляем влияние факторов среды на исследуемые объекты, процессы:
  • — поставим на стол две одинаковые свечи. Зажжем их. Одну свечу накроем стеклянной банкой, а другую оставим на открытом воздухе. Понаблюдаем, что произойдет с ними (для горения нужен воздух);

Рис. 7.4. Опыты Д. Пристли, доказывающие роль растений в обогащении

воздуха кислородом^[3]

• — семена в одной банке смочите водой, а в другой оставьте сухими. Обе банки поставьте в теплое место. Наблюдайте за семенами. Какой вывод можно сделать? То же проделывается с замоченными семенами и семенами, залитыми водой полностью; с замоченными семенами, поставленными в теплое и холодное место (влияние на развитие семян влаги, воздуха, температуры воздуха);
• — влажное полотенце вывешивается сначала перпендикулярно к тепловым лучам отопительной батареи и замечается время его высыхания, затем под углом к батарее. Определяется степень нагревания поверхности в зависимости от угла наклона солнечных лучей. Суть опыта не меняется, если одновременно вывешиваются два влажных полотенца — одно перпендикулярно, другое под углом к батарее^[4];
• 4) выявляем результаты воздействия человека на природную среду. Это опыты, входящие в структуру исследования некоторых экологических вопросов. Например, школьники выясняют, почему весной снег на улице темнеет (в класс приносится комок снега, растапливается и после выпаривания воды, с помощью лупы, изучается состав осадка).

Как следует проводить опыты? Вначале отметим типичные недостатки в проведении опытов на уроках начального естествознания.

1. Несмотря на многообразие предлагаемых учебниками опытов, внимание учителей к опытам, как и наблюдениям в природе в последние годы несколько ослабло. Предпочтение стало отдаваться работе с учебниками (они стали заметно интереснее). Об опытах чаще читают по учебнику, чем проводят их в натуре. В качестве примера приводим описание опыта в уже упомянутом учебнике (рис. 7.5).

Рис. 7.5. Опыт «Расширение тел при нагревании».

Нальем подкрашенную воду в колбу с длинной трубкой, как показано на рисунке.

Липкой лентой отметим в трубке место, до которого дошла вода. Поставим колбу в посуду с горячей водой. Что мы видим? Вода в трубке поднялась выше нашей отметки.

Теперь поставим колбу в посуду с горячей водой или кусочками льда. Что произошло? Вода в трубке опустилась ниже метки. Сделай вывод.

Как еще можно доказать, что все жидкости при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются? ^{* 2 3[5][6][7]}

дит учитель, есть лабораторные, когда опыт проводят сами школьники под руководством учителя. Очевидно, что для «практического освоения способов познания окружающего мира» предпочтение следует отдавать опытам, проводимым самими детьми. Но и в этом случае степень включения ребенка в исследовательский процесс может быть различной. В одних случаях опыт может служить лишь иллюстрацией к излагаемому учителем материалу, в других — приближен к учебному исследованию.

По уровню поисковой направленности, а одновременно и по уровню мыслительной деятельности школьников способы организации опытов можно упорядочить, ориентируясь на известную группировку методов обучения по И. Л. Лернеру — М. Н. Скаткину. В этом смысле можно выделить следующие уровни организации опытов: иллюстративный, репродуктивный, проблемно-иллюстративный, частично-поисковый и исследовательский. Проиллюстрируем эти уровни на примере традиционного природоведческого опыта с обнаружением в почве воздуха.

Иллюстративный уровень. Учитель говорит: «Дети, мы с вами узнали, что в почве есть песок, глина, перегной. Кроме того, в почве имеется и воздух. Вот посмотрите, я опускаю в стакан с водой комок почвы. Видите — из почвы выделились пузырьки воздуха. Следовательно, в почве есть еще и воздух». В этом случае проводимый опыт служит лишь в качестве иллюстрации к излагаемому учителем материалу. Дети в организации и постановке опыта не участвуют.

Репродуктивный уровень. После того, как опыт был проведен в классе, учитель может предложить детям повторить его дома, но уже с другой почвой. Дети повторяют опыт, но с несколько другим материалом. Некоторое продвижение к исследованию есть: дети сами проводят опыт и подтверждают достоверность полученного ранее знания.

Проблемно-иллюстративный уровень. В данном случае учитель ставит проблему (вопрос) и сам же с помощью опыта его решает. Дети следят за ходом рассуждения учителя, наблюдают за его действиями. Учитель: «Давайте посмотрим, что еще есть в почве. Для этого я сейчас проделаю опыт. Я опускаю в стакан с водой комок почвы. Видите — из почвы выделились пузырьки воздуха?» (Дети: видим). Учитель: «Выделившиеся из почвы пузырьки показывают, что в почве есть еще и воздух». По уровню мыслительной деятельности этот вариант проведения опыта несколько выше предыдущих, но, как и в первом случае, сами дети не участвуют в проведении опыта.

Частично-поисковый уровень. Здесь учитель организует опыт таким образом, что дети сами находят ответ на поставленный учителем вопрос. Учитель: «Давайте посмотрим, что еще есть в почве. Перед вами на партах стоят стаканы с водой и комочки почвы. Сейчас вы проделаете следующий опыт. Возьмите почву и опустите ее в воду. (Дети выполняют). Что вы видите?» (Возможные ответы детей: почва утонула, на поверхности воды появились остатки корней, из почвы выделились пузырьки воздуха). Учитель обращает внимание детей именно на пузырьки воздуха и спрашивает: «Так что же еще есть в почве?» Дети отвечают, что в почве есть воздух.

Как видим, изменения в организации опытов небольшие, но механизм познания меняется принципиально. Очевидно, что наибольшей продуктивностью в плане приобщения детей к поисковой деятельности, развития мышления является частично-поисковый уровень. Именно на этом уровне и следует проводить большинство опытов, связанных с изучением свойств объектов, природных явлений, процессов.

Далее по логике упомянутой выше классификации должен следовать исследовательский уровень. В примере с выявлением в почве воздуха этот уровень вряд ли реализуем, поскольку не предполагает выдвижение гипотез, поиска способа их проверки. Однако это совсем не значит, что этот уровень не реализуем вообще. Именно таким способом, например, следует организовывать опыты по изучению влияния экологических факторов на рост и развитие растений. Здесь школьникам вполне по силам самим предложить возможные варианты ответов на поставленный вопрос (выдвинуть гипотезы), предложить способы проверки гипотез и, под руководством учителя, выполнить соответствующие действия (определить контрольные и опытные растения (грядки), осуществлять соответствующий уход, наблюдения) и т. п. Однако к такой организации опытнической работы более подходит другой термин — эксперимент, методика выполнения которого будет затронута ниже.

• [1] См.: Павлов И. П. Поли. собр. соч. М., 1951. Т. 2. Кн. 2.
• [2] Ивченкова Г. Г., Потапов И. В. Окружающий мир: 3 класс: учебник для четырехлетней начальной школы: в 2 ч. Ч. 1. М.: ACT; Астрель, 2005. (Образовательная система"Планета Знаний").
• [3] URL: http://images.myshared.rU/4/99 423/slide₆.jpg (дата обращения: 31.01.2019).
• [4] См.: Окружающий мир: учебник-тетрадь для 2 класса: наша планета Земля: в 4 ч. Ч. 1. / А. А. Вахрушев [и др.].
• [5] Обратим внимание на последнее задание, которое придает описываемым действиям черты «открытой задачи». (Об открытых задачахговорилось в главе 6.) Однако дети по-прежнему с большим интересом относятся к проводимым на уроках опытам в любом их исполнении. Хотя бы по этой причине опытническую работу не стоит игнорировать.
• [6] Если же опыты и проводятся, то опыт часто выступает лишьв качестве иллюстрации изучаемого (объяснительно-иллюстративныйуровень). В свете же современных требований опыты важны и как способ приобщения детей к самостоятельному добыванию знаний, к исследовательской работе, т. е. речь идет о новом уровне организации этойработы.
• [7] Использование опытов в учебном процессе не перерастаетв учебно-исследовательскую работу — опыты не вводятся в структуруэксперимента. Специально технологии проведения экспериментовшкольников в большинстве случаев не обучают. Как же следует проводить опыты? Учебный опыт может быть организован по-разному. Есть опыты демонстрационные, когда их прово-