«Расскажи — и я забуду, покажи — и я запомню, дай мне сделать — и я пойму» (Конфуций)
Сколько же чудес окружает нас в повседневной жизни? Кто из нас не ждёт чуда и волшебства? Конечно, ждёт каждый, и взрослый, и ребёнок. Только дети его ждут с особым нетерпением, ведь они смотрят на мир совершенно иначе, чем мы, взрослые. Дети – прирождённые исследователи, а подтверждение тому – их любознательность, постоянное стремление к эксперименту, желание самостоятельно находить решение в проблемной ситуации. И в определённый момент самым любимым словом ребёнка становится слово «почему?». И здесь на помощь приходит экспериментальный метод. Нет более пытливого исследователя, чем ребёнок, охваченный жаждой познания и освоения огромного нового мира. Знания, полученные во время проведения экспериментов, предоставляют ребенку самому найти ответы на вопросы «как?» и «почему?» и запоминаются надолго.
По определению Большой советской энциклопедии, эксперимент (от лат. experimentum - проба, опыт) – метод познания, с помощью которого в контролируемых и управляемых условиях исследуются явления действительности. Отличаясь от наблюдения активным оперированием исследуемым объектом, эксперимент осуществляется на основе теории, которая определяет постановку задач и интерпретацию его результатов. Основная же цель эксперимента – давать ответы на наши вопросы, проверять идеи, гипотезы и теории относительно свойств и закономерностей протекания тех или иных процессов в природе.
Особое значение эксперимент имеет при изучении естественно-научных дисциплин: биологии, химии, физики. Он используется в ходе лабораторных и практических работ, демонстрационных опытов, практикумов, проектов, в учебных исследованиях. Организация естественно-научного эксперимента включает в себя обязательные этапы. Важным моментом является раскрытие цели и определение задачи исследования, а также создание проблемной ситуации и формулировка проблемы. После этого ребятам необходимо сформулировать предположение, то есть гипотезу о сущности проблемы, которую нужно решить, затем составить план исследования. Правильно выдвинутая гипотеза обычно определяет, какие опыты нужно провести. Школьники вначале обдумывают опыты, а затем проводят их самостоятельно. В итоге своей работы на уроке учащиеся приходят к формулировке необходимых выводов и обобщений по результатам проведенных исследований. Они должны проанализировать результаты опытов и наблюдений, проследить, что подтвердилось и что выпало из рабочей гипотезы, соотнести результаты с целями и после этого сделать общий вывод.
Подробное знакомство с окружающим миром обучающиеся начинают в пятом классе при изучении темы “Отличие живого от неживого”. Оно направлено на формирование понятия о свойствах живой материи, о взаимосвязи живой и неживой природы, о веществах, входящих в состав живых организмов. Данные понятия, являясь общими для цикла естественно-научных дисциплин, развиваются на протяжении всего периода изучения физики, химии, биологии в школе. Для доказательства изученного теоретического материала ребята провели опыты по определению химического состава семян и наблюдению за ростом кристаллов в лабораторных условиях.
При изучении раздела «Растения» ребята исследуют, можно ли вырастить растения без почвы, нужен ли свет для прорастания семян, как влияют удобрения и фитогормоны на рост и развитие растений и др.
Ребята определяют, как растения поглощают и перемещают воду и растворенные в ней минеральные вещества. В ходе проведенного исследования ребята выясняют роль испарения и корневого давления в этом процессе, а также выявляют функциональные различия сосудов и ситовидных трубок.
При изучении темы «Фотосинтез» школьники экспериментальным путем определяют необходимые условия для его протекания. Устанавливают роль зеленого пигмента хлорофилла в этом процессе, а также роль других пигментов, способных улавливать зеленую часть спектра — каротиноидов. Их не видно в зеленом листе, но их наличие можно доказать физико-химическим методом - хроматографией. Применили данный метод ученики при выполнении практической работы «Экстракция и разделение пигментов зеленого листа».
Опытным путем ребята также выяснили, что растительные пигменты являются индикаторами, которые можно применить для исследования свойств растворов. Чтобы в этом убедиться, ребята взяли кусочки корнеплода свёклы, листьев краснокочанной капусты, плодов вишни, лепестков тюльпанов. Растительные объекты растирали в ступке и профильтровали. Разбавили экстракт дистиллированной водой и наблюдали изменение оттенка исходного цвета в кислой и щелочной средах. В результате, ребята пришли к выводу, что в органах растений содержится клеточный сок, способный менять цвет в зависимости от кислотно-щелочной среды.
В ходе исследования закономерностей влияния экологических факторов на живые организмы ребята с применением тест-системы определили содержание нитратов во фруктах, овощах и зелени. Определение содержания нитратов в пищевых продуктах крайне важно, т. к. попадая в организм человека, они оказывают токсическое и канцерогенное воздействие.
При изучении анатомии и физиологии человека наши обучающиеся определяют мышечную силу кисти с помощью ручного динамометра, свойства декальцинированной и прокаленной кости, рефлекторные реакции человека на примере мигательного рефлекса, реакцию зрачка на свет, механизм вдоха и выдоха на модели и др.
Для выявления механизма работы фермента в живых организмах ребята проводят опыты «Изучение каталитических свойств ферментов, расщепляющих пероксид водорода», «Действие ферментов слюны на крахмал».
На элективном курсе «Шаг в медицину» ребята также занимаются экспериментальной деятельностью. Они определяют влияние физической нагрузки на артериальное давление и частоту сердечных сокращений. Свои практические навыки ребята применяют и в школе, и дома, оценивая и предупреждая риски сердечно-сосудистых заболеваний у учителей, родителей, бабушек и дедушек.
Трудно переоценить роль экспериментальных работ по химии при обучении школьников! Благодаря им учащиеся знакомятся, анализируют, запоминают, практически фиксируют и оттачивают основные законы химии, теории химической связи, общие закономерности протекания химических реакций, классификацию веществ, их свойства, способы получения и т.д. О важности изучения теоретических основ химии и отработки их на практике говорил еще Д.И. Менделеев.
К изучению химии ребята приступают с темы «Химические вещества, окружающие нас повсюду». И узнают, что в природе они встречаются в основном в виде смесей. Учащиеся опытным путем выясняют, чем отличается чистое вещество от смеси, и какие свойства характерны для смесей.
Для научных исследований и в промышленности, в основном, требуются чистые вещества. Некоторые примеси, даже в незначительных количествах, способны сильно поменять свойства веществ. При этом ребята выяснили, что примеси, т.е. компоненты смесей, сохраняют индивидуальные свойства. Именно этот признак используется для очистки или разделения смесей. Ребята для расширения своих знаний отправились в химическую лабораторию ВУЗа-партнера - Института биологии и химии МПГУ. На практическом занятии учащиеся смогли не только увидеть способы, с помощью которых можно разделить смеси (декантация, центрифугирование, хроматография, фильтрование и разделение с помощью делительной воронки), но и попробовать выполнить их самостоятельно.
Ребята на уроках химии также подробно знакомятся с различными химическими индикаторами. При проведении опытов пользуются этими индикаторами для того, чтобы узнать кислотность среды, потому что от этого свойства зависит и поведение веществ, и характер реакции. Ребята узнали, что в химической практике широко используется природный индикатор лакмус, а также синтетические индикаторы, как фенолфталеин, метиловый оранжевый и универсальный, который представляет собой смесь высушенных индикаторов, нанесенных на полоску бумаги. Сравнивая цвет индикаторной полоски с эталонным, можно приблизительно оценить величину водородного показателя (рН). В нашей школе ребята также пользуются рН-метрами - датчиками pH цифровой лаборатории по химии, которые позволяют измерить водородный показатель pH в исследуемых растворах и передать данные на компьютер.
Учебный эксперимент предполагает часто наличие так называемого мыслительного эксперимента. Этот вид эксперимента дополняет основной и служит действенным средством при изучении таких процессов и превращений, наблюдение за которыми недоступно в рамках обычного химического кабинета. Это касается, например, ректификационной колонны при перегонке нефти, производства серной кислоты; проведения опытов, сопровождающихся выделением токсичных веществ (оксида азота, сероводорода) или взрывами. В таких случаях на помощь приходят виртуальные лаборатории Библиотеки МЭШ Библиотека МЭШ - Виртуальная лаборатория. Химия. Неорганическая (mos.ru).
Формирование полной картины мира у школьников невозможно без использования экспериментальных задач на уроках физики. Экспериментальные физические задачи – это физические задания, постановка и решение которых связаны с экспериментом, исследовательской деятельностью: с различными измерениями, воспроизведением физических явлений, физических законов, наблюдениями за физическими процессами, сборкой электрических цепей, изучением принципа деятельности приборов, а также их работы в соответствии с законами физики, изучение зависимостей.
Взаимосвязь физики с биологией и химией давняя и плодотворная. У всех природных тел, живых организмов проявляются разнообразные механические, тепловые, электрические, оптические и радиоактивные свойства. Поэтому экспериментальные исследования, выполняемые на уроках физики, дополняют и расширяют знания учащихся. Так, в разделе «Механика» учащиеся определяют особенности динамики движения живых организмов, архитектуру строения скелета и костной ткани, динамические и статические нагрузки и их влияние на костно-мышечный аппарат, перемещение центра тяжести при движении и сохранение равновесия. В разделе «Электромагнитные волны и оптика» - как функционирует зрение человека и животных, преломление светового луча роговицей и хрусталиком, механизм возникновения близорукости и дальнозоркости и их коррекция, возникновение изображения на сетчатке и др.
Экспериментальную деятельность ребята продолжают и занятиях внеурочной деятельности при выполнении исследовательских работ. Так, Самира М. и Полина П. изучили химический состав и свойства компонентов жевательных резинок, наиболее популярных у школьников. Тем самым, девочки выявили отрицательное и положительное воздействие жевательной резинки на организм человека и разработали рекомендации по ее использованию.
Егор Г., Доля И., Сергей М. исследовали состав чая разных торговых марок. Ребята в ходе проведения лабораторных исследований определили органолептические показатели и химический состав исследуемых образцов чая: содержание танина, кофеина, витамина С, присутствие искусственных красителей. И пришли к выводу, что эти показатели определяет свойства чая и его действие на организм человека. Камилла С. провела сравнительный анализ свойств и химического состава сахара и сахарозаменителей и определила, в каких случаях сахар может быть заменен подсластителями при составлении индивидуального пищевого рациона.
Выполненные исследовательские работы ребята представили на различных городских конференциях. Так, обучающиеся 8М класса естественно-научной вертикали Егор Г., Илья Д., Сергей М. и Камилла С. стали победителями в Городской конференции проектных и исследовательских работ обучающихся «Новый шаг в науку и практику».
Ученица 7 «М» класса естественно-научной вертикали Вероника Ш. стала победителем научно-практической конференции «Старт в медицину». Она представила свою работу в секции «Открытие», которая проводится на английском языке. Уже несколько лет Вероника профессионально занимается плаванием и многое знает о его пользе. Именно поэтому у неё возникла идея создания мобильного приложения, которое позволит осуществлять дистанционный мониторинг пациентов, нуждающихся в реабилитации в удалённых районах.
Знания и умения, приобретенные на уроках биологии, химии, физики, наши ученики успешно продемонстрировали в городском интеллектуальном турнире "Естественно-научный марафон". Ребята без труда ответили на вопросы, решили задачи и стали призёрами марафона.
Таким образом, естественно-научный эксперимент на уроках биологии, химии, физики имеет образовательное, воспитательное и развивающее значение. Он выступает источником знаний, на его основе формируется мировоззрение учащихся, расширяется их кругозор, достигаются межпредметные связи и связь с жизнью, происходит повышение познавательного интереса учащихся. И, кто знает, может быть, в будущем полученные знания помогут ребятам определиться с выбором профессии. Потому что естественнонаучный класс – это своего рода трамплин, с помощью которого ребята могут успешно продолжить обучение в старшей школе не только в медицинском, но и инженерном классах.
#ШКОЛА950 #ДОНМ #Предпрофкласс