§ 7. Методы изучения природы. Наблюдение

Определения и обозначения

Наблюдение — целенаправленное изучение природных объектов и явлений без вмешательства в их ход. Это не просто взгляд на дерево или птицу: у наблюдателя есть вопрос, он следит за выбранными признаками и старается не пропустить изменения. Такой способ нужен, когда важно узнать, что происходит в природе само по себе.

Эксперимент — изучение объекта или явления в специально созданных и контролируемых условиях. Исследователь может намеренно изменить одно из условий и посмотреть, что получится. Эксперименты помогают проверять предположения, например выяснять, влияет ли свет на рост растения.

Измерение — определение численного значения величины с помощью измерительного прибора и единицы измерения. Например, температуру воздуха измеряют термометром и записывают в градусах. Измерения нужны, когда недостаточно сказать «тепло» или «холодно» и требуется сравнить точные значения.

Описание — фиксация результатов наблюдения словами, рисунком, схемой или записью. Оно помогает сохранить то, что исследователь заметил, и передать сведения другим. Благодаря описанию можно позднее сравнить результаты и проверить, соответствует ли вывод собранным данным.

Как это устроено

Изучение природы начинается с вопроса или цели. Например, ученик может захотеть узнать, какие птицы прилетают к кормушке, или почему растение наклоняется к окну. Сначала нужно выбрать объект и понять, какие сведения помогут ответить на вопрос. Чёткая цель подсказывает, что именно замечать и какой способ изучения выбрать.

Перед наблюдением определяют, за чем следить и сколько времени оно будет длиться. Если изучать птиц, можно заранее решить отмечать их вид и количество, а наблюдать в одно и то же время несколько дней. Такой план помогает не отвлекаться на случайные подробности и не пропускать важные изменения. Повторные записи можно сравнить и увидеть, что меняется, а что остаётся прежним.

Наблюдать можно непосредственно, пользуясь зрением и другими органами чувств, или с помощью приборов. Лупа увеличивает небольшие детали, а микроскоп помогает рассмотреть очень мелкие объекты. Термометр показывает температуру, которую трудно определить точно на ощупь. Прибор выбирают по задаче: он должен помогать увидеть нужное или получить более точные данные.

Результаты наблюдения записывают или зарисовывают, указывая время и условия. Например, число птиц у кормушки может зависеть от времени суток, поэтому одной цифры без даты и времени недостаточно. Записи и рисунки сохраняют исходные сведения, а не только мнение наблюдателя. Так результаты можно проверить, сопоставить с другими наблюдениями и использовать для обоснованного вывода.

Наблюдение и эксперимент различаются тем, управляет ли исследователь условиями. При наблюдении он следит за природным процессом, не меняя его специально. В эксперименте условия создают или изменяют намеренно, чтобы проверить предположение и увидеть возможный результат. Такое различие помогает выбрать подходящий метод: например, за сезонным изменением листьев наблюдают, а влияние освещения на рост растений проверяют опытом.

Методы изучения природы

Сначала найдите в таблице нужный метод, а затем сравните действия исследователя и цель. Если условия не меняют, речь идёт о наблюдении; если их специально изменяют — об эксперименте. Численные значения, полученные прибором, относятся к измерению, которое может дополнять и наблюдение, и эксперимент.

Разбор задач

Какие птицы прилетают к кормушке?

Ученик хочет выяснить, какие птицы прилетают к кормушке. Нужно выбрать метод изучения и решить, какие сведения записывать. Здесь не требуется специально менять условия для птиц: задача состоит в том, чтобы узнать, что происходит у кормушки в обычной обстановке. Поэтому подойдёт организованное наблюдение.

1. Сформулируем цель: выяснить, какие птицы посещают кормушку. Это помогает не отвлекаться на события, которые не относятся к вопросу.
2. Выберем, что отмечать: дату и время, виды птиц и количество птиц каждого вида. Если вид определить не получается, можно описать заметные признаки, например размер и окраску.
3. Будем вести записи по одному плану при каждом наблюдении. Тогда можно сравнить разные дни и понять, какие птицы прилетают чаще.

Ответ: это наблюдение. В записи указывают время, виды птиц и их количество, а при необходимости добавляют описание незнакомой птицы.

Влияет ли освещение на рост проростков?

Нужно выяснить, меняет ли освещение рост проростков. Простого наблюдения может быть недостаточно: условия можно специально устроить так, чтобы результаты двух групп было удобно сравнивать. Для этого проводят эксперимент. Чтобы понять причину различий, меняют только освещение, а другие условия сохраняют одинаковыми.

1. Подготовим две группы похожих проростков и поместим их в одинаковые ёмкости. Для обеих групп зададим одинаковые условия, кроме освещения.
2. Одну группу поставим на свет, а другую — в тёмное место. Будем поливать их одинаковым количеством воды и следить, чтобы остальные условия не различались.
3. Через выбранные промежутки времени измерим или сравним рост растений и запишем результаты. Затем сопоставим данные двух групп и проверим, отличаются ли они.

Ответ: это эксперимент. Различие между группами в освещении позволяет проверить его влияние, если остальные условия действительно одинаковы.

Как показать изменение температуры за день?

Ученик получил значения температуры воздуха утром и вечером и хочет увидеть изменение за день. Одних слов «стало теплее» недостаточно, потому что по ним нельзя сравнить точные значения. Температуру нужно измерять термометром в заранее выбранные моменты и сохранять результаты вместе с единицами. Для наглядного сравнения их можно представить в таблице или графике.

1. Выберем моменты измерения, например утро, середину дня и вечер. Одинаковый порядок измерений поможет сопоставить значения в течение дня.
2. В каждом выбранном моменте измерим температуру термометром и запишем число с единицей измерения — градусами. Укажем рядом время, чтобы было понятно, к какому моменту относится результат.
3. Перенесём данные в таблицу с графами «Время» и «Температура» или покажем их на графике. Сравнивая записи по порядку, можно увидеть, когда температура росла или снижалась.

Ответ: нужно провести измерения термометром, записать значения с единицами и временем, а затем оформить данные в таблицу или график.

Типичные ошибки

Случайное рассматривание объекта иногда называют наблюдением, хотя у него может не быть цели и плана. Так происходит потому, что в обычной речи «наблюдать» часто значит просто смотреть. Проверь себя: можешь ли ты назвать вопрос, объект, признаки и время наблюдения? Если нет, сначала составь план.

Наблюдение иногда путают с экспериментом, потому что оба метода помогают изучать природу. Разница в действиях исследователя: при наблюдении он не меняет условия специально, а при эксперименте управляет ими. Проверь себя вопросом: изменял ли кто-нибудь условие намеренно? Если да — это эксперимент, если нет — наблюдение.

Если сохранить только вывод, а сами результаты и условия не записать, вывод нельзя надёжно проверить. Иногда хочется записать лишь то, что кажется главным, но без исходных данных другие люди не смогут понять, откуда он взялся. Проверь себя: можно ли по записи узнать, что происходило, когда и при каких условиях? Если нет, добавь эти сведения.

Сравнение объектов, у которых одновременно изменены разные условия, не показывает, какое именно условие повлияло на результат. Такая ошибка возникает, когда исследователь торопится и не планирует опыт заранее. Проверь себя: отличаются ли сравниваемые группы только одним условием? Если отличий несколько, сравнение нужно устроить заново, сохранив остальные условия одинаковыми.

Связь с другими темами

Чтобы начать изучать природу, нужно уметь отличать живые организмы от объектов неживой природы и замечать их признаки. Это помогает правильно выбрать объект наблюдения и решить, какие особенности описывать. Например, у растения можно отмечать форму листьев, а у камня — цвет и поверхность.

Наблюдение и измерение пригодятся при изучении растений, животных, сезонных изменений и природных явлений. Можно следить за появлением листьев, отмечать поведение животного или измерять температуру воздуха. Такие способы помогают собирать сведения не по догадке, а по собственным записям и измерениям.

Различие между наблюдением и экспериментом понадобится при планировании биологических исследований. Если нужно узнать, что происходит в природе, выбирают наблюдение; если требуется проверить предположение, условия можно изменить в эксперименте. Понимание этого различия помогает сделать вывод обоснованным и не приписать результат неподходящей причине.

Что запомнить

• Наблюдение — целенаправленный способ изучать природу без вмешательства в происходящее.
• Перед наблюдением определяют цель и объект изучения.
• Приборы помогают увидеть детали и получить более точные данные.
• Результаты наблюдений записывают, зарисовывают или представляют в таблице.
• Измерение — способ получить численное значение величины.
• В эксперименте исследователь специально изменяет условия, чтобы проверить предположение.