Как изучают окружающий мир

Определения и обозначения

Наблюдение — целенаправленное изучение объектов и явлений без вмешательства в их ход. Наблюдатель заранее решает, за чем именно следить, и составляет план. Результаты записывают, чтобы не полагаться на память и затем сравнить увиденное.

Опыт — изучение явления в специально созданных условиях, которое помогает проверить предположение. Исследователь может изменить выбранное условие и проследить, что произойдёт. Опыт нужен, когда одного наблюдения недостаточно, чтобы выяснить причину явления.

Измерение — определение числового значения величины с помощью прибора и единицы измерения. Например, длину находят линейкой, а результат записывают в сантиметрах или метрах. Так можно получить точные данные и сопоставить их с другими измерениями.

Модель — упрощённое изображение или описание объекта, явления или процесса, сохраняющее его существенные признаки. Она не повторяет настоящий объект во всех подробностях. Модель нужна, чтобы изучать то, что трудно рассмотреть или исследовать напрямую.

Как это устроено

Исследование начинают с вопроса: он помогает понять, что именно нужно выяснить. Затем выдвигают предположение — возможный ответ, который можно проверить, и составляют план действий. План определяет, какие данные собирать и в каком порядке, поэтому исследование становится последовательным, а его результат — понятным для проверки.

Наблюдение и опыт различаются тем, что происходит с изучаемым явлением. Во время наблюдения исследователь не меняет объект и только следит за ним, поэтому этот способ подходит, когда важно увидеть естественный ход событий. В опыте условия специально создают, а отдельный фактор изменяют, чтобы выяснить, связан ли с ним результат. Если изменить сразу всё, причину результата будет трудно определить.

Измерения делают изучение точным, потому что вместо слов вроде «длинный» или «тёплый» появляется числовое значение. Сначала выбирают величину, которую нужно определить, затем подбирают прибор и единицу измерения. Показание записывают вместе с единицей: число без неё может быть непонятно или несопоставимо с другими результатами. Повторные измерения помогают проверить точность.

Модель используют, когда настоящий объект слишком велик или мал, сложен, далёк либо недоступен. Например, нельзя изучить всю планету, рассматривая её с близкого расстояния, но можно работать с её уменьшенным изображением. У модели оставляют признаки, важные для поставленного вопроса, а второстепенные детали упрощают. Благодаря этому объект становится удобнее для изучения.

Результаты исследования записывают, чтобы сохранить наблюдения и измерения и не подменить их воспоминаниями. Данные сравнивают между собой: так можно заметить изменения, сходства и возможные случайности. Проверка, например повторение наблюдения или опыта, помогает убедиться, что вывод не основан на единичном результате. Поэтому вывод формулируют только после сбора и оценки данных, а не заранее.

Основные способы изучения окружающего мира

Пользуйся таблицей, чтобы выбрать способ под вопрос исследования: следить за естественными изменениями, проверять влияние условия, получить число или изучить модель. В графе о смене условий особенно важно отличать наблюдение от опыта. Иногда способы сочетают: например, во время опыта наблюдают за изменениями и измеряют их.

Разбор задач

1. Наблюдение за погодой

Условие. Нужно составить план наблюдения за изменениями погоды в течение недели и определить, какие данные записывать. Чтобы результаты можно было сравнить, признаки и время наблюдений должны быть одинаковыми каждый день. Наблюдать нужно, не меняя погоду и условия вокруг.

1. Выберем признаки: температуру воздуха, облачность, осадки и направление ветра. Они описывают разные стороны погоды, поэтому одного признака будет недостаточно.
2. Определим порядок: наблюдать семь дней примерно в одно и то же время, а данные заносить в таблицу с датой. Постоянное время поможет сравнивать записи, не смешивая изменения погоды с разницей во времени суток.
3. Будем записывать показания термометра и краткие наблюдения об облачности, осадках и ветре. В конце недели сопоставим записи по дням и отметим, какие признаки менялись.

Ответ. План включает ежедневное наблюдение в одно и то же время в течение недели. Записывают дату, температуру, облачность, наличие осадков и направление ветра, а затем сравнивают данные.

2. Влияние света на рост проростка

Условие. Нужно опытом проверить, влияет ли свет на направление роста проростка. Чтобы результат можно было объяснить, растения в группах должны быть похожими, а различаться они должны только освещённостью. Так сравнение покажет, связано ли направление роста с выбранным фактором.

1. Подготовим две группы похожих проростков и поставим их в одинаковые ёмкости. Одну группу оставим на свету, а другую поместим в условия без света.
2. Сохраним одинаковыми остальные условия: количество воды, температуру, срок наблюдения и по возможности размер проростков. Это нужно, чтобы не перепутать влияние света с влиянием другого фактора.
3. Запишем начальное положение растений, а затем будем наблюдать за направлением роста обеих групп. Сравним записи и повторим опыт, если результат неясен.

Ответ. Если при одинаковых прочих условиях направление роста групп различается, это поддерживает предположение о влиянии освещения. Вывод делают по записанным результатам, а не по одному впечатлению.

3. Измерение величин

Условие. Нужно определить объём воды, температуру воздуха и длину предмета, назвав приборы и единицы. Для каждой величины выбирают инструмент, который подходит именно для неё. Затем считывают показание и записывают его вместе с единицей измерения.

1. Объём воды определим мерным стаканом или мензуркой. Нальём воду, посмотрим на деления шкалы и запишем результат, например в миллилитрах.
2. Температуру воздуха измерим термометром и запишем показание в градусах Цельсия. Термометр размещают так, чтобы его показание отражало температуру воздуха, а не нагретой поверхности.
3. Длину предмета измерим линейкой, совместив начало шкалы с краем предмета. Запишем результат в сантиметрах или миллиметрах и проверим, что шкала расположена вдоль предмета.

Ответ. Для объёма используют мензурку и миллилитры, для температуры — термометр и градусы Цельсия, для длины — линейку и сантиметры или миллиметры. В каждой записи указывают число и единицу.

Типичные ошибки

Называть опытом любое наблюдение с изменениями — ошибка: в опыте условия меняют намеренно, а при наблюдении за ходом явления не вмешиваются. Так путают два способа исследования, потому что в обоих случаях можно увидеть изменения. Проверь себя вопросом: менял ли исследователь условия специально? Если да, это опыт.

Считать случайное рассматривание научным наблюдением тоже неверно. Обычно так думают, потому что замечают интересный объект, но не задаются точным вопросом и не записывают результат. Проверь себя: была ли цель, составлен ли план и сохранены ли данные? Если нет, наблюдение не было организовано как исследование.

Записать измерение без единицы или воспользоваться неподходящим прибором — значит сделать результат неполным или неверным. Ошибку допускают, когда сосредоточиваются только на числе и забывают, что оно означает. Проверь себя: подходит ли прибор для этой величины и указана ли единица рядом с результатом? Без этих сведений число нельзя правильно понять и сравнить.

Делать общий вывод по одному наблюдению или опыту рискованно: результат мог быть случайным или зависеть от неучтённого условия. Единичных данных часто придерживаются, потому что они кажутся достаточным подтверждением предположения. Проверь себя: повторялось ли исследование и совпали ли результаты? Если проверки не было, вывод нужно считать предварительным.

Связь с другими темами

Чтобы изучать окружающий мир, нужно знать названия основных природных объектов и явлений: тогда можно точно указать, что именно исследуется. При работе с приборами помогают правила безопасного обращения с ними, а при анализе данных — умение сравнивать результаты. Эти навыки нужны ещё до начала исследования.

Наблюдения, опыты, измерения и модели пригодятся на практических работах, в домашних наблюдениях за природой и при подготовке небольших исследований. В математике используют измерения и учатся сравнивать или обрабатывать полученные числа. Естественно-научные предметы помогают ставить опыты и объяснять, почему при изменении условий происходят разные явления.

Что запомнить

• Окружающий мир изучают с помощью наблюдений, опытов, измерений и моделей.
• Наблюдение проводят без вмешательства в ход явления.
• Опыт позволяет проверить предположение в специально созданных условиях.
• Измерение даёт числовой результат с единицей измерения.
• Модель заменяет настоящий объект или явление, сохраняя его главные признаки.
• Любое исследование должно иметь цель, план и зафиксированный результат.
• Вывод делают на основании полученных и проверенных данных.