Как мы познаём окружающий мир

Определения и обозначения

Наблюдение — целенаправленное изучение объектов и явлений без вмешательства в их ход. Наблюдатель следит за тем, что происходит, и фиксирует изменения, место, время и другие условия. Это помогает описать явление таким, каким оно бывает в обычной жизни. Записи можно сравнить с результатами других наблюдений.

Опыт — изучение явления в специально созданных или изменённых условиях. В отличие от наблюдения, исследователь намеренно вмешивается: например, меняет освещённость растения и следит за его ростом. Опыт нужен, чтобы проверить предположение и выяснить, связано ли изменение результата с выбранным условием. Остальные условия стараются сохранить одинаковыми.

Измерение — определение числового значения величины с помощью измерительного прибора и единицы измерения. Например, длину измеряют линейкой и записывают в сантиметрах, а температуру — термометром в градусах. Измерения позволяют не только описывать, но и точно сравнивать объекты. Число без названия величины и единицы измерения не даёт полного результата.

Модель — упрощённое представление объекта или явления, которое помогает изучать его важные свойства. Моделью может быть, например, глобус, изображающий Землю, или схема движения планет. Она нужна, когда настоящий объект слишком велик, мал, сложен или недоступен для прямого изучения. Модель сохраняет выбранные особенности, но не воспроизводит объект во всех деталях.

Как это устроено

Познание часто начинается с вопроса: почему листья меняют цвет или какие птицы появляются во дворе? Чтобы искать ответ, сначала наблюдают за объектом и отмечают его признаки. Затем сравнивают увиденное в разных случаях: совпадает ли время появления, меняется ли поведение или внешний вид. Сравнение помогает точнее сформулировать, что именно требуется выяснить, и выбрать подходящий способ исследования.

Наблюдение удобно тем, что явление происходит в обычных условиях, без вмешательства исследователя. Это позволяет увидеть привычное поведение живых организмов или естественный ход событий. Однако одного наблюдения часто недостаточно, чтобы найти причину изменения: одновременно могли повлиять разные условия. Поэтому записывают не только результат, но и обстоятельства — например, время, место и погоду; так легче понять, с чем сопоставить данные.

Если нужно проверить предположение о причине, проводят опыт. Исследователь специально меняет одно условие, например количество света, а остальные старается оставить одинаковыми. Тогда различие в результате можно связать с изменённым условием увереннее, чем при одновременном изменении нескольких факторов. Опыт повторяют или сравнивают с контрольным случаем, где условие не менялось: это помогает убедиться, что результат не был случайным.

Наблюдения и опыты могут давать описание вроде «стало выше» или «потеплело», но числовые данные позволяют сравнивать точнее. Для этого измеряют одну и ту же величину подходящим прибором и записывают значение вместе с единицей. Например, высоту растений сравнивают в сантиметрах, пользуясь одной линейкой и одинаковым способом. Если прибор выбран неверно, отсчёт неточен или единица пропущена, вывод тоже может оказаться ненадёжным.

Иногда сам объект невозможно изучать напрямую: он слишком далёк, огромен, мал или сложен. Тогда создают модель, в которой оставляют свойства, важные для конкретного вопроса. По глобусу удобно разбирать расположение материков, но он не показывает все особенности настоящей Земли. Поэтому перед работой с моделью полезно спросить себя, что именно она передаёт и какие стороны объекта в ней упрощены.

Способы изучения окружающего мира

Сначала определите, на какой вопрос нужно ответить, а затем выберите способ, который даст необходимые сведения. Если надо увидеть явление в естественной обстановке, подходит наблюдение; если проверить влияние условия — опыт. Измерение и моделирование могут дополнять оба способа.

Разбор задач

Задача 1. Определи, каким способом выяснить, какие птицы прилетают к школьному двору утром, не вмешиваясь в их поведение. Здесь важно не повлиять на птиц, иначе их поведение может измениться. Значит, нужно изучить явление в обычных условиях.

1. Выбрать наблюдение, так как исследователь не должен вмешиваться в происходящее.
2. Заранее определить место и время, например наблюдать каждое утро из одного и того же окна.
3. Записывать птиц, которых удалось распознать, и условия наблюдения; неизвестных птиц описывать по заметным признакам.

Ответ: провести наблюдение, заранее выбрав время, место и признаки для записи. Повторение наблюдений в разные дни поможет получить более надёжную картину.

Задача 2. Нужно проверить, влияет ли освещённость на рост проростков. Для этого следует поставить опыт, а не просто сравнить растения, выросшие в разных местах: у них могут различаться и другие условия. Чтобы связать результат именно со светом, меняют освещённость и сохраняют одинаковыми прочие условия.

1. Подготовить одинаковые проростки и разделить их на две группы.
2. Одну группу поставить на свет, а другую — в менее освещённое место; одинаковыми оставить воду, почву, температуру и длительность выращивания.
3. В начале и в конце опыта измерить высоту растений одним способом и сопоставить изменения в группах.

Ответ: сравнить рост двух групп, изменив только освещённость. Если остальные условия одинаковы, различие в росте можно связать со светом, хотя опыт полезно повторить.

Задача 3. Два растения за неделю выросли на разную высоту. Чтобы корректно сравнить их рост, недостаточно измерить только конечную высоту: растения могли быть разными в начале. Нужны сопоставимые данные об изменении высоты каждого растения за одну и ту же неделю.

1. Измерить начальную высоту обоих растений в начале недели.
2. Через неделю измерить их снова той же линейкой, от одной и той же точки и одинаковым способом.
3. Записать все значения в сантиметрах и для каждого растения вычесть начальную высоту из конечной.

Ответ: сравнить прирост каждого растения за неделю, а не только их конечные высоты. Одинаковый прибор, единицы и способ измерения делают сравнение справедливым.

Типичные ошибки

Считать наблюдение и опыт одним и тем же. Их смешивают, потому что в обоих случаях исследователь следит за происходящим. Но наблюдение проходит без целенаправленного вмешательства, а опыт предполагает изменение условий. Проверь себя: спроси, менял ли исследователь что-либо специально; если да, это опыт.

Менять в опыте сразу несколько условий. Так поступают, надеясь быстрее получить заметный результат, но тогда непонятно, какое изменение его вызвало. В результате предположение нельзя проверить точно. Проверь себя: перечисли, чем различаются сравниваемые группы; для честного опыта меняется одно выбранное условие, а остальные по возможности одинаковы.

Записывать результат измерения без единицы или прибора. Число кажется достаточным, но, например, запись «12» не объясняет, что измеряли и в каких единицах. Без указания прибора также трудно оценить, как получено значение. Проверь себя: в записи должны быть названы величина, число и единица, а измерительный прибор должен подходить для этой величины.

Принимать модель за точную копию объекта. Модель может выглядеть похоже на настоящий объект, поэтому легко забыть о её упрощениях. Она передаёт лишь некоторые свойства, нужные для исследования, а другие может не показывать. Проверь себя: назови, что модель помогает изучить, и перечисли, какие особенности настоящего объекта в ней отсутствуют или изменены.

Связь с другими темами

Чтобы исследовать окружающий мир, сначала нужно уметь сравнивать объекты и выделять их признаки. Эти умения помогают понять, что именно наблюдать и какие данные записывать. Полученные навыки пригодятся при изучении природных явлений и живых организмов, а также на практических работах. Умение аккуратно вести записи и измерять результаты позволит сравнивать наблюдения и проверять выводы.

Что запомнить

• Окружающий мир познают разными способами.
• Наблюдение проводят без вмешательства в ход явления.
• Опыт помогает проверить предположение в специально созданных условиях.
• Результаты измерений записывают с единицами.
• Модель упрощает объект или явление для изучения.
• Выбор способа исследования зависит от вопроса, который нужно решить.