Часть 1. ИЗУЧЕНИЕ ПРИРОДЫ

Определения и обозначения

Наблюдение — целенаправленное изучение природного объекта или явления без активного воздействия на него. Исследователь заранее решает, что именно замечать и записывать. Такой метод нужен, когда нельзя или не следует менять условия жизни объекта.

Эксперимент — изучение объекта или явления в специально созданных и контролируемых условиях. Во время опыта исследователь изменяет условие и смотрит, что произойдёт. Эксперимент помогает проверить предположение и выяснить причину явления.

Измерение — сравнение физической величины с принятой единицей измерения с помощью прибора. Например, длину сравнивают с сантиметром, а объём жидкости — с миллилитром. Запись числа вместе с единицей делает результат понятным для других людей.

Модель — упрощённое изображение или описание объекта, процесса или явления, сохраняющее его главные свойства. Моделью может быть рисунок, схема, макет или описание. Она нужна, когда настоящий объект слишком велик, мал, сложен или недоступен для прямого изучения.

Как это устроено

Исследование начинают с вопроса и цели: нужно понять, что именно хочется узнать. Затем выдвигают предположение — возможный ответ, который можно проверить. После этого выбирают наблюдение или эксперимент, собирают сведения, обрабатывают их и делают вывод. Такая последовательность нужна, чтобы не заменить проверку догадкой и не потерять важные данные.

При наблюдении исследователь не изменяет условия, а только следит за происходящим. Например, можно записывать, когда раскрываются цветки, не переставляя растение и не меняя его освещение. Эксперимент отличается тем, что условия создают или изменяют специально. Поэтому по опыту можно проверить влияние определённого фактора, если остальные условия оставить одинаковыми.

Измерения нужны, когда недостаточно слов «больше», «меньше», «быстрее» или «теплее». Прибор позволяет получить число и сравнить результаты разных наблюдений. Число обязательно записывают вместе с единицей: 18 мл означает восемнадцать миллилитров, а не просто «18». Без единицы результат нельзя правильно понять или сопоставить с другим.

Приборы расширяют возможности органов чувств: линейка помогает точнее определить длину, часы — время, термометр — температуру, лупа — рассмотреть мелкие детали. Человек не всегда может надёжно оценить величину только глазами или на ощупь. Прибор уменьшает влияние субъективной оценки и даёт более точные, объективные сведения. Однако им нужно пользоваться правильно и выбирать прибор, подходящий для данной величины.

Результаты записывают в таблицах, схемах, рисунках или подробных описаниях, потому что память может ошибаться. Удобная запись позволяет увидеть порядок изменений, сравнить объекты и найти закономерность. Полученные данные сопоставляют с первоначальным предположением, а не подгоняют под него. Если предположение не подтвердилось, это тоже полезный результат: он показывает, какую идею нужно пересмотреть.

Методы изучения природы

Сначала определите, что именно нужно узнать, а затем выберите подходящий метод. Если условия нельзя менять, подходит наблюдение; если нужно проверить влияние фактора, нужен эксперимент. Для числового результата используют измерение, а для недоступного или сложного объекта — модель.

Строки таблицы удобно сравнивать по столбцам: так видно, чем различаются действия исследователя, условия и результаты. Строка о приборах показывает не отдельный способ исследования, а средства, которые помогают применять разные методы точнее.

Разбор задач

Задача 1. Нужно выяснить, в какое время суток раскрываются цветки одуванчика. Условия растения менять нельзя, значит, воздействовать на него нельзя. Следовательно, основным методом будет наблюдение.

1. Сформулируйте цель: установить время раскрытия цветков.
2. Составьте расписание проверок, например утром, днём и вечером, и несколько дней наблюдайте один или несколько цветков.
3. Каждый раз записывайте дату, время, состояние цветка и условия, например облачность.
4. Сравните записи за разные дни и найдите время, которое повторяется чаще всего.

Ответ: нужно провести многократное плановое наблюдение, записать время и условия, а затем сделать вывод по повторяющимся результатам.

Задача 2. Нужно проверить, влияет ли освещённость на скорость прорастания семян фасоли. Здесь требуется специально изменить один фактор — количество света, поэтому это эксперимент. Чтобы вывод был честным, остальные условия должны быть одинаковыми.

1. Возьмите одинаковые семена и разделите их на две группы.
2. Поместите группы в одинаковые ёмкости, дайте одинаковое количество воды и обеспечьте одинаковую температуру.
3. Одну группу поставьте на свет, а другую — в темноту или при меньшей освещённости.
4. Каждый день отмечайте, сколько семян проросло и когда появились ростки, затем сравните записи.

Ответ: эксперимент покажет, меняется ли скорость прорастания при разной освещённости; изменять нужно только освещение.

Задача 3. Уровень воды в мензурке сначала был 50 мл, а после погружения камня стал 68 мл. Камень вытеснил объём воды, равный собственному объёму, поэтому нужно найти разность показаний. Вычитание показывает, насколько поднялся уровень жидкости.

1. Запишите конечное показание: 68 мл.
2. Вычтите начальное показание: 68 мл − 50 мл = 18 мл.
3. Сохраните единицу измерения, потому что найден не просто результат 18, а объём.

Ответ: объём камня равен 18 мл.

Типичные ошибки

Ошибка — считать научным наблюдением любое случайное рассматривание. Её допускают, потому что внешне оба действия похожи, но исследовательское наблюдение требует цели, плана и записи результатов. Проверьте себя: можете ли вы назвать вопрос, признаки для наблюдения и показать свои записи?

Ошибка — называть экспериментом простое действие с природным объектом или обычное наблюдение. Эксперимент предполагает специально изменённые и контролируемые условия. Спросите себя, какой фактор вы изменили и какие условия оставили одинаковыми.

Ошибка — записывать измерение без единицы или брать неподходящий прибор. Тогда число нельзя правильно понять, а показания могут оказаться неточными. Проверьте, указана ли единица и подходит ли прибор для измеряемой величины.

Ошибка — делать общий вывод по одному наблюдению или не учитывать результат, который не совпал с предположением. Один случай может быть случайностью, а неудобные данные нельзя скрывать. Повторите исследование, сравните все записи и измените предположение, если факты его не подтверждают.

Связь с другими темами

До изучения методов нужно различать тела, вещества и природные явления, а также уметь сравнивать и описывать объекты. Эти умения помогают точно сформулировать вопрос и заметить нужные признаки.

Наблюдения и измерения понадобятся при изучении растений, животных, свойств веществ, движения тел и природных явлений. Один и тот же объект можно рассматривать разными методами, получая более полную картину.

Навыки постановки опыта, работы с приборами и записи данных пригодятся на лабораторных и практических работах. Они помогают выполнять задания самостоятельно и обосновывать выводы.

Что запомнить

• Изучение природы начинается с вопроса и цели исследования.
• Наблюдение проводят без вмешательства в изучаемое явление.
• Эксперимент выполняют в специально созданных и контролируемых условиях.
• Измерение состоит в сравнении величины с единицей измерения.
• Результат измерения записывают числом и единицей.
• Научный вывод должен опираться на полученные и проверенные данные.