Подготовка и проведение опытов на уроках познания мира

Введение

В настоящее время опыт как исследовательский метод обучения следует рассматривать как один из основных путей познания, наиболее полно соответствующий природе ребенка и современным задачам обучения. В основу его положен собственный исследовательский поиск, а не усвоение детьми готовых знаний, преподносимых педагогом.

Современные тенденции развития образования, связанные с его реформированием, включают выдвижение на первый план задачи развития учащихся на основе их внутреннего потенциала и в соответствии с лучшими культурными традициями. В настоящее время формирование у школьников естественнонаучной культуры как компонента единой культуры, становится в ряд важных проблем фундаментального образования, решение которой необходимо начинать уже в начальной школе. Именно начальное образование закладывает основу для культурообразующей и культуротворческой деятельности растущего человека. Подготовка школьников к использованию знаний в нестандартных ситуациях, которая тесно связана с творческим развитием детей, и является составной частью становления культуры их деятельности - лейтмотив начальной школы ХХI века [1].

Актуальность. Для школы приоритетным становится включение ребенка в самостоятельное познание связей и закономерностей окружающего мира на доступном для него уровне.

Решение указанной задачи предполагает разработку ряда педагогических проблем, к числу которых относится и ознакомление младших школьников с элементами естественнонаучного познания. Необходимость отражения элементов методологии науки в содержании общего среднего образования для решения основных учебно-воспитательных задач отмечали Ю.К. Бабанский, М.А. Данилов, И.Я. Лернер,  М.Н. Скаткин, С.Я. Шапоринский и другие ученые. Рассмотрены вопросы ознакомления учащихся с элементами научного познания как средством связи обучения с жизнью (И.Я. Лернер), приведения естественнонаучных знаний в систему (Г.М. Голин, А.Я. Герд, Л.Я. Зорина, Г.Н.Аквилева, П.Г. Москаленко), активизации учения школьников (М.Н. Скаткин, Т.И. Шамова), формирования их научного мировоззрения (Л.А. Иванова, Ю.А. Коварский, В.Н. Мощанский, Б.И. Спасский, А.А. Пинский), развития учащихся (А.И. Бугаев, Д.В. Вилькеев, В.Ф. Ефименко, В.Ф. Паламарчук, П.И. Пидкасистый) [2].

Признается необходимость приобщения и младших школьников к элементам научного познания. Особенно актуальной названная проблема стала в последние десятилетия, когда развивающее обучение стало главным в начальной школе. Все его теоретики (В.В. Давыдов, Л.В. Занков, Е.Н. Кабанова - Меллер, З.И Калмыкова, Н.А. Менчинская, Н.Ф. Талызина, И.С. Якиманская) отмечали важнейшую роль элементов научного познания в развитии познавательных и творческих способностей младших школьников.

Применительно к начальной школе наиболее разработана проблема ознакомления учащихся с общелогическими методами научного познания. Выявлено, что приобщение к ним может способствовать формированию у школьников глубоких, прочных знаний и основных мыслительных операций; повышению их познавательной активности. Изучен вопрос об обучении младших школьников общелогическим мыслительным операциям на уроках математики и русского языка /И.И. Аргинская, A.M. Захарова, А.В. Полякова, А.И. Раев, В.В. Репкин, Н.Ф. Талызина и др./. Исследовалась проблема формирования названных операций у учащихся на уроках естествознания (природоведения) и ознакомления с окружающим миром (А.Н. Васильева, Н.И. Лифинцева, В.П. Стрезикозин) [3].

Цель исследования: изучить подготовку и проведение опытов на уроках познания мира

Оъект исследования: учебно-воспитательный процесс на уроках познания мира

Предмет исследования: подготовка и проведение опытов на уроках познания мира

Задачи:

1. Рассмотреть постановку опытов - как способ получения знаний об окружающей действительности;
2. Выявить сущность и особенности использования опытов как средства обучения на уроках окружающего мира;
3. Описать практические работы на уроках окружающего мира;
4. Разработать уроки с опытами

Методы исследования: подбор и анализ психолого-педагогической литературы

1 Теоретические  основы подготовки и проведения  опытов на уроках познания  мира

1.1 Постановка опытов - как способ получения знаний об окружающей действительности

Важное место в обучении естествознанию занимают опыты. Они необходимы для определения физических, химических и биологических свойств веществ или тел, раскрытия тех или иных явлений, происходящих в природе. Это, например, процессы выветривания и разрушения горных пород, изучение свойств и трех состояний воды, изучение состава и свойств воздуха и т.д.

Опыт - это способ изучения объектов или процессов природы в специально созданных искусственных условиях и выяснения из многократного комплекса внешних воздействий на объект или процесс лишь одного, заранее определенного фактора [4].

И.И. Павлов писал, что". наблюдение - метод вполне достаточный для изучения только более простых явлений. Чем сложнее явление - а что сложнее жизни? - тем неизбежнее опыт. Опыт как бы берет явление в свои руки и пускает в ход то одно, то другое таким образом в искусственных, упрощенных комбинациях определяет истинную связь между явлениями. Иначе сказать, наблюдение собирает то, что ему предлагает природа, опыт не берет у природы то, что он хочет. И сила биологического опыта поистине колоссальна" [3].

Педагогическая ценность опытов обусловлена главным образом тем, что при их выполнении обеспечивается единство знаний, умений и навыков школьников, воспитываются их самостоятельность и любознательность.

Опыты по природоведению проводятся под руководством учителя. Учитель подбирает необходимое оборудование, объекты для опыта, заранее готовит и проводит его, определяет форму работы: по группам или индивидуально. На уроке перед проведением опыта для активации учащихся перед ними ставится определенная задача или создается проблемная ситуация. Учитель пишет на доске тему, цель опыта, план проведения и план оформления результатов. В ходе ознакомления с планом опыта выдвигается гипотеза, ответ на которую могут дать результаты опыта. По природоведению проводятся опыты по выяснению условий, необходимых для прорастания семян, по выяснению значения воды, минеральных солей, тепла, света на рост и созревание растений и животных организмов; опыты по изучению свойств воды, минералов, почвы, полезных ископаемых и др. Подготовка и проведение опытов, осмысление их результатов - это не только практическая, но и творческая деятельность учащихся. Проводя опытническую работу, учащиеся знакомятся с разнообразными приборами и оборудованием, приобретают умения работы с ними, подготовки и проведения опытов [5].

Опыты по природоведению можно проводить как в течение урока, так и во внеурочное время (длительный опыт). Длительные опыты проводятся в течение недели или учебной четверти, а некоторые из них продолжаются и в летнее время. Например, опыты по выяснению значения тепла для образования корней у комнатных растений, опыты, выясняющие значение подкормки для роста и созревания культурных растений. Эти опыты проводятся на учебно-опытном участке, дома в течение всего лета.

Для проведения опытов учащихся тщательно готовят. Содержание и цели опыта изучаются по ученику или другой литературе, подготовленной учителем. Определяется последовательность проведения опыта; при этом очень важно ознакомить учащихся с правилами работы, с приборами, объектами и техникой безопасности.

Опыты делятся на демонстрационные, выполненные учителем, и лабораторные, выполняемые учащимися. Последним отводится особое место. Они предполагают деятельность всех учащиеся, если даже задания будут групповые или парные и пр. [6].

Лабораторные опыты могут быть фронтальными, выполняемыми всем классом, групповыми и индивидуальными. Групповые и индивидуальные опыты по заданию учителя школьниками выполняться могут и дома. Это, например, опыты по проращиванию семян или выращиванию кристаллов. При проведении лабораторных опытов учащиеся непосредственно работают с оборудованием, приборами, ведут "Дневник наблюдений" и оформляют результаты. Все это приучает учащихся к самостоятельности. В обучении естествознанию широко применяют демонстрационные опыты, которые проводит либо учитель, либо кто-то из школьников, а класс наблюдает и делает выводы. Например, учитель демонстрирует опыт "Расширение и сжатие воды при нагревании и охлаждении" [7].

Опыты необходимо проводить в сравнении с контрольными объектами и на их основе учить школьников сравнивать, находить общие и отличительные признаки объекта исследования. Такие опыты чаще всего проводятся с различными культурными растениями в уголке живой природы, в школьной теплице и на учебно-опытном участке. Каждый учебный опыт (эксперимент) позволяет устанавливать причинно-следственные связи между объектами и явлениями. Учебный опыт является основой в познании и критерием истинности получаемых результатов. Применение в учебном процессе опытов (экспериментов) способствует формированию у учащихся научных знаний (представлений и понятий) и необходимых общеучебных практических умений.

Понятия "практические" и "самостоятельные" работы предполагают практическую, самостоятельную деятельность школьников по приобретению и усвоению знаний. Чем чаще дети получают задания для самостоятельного выполнения и осмысления, тем больше возможностей у учителя выработать у них привычку и потребность к самостоятельному овладению знаниями. Продолжительность практических работ из класса в класс увеличивается, они становятся более сложными. Первые практические работы проводятся по разработанному плану-образцу, а затем постепенно учитель повышает уровень самостоятельности, дает учащимся задания творческого характера.

Практические работы по форме могут быть индивидуальные, групповые и фронтальные. Больше всего практических работ проводится по распознаванию и определению натуральных объектов природы. С этой целью используются живые растения и животные, гербарии, коллекции плодов и семян, коллекции насекомых, почв, минеральных удобрений, полезных ископаемых и др.

Использование натуральных средств на уроке позволяет школьнику тщательно их рассмотреть, определить цвет, форму, размеры, вкус, запах и т.д. Таким образом, учебная информация поступает по нескольким каналом, что делает обучение более убедительным и достоверным. Еще А.Я. Коменский указывал на то, что чем больше органов чувств задействовано в познании объекта, тем более полные и глубокие представления о нем можно сформировать у ребенка [8].

Раздаточный материал применяют для уточнения и конкретизации представлений о предмете, для выяснения его скрытых свойств. В этом случае учащиеся выполняют опыты. Пока у школьников не сформировано умение работать с предметами природы, учитель непосредственно руководит их действиями: показывает и объясняет, как следует выполнять работу.

Учащиеся 3-4 классов уже владеют некоторыми навыками работы с предметами природы. Поэтому действия с коллекционным материалом целесообразно организовать так, чтобы школьники были поставлены в положение исследователей, т.е. самостоятельно выявляли свойства природных объектов.

Особое место занимают практические работы с приборами (термометром, компасом, гноманом, глобусом и др.). Учащиеся знакомятся с устройством термометра и правилами его использования, затем проводится практическая работа: у школьников отрабатываются умения пользоваться термометром в различных условиях.

При изучении соответствующих тем по природоведению используется компас. Приемы работы с компасом отрабатываются практически: на экскурсиях, в походах. Практические работы с компасом позволяют научить детей ориентироваться на местности, пользоваться планом и картой, наносить на них условные обозначения.

В зависимости от характера мыслительной деятельности учащихся выделяют опыты иллюстративные, эвристические и исследовательские [9].

Иллюстративные опыты применяют для подтверждения учебного материала, рассказанного учителем, а также для проверки усвоения знаний учащимися. Поэтому нередко их называют проверочными. Это, например, опыты, подтверждающие расширение тел при нагревании, различную водопроницаемость горных пород и т.д.

Эвристические опыты (от греческого эврика - "я нашел") проводят с целью получения конкретного результата учащимися самостоятельно. При этом путь работы намечается учителем и известен учащимся, результат же - неизвестен. Например, учащимся предлагают заполнить сосуд водой и выставить на мороз. Вывод по итогам опыта школьники делают самостоятельно.

Исследовательские опыты состоят в том, что учащимся сообщают тему и цель опыта, а после наблюдения по результатам они делают выводы или высказывают предположения. Это, например, описанные в литературе опыты по изучению состояния почвы, ее влагопроницаемости и влагоемкости и другие. В начальной школе эти опыты находят ограниченное применение.

Наблюдения учащихся, фиксирование результатов опыта и формулирование выводов - необходимая составная часть опытов. В этом их сходство с наблюдениями.

Таким образом, опыт - это способ изучения объектов или процессов природы в специально созданных искусственных условиях и выяснения из многократного комплекса внешних воздействий на объект или процесс лишь одного, заранее определенного фактора.

1.2 Сущность  и особенности использования  опытов как средства обучения  на уроках окружающего мира

С конца 60-х годов и до настоящего времени ведутся интенсивные научные исследования по проблемам природоведения, в том числе и совершенствованию методов обучения. Труды педагогов и методистов (А.Н.Алексюк, Г.Н.Аквилева, Ю.К.Бабанский, Л.С.Занков, З.А.Клепинина, Г.Н.Ковалева, А.А.Плешаков, М.А.Рыков, М.Н.Скаткин и другие) составляют методический фонд начального образования по данному вопросу.

Эксперимент наряду с другими практическими методами в процессе обучения обеспечивает эмпирический уровень познания и вызывает более активную мыслительную деятельность учащихся.

Эксперимент или опыт (Экспериме́нт (от лат. experimentum — проба, опыт) в научном методе — метод исследования некоторого явления в управляемых условиях. Отличается от наблюдения активным взаимодействием с изучаемым объектом. ОПЫТ, эмпирическое познание действительности; единство знаний и умений. Опыт выступает как результат взаимодействия человека и мира и передается от поколения к поколению.) применяют в тех случаях, когда изучить объект или явление в обычных условиях не представляется возможным, а требуется искусственное создание специальных условий. Или в тех случаях, когда в естественный процесс привносится некоторый искусственный элемент. Например, визуально нельзя обнаружить в почве воздух, чтобы его увидеть, необходимо почву опустить в воду. Наблюдая выделение из почвы пузырьков воздуха, учащиеся убеждаются в том, что почва содержит воздух. Затем, решается вопрос о том, какое значение имеет наличие воздуха в почве, как можно увеличить его содержание [10].

Опыт является более сложной формой изучения природы, так как он предполагает:

1. активное воздействие на изучаемое явление или предмет;

          2.  умение соотнести наблюдаемые в опыте явления и процессы с тем, что происходит в природе и сделать выводы;

     3. специально подготовленные  условия проведения.

       История  становления и развития начального  естествознания показывает, что  именно эксперимент в наибольшей  степени позволяет реализовать важные принципы дидактики - деятельностный подход и гуманизацию процесса обучения. Ребенок из объекта обучения превращается в субъект собственной деятельности, что в большей степени отвечает его природе. Кроме того, именно субъективная позиция ребенка является характерной чертой развивающего обучения.

   Велика  роль опыта в формировании  природоведческих понятий, особенно  на эмперическом этапе и этапе  практического применения знаний.

Опыт достигает эффективности при соблюдении определенных условий:

• Тщательный анализ экспериментируемого факта;
• Правильная постановка вопросов для исследования;
• Опыт применяется только в тех случаях, когда экспериментатор в  состоянии подчинить себе явление;
• Наличие предварительного наблюдения.

Опыт может быть использован на различных этапах урока. При изучении нового материала он выступает как основной источник знаний. При закреплении показывает связь теории и практики. При опросе позволяет определить осознанность усвоенного материала. В некоторых случаях опыт можно использовать для перехода от опроса к теме урока, для того, чтобы выявить представления учащихся по изучаемому вопросу. Опыт ставится тогда, когда в результате беседы о фактах окружающей действительности, известных детям, возникает потребность осознать скрытые причины интересующего явления. По ходу опыта внимание учащихся сосредотачивается на главных моментах явлений с помощью постановки вопросов в определенной последовательности [11].

При подготовки опытов учителю необходимо учитывать следующее:

• Соблюдать меру вещества;
• Вещества должны быть доброкачественные;
• Прибор не должен иметь дефектов;
• Все оборудование готовится заблаговременно;
• Необходим комплект нужного оборудования.

«Никогда не выносить на урок прибора, не испытав его заблаговременно, не проделав опыт предварительно. Испытание и проверка - самые верные гарантии успеха в классе» - «золотое правило И.И.Никитинского.

Основные требования к постановке опытов:

1. Ясная постановка цели;
2. Четкая инструкция по технике выполнения с показом технических приемов выполнения и с указаниями на те моменты, за которыми надо наблюдать;
3. Проверка усвоения детьми хода предстоящей работы путем пересказа ими данной инструкции;
4. Своевременная раздача на столы принадлежностей для опыта;
5. Контроль со стороны учителя за самостоятельной работой учащихся;
6. Уборка рабочего места;
7. Отчет в форме связного рассказа о том, как собирали прибор, какие наблюдали по ходу опыта явления, установления причинно-следственных связей, выводы и обобщения;
8. Повторение и закрепление выполненных опытов в тетради. Опыты позволяют реализовать принцип наглядности   обучения [12].

Особенно большое образовательное и воспитательное значение имеют опыты при изучении неживой природы. Они являются фундаментом всех последующих знаний о явлениях природы и технике, а также логического мышления учащихся.

Опыты активизируют познавательную деятельность учащихся, если

они:

• сочетаются с проблемными ситуациями и вопросами, подводящим детей к мысли об опыте;

• отражают жизненные ситуации;

• включаются в изложение нового материала;

• проводятся детьми по творческим заданиям.

Таким образом, опыты помогают лучше понять явления, происходящие в природе, выяснить причинную связь этих явлений. Опыты дают возможность познакомить детей в доступной форме с законами природы.

Но педагогическая ценность опытов не ограничивается этим. Опыты являются не только способом сообщения знаний, они развивают наблюдательность и мышление учащихся. Осознав, с помощью учителя вопрос, требующий решения, дети обдумывают способы его разрешения, строят различные предположения, проверяют их путем постановки опытов, наблюдают вызванное ими самими явление, делают выводы.

Таким образом, познавательный процесс проходит несколько стадий:

• наблюдения явления;
• предположение о причине явления;
• проверка предположения при помощи опыта;
• анализ результатов, выводы.

Опыт, как средство обучения, чаще всего осуществляется на лабораторных занятиях. Учащиеся не только смотрят и слушают, но и работают руками с конкретными объектами, то есть создают условия для совместной деятельности различных анализаторов.

В методике познания мира можно встретить различные подходы к классификации опытов как метода обучения.

Иллюстративные опыты используются для подтверждения учебного материала или для проверки усвоения знаний, например, расширение тел при нагревании, водопроницаемость горных пород. При проведении исследовательских опытов учащиеся получают тему и цель, после наблюдения результатов делают выводы и устанавливают причинно-следственные связи, например, опыты по изучению состава почвы, свойств воды и т.д [13].

Если нет возможности обеспечить всех учащихся оборудованием или. если учащиеся по технике безопасности не имеют права выполнять опыты сами, учитель показывает демонстрационные опыты. Проведение демонстрационных опытов предполагает следующие действия:

1. Учитель готовит все необходимое для проведения опыта 
оборудование, проверяет его.

2. Учитель до урока проделывает опыт, каким он простым бы ни 
казался. Многие опыты имеют определенные тонкости, без знания 
которых он просто не получится. Например, простой опыт, который 
должен доказать, что песок и глина пропускают воду по-разному, 
может не получиться, если глина будет сухой.

3. Опыт проделывается на  демонстрационном столике, чтобы  все действия учителя учащиеся  с любого места могли одинаково  хорошо наблюдать и иметь результаты  опытов. В некоторых случаях, если  прибор мал, учитель может показать  его учащимся, проходя между партами (исключение зажженная спиртовка). Следует так же использовать  и классную доску, изображая на  ней схему демонстрируемого прибора.

4. При демонстрации опыта  все свои действия учитель  сопровождает объяснением, так как  очень часто учащиеся в процессе  опыта замечают   не   самое   существенное.   С   этой   целью   учащимся дается задание перед началом демонстрации опыта (повторной) провести дополнительные наблюдения.

5. После проведенных наблюдений идет беседа, после чего делаются выводы.

Опыты, проводимые учителем и учащимися на уроках по изучению природы, воспроизводят природные явления. Наблюдения, проводимые во время демонстрации опытов, сложнее, чем наблюдения над отдельными предметами. При изучении предмета наблюдают форму, окраску, величину и его свойства. При изучении же явлений наблюдают не только предмет, но и его изменение под влиянием разных условий (например, температуры воды, воздуха). При постановке опытов создаются условия, заранее подготовленные для изучения, поэтому выводы из опытов сделать легче, чем из наблюдения явлений в природных условиях. На опытах дети учатся понимать явления, которые протекают в природе [16].

Школьники должны научиться делать выводы на основании своих наблюдений и, проверяя опыты в природных условиях, делать обобщения. В этом сопоставлении опытов с действительностью (природными явлениями и трудовой деятельностью населения) осуществлять связь обучения с жизнью.

Учителю надо помнить, что дети, часто наблюдая опыты, приходят к неправильным выводам и обобщениям.

Основной причиной ошибочных выводов является отсутствие во время демонстрации опытов и после них беседы, направляющей мыслительную деятельность ребенка. Учитель должен продумать вопросы, которые будет давать ученикам.

При постановке опытов все многообразие вопросов, в общем, сводится к следующим: какое влияние оказывает (изменение температуры на  воду); какое оборудование мы берем для проведения опыта (например, колбу с водой); как протекает явление; почему это произошло (испарение воды); когда и где мы наблюдаем в жизни это явление (когда мы нагреваем воду, налитую в чайник до краев) [14].

На уроках познания мира опыты чаще всего проводятся при изучении нового материала как подтверждение, иллюстрация к рассказу или объяснению учителя. Можно использовать опыты для создания проблемных ситуаций на уроке. Реже на уроках приходится наблюдать проведение простых опытов самими учащимися при проверке домашнего задания. На наш взгляд, необходимо этому учащихся учить, это даст возможность избежать формализма в знаниях, повысить интерес к изучаемому материалу. Следует избегать таких ошибок, как приглашение «посмотреть опыт». Надо стараться строить опыт так, чтобы дети видели в нем само явление и не отвлекались на лабораторные аксессуары, иначе опыт теряет познавательный смысл и становится «самодовлеющим фокусом». Важными видами деятельности при проведении опытов, кроме составления обобщений и выводов, являются связный рассказ о проделанном опыте и фиксация полученных результатов. Логический рассказ об опыте - одно из совершенных средств развития речи учащихся начальной школы. Недаром еще К.Д. Ушинский в этих целях отводил важное место естествознанию в школе и ратовал «за активные методы» изучения природы, наблюдение, опыт и экскурсию [17].

Фиксация полученных результатов может быть в виде схемы, таблицы, зарисовки результатов опыта. Процесс зарисовки - это одновременно и повторение содержания опыта, воспроизведение картины наблюдения. Главное состоит в том, что рисунок подчеркивает сущность явления. Правда, не всякий опыт подлежит зарисовке.

В массовом опыте работы учителей преобладает обучение познанию миру словесными методами, мало используются средства естественных наук - наблюдение и эксперимент. Мы считаем, что такая картина объясняется рядом субъективных и объективных причин. К объективным причинам относятся слабая материально-техническая база школ, недостаточное количество оборудования и материалов, дефицит справочной и методической литературы. Субъективные причины - неумение поставить опыт, затруднения в руководстве познавательной активностью учащихся, в составлении системы вопросов для закрепления умений и навыков. Также следует отметить, что учителя сами не представляют опыт как модель природных явлений. Особенно большие трудности испытывают молодые специалисты [10].

Таким образом, опыт, как средство обучения, чаще всего осуществляется на лабораторных занятиях. Учащиеся не только смотрят и слушают, но и работают руками с конкретными объектами, то есть создают условия для совместной деятельности различных анализаторов.

2 Методические  основы подготовки и проведения опытов на уроках познания мира