ЭКСПЕРИМЕНТ
как основной способ разрешения научных споров.
Методические рекомендации и практический материал для построения серии уроков.
1. Учитель обсуждает вместе с детьми, как животные готовятся к зиме, в частности: зачем животные линяют, какие звери ложатся в спячку, какие птицы улетают на юг…
(Некоторые звери зимой ложатся в спячку или засыпают. Спячка - сложное физиологическое приспособление некоторых млекопитающих к суровым зимам или к чрезмерно засушливым периодам в пустынях. В настоящую зимнюю спячку впадают летучие мыши, ежи, тушканчики, хомяки, бурундуки, суслики, сурки. В это время у спящих зверьков сильно понижается температура тела (на 1-2 градуса выше окружающей), сердце бьется очень редко, зверьки почти ничего не чувствуют. В таком состоянии они тратят очень мало энергии и им удается пережить длительный неблагоприятный период за счет запасов жира, накопленных летом и осенью. У барсуков, енотовидных собак и медведей такой спячки нет, они впадают в длительный, более или менее крепкий сон, который в зависимости от погодных условий или беспокойства может прерываться. Во время сна температура тела у этих зверей почти не понижается.
Для периода спячки звери должны приготовить себе зимнее убежище. Это могут быть настоящие глубокие норы как у грызунов, довольно простое гнездо из травы под укрытием кустарников или бурелома как у ежа, берлоги разной конструкции как у медведей.
Многие мелкие зверьки и некоторые птицы создают запасы зерен, орехов, желудей на зиму. Этим занимаются мышевидные грызуны, белки, сойки. Звери, обитающие в норах, там и создают запасы, иногда огромные, общим весом в несколько килограммов. Белки и сойки прячут орехи и желуди в разных местах. Конечно, они не запоминают этих мест, но зимой, пользуясь острым обонянием, они находят и используют свои запасы.
Перелетные птицы собираются в стаи и готовятся к отлету на юг. Некоторые птицы не образуют заметных стай, а просто откочевывают к югу. Примерно 2\3 видов птиц из наших мест на зиму улетают на юг. Перелетными птицами являются: птицы, связанные с водными и болотными угодьями (утки, гуси, журавли, цапли…), дикие голуби (городские остаются на месте), стрижи, ласточки, кукушки, грачи, скворцы, многие воробьиные птицы (мухоловки, славки, пеночки, камышевки…). Остаются на зиму в основном лесные птицы: тетеревиные, дятлы, клесты, чижи, снегири, синицы, сойки, корольки, поползни, некоторые совы и некоторые дневные хищники.
Важное событие в жизни зверей в северных широтах – сезонная линька (тропические могут менять шерсть постепенно). Осенью звери одевают зимний наряд – более пушистый, теплый и, как правило более светлый, чем летний. Особенно большое значение линька имеет для зверей с хорошо развитым мехом(белки, куницы, соболя, лисицы, волки, зайцы…). Весной бывает вторая линька, когда звери одевают летний наряд. У птиц тоже происходят линьки, но у перелетных птиц это прежде всего смена брачного и зимовочного нарядов. У некоторых видов зверей или оседлых птиц, обитающих на севере, зимний наряд чисто белый или почти белый, в то время как летом они бурые, серые или пестрые. Белый зимний наряд одевают песцы, зайцы-беляки, тундровые и белые куропатки, ласки, горностаи.)
1.2. Учитель рассказывает детям о зайцах.
В средней полосе России обитают да вида зайцев: беляк и русак. Беляк предпочитает держаться в лесах. А русак – на полях. Вообще русак – более южный вид, а беляк – более северный, но в наших местах они обитают вместе. Питаются зайцы разной растительной пищей. Летом проблем с питанием нет, а зимой им приходится довольствоваться древесной корой. Зайцы обгладывают кору с веточек и тонких стволиков деревьев. Беляки особенно любят осину. Часто поваленные осины в лесу обглоданы почти полностью (кору с толстых стволов и ветвей обгладывают лоси, а мелкие ветки очищают зайцы). Их белые остовы заметны издалека. Русаки могут поживиться на полях остатками овощей. Зайцы могут совершать набеги на молодые сады и повреждать кору деревьев, поэтому садоводы осенью защищаю стволы деревьев разными материалами. Зайцы не устраивают каких-нибудь специальных убежищ даже во время вывода потомства. Маленькие зайчата просто затаиваются в траве.
Об окраске беляка и русака.
Беляк летом: окраска большей части тела бурая, серая или коричневато-охристая; на щеках и лапах более рыжая; хвост без черных волос; кончики ушей черные.
Беляк зимой: весь чисто белый, кончики ушей черные.
Русак летом: рыжевато-серый с черной рябью, бока и живот более светлые; уши с черной каймой; хвост сверху черный.
Русак зимой: более светлый, чем летом; чисто белым никогда не становится.
1.3. Почему заяц белеет? С приближением зимы заяц-беляк меняет свой серый наряд на чисто белый. Но вырастить новую шерсть это не то, что одеть новое пальто. Даже если заяц догадывается, что приближается зима, он не может отдать шерсти команду выпадать и отрастать. Какие условия могут привести к этому? Учитель предлагает детям подумать в группах и выбрать одно самое важное условие. Дети выносят на доску свои мнения об условиях процесса:
становится холоднее;
первый снег;
солнца меньше;
опадают листья…
Выдвинутые гипотезы о наиболее важном факторе, вызывающем линьку у зайца, символически зарисовываются детьми в тетрадях.
1.4. Учитель обращает внимание детей на разнообразие мнений. Кто же прав? Какое из этих предположений верно? Как решить спор? Представим себе, что мы ученые, которые впервые решили найти ответ на этот вопрос. Можем ли мы у кого-нибудь спросить? Кто знает все о природе? Никто из людей. Спросить можно только у самой природы. Но как? У природы нельзя спросить словами и получить ответ.
1.5. Может быть, нужно внимательно наблюдать, как мы уже делали раньше? Что сможем мы заметить, если будем внимательно наблюдать? Осенью действительно и дни становятся короче, и холоднее, снег выпадает, и опадают листья. Как же узнать, что самое важное для линьки?
Дети, размышляя, должны обнаружить, что нужно делать так, чтобы все условия действовали отдельно! Тогда будет ясно, какое условие действительно важно.
1.6. Как это сделать? Как сделать, чтобы только длина дня менялась, а все остальное нет? Дети придумывают способ, например: каждый день закрывать шторы в комнате все раньше и раньше. Как сделать, чтобы был листопад и не было листопада? «Повезти зайца в теплые страны, где деревья не облетают». Учитель корректирует предложенные способы проверки, делая их более реалистичными.
Учитель должен внимательно следить, чтобы дети доводили анализ до конца, то есть разделяли все выделенные условия, не смешивая их. Например, если дети в один квадратик включили «солнце» и «тепло(температуру)», то нужно обсудить с ними, что дает нам солнце, и выделить два условия(фактора): тепло и свет. Таким образом, на линьку может влиять и похолодание, и уменьшение светового дня. Влияние этих двух условий должно исследоваться раздельно.
Точно так же продумываются способы проверки для других мнений. Возникает вопрос (если он не возникает, то его ставит учитель): достаточно ли нам одного зайца, чтобы проверить одно из предположений (например, станет ли заяц белым после выпадения снега?). одного зайца недостаточно, потому что, если он побелеет, то мы не узнаем отчего он побелел. Может быть в это время другой заяц в других условиях тоже бы побелел? Как нам это узнать, с чем сравнить? Нужен второй заяц, которого мы одновременно с первым поместим в противоположные условия (одного со снегом – другого без снега) и т. д. Или еще лучше две группы зайцев. Эту мысль нужно проработать с детьми и в дальнейшем отслеживать постоянно: в любом эксперименте должен быть контроль.
Учитель рисует на доске (знак руки означает «что мы должны сделать, какие создать условия», глаз означает «что мы в таком случае видим»).
Для каждого случая (для каждого условия) учитель параллельно с рассказом детей символически зарисовывает по этой схеме предположения.
Это пример исследования влияния длины светового дня к такому рассказу детей: «Посадим зайца в летки с темными шторами. Одному зайцу будем рано закрывать шторы (зимой рано темнеет), а другому не будем. Если линька зайца зависит в первую очередь от длины светового дня, то первый заяц раньше станет белым, а второй дольше будет оставаться серым».
Дети заполняют схему эксперимента с зайцами для разных гипотез.
Что происходит с условиями процесса? Мы сами их создаем и меняем.
1.7. Давайте еще раз подумаем, какой же мы способ решения научных споров отрыли?
После того, как мы решили проверить наши разные мнения, они стали не просто мнениями, а гипотезами . а это(показывает на схеме этапы создания условий и наблюдения результата, символы руки и глаза) – способ проверки гипотез. Как мы можем проверить гипотезу? Дети рассказывают, что они поняли. Важно, чтобы они четко зафиксировали то обстоятельство, что они сами меняют или создают условия процесса. Учитель: «Когда мы сами создаем разные условия, для того чтобы посмотреть, как пойдет процесс, мы проводим эксперимент».
Учитель рисует на доске схему проведения эксперимента – основного способа решения научных споров. Можно отметить, что в тех случаях, когда проведение эксперимента невозможно, правильное организованное по этой схеме наблюдение тоже является методом выбора правильной гипотезы.
2. Учитель предлагает детям поработать с такими объектами, с которыми они сами могут экспериментировать – с растениями. Роль растений на Земле огромна. Без них на нашей планете не могла бы существовать жизнь. Растения – источник пищи почти для всех живущих на Земле существ и для нас с вами ( не менее важно и то, что растения выделяют кислород и создают таким образом современную кислородную атмосферу на Земле).
2.1. Растения - источник пищи.
2.1.1. Какая бывает еда: растительная и животная пища.
Предварительное домашнее задание: каждый ребенок изготавливает крупную табличку с названием своей любимой еды, можно нарисовать. Ребенок расспрашивает домашних, из чего эта еда делается.
Каждый ученик надевает табличку с названием своей любимой еды. Учитель делит детей на три группы:
растительная пища (фрукты, овощи, каши, хлеб, макароны, орехи и пр.)
пища животного происхождения (молоко, молочные изделия, мясо и мясные изделия)
смешанная пища (шоколад и др. сладости, конфеты, содержащие молоко, пироги с мясом и пр.)
Детям предлагается угадать основание классификации ( по какому признаку разделен класс). Наводящие вопросы о происхождении каждой еды.
Конечный результат: вся пища делится на растительную и животную. Так ли это?
2.1.2. откуда берется животная пища?
Учитель говорит: «Мы узнали. Что человеческая пища делится на растительную и животную. А что едят животные? Что едят ваши домашние животные?» Дети отвечают. Изображения разных зверей раскладываются по группам по признаку, что едят эти животные. В результате этой работы нужно выйти на разделение животных на три группы: растительноядные, плотоядные (хищные) и всеядные.
К какой группе относятся люди? Всеядные.
На примере кошки построить 2 пищевые цепи: семена травянистых растений – мыши – кошка; водоросли – красноперка – щука – кошка. Можно выполнять задание в группах, после обсуждения – перенести результат в рабочую тетрадь.
Придумать и привести примеры других пищевых цепей. Следите, чтобы они начинались от растений и заканчивались плотоядными животными. Например, трава – антилопа – гепард растения – насекомые – ушан; растения – беляк – рысь…
Вывод: все живые существа живут за счет растений. Одни животные поедают непосредственно растения (растительноядные), другие животные (хищные поедают растительноядных животных.)
2.1.3. Как из растений делают пищу?
Какие растения или их части ( корни, листья, стебли, цветы, плоды) можно употреблять в пищу непосредственно, без переработки?
Учитель показывает картинку или муляж растительной пищи. Дети называют растение, частью которого является эта пища, определяют какой частью растения она является. Яблоко – плод яблони, цветная капуста – бутон (цветок) капусты, морковка – корень моркови, зеленый лук – лист репчатого лука.
Из чего сделана эта еда? Булка с изюмом, макароны, гречневая каша, компот, шоколад, сахар, козинаки, манная каша, белый и черный хлеб, квас, поп-корн… Можно вернуться к первоначальному списку любимых детских кушаний и разобрать их происхождение.
2.1.4. Хлебные растения: от колоса до булки.
Цель этого задания – установить связь между внешним обликом и названием растения (например, пшеницы) и продуктами питания, получаемыми из его плодов (крупы, мука, хлеб, макаронные изделия…)
2.1.5. Задание состоит в том, чтобы установить связь между зерном, как источником пищи, проростком, который появляется из зерна, и взрослым растением, дающим колос с новыми зернами.
Высадить семена злаковых в садовую почву. После появления всходов оставить не больше 20 растений. Первую неделю после посева хранить банку в прохладном месте (10-15 градусов).дальше можно выращивать на хорошо освещенном подоконнике.
Часть семян прорастить в блюдечке между двумя слоями марли или тонкой белой тряпочки, рассмотреть с детьми. При благоприятных условиях растения в банках к июню-июлю могут образовать колосья. Если после этого перестать их поливать, то в сухом виде они достоят до сентября.
Всходы и проростки зарисовать в тетради.
3. Плоды и семена цветковых растений.
3.1. На примере яблока, апельсина, граната, слив, вишен, абрикосов (можно из компота) расчленить понятия «плод» и «семя». Дети разрезают плоды, обнаруживают семена. Делают зарисовки.
3.2.Учитель предлагает детям рассмотреть семена (добавить фасоль, семена подсолнечника, бобы, горох, крылатки клена, летучки одуванчика, зерна пшеницы), с помощью лупы исследовать внутреннее строение семени. Дети рассказывают, что они заметили. Учитель называет части семени:
семенная оболочка;
семядоли – одна или две;
осевая часть зародыша.
Дети рисуют и раскрашивают плоды и семена. Нужно показать, что зародыш уже напоминает будущее растение: корень, стебель, листья.
3.3. Раздать детям луковицы, чеснок, клубни картофеля, клубни топинамбура (земляной груши). Как определить: плоды это или не плоды? Дети разрезают клубни, показывая, что в них нет семян. Вспоминают, как растет картошка, лук. Учитель показывает пророщенную картошку. Дети высаживают в банки лук.
3.4. Что такое семя? Для чего оно нужно растению? Что было бы с растениями, если бы у них не было семян? Чтобы дети могли ответить на эти вопросы, учитель предлагает вспомнить, как проходит жизнь одуванчика, а сам на временной шкале рисует (одуванчик – двулетнее растение, что на данной схеме не показано).
Учитель фиксирует на доске гипотезы, которые предлагают дети для объяснения роли семян (работу можно проводить в группах), например:
«семена нужны для размножения» (учитель замечает, что растения могут размножаться и другими способами, например, клубнями как картофель, топинамбур; просит детей назвать другие способы размножения растений. Вегетативное размножение: с помощью ползучих стеблей, усов, корневищ, клубней.);
«семена могут дальше распространяться – как у одуванчика»;
«семена защищены от повреждений».
Учитель спрашивает, какой сок проходит от образования семени до его прорастания в новое растение, наводя детей на мысль о том, что кроме всего прочего, семя – это приостановка жизнедеятельности растения на неопределенно время (от нескольких дней до столетий). Семена лотоса могут сохранять свою всхожесть в торфе несколько столетий, семена пшеницы могут прорасти спустя десятилетия. (Длительно сохранять жизнеспособность могут и другие части растений, особенно, связанные с вегетативным размножением, например, почки пырея на корневищах сохраняются по много лет).
Некоторые преимущества размножения растений семенами.
Семена образуются в результате опыления одного растения другим (кроме случаев самоопыления), потому в новом растении признаки родителей смешиваются. Размножение семенами повышает разнообразие растений.
Семя защищает зародыш.
Семя содержит питательные вещества, необходимые зародышу.
Семя обычно имеет приспособления для распространения.
Семя способно оставаться в состоянии покоя и переносить неблагоприятные условия.
3.5. Учитель выбирает одну из гипотез о распространении семян (семена нужны для расселения). «Зачем семенам нужно далеко распространяться?» Ученые предложили гипотезу, что растения, когда растут близко, мешают друг другу. Задача детей преложить способ проверки.
Эта работа выполняется экспериментально: замачиваются семена любых растений в течение суток, затем высаживаются в две коробки. В одну – очень много семян, в другую – 2-3 семечка. Учитель спрашивает: «Если гипотеза ученых верна, то что мы увидим в первой коробке через некоторое время, а во второй коробке? Какие будут растения?»
К этой работе дети возвращаются тогда, когда результаты эксперимента будут налицо. Необходимо зарисовать в тетрадях, что получилось, и обсудить, как мешают друг другу растения, когда семена проросли рядом.
3.6. Для чего растению плод? Мы любим яблоки, арбузы, нам вкусно. А вот для чего плод растению? Дети должны рассмотреть в тетради все плоды, которые они зарисовали, и выделяя их общие черты и черты, отличающие их друг от друга, выдвинуть разные гипотезы. Например:
Учитель фиксирует гипотезы на доске.
3.7. Зависимость формы плодов и способов распространения семян.
Детям предлагается игра: если бы вы были растением и вам нужно было бы подальше забросить свои семена, какие бы вы способы для этого избрали? (Игру можно проводить в группах). Для распространения семян растения используют: ветер, течение воды, движущиеся объекты (например, животные), сами с силой разбрасывают их в стороны.
На известных плодах рассмотреть конкретные способы распространения семян: репейник (цепляется к шкуре), желудь, орехи (белки и сойки растаскивают и закапывают, как свои запасы), яблоко (поедание животными),одуванчик, крылатки клена (ветер), недотрога, бешеный огурец, горох (выброс при скручивании и растрескивании), кокосовый орех, плод кувшинки (содержат воздушные полости, чтобы держаться на поверхности воды, распространяются водой).
4. Выход из покоя. Прорастание семян.
4.1.Учитель приносит в класс набухшие семена фасоли (замоченные в течение 1,4 и 8 суток). Дети внимательно исследуют их в группах, обязательно обращают внимание на следующие признаки: цвет проростка, части зародыша (чего-то уже на многих фасолинах не хватает, подумайте, чего вы не замечаете), что, напротив, появилось у некоторых фасолин, к чему прикрепляются семядоли. Нужно записать, сколько дней проростку, измерить его длину, длину семядолей (с помощью линейки), кончиком карандаша осторожно приподнять сложенные листья, разглядеть еще один маленький внутри, приподняв его, разглядеть почку (заложенный четвертый лист). Сделать зарисовки. Рассказать о строении проростка на каждой стадии.
4.2. Учитель обращает внимание на семядоли (к чему они прикреплены, как меняется вид зародыша): на что они похожи? Для чего могут быть нужны? Что из них получится в будущем? Дети высказывают гипотезы, которые фиксируются.
Гипотезы
Что нужно семени, чтобы прорасти?
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4.3. Факторы необходимые для прорастания. Учитель рисует на доске две стадии процесса прорастания фасоли.
Какие условия необходимы, чтобы этот процесс пошел?
Дети выдвигают гипотезы, учитель фиксирует их на доске. Основные гипотезы:
а) для прорастания необходима влага;
б) для прорастания нужно тепло.
Дети рассуждают о том, в какие условия нужно поместить семена для проверки гипотезы (например, о роли воды). Учитель наводит детей на мысль о необходимости контрольного опыта (для сравнения): может быть семена проросли бы и без наших условий (без влаги), как проверить? С чем сравнить?
Половину семян положить во влажную тряпочку, половину – в сухую. Если наша гипотеза верна, то во влажной тряпочке семена прорастут, а в сухой – нет. А если наша гипотеза неверна, и семенам совсем не нужна влага для прорастания, то что мы тогда увидим?
Производится взвешивание сухих и набухших семян фасоли: проверим сколько воды вбирает в себя семя, чтобы набухнуть и прорасти. Взвешивание можно проводить грубо, взяв равные количества сухих и набухших семян. Важно показать, что семена вбирают в себя почти столько же воды, сколько весят сами.
Проверяем гипотезу о роли тепла. Давайте поточнее узнаем, какая температура больше всего подходит для прорастания? Замочим семена в разных коробочках и положим эти коробочки на подоконник, в комнатную температуру, ближе к батарее (измеряя там температуру). Воды должно быть достаточно во всех случаях (где теплее, там больше испарение). После получения результатов опыта учитель сообщает, что у всех живых существ есть любимая температура и задает вопрос для обдумывания на дом: почему живым организмам нужно тепло.
4.4. Развитие проростков на свету и в темноте.
Учитель спрашивает детей , наблюдали ли они когда-нибудь, как из земли прорастают растения. Какого они цвета? Как меняется цвет леса от ранней весны к лету? Дети выдвигают разные гипотезы, отвечая на вопрос, почему растения становятся все более зелеными.
Учитель выбирает гипотезу о том, что растения зеленеют под действием солнечного света, и предлагает проверить ее. Дети придумывают способ проверки: высадить проростки фасоли в темноту и на свет и сравнить растения, которые вырастут.
Учитель рассказывает о том, как нужно посадить проростки, и помогает предварительно взвесить их и записать вес в тетради и на коробках, где дети их высаживают.
Проростки высаживаются группами детей в коробки на глубину около 1 см, углубление в земле делается с помощью карандаша, на который надета резиночка – ограничитель глубины(чтобы все были высажены одинаково). Лучше высаживать растения в песок, чтобы потом легче было вынуть и отмыть. В каждом пакете три проростка. Каждая группа готовит пакет, который ставится на свет, и пакет, который ставится в темноту (под общую картонную коробку, обклеенную изнутри черной бумагой). Очень важно хорошо контролировать освещенность.
Через неделю или две, когда проростки вырастут до третьего настоящего листа, дети вынимают коробки из темноты и сравнивают темновые и световые растения. Проводят измерения, рисуют и раскрашивают растения в тетради. Растения осторожно вынимаются из почвы (одно растение из каждой коробки сохраняется для следующего эксперимента), дети моют их, высушивают на тряпочке, учитель помогает взвесить их (вместе с семядолей и кожурой, которая может лежать рядом).
Различие понятия «рост» и «развитие» на примере выросших растений. Учитель: «Выросли и темновые, и световые растения? Что означает, что они выросли?» Учитель предлагает выразить что такое рост не словами, а схемой.
«Квадратиком, кружком или любым другим символом мы обозначили наш проросток, или растущий лист, или маленького мальчика, или щенка. Вместо квадрата со знаком вопроса нужно нарисовать его второе состояние (известно, что он вырос). Как показать рост?»
рост
Достаточно ли слова «рост» для характеристики того, что с ним произошло? Что не укладывается в это слово? Для описания изменений, которые произошли с проростками, необходимо слово «развитие». Проросток сначала был свернут, свит, а потом раз-вился. Когда мы будем употреблять слово «рост», а когда «развитие»? На что показывают эти слова? Чем можно измерить рост? Можно ли измерить развитие? Попытайтесь изобразить «развитие» в виде схемы:
развитие
Что изменилось на нашей схеме? Не только величина, как в схеме роста, но и цвет, форма, появилось что-то новое и пр.
4.5.Откуда проросток берет строительный материал на свой рост? Мы видим, как из набухшей фасолины вылезает корешок, потом она раскрывается, появляются сложенные листочки. Откуда все это? Чем росток питается? Ведь он такой уже длинный!
Дети обсуждают эти вопросы в группах.
Гипотезы:
- проросток растет за счет воздуха и воды;
семядоли вогнуты, как будто из них вышел воздух, может быть этим воздухом наполнился проросток и стал больше;
может, питательные вещества перешли из семядоли в проросток.
Выбираем гипотезу о роли семядолей в питании проростка. Почему вы предположили, то питательные вещества берутся из семядолей? Как выглядели семядоли раньше и теперь? Нарисуйте ваши предположения: что произойдет с семядолями дальше, как будет выглядеть наш проросток через неделю.
Как проверить гипотезу о том, что проросток получает питание из семядолей?
Отрезать семядоли (обе, одну). Если гипотеза верна, что мы увидим? Если она не верна, что мы увидим? Если выдвигается предположение о том, что растение ранено, поэтому не растет, учитель предлагает придумать способ проверки этой гипотезы: отрезать один из листиков – растение тоже ранено, но продолжает расти.
Как питательные вещества переходят в проросток из семядолей? Что означает, что растение питается, ведь у него нет рта?
Делается вывод, что в самом начале развития проросток берет питательные вещества для роста и развития из семядолей, которые постепенно уменьшаются. Потом световые растения продолжают жить и расти, а темновые погибают. Значит дальнейшее питание растения связано как-то со светом.
17 562
1 445 
