Методика организации опытов и наблюдений в природных условиях

Методика организации опытов

Демонстрацию опытов надо проводить во всех классах и обязательно увязывать их с темой урока или уроков, т.к. опыт должен дать ответ на главные вопросы урока. Для того, чтобы демонстрация опыта приносила наибольший эффект, надо соблюдать следующие условия:

• 1) Опыт не должен быть слишком затяжным и желательно, чтобы он был выполнен или в течение одного урока, или нескольких уроков. Однако это требование не исключает возможности проводить школьниками длительные (в течение нескольких недель и даже месяцев) опыты на фермах по кормлению и уходу за животными, на пришкольных участках, в ученических производственных бригадах на полях, огородах, садах и теплицах колхоза-совхоза. В этом случае на уроках целесообразно демонстрировать лишь результаты опытов как в виде цифровых данных (привесы животных, урожай и качество продукции), так и в виде натуральных объектов (живых животных и растений).
• 2) Во всех случаях и, особенно в младших классах опыт должен быть маловариантным (лучше 2−3-вариантным), контрастным, выразительным.
• 3) Наряду с научным, теоретическим значением и направленностью, что само собой разумеется, желательно, чтобы опыт имел и воспитательное, и развивающее, прикладное (практическое) значение-ориентацию. При этом условии данный опыт даст не только полезные результаты для их демонстрации на уроке (уроках), конференциях, олимпиадах, выставках, но и может быть использован как эффективный прием на фермах и полях родного края. А это уже связь теории с практикой, школы с жизнью, что требует время.

Постановка учебных опытов по разделу «Растения» предусмотрены школьной программой. Эксперимент занимает в этом разделе значительное место — около трети уроков в целом или частично строится на материале опытов, описание которых дается в тексте школьного учебника или в заданиях к параграфу.

Известно, что тематика учебных опытов определяется содержанием изучаемого материала (программой). Вместе с тем, в ней должны найти отражение общие задачи школы и преподавания биологии, такие, как изучение организма в тесной связи со средой обитания, политехническое обучение, развитие биологических понятий, развитие способностей учащихся. Исходя из этого, можно рекомендовать опыты, демонстрирующие:

• 1. само изучаемое явление (например, поглощение веществ корнем, образование крахмала в листьях);
• 2. условия протекания явления и основные закономерности его — в тех случаях это имеет большое познавательное или практическое значение (например, выделение кислорода листьями только на свету, незаменимость элементов минерального питания);
• 3. влияние различных внешних условий (например, разной температуры на прорастание семян, различной освещенности на фотосинтез);

Желательно знакомить учащихся и с опытами, показывающими применение знаний об изучаемом явлении в производстве (например, гидропонное выращивание растений, укоренение черенков с помощью ростовых веществ).

Очень важной особенностью учебных опытов этого раздела является то, что на них у учащихся впервые образуются представления о биологическом эксперименте, формируется ряд специальных и общепознавательных понятий: эксперимент, опыт, контроль, вариант опыта, цель опыта, сравнение, анализ в эксперименте, результат опыта, вывод, и т. д.

Следовательно, готовя демонстрацию опыта, надо планировать и работу с учащимися над данными понятиями — по формированию и развитию их.

Анализ практики школы показывает, что отсутствие правильных понятий у учащихся нередко является причиной низкой педагогической эффективности учебного эксперимента. Учащиеся часто путают результат опыта с выводом, по-своему, неправильно понимают действие «сравнить» — в смысле приравнять, считать равными по какому-либо одному признаку.

Цель опыта — это то, что намечено для исследования (установления нового, подтверждения известного), например, выяснить, необходим ли свет для образования крахмала в листьях.

Результат опыта — это фактическое, что получилось в опыте, наблюдается в конце его, например, крахмал имеется только в той части листа, которая находилась на свету.

Вывод из опыта — это умозаключение по постановке и результатам опыта, сделанное в соответствии с целью данного опыта, например: светнеобходимое условие для образования крахмала в листьях.

Учащиеся должны хорошо уяснить что, для того, что бы сравнить необходимо, установить. Найти общее, одинаковое у рассматриваемых (сравниваемых) объектов (растений, вариантов опыта) и то, что у них разное, чем они отличаются друг от друга. Сравнение — непременное действие в изучении, познании, и в частности в эксперименте.

Учебные опыты в этом разделе не однотипны по методике. Для многих из них необходим контроль в виде второго растения (части растения), прибора. В таком эксперименте две составные части — опыт и контроль.

Опытные растения в эксперименте — те, на которые оказывают определенное действие, чтобы узнать, к чему это приведет; контрольные растения находятся в тех же общих условиях, что и опытные, но не подвергаются каким — либо воздействиям. То, что произойдет с контрольными растениями в учебном эксперименте, заранее известно — как-то, что должно быть (например, семена, имеющие в достатке воду, доступ воздуха и тепло прорастут). И, тем не менее, контроль необходим в любом эксперименте как методе науки, чтобы убедится в том, что ожидаемое действительно происходит, и исключить возможные недоразумения и ошибки в эксперименте. Так, например, семена в упомянутом опыте могут, не прорасти, из-за потери всхожести; или в опыте по изучению дыхания семян зажженная свеча (лучина) может гаснуть в контрольном сосуде из-за того только, что объем его или размер входного отверстия слишком малы, т. е. недостаточны для горения.

Учащимся надо понять, что только при наличии контроля в эксперименте можно быть уверенным, что изменения, полученные в опыте, вызваны вашим воздействием на растение, а не чем-либо иным, случайным, неизвестным. Контрольный объект необходим для того, чтобы опыт был убедительным, доказательным. Сравнение результатов, полученных в опыте и контроле, сопоставление их с исходными условиями в эксперименте и приводит к выводу — решению поставленной задачи — достижению цели опыта.

Необходимо обращать внимание учащихся на то, что в эксперименте применяется «правило единственного различия». Оно требует, чтобы различие между опытом и контролем, между вариантами сложного (комплексного) опыта и контрольными растениями в нем всегда было только по одному условию — тому, необходимость или действие которого выясняется в конкретном эксперименте. Все другие условия должны быть одинаковыми. Только при этом условии вывод из опыта является единственно верным и доказательным. Следовательно, в опытах с несколькими вариантами — по выяснению условий, необходимых для того или иного явления, сравнивать надо поочередно растения с каждого варианта с контрольными — в соответствии с «правилом единственного различия». Учащимся надо понять, что сравнение вариантов друг с другом (а не с контролем) не может дать достоверных знаний, так как эти варианты различаются между собой более чем по одному условию.

Если постановка опыта (с учетом вариантов) является сложной в данных условиях, ее можно заменить несколькими элементарными опытами со схемой: контроль — опыт. Например, «есть вода, воздух, тепло» — «есть вода, воздух, нет тепла». «Есть вода, воздух, тепло» — «есть вода, тепло, нет воздуха» и т. д. Специальные исследования показали, что усложненная схема опыта является педагогически более эффективной при условии основательной работы с учащимися над опытом.

Особенностью биологических опытов в этом разделе является то, что с их помощью изучается сложные процессы жизнедеятельности растения, для понимания которых у учащихся еще нет или недостаточно знаний по физике, химии и некоторых других, составляющих практический опыт человека.

Поэтому биологический эксперимент в этом разделе ограничивается изучением внешней стороны явлений (обнаружение явления, выяснение необходимых для него условий, установление зависимости явления от изменения внешних условий), без выяснения существа и механизма процессов. Однако и при таком элементарном подходе к эксперименту нередко возникают проблемы с пониманием опыта учениками из-за отсутствия необходимых знаний на уровне убеждения. Так, например, учащимся, изучающим этот курс трудно представить, что щелочь поглощает углекислый газ. А без уверенности в этом вряд ли будет убедителен (понятен) опыт, демонстрирующий необходимость углекислого газа для фотосинтеза, в котором используется щелочь. Не все учащиеся бывают убеждены, что слой растительного масла, покрывающий воду, предотвращает испарение ее, и в том, что испарение воды из блюдца, на которое помещен прибор, обеспечивает охлаждение прибора и листа растения в нем.

Для того чтобы помочь учащимся понять опыт и получить знания из него, прежде всего, нужно использовать опыты с более простой для понимания методикой. Можно дать ученикам недостающие знания, показав вспомогательные опыты, прежде чем переходить к основному.

Обращая внимание учащихся на то, что все условия, кроме одного, одинаковы у опытных и контрольных растений, мы тем самым показываем, что не столь важно для результата опыта, как именно влияют эти условия, так как они действуют и опыте и в контроле, т. е. на все растения данного эксперимента.

Учителю необходимо понимать смысл всех действий в опыте, чтобы быть готовым ответить на все возможные вопросы учащихся, в том числе и по технике эксперимента. Проведение работы, направленной на осмысление учащимися методики эксперимента — важнейшее условие эффективности демонстрации опыта в этом разделе. Кроме этого, какой бы простой ни была методика школьного опыта, приходится иметь дело со сложнейшими явлениями жизни.

Таким образом, только при соблюдении вышеуказанных условий демонстрация опытов, как один из видов наглядности, будет педагогически эффективным, способствуя более осознанному, углубленному и мотивированному (заинтересованному) усвоению учебного материала, пробуждая повышенный интерес к биологии, активизируя познавательную деятельность учащихся.