Корягіна Н. В. Сутність експерименту та особливості проведення експериментальних досліджень з природознавства




Скачати 75.57 Kb.
Pdf просмотр
Дата конвертації30.01.2017
Розмір75.57 Kb.

УДК 378.147:372
Корягіна Н.В.
СУТНІСТЬ ЕКСПЕРИМЕНТУ ТА ОСОБЛИВОСТІ ПРОВЕДЕННЯ
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ З ПРИРОДОЗНАВСТВА
У статті розглянуто особливості проведення експериментальних досліджень з
природознавства. Визначено поняття експерименту, функції та завдання експериментальних
досліджень з природознавства окреслено рівні планування експерименту в залежності від
рівня професіоналізму вчителя.
Ключові слова: експериментальні дослідження, природознавство, професіоналізм,
професійна діяльність.


Постановка проблеми. Професійна освіта спрямована на оволодіння знаннями, уміннями й навичками, які потрібні для здійснення професійної діяльності. Особливе місце у професійній освіті займає проблема експериментальних досліджень, яку можна розв’язати через систематичне та цілеспрямоване їх проведення, оскільки експериментальні дослідження є невід’ємною складовою навчально-виховного процесу з природознавства. Аналізуючи праці відомих науковців, філософів, педагогів, ми прийшли до висновку, що існує декілька визначень і класифікацій експерименту. Так В. Штофф у своїй праці [8] відображає зміст експерименту у визначені "Експеримент – вид діяльності, який використовується з метою наукового пізнання, відкриття об’єктивних закономірностей і станів у процесі впливу на досліджуваний об’єкт процес) спеціальних інструментів та приладів. Таке визначення автор відносить до однофакторного експерименту та дозволяє усунути, ізолювати досліджуване явище від впливу несуттєвих чинників і вивчати його у чистому вигляді багаторазово відтворювати хід процесу у строго фіксованих, контрольованих умовах планомірно змінювати, варіювати різноманітні умови з метою одержання якісного результату. У природознавстві природні системи є такими, у яких важко виокремити окремі явища, тому більш вагомим є багатофакторний експеримент. Так, В. Тарбаєв дає визначення багатофакторного експерименту як методу наукового пізнання "Експеримент полягає у запланованій зміні стану системи, що здійснюється через вплив на "вхід" системи за одночасної фіксації параметрів "входу" та "виходу. Мета такої зміни – знайти формальний кількісний опис поведінки досліджуваної системи у напрямку, що цікавить дослідника
[7]. У сучасній науці експеримент виступає з одного боку як спосіб вивчення явища з іншого боку – як формувальний засіб у розвитку наукового знання, він дає можливість встановлювати причинно-наслідкові зв’язки між явищами природи. Природа експерименту складна. Експеримент, що є засобом фізичного впливу людини на об’єкт і способом практичного освоєння дійсності, проводиться не тільки з метою задоволення життєвих потреб людини, алей також з науковою метою – дослідження і вивчення об’єкта. Експеримент – це дослідження певних явищ шляхом активної дії на них за допомогою створення нових умов, що відповідають меті дослідження, або зміну через ці умови перебігу процесу у потрібному напрямі
[2, с. Експеримент є формою наукового дослідження. Метою експериментального дослідження є одержання інформації, яка без такого впливу недоступна спостереженню, вивченню та сприйняттю. Вагома перевага експерименту полягає утому, що процес, який вивчається, можна відтворювати багато раз, розкладати його на окремі фази, прискорювати, уповільнювати, навіть призупиняти з метою більш глибокого, ізольованого вивчення тих чи інших сторін, етапів за різних умов. Досліджуваний матеріальний об’єкт, вступаючи у взаємодію з іншими об’єктами та відображуючись у них, при цьому знаходить властиву йому інформацію. Підготовка та проведення експерименту вимагають дотримання наступних умов дослідження за яких науковий експеримент ніколи не ставиться навмання, а передбачає наявність чітко сформульованої мети дослідження не проводиться "наосліп, завжди базується на певних вихідних теоретичних положеннях не здійснюється безпланово, хаотично попередньо дослідник складає план його проведення вимагає певного, необхідного для його реалізації, рівня розвитку технічних засобів пізнання проводиться з урахуванням кваліфікації дослідника [2, c.22]. Тому важливим є професійна підготовка учителя до проведення експериментальних досліджень з природознавства для набуття відповідного рівня.
Метою даної публікації є розкриття сутності експерименту та особливостей проведення експериментальних досліджень з природознавства.

Результати та їх обговорення. Експеримент з природознавства полягає у дослідженні явищу контрольованих і керованих умовах та включає ціленаправлене спостереження кількісний опис явищі одержання числового значення певної величини відтворення об’єкту пізнання. У експерименті, як штучно відтвореному явищі, водне ціле з’єднуються спостереження, абстрактне мислення і практика. Головним завданням експериментує перевірка гіпотези, наукових висновків і певних закономірностей. У працях В.І. Кузнєцова [3, с. 120] зазначено, що експеримент – це не альтернатива спостереженню, а його головний гомолог. Як метод емпіричного пізнання експеримент з природознавства тісно пов’язаний із спостереженням. Якщо порівняти ці два методи, то експеримент має низку переваг перед звичайним спостереженням, зокрема експеримент дозволяє розділити складне явище на окремі складові, виділити їх із загальної сукупності та вивчити більш детально і ретельно або об’єднати окремі прості явища у більш складні та спостерігати їх одночасно під час проведення експерименту можливо багато разів відтворювати умови, за яких відбуваються явища, або усувати ряд додаткових умов, залишивши тільки основні або зберегти всі умови за допомогою приладів та матеріалів можливо проникнути в суть предметів та явищі відтворити досліджувані процеси у штучних умовах за допомогою експерименту можливо прискорити процеси, які у природних умовах відбуваються дуже повільно (використання каталізаторів, або знизити швидкість процесів, які відбуваються досить швидко за допомогою експерименту можливо здійснити й такі процеси, які не відбуваються у природних умовах. Експериментальні дослідження з природознавства мають ряд принципових особливостей, які перетворюють природничо-наукове знання, отримані з його допомогою, в продуктивні, перевірені на практиці. Експериментальні дослідження включають 1) мету експерименту 2) об’єкт експерименту
3) умови проведення 4) засоби експерименту 5) чинники впливу [4, с. Експеримент виконує завдання надати досвід застосування експериментального методу пізнання, включаючи досвід самостійного проведення експерименту сформувати вміння і навички роботи з приладами, дотримуючись правил безпеки сформувати практичні вміння та навички застосовувати закони природи на практиці сприяти розумінню ролі в науковому пізнанні спостережень, гіпотез, теоретичних висновків і експериментів сформувати навички проводити дослідження в колективі. Дослідження у природознавстві ґрунтуються на навчальному експерименті і включають виконання визначених дій у контрольованих і керованих умовах для дослідження явищ. При цьому встановлюються причинно-наслідкові зв’язки і створюються необхідні умови для перевірки досліджуваного об’єкта і реєструються ті зміни, які пов’язані із дією на нього. Тому перед початком експерименту необхідно сформулювати мету, гіпотезу, завдання дослідження відібрати та підготувати необхідні об’єкти, прилади і матеріали визначити та привести у відповідність умови проведення експериментального дослідження підібрати із числа можливих методи дослідження, які відповідають певним можливостям школи, класу, групи, лабораторії тощо послідовно виконати всі необхідні дії з дотриманням правил техніки безпеки записати одержані результати, пояснити та систематизувати їх зробити висновки, порівняти одержані результати з метою дослідження, підтвердити чи спростувати початкові положення сформулювати практичні рекомендації з проблеми дослідження, виходячи з одержаних результатів [5, с. Ми підтримуємо точку зору О. Лебедєвої й І. Гребєнєва, що в залежності від рівня професіоналізму учитель може планувати експеримент на декількох рівнях [1, с. 23]. Перший рівень. Учитель включає експерименту план уроку, оскільки він описаний у параграфі чи методичних рекомендаціях, і не може обґрунтувати чому вибраний даний експеримент для організації пізнавальної активності учнів. Другий рівень. Спираючись на методичні рекомендації або зміст тексту підручника, учитель аналізує запропоновані експерименти, обирає необхідний варіант включення демонстраційних експериментів у навчальний процес (джерело проблемної ситуації, вихідне положення теорії, засіб перевірки гіпотези, ілюстрація розповіді учителя, виходячи із змісту матеріалу, що вивчається, мети уроку, провідного методу навчання. Третій рівень. У процесі конструювання навчального процесу, здійснивши аналіз змісту, який повинні засвоїти учні, учитель визначає необхідність наданому етапі експерименту, а якщо необхідний, то який саме експеримент дасть оптимальну можливість організації пізнавальної діяльності учнів, що спрямовується на засвоєння відповідного змісту навчального матеріалу. Вибравши відповідний експеримент та варіант його проведення, учитель планує діяльність учнів із засвоєння навчальної інформації, розуміння фактів та одержання висновків із побаченого, спостережуваного явища під час експерименту. При організації досліджень із природознавства планування експериментальної частини має велике значення, оскільки, наприклад, для біологічних об’єктів характерна широка варіативність властивостей. Яка є основною причиною труднощів при інтерпретації результатів, що можуть значно відрізнятися від досліду до досліду. Цей рівень експериментальних досліджень потребує певних методичних положень, застосування яких дозволить впорядкувати осмислену діяльність із організації експериментальних досліджень.
Існує необхідність вибору такої схеми експерименту, яка зведе до мінімуму вплив варіативності на висновки дослідника. Тому мета планування експерименту полягає у створенні схеми, що необхідна для одержання більшої інформації при найменших витратах для виконання дослідження. При цьому планування експерименту визначаємо як процедуру вибору числа та умов виконання дослідів, необхідних і достатніх для вирішення поставленого завдання з певною точністю. Розроблено спецкурс "Експериментальні дослідження з природознавства" орієнтований на ознайомлення з обладнанням та методикою і технікою проведення різних видів навчальних експериментів демонстраційних дослідів, лабораторних робіт і практикумів, експериментальних задач, позааудиторних та домашніх експериментальних досліджень. Структура і зміст завдань підпорядковані педагогічній концепції, згідно з якою найбільший педагогічний ефект від проведення експериментальних досліджень можна дістати тоді, коли здобуватимуться необхідні вміння і навички застосовувати різні види навчального експерименту в їх єдності. У зв’язку з цим запропоновані експериментальні дослідження (за винятком робіт з вивчення обладнання) включають завдання з різних видів навчального експерименту. У процесі виконання експериментальних досліджень з природознавства майбутній учитель та учитель із досвідом роботи оволодівають знаннями, уміннями і навичками якісної організації експерименту, а саме
– призначення і правила експлуатації обладнання, що використовується для проведення експериментальних досліджень з природознавства для середньої школи
– методика і техніка виконання різних видів шкільного природничого експерименту з дотриманням основних вимог техніки безпеки
– обґрунтування дослідів чіткими, вичерпними і короткими поясненнями на доступному рівні. Експериментальні дослідження з природознавства поділяються на фізичні, хімічні, біологічні, географічні в залежності від об’єкту експерименту. Вони використовують різноманітні експериментальні засоби, які можна розділити натри системи, які відрізняються функціональним призначенням, що містять досліджуваний об’єкт із заданими властивостями забезпечують вплив на досліджуваний предмет містять складну вимірювальну систему обладнання. Важлива роль засобів експериментального дослідження полягає утому, що використання приладів та експериментального обладнання дозволяє розширити природну обмеженість органів чуття людини, що відображають оточуючий світу порівняно вузькому діапазоні явищ чи властивостей, які сприяють пристосуванню організму до навколишнього середовища. Навчальна експериментальна діяльність дозволяє успішно та ефективно формувати у студентів конкретні образи, що адекватно відображають у свідомості реально існуючі природні явища, процеси та закони, які їх об’єднують. Крім того, ефективно організована експериментальна діяльність виступає дієвим засобом виховання таких важливих рис характеру особистості як наполегливість у досягненні поставленої мети, точність у здобутті результатів та опрацюванні фактів, здатність спостерігати та виділяти в явищах, що розглядаються, їх істотні ознаки. Слід мати на увазі, що кожна компонента галузі природознавства разом із загальнонауковими методами застосовує свої конкретно-наукові, спеціальні методи дослідження, обумовлені сутністю об’єкта вивчення. Проте часто методи, характерні для певної науки, застосовуються і в інших. Так, фізичні і хімічні методи дослідження застосовуються в біології на тій підставі, що об’єкти біологічного дослідження включають певні фізичні і хімічні форми руху матерії і підпорядковуються фізичним і хімічним законам. В освітній практиці існує чітка, перевірена часом система навчального природничого експерименту, яка ґрунтується на ідеях поступового підвищення проблемності експерименту та пошукової самостійності
[6, с. Такий підхід пронизує систему навчального експерименту, який містить демонстраційні досліди, лабораторні заняття (роботи, практикуми (практичні заняття, експериментальні задачі, позааудиторні та домашні досліди і спостереження. Оскільки, природничо-науковий експеримент в основному вимагає тривалого часу виконання, тому його не проводять на уроках в цілому, а демонструють лише постановку досліду і його результати, тут ми можемо говорити про демонстраційний експеримент. Поняття, що вивчаються фізичною складовою природознавства, одержують конкретний образний зміст лише за умови, якщо з ними будуть пов’язані певні прийоми, способи, методи спостереження, експериментування, виконання практичних дій для здобуття якісного результату і проведення кількісних вимірювань. Фізичний експеримент складає систему навчального експерименту, яка охоплює такі його види демонстраційні досліди вчителя фронтальні лабораторні роботи роботи фізичного практикуму експериментальні задачі позакласні досліди. Експеримент з хімічної складової, включається у процес вирішення експериментальних задач різної складності [9]. Важлива пізнавальне значення хімічного кількісного експерименту для одержання кількісних характеристик речовині хімічних реакцій (встановлюється кількісний вміст елементів, іонів чи хімічних сполук, які входять до складу досліджуваних речовин, матеріалів. Якісний хімічний аналіз проводиться з метою ідентифікації та класифікації речовинна основі їх хімічних або фізичних властивостей, таких, як хімічна реакційна здатність, розчинність, молекулярна вага, точка плавлення, мас-спектри та ін. До хімічних реакцій в якісному аналізі висувають вимоги, зокрема реакція повинна протікати практично миттєво реакція повинна бути необоротною реакція повинна супроводжуватися зовнішнім ефектом (зміною
забарвлення розчину, утворенням або розчиненням осаду, виділенням газоподібних речовин, фарбуванням полум’я і ін.); реакція має бути чутливою і по можливості специфічною. Експеримент із біологічної складової природознавства проводиться в штучно створених умовах, причому із складного комплексу різноманітних природних впливів на організм відбирається із ясовується вплив лише окремих ізольованих факторів. Експеримент біологічний проводять здебільшого при вивченні фізіологічних процесів, він може бути коротким та довготривалим. Прикладом короткочасного експерименту або досліду, що проводяться, наприклад на уроках ботаніки, є загальновідомі роботи з вивчення складу насіння, фізичних властивостей ґрунту, звертання крохмалю в листках і т. п. Найбільш прості досліди, такі, як умови проростання насіння, випаровування води з листків виконуються вдома. Як приклад короткочасних дослідів, проведених в курсі фізіології людини, можна назвати роботи зі з’ясування дії слини і шлункового соку, тощо.
Висновок. У сучасній науці експеримент виступає з одного боку як спосіб вивчення явища з іншого боку – як формувальний засіб у розвитку наукового знання, він дає можливість встановлювати причинно- наслідкові зв’язки між явищами природи. Отже, сучасний природничо-науковий експеримент – це непросто оперування інструментарієм, а особлива діяльність, що пов’язана з одержанням нового знання.
Використані джерела
1.
Гребенев И.В. Теоретические основания развития методической компетентности учителя / И.В. Гребенев, О. В. Лебедева // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Серия Инновации в образовании. – 2007. – № 4. – С. 21–25.
2.
Карпов С. Я. Концепції сучасного природознавства підручник / Я. С. Карпов, ВВ. Кисельник, В. Г. Кремень. – К. : Професіонал, 2004. – 496 с.
3.
Кузнецов ВИ. Общая химия: Тенденции развития / ВИ. Кузнецов. – М. : Высшая школа, 1989. – 288 с.
4.
Никифоров А. Л. Философия науки история и методология / А. Л. Никифоров. – Мс. Петрова Е. В. Роль исследовательской работы в современной системе биологического образования / Е.В. Петрова // Успехи современного естествознания. – 2004. – № 5. – С. 73–76.
6.
Полушкина С.В. Учебный эксперимент в организации познавательной деятельности учащихся /
С.В. Полушкина // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского: Развитие методик обучения физике в школе. – 2010. – № 5 (2). – С. 407–410.
7.
Тарбаев В.М. Об определении понятия эксперимент / В. М. Тарбаев // Методология научного познания. –
1974. – Вып. 1. – С.
8.
Штофф В.А. Проблемы методологии научного познания / В. А. Штофф. – М Высшая школа, 1978. – 271 с.
9.
Katchevich D. Argumentation in the Chemistry Laboratory: Inquiry and Confirmatory Experiments Електронний ресурс / Dvora Katchevich, Avi Hofstein, Rachel Mamlok-Naaman // Research in Science
Education. – 9 листопада 2011. – Режим доступу до публ.: http://www.springerlink.com/ content/ c27q2m7014451231/.
Koriagina

N.
THE ESSENCE OF THE EXPERIMENT AND THE FEATURES
OF THE EXPERIMENTAL STUDIES ON NATURAL
The article deals with the peculiarities of conducting experimental researches in Natural
Sciences. The notion experiment’, functions and experimental researches tasks in Natural Sciences
are determined; the levels of experiment planning depending on teachers’ professional level are
given.
Key words: experimental studies, science, professionalism, professional activity.
Стаття надійшла до редакції 18.10.2012



Поділіться з Вашими друзьями:


База даних захищена авторським правом ©chito.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

войти | регистрация
    Головна сторінка


загрузить материал