“Выше всех умозрительных знаний и
искусств, стоит умение
производить опыты, и эта наука есть царица наук”.
Роджер Бэкон (около 1214-1292 гг.)
английский философ и естествоиспытатель
Пояснительная записка
Проблема
развития детской познавательной активности,
творчества, одарённости существовала всегда. Так
хочется, чтобы дети, особенно в начальной школе,
не перегорели желанием познавать мир
посредством уроков и посещения школы.
Для этого уроки и занятия по дополнительному образованию должны быть яркими, запоминающимися. Серия занятий по естествознанию с элементами физики, химии и биологии, поможет любознательным “почемучкам” по-новому взглянуть на привычные окружающие предметы и явления.
Самое интересное в окружающем нас мире – это то, что он очень сложно устроен, и к тому же постоянно изменяется. Каждую секунду в нём происходит неисчислимое множество химических реакций, физических взаимодействий, биологических изменений.
Человек сделал вдох – и в организме начались реакции окисления. Он сделал выдох – и в воздух попал углекислый газ, который затем поглотится растениями и в них превратится в углеводы. Некоторые реакции мы можем наблюдать непосредственно, например ржавление железа, свёртывание крови, сгорание автомобильного топлива, образование и таяние льда, эволюцию котёнка.
Однако подавляющее большинство процессов остаются невидимыми, но именно они определяют свойства окружающего мира.
Природа порой непредсказуема, удивляет нас своими фокусами и спецэффектами. Наука упорно пытается разгадать секреты природы и по - возможности предугадать последующее её поведение. Для этого учёные в лабораториях моделируют различные ситуации, задают оптимальные условия. А затем поочерёдно варьируют параметры, фиксируя малейшие изменения. По полученным результатам делают выводы и прогнозы. Наблюдения – теория – эксперимент. Такова познавательная спираль современной науки.
Не всегда прогнозы совпадают с реальностью, а теория с практикой.
Исторический факт, что первую последовательную теорию эволюции живых организмов разработал французский учёный Жан Батист Ламарк в 1809 г., в которой предполагалось, что приобретённые признаки предаются потомству. Но немецкий биолог Август Вейсман ХIX в. поставил известный эксперимент на протяжении 22 поколений отрезал хвосты подопытным мышам. И доказал, что новорождённые мышата имеют длинные хвосты, как и их предки.
Важнейшие физические открытия не только продвигали вперёд науку, переворачивали мировоззрение людей, они не раз меняли судьбы мира.
Николай Коперник – “ остановивший Солнце, сдвинувший Землю” в 1515 г. и Альберт Эйнштейн своей теорией относительности в 1916 г. сформировали облик современного человечества.
Поэтому науке свойственна беглость, гибкость мысли, оригинальность, креативность, фантастичность и главное – точность.
Курс по естествознанию – это развивающая система знаний о законах природы, которая оказывает существенное воздействие на формирование мировоззрения учащихся.
Именно благодаря экспериментально-исследовательской деятельности формируются наиболее общие методы научного познания окружающей действительности, которые успешно применяются в других науках и прикладных сферах человеческой деятельности.
Широкое использование эксперимента на занятиях по естествознанию формирует у учащихся умение работать с разнообразными несложными техническими устройствами, в том числе бытовыми, и измерительными приборами, что позволит им легче адаптироваться к особенностям обучения в средней и старшей школах.
Цели и задачи образовательной программы
У настоящей образовательной программы в качестве приоритетных выдвигаются следующие цели:
- ознакомление учащихся с методами научного познания картины мира и умений применять научные знания для анализа наблюдаемых процессов;
- формирование научного мышления и мировоззрения учащихся, понимая возможности научного познания природы;
- развитие у школьников таких личностных качеств, как наблюдательность, любознательность, образное и аналитическое мышление и др.;
- развитие творческих способностей учащихся, умений воспринимать и преобразовывать информацию, делать на этой основе выводы;
- формирование и поддержание познавательного интереса к естествознанию, раскрытие роли науки в современной цивилизации.
Задачи программы.
Обучающие:
- знакомство с методами исследования, обучение умению выбирать и использовать конкретные методы и методики;
- овладение техникой эксперимента и способностью формулировать проблему исследования с использованием разнообразных форм организации работы;
- расширение биофизических и биохимических знаний о природе на основе экспериментально-исследовательского изучения явлений окружающего мира;
- осуществление практического изучения окружающего мира.
Развивающие:
- развитие способности учащихся аналитически мыслить, сравнивать, обобщать, классифицировать изучаемый материал и научную литературу;
- поддержка интереса к изучению объектов и явлений природы, развитие навыков самостоятельной исследовательской деятельности;
- создание необходимых условий для развития творческой познавательной активности каждого обучающегося;
- развитие эмоционально-эстетического и нравственного восприятия окружающего мира.
Воспитательные:
- воспитание у детей умения чувствовать гармонию окружающего мира, необходимость и уникальность каждого из его объектов;
- воспитание чувства коллективизма и толерантности в общении друг с другом.
Программа состоит из трёх блоков, отвечающих каждому году знаний. Блоки содержат несколько разделов. Каждый раздел включает теоретические и опытно-экспериментальные занятия, приведена тематика занятий и список рекомендуемой литературы. (Приложение 1)
Особенности образовательной программы
Все разделы настоящей программы предполагают ознакомление детей с наблюдаемыми природными явлениями.
При этом планируется приобретение значительного объёма знаний о физических, биологических и химических понятиях и законах, формирование умений применять полученные знания при выполнении теоретических и экспериментальных заданий, в том числе в новых для учащихся ситуациях, а так же создаются благоприятные возможности для реализации меж предметных связей между естественно – научными предметами.
Данная программа рассчитана на 3 года занятий, возраст обучающихся: 8–11 лет.
Материал данных разделов программы должен обеспечить на доступном для учащихся уровне:
- овладение системой понятий и законов физики, химии и биологии, формирование представлений о границах применимости рассматриваемых моделей и теорий, о широких возможностях использования законов природы в технике и технологии;
- обучение методам наблюдения и экспериментального исследования природных явлений, формирование умений измерять изучаемые величины, обрабатывать результаты эксперимента и формулировать выводы;
- формирование умений применять научные знания для объяснения наблюдаемых природных явлений;
- развитие познавательного интереса к естественно-научным предметам, творческих способностей учащихся.
Предполагается развитие умений как экспериментального, так и теоретического характера.
Особое внимание должно уделяться самостоятельным экспериментальным исследованиям.
Эксперимент должен выполнять функцию средства наглядности, служить одним из методов познания, он должен приобрести характер самостоятельных исследований учащихся.
Ожидаемые результаты
После 1-го года обучения воспитанники будут:
Раздел “Введение в естествознание”
- воспринимать окружающий мир как единую целостную систему;
- понимать, что в основе изучения явлений природы лежат не только наблюдения, а опыты и эксперименты;
- знакомы с основными методами исследования природных явлений;
- знать название лабораторного оборудования и его применение;
- уметь пользоваться термометром при измерении температуры разных тел;
- знакомы с первоначальными сведениями о строении вещества;
- уметь объяснить явления диффузии и испарения.
Раздел “Свойства воды”
- воспринимать воду как уникальное физическое вещество, способное менять агрегатное состояние;
- знать о поверхностном натяжении не только воды, но и других жидкостей;
- знакомы с условиями плавания тел;
- уметь изготавливать поилку для птиц;
- знакомы с различными способами растворения веществ в воде: растворы, смеси, взвеси;
- знакомы с понятиями плотность и концентрация вещества.
Раздел “ Ткани”
- иметь навыки определять по особым признакам состав волокон ткани: хлопчатобумажные, шерстяные, шёлковые и синтетические;
- знакомы с явлениями капиллярности и смачиваемости тканей;
- знать о прямой зависимости свойств ткани от состава её волокон;
- владеть способом создания непромокаемых тканей;
- иметь представление о тепловой изоляции благодаря особым свойствам тканей.
Раздел “ Бумага”
- знакомы со свойствами бумаги и способами её обработки;
- знакомы с явлениями капиллярности и смачиваемости бумаги;
- знакомы с различными видами бумаги, их составами и назначениями;
- иметь представление о том, что цвет влияет на способность бумаги поглощать или отражать тепло;
- владеть методом изготовления декоративной бумаги в домашних условиях.
Раздел “ Свет”
- знакомы со свойствами света прямолинейно распространяться, отражаться от поверхностей, преломляться в различных средах по-разному;
- владеть одним из способов получения радуги в лабораторных условиях;
- знать, что между светом, цветом и теплом существует определённая зависимость;
- иметь навыки наложения цветов друг на друга для создания более разнообразной цветовой гаммы.
Раздел “ Зеркала”
- знать способ изготовления мягкого зеркала, способного быть выпуклым и вогнутым;
- иметь навыки получать заданные искривлённые зеркальные изображения;
- знать о зависимости числа изображений от угла между зеркалами;
- знакомы с симметрией зеркальных отражений;
- иметь навыки зеркального письма.
Раздел “ Зрение”
- воспринимать глаз как сложный оптический прибор человеческого организма, отвечающий за зрительное восприятие окружающего мира;
- иметь представление о строении человеческого глаза;
- знакомы с особенностями головного мозга по обработке зрительной информации;
- знать устройство и принцип действия стробоскопа;
- иметь представление об особенностях стереоизображения и его восприятии человеческими глазами;
- иметь навыки изготовления стереоочков с использованием цветных светофильтров. (Приложение 2)
После 2-го года обучения воспитанники будут:
Раздел “ Юный химик”
- понимать, что
- химия является наукой по изучению свойств и превращений веществ;
- наблюдения и эксперимент являются основой для выдвижения гипотез и теорий;
- опыты и эксперименты позволяют проверить истинность теоретических выводов;
- уметь
- формулировать цель проведения эксперимента;
- формулировать вывод, полученный в результате работы;
- оформлять работу поэтапно с использованием схем, таблиц, рисунков;
- иметь навыки
- работы с оборудованием: мензурками, пипетками, шпателями, пробирками;
- работы с сыпучими реактивами и веществами;
- готовить водные растворы веществ;
- знакомы
- с явлением экстракции;
- с понятием “кислотность среды – рН”;
- с различными видами индикаторов и их особенностью менять цвет в кислотных и щелочных средах;
- знать
- основные свойства воды, её способность растворять вещества;
- основные свойства соды, её способность обнаруживать кислоты;
- основные свойства йода, его реакцию на крахмал;
- об индикаторных свойствах краснокочанной капусты и уметь с её помощью распознавать кислоты и щелочи в бытовой химии;
- о разрушительном действии кислот и щелочей на натуральные и искусственные ткани;
- о разрушительном действии кислот и щелочей на белки;
- о допустимом значении рН природных водоёмов и дождевых осадков;
Раздел “ Юный физик”
- понимать, что
- физика является наукой по изучению явлений и законов природы;
- наблюдения и эксперимент являются основой для выдвижения гипотез и теорий;
- опыты и эксперименты позволяют проверить истинность теоретических выводов;
- уметь
- формулировать цель проведения эксперимента;
- формулировать вывод, полученный в результате работы;
- оформлять работу поэтапно с использованием схем, таблиц, рисунков;
- проводить простейшие измерения;
- снимать показания со шкалы прибора;
- иметь навыки
- работы с оборудованием: лабораторным штативом, динамометром, секундомером, лабораторным желобом, калькулятором;
- определения цены деления приборов;
- округлять значения физических величин;
- градуирования мензурки и динамометра;
- нахождения объёма тел правильной и неправильной формы;
- определения объёма жидкости в сосуде;
- изготовления математического маятника;
- знакомы
- с основными силами в природе и их проявлениями;
- со способами увеличения или уменьшения трения между различными поверхностями;
- с явлением деформации, различными её видами;
- с особенностями движения тел по наклонной плоскости;
- с параметрами, влияющими на движение математического маятника.
Раздел “ Юный биолог”
- понимать, что
- микробиология – наука, позволяющая заглянуть во внутренний мир живых организмов, познакомиться с особенностями их строения;
- наблюдения и эксперимент являются основой для выдвижения гипотез и теорий;
- опыты и эксперименты позволяют проверить истинность теоретических выводов;
- уметь
- формулировать цель проведения эксперимента;
- формулировать вывод, полученный в результате работы;
- оформлять работу поэтапно с использованием рисунков;
- знакомы
- с устройством микроскопа и назначением всех его составляющих частей;
- с правилом нахождения общего увеличения, полученного от окуляра и объектива;
- иметь навыки
- работы с микроскопом и готовыми препаратами;
- самостоятельного приготовления препаратов;
- иметь представление
- о внешнем виде: корня растения и его корневого чехлика, эпидермиса листа герани, поперечного среза листа камелии, липы и хвои сосны;
После 3-го года обучения воспитанники будут:
- уметь
- подготовить карманный компьютер Palm для эксперимента;
- пользоваться карманным компьютером Palm, Измерительным Интерфейсом TriLink и датчиками сбора и первичной обработки экспериментальных данных;
- грамотно использовать датчики: температуры, освещённости, влажности, дыхания, частоты сердечных сокращений, рН-метра в экспериментальной установке;
- формулировать цель и составлять план эксперимента;
- проводить эксперимент;
- обрабатывать экспериментальные данные;
- делать выводы;
- видеть практическую направленность своей деятельности;
- разнообразно представлять результаты своей деятельности.
Раздел “Химическая лаборатория”
- иметь представление
- о различных видах химических реакций, в результате которых могут образовываться осадки, выделяться газ, меняться цвет веществ;
- о причинах появления и исчезновения окраски во время прохождения реакций;
- знакомы
- с порядком смешивания веществ при проведении опытов;
- с различными способами определения кислотности веществ;
- с правилом “подобное растворяется в подобном”;
- с реакциями растворения веществ, в результате которых поглощается или выделяется тепло;
- знать
- что количественное соотношение взаимодействующих веществ влияет на протекание и исход реакции;
- что время взаимодействия веществ и контакт с воздухом также влияют на протекание и исход химических реакций;
- что значение рН зависит от концентрации вещества в растворе;
- иметь навыки
- по определению рН веществ, находящихся в различных агрегатных состояниях с помощью датчиков - рН-метров;
- по определению температуры веществ, находящихся в различных агрегатных состояниях с помощью датчиков температуры;
Раздел “Физическая лаборатория”
- знакомы
- с понятиями “ температура”, “ тепло”, “ теплоизоляция”;
- с различными способами теплоизоляции в быту, технике и природе;
- с понятием “ физические параметры воздуха”;
- с определениями “освещённость”, “естественное освещение”, “искусственное освещение”, “ мощность лампочки”;
- с понятиями “ влажность воздуха”, “ увлажнители воздуха”;
- иметь представление
- о том, что скорость изменения температуры при нагревании и охлаждении воды - разная;
- о том, что разные виды бумаги и ткани обладают разными теплоизоляционными свойствами;
- о том, что процесс взаимодействия кислот и щелочей может происходить с охлаждением или нагреванием конечного продукта;
- иметь навыки
- по определению температуры тел с помощью датчиков температуры;
- по определению влажности воздуха с помощью датчиков влажности;
- по определению значения мощности лампочки по маркировке на лампочке;
- по определению освещённости помещения с помощью датчиков освещённости;
Раздел “Биологическая лаборатория”
- понимать, что
- любой живой организм - это сложная система, и при даже незначительном сбое работы самого маленького её отдела может повлечь серьёзные нарушения работы всего организма, вплоть до разрушения и гибели;
- иметь представление
- о значении кислорода в жизни человека;
- о строении лёгких, объёме воздуха, вдыхаемого ими и связи его с ростом человека;
- о содержании кислорода во вдыхаемом человеком воздухе и выдыхаемом им;
- о значении кислорода в жизни рыб;
- о необходимости аэратора в аквариуме для поддержания в нём достаточного содержания кислорода;
- о роли сердца в организме человека;
- об индивидуальности человеческого организма и различной способности к восстановлению после нагрузок;
- о выделительной и терморегуляторной особенностях организма человека;
- о кислотно-щелочном балансе в полости рта;
- иметь навыки
- по определению объёма воздуха, вдыхаемого и выдыхаемого человеком с помощью датчика дыхания;
- по определению содержания кислорода в воздухе с помощью датчика содержания кислорода;
- по измерению частоты сердечных сокращений с помощью датчика сердечных сокращений;
- по измерению пульса с помощью датчиков пульса;
- по измерению температуры разных участков тела с помощью датчиков температуры;
- по измерению показателя кислотности с помощью датчиков рН-метра.
Список используемой литературы
1. И.Н. Пономарёва, О.А. Корнилова, В.С. Кучменко. Биология: Учебник для 6 кл. – М.: . Изд. Центр “ Вентана-Граф”. 2004.
2. А.Е. Гуревич, Д.А. Исаев, Л.С. Понтак. Физика. Химия: Учебник для 5-6 кл. - М.: Дрофа. 2007.
3. Ричард Робинсон. Книга увлекательных занятий для мальчиков. - М.: ООО Изд-во РОСМЭН. 2007.
4. Глен Веккионе. Занимательные опыты. - М.: ООО Изд-во Астрель. 2007.
5. М. Ди Специо. Занимательные опыты: свет и звук. – М.: Изд-во АСТ. Астрель 2005.
6. М. Ди Специо. Занимательные опыты: электричество и магнетизм. – М.: Изд-во АСТ Астрель. 2005.
7. Луис Сэгарра Нейра. Большой подарок для мальчиков. Иллюстрированная энциклопедия. – М.: АСТ. Астрель 2010.
8. Йоахим Геккер. Научные эксперименты дома. Энциклопедия для детей. – М.: ООО “Издательство “Эксмо” 2011.
9. Перевод с английского В.Н.Булгаковой. Увлекательные опыты с магнитом. Серия “Лавка чудес”. - М.: ООО “Издательство АСТ”. 2009.
10. Улла Фреск, Клас Фреск. Что умеет наше тело? Научная лаборатория Тома Тита. – М.: “Издательский дом Мещерякова”. 2009.