Дослід і експеримент як методи наукового пізнання природи

У статті обґрунтовано та описано основні положення і складові компонентів досліду й експерименту як найбільш ефективних і дієвих засобів пізнання.

Постановка проблеми. Навчальний предмет «Природознавство» у початковій школі має велике значення для розвитку особистості молодшого школяра. Знання про природу розвивають ерудицію, світогляд, мислення, мовлення, волю, почуття, уяву, творчі та дослідницькі здібності, спостережливість, екологічну культуру, позитивні моральні якості, навички навчальної праці, різноманітні теоретичні й практичні способи діяльності, зокрема способи пізнавальної діяльності, сприяють успішній адаптації у навколишньому середовищі, і виконує важливу пропедевтичну функцію: сприяє підготовці дітей до вивчення у школі інших природничих дисциплін. Ця підготовка здійснюється як по лінії змісту, так і по лінії розвитку особистісних якостей і навичок навчальної праці. Особливу увагу в природознавчих науках приділяють досліду й експерименту, як самостійним категоріям природознавства, як найбільш діючим методам пізнання природи.

У педагогіці відбуваються певні зміни щодо використання досліду й експерименту в початковій школі. Ці активні методи пізнання природи починають займати в системі початкового навчання певне місце.

Дослід і експеримент мають велике значення для розвитку пізнавальних здібностей молодших школярів, вони дають можливість побачити різноманітні процеси, властивості природних об’єктів, зрозуміти сутність природних явищ. Дослід і експеримент сприяють формуванню матеріалістичного усвідомлення фактів і явищ природи, виховання спостережливості, мислення, мовлення молодших школярів. Учень, який отримує знання про природу, сидячи в класі за партою, і учень, який засвоює знання про природу, спостерігаючи та досліджуючи об’єкти довкілля, розвиваються по-різному. Пізнання відбувається в дії, через дії істоти. Через дії формуються і когнітивні здібності. Суб’єкт пізнання має рухатися в середовищі, з яким він взаємодіє, який пізнає.

Тому особливу увагу необхідно приділяти підготовці майбутніх учителів початкових класів, які будуть уособлювати все, що пов’язано з учнями – з їх навчанням, вихованням і розвитком.

Саме зараз, найважливішим стає підготовка вчителів початкових класів, які “відкриють очі дитині на світ природи”, в якому отримуватиме не готові, незрозумілі для неї факти та явища природи, а за допомогою вчителя, експериментуючи, самостійно досліджуватиме і пізнаватиме світ природи.

Аналіз останніх досліджень і публікацій Для вирішення цих проблем важливе значення має вивчення й аналіз проблеми змісту природознавчої освіти в початковій школі.

Експеримент у навчанні молодших школярів природознавству розглядався такими вченими, як В. Вахтерьов, А. Герд, П. Завітаєв, С. Павлович, О. Пинкевич, І. Полянський, Б. Райков, Л. Сєврук, К. Ягодовський. Обґрунтування питання дослідів у курсі природознавства розглядалося в працях В. Горощєнко, З. Клєпініної, Г. Ковальової, Л. Мєльчакова, В. Онищука, О. Плєшакова, М. Скаткіна.

Державною програмою “Вчитель ” визначено, що саме вчителю належить головна роль в освіті, адже він допомагає становленню громадянина як особистості та фахівця, зміцненню інтелектуального та духовного потенціалу нації [2,с.5].  

Запровадження стандартів дозволяє створити єдиний освітній простір і одночасно умови для варіативності та профільності навчання, якісного оновлення змісту. Тому останні десять років триває інтенсивний пошук нових форм і методів навчання природознавства, які дадуть можливість молодшим школярам вивчати природознавчі дисципліни, ознайомлюватися з довкіллям за допо-

помогою експерименту та досліду.

Незважаючи на значну кількість наукових праць, які розкривають дану проблему, питання залишається малодослідженим і потребує всебічного обґрунтування, що забезпечить підвищення рівня професіоналізму та компетентності і відповідатиме новим соціальним та освітнім вимогам.

Мета написання статті полягає в обґрунтуванні й описі основних положень і складових компонентів досліду й експерименту.

Актуальність теми дослідження. У період шкільного дитинства при сприятливих умовах життя інтенсивно розвивається інтелектуальна й емоційно-вольова сфера дитини, закладаються основи правильного відношення до предметів й явищ навколишнього середовища. Важливий фактор впливу на дітей – систематична, цілеспрямована навчально-виховна робота, у якій особливе місце займає процес ознайомлення із природою. Теорія й практика навчання доводить, що основним фактором розвитку дитини є її практична діяльність. Ефективність процесу навчання складається не тільки в тому, щоб дати учням глибокі й міцні знання, але й в організації самостійного їх набуття, творчого підходу до навчання й практичного застосування знань. Особлива увага приділяється розвитку в школярів самостійній розумовій діяльності в процесі засвоєння знань. В таких випадках вчитель при вивчені курсу природознавства застосовує практичні методи навчання.

Виклад основного матеріалу. До методів дослідження, з якими школярі ознайомлюються у початкових класах належить дослід.

Досліди є більш складною формою вивчення природи, оскільки передбачають: визначення у штучних умовах особливості об’єктів; створення спеціально підготовлених умов для їх проведення; формування вміння зіставляти явища і процеси, за якими спостерігають під час досліду, з тим, що відбувається у природних умовах, робити висновки і узагальнення.

На перших етапах навчання першокласники не володіють у достатній мірі знаннями про об’єкти природи та навичками дослідницької роботи з ними. Тому вчитель проводить демонстраційні досліди, показує, як треба працювати з предметами природи під час виконання досліду, вказує, як і для чого слід проводити спостереження, на що варто звернути особливу увагу, куди і як записати результати роботи, як фіксувати послідовність етапів проведення дослідів, як робити висновки. Доцільно ознайомити учнів з інструкцією, у якій дається план дій і пропонується певний спосіб фіксації результатів. Важливою вимогою до демонстрації дослідів є підготовка необхідного обладнання, його встановлення, щоб кожен учень міг спостерігати за діями вчителя. Під час демонстрації дослідів доцільно використовувати запитання практичного характеру. Для повторення і закріплення набутих знань — ставити дітям запитання, відповіді на які потрібно довести дослідом. Наприклад: «Як довести, що у ґрунті є повітря?» Ці активні методи пізнання природи починають займати в системі початкового навчання певне місце.

Дослід і експеримент мають велике значення для розвитку пізнавальних здібностей молодших школярів, вони дають можливість побачити різноманітні процеси, властивості природних об’єктів, зрозуміти сутність природних явищ. Дослід і експеримент сприяють формуванню матеріалістичного усвідомлення фактів і явищ природи, виховання спостережливості, мислення, мовлення молодших школярів. Учень, який отримує знання про природу, сидячи в класі за партою, і учень, який засвоює знання про природу, спостерігаючи та досліджуючи об’єкти довкілля, розвиваються по-різному. Пізнання відбувається в дії, через дії істоти. Через дії формуються і когнітивні здібності. Суб’єкт пізнання має рухатися в середовищі, з яким він взаємодіє, який пізнає.

Становлення й розвиток природознавства започаткували застосування практичних методів пізнання природи, що мають вагоме значення в навчально-виховному процесі. Вони дозволяють реалізовувати необхідні принципи дидактики – діяльністний підхід і гуманізацію навчання. Дитина з об’єктивної настанови перетворюється в суб’єкт власної діяльності, що зумовлено її природою. Крім цього саме суб’єктна позиція дитини є характерною ознакою розвивального навчання. Практичні методи сприяють розвитку інтересу до навчання, формують творчі здібності школярів, активізують теоретичну і практичну

пізнавальну діяльність людей [7,с.40].

Застосування практичних методів, зокрема досліду й експерименту, потребують від учителя особливої уваги до організації уроку, оскільки керувати самостійною практичною діяльністю школярів дуже складно. Тому в системі професійної підготовки майбутніх учителів початкових класів необхідно не тільки розкривати методику проведення дослідів і експериментів у природознавстві, але й розкривати сутність цих явищ, вчити організовувати, насамперед, самостійну практичну діяльність молодших школярів [2,с.4].

Дослідно-експериментальна діяльність стає найактуальнішою тоді, коли є значний результат у тій навчальній діяльності учнів, де розумова робота відбувається в поєднанні з практичною, коли діти здобувають значну частину знань самостійно, за допомогою досліду й експерименту [5,с.75].

Експеримент або дослід як метод навчання можуть застосовувати й тоді, коли вивчення об’єкту чи явища природи у звичайних умовах стає неможливим, і потребує штучно створених спеціальних умов.

Експеримент базується на практичній дії суб’єкта, на досліджуваному об’єкті й частіше охоплює операції спостереження, що приводять не тільки до якісних, описових, але й до кількісних результатів. У цьому аспекті експеримент – різновид практичної дії з метою отримання знань. У процесі експериментального природничо-наукового дослідження у спеціальних і керованих умовах вивчаються різноманітні властивості та явища природи.

Відрізняючись від звичайного спостереження активною дією на об’єкт, у більшості випадків експеримент здійснюється на основі певної теорії, що визначає постановку експериментальної задачі й інтерпретацію результатів. Експеримент як критерій природничо-наукової істини є основою наукового пізнання дійсності.

Разом із спостереженням, він відноситься до емпіричних форм природничо-наукового пізнання. Проте між ними є істотні відмінності: експеримент – перетворююча зовнішній світ діяльність людини, а спостереженню притаманні ознаки споглядальності й плотського сприймання досліджуваного об’єкту. У процесі експерименту під час активного втручання досліджуваний об’єкт штучно проявляє ті або інші його властивості, які є предметом вивчення у природних або в спеціально створених умовах.

Багато експериментальних досліджень спрямовано не тільки на обґрунтування природничої істини, але і на обробку технологій виготовлення нових видів різноманітної високоякісної продукції. Саме в цьому найбільше виявляється практична спрямованість експерименту як прямого шляху вдосконалення будь-якого технологічного циклу.

Експериментальні засоби за своєю суттю не однорідні: їх можна розділити на дві основні, відмінні за функціональним призначенням системи: що містять досліджуваний об’єкт із заданими властивостями; що забезпечують дію на досліджуваний предмет.

Залежно від експериментального завдання ці системи виконують різну роль.    Чим складніше експериментальне завдання, тим гостріше стоїть питання чистоти експерименту й достовірності одержаних результатів. Існують чотири шляхи з’ясування цього питання: багатократне повторення дослідів; удосконалення технічних систем і приладів; урахування чинників, що впливають на досліджуваний об’єкт; попереднє планування експерименту, що дозволяє як найповніше врахувати специфіку досліджуваного об’єкту та можливості приладового забезпечення [7,с.41].

Специфіка дослідної діяльності полягає в тому, що вона допомагає отримати явище в, так би мовити, „чистому вигляді”, зокрема: уникати впливу побічних факторів, досліджувати явище в різних умовах, припиняти дослідний процес на будь-якій стадії та повторювати необхідну кількість разів, вивчати його більш ретельно, ділити на окремі частини, виділяти цікаве. Таким чином, досягається глибина дослідження сутності явищ і законів природи, підвищується обґрунтованість висновків, що можуть бути зроблені на основі досліду.

Навчальний дослід – це елементарний експеримент. Він є одним із найважливіших методів пізнання природи, накопичення чуттєвого досвіду. Інформація, здобута таким шляхом, є основою певних теоретичних узагальнень, висновків, встановлення або підтвердження вже засвоєних закономірностей. З допомогою досліду відбувається глибше пізнання об’єктів природи [1,с.62].    Увесь процес дослідництва складається з підготовки до проведення дослідів (учителя та учнів) і виконання дослідницької роботи. Вчитель, готуючись до проведення дослідів, експерименту повинен проаналізувати зміст навчання, встановити міжпредметні зв’язки, які він має використати в процесі дослідно-експериментальної діяльності, спланувати досліди чи експеримент з урахуванням рівня загальної підготовки молодших школярів, а також підготовленості їх до проведення досліду, експерименту.

Ураховуючи вікові особливості учнів, важливо передбачити, щоб демонстрації передували самостійному експерименту та практичній роботі. За таких умов, демонстрації, що їх здійснює вчитель, з урахуванням психолого-педагогічних принципів наочності, дають можливість чітко акцентувати увагу учнів на об’єкті або процесі, що вивчається. Разом із тим, професійна постановка вчителем демонстраційного експерименту виконує роль своєрідної інструкції, полегшуючи учням виконання дослідів під час практичних, домашніх експериментальних робіт.

Дія методу експерименту заснована на проведенні школярами дослідницької роботи, що схожа на роботу вченого. Ця подібність складається у загальному спрямуванні логічного процесу. І вчений, і школяр проводять спостереження за предметами та явищами в природних умовах, порівнюють дані, дають пояснення, що відбувається, роблять висновки. Ці висновки у першому та другому випадку є відкриттям. Тільки відкриття вчених – є дійсними, що збагатили науку, а відкриття школярів – це відкриття для самих себе. Процес досліджень дитини набагато скорочений ніж у вченого, він спрощений: немає проміжних пошуків, помилкових спроб. Учений самостійно виконує дослідження, ставить мету, розробляє методику, а школяр виконує роботу за допомогою вчителя, який керує діяльністю дитини, орієнтуючись на мету навчально-виховного процесу [6,с.40].

Висновки. Розвиток суспільства в значній мірі визначається рівнем наукових технологій, напрями яких засновані на досягненнях відповідних галузей природознавства. Сучасне природознавство володіє великим різноманіттям методів досліджень, серед яких експеримент і дослід – найефективніші та дієві засоби пізнання.

Експеримент і дослід як методи наукового пізнання мають велике значення у навчальному процесі. Якщо порівнювати ці методи з іншими практичними методами, то вони забезпечують емпіричний рівень пізнання й відрізняються від інших тим, що викликають більш активну мисленнєву діяльність; розвивають дослідницькі навички у школярів, їх творчі здібності, самостійність, самоконтроль, цілеспрямованість.

Перспективи подальших пошуків у напрямку дослідження. Плануємо здійснити більш детальний аналіз основ професійної підготовки майбутніх учителів початкової школи з дисциплін природознавчого циклу.