Развитие умений и навыков экспериментирования

Мысленный эксперимент

На первый взгляд словосочетание «мысленный эксперимент» может показаться странным. Если в ходе рассуждений и умозаключений можно прийти к правильному выводу, то при чем тут эксперимент? Ведь слово «эксперимент» предполагает проведение каких-то действий с объектом исследования. Всё же специалисты выделяют особые мысленные эксперименты. В ходе мысленных экспериментов исследователь представляет себе каждый шаг своего воображаемого действия с объектом и может яснее увидеть результаты этих действий.

Попробуем в ходе мысленных экспериментов решить следующие задачи (они предложены известным английским психологом, специалистом в области обучения одаренных детей Джоан Фримен):

Что можно сделать из куска бумаги?

Что будет, если все станут выше ростом?

Что нужно для того, чтобы накормить все человечество?

А вот еще несколько задач такого рода уже из практики американских образовательных учреждений, также работающих с одаренными детьми:

На какое животное похоже темнеющее перед грозой небо? Почему?

Почему металлическую пружину можно сравнить с надеждой?

Айсберг напоминает глобальную идею потому, что…

Если бы озеро было столом, чем были бы лодки?

Нельзя не заметить, что эти задачи могут решать дети разного возраста и даже взрослые. Просто уровень требуемых ответов может быть разным. Задачи это допускают.

Давайте рассмотрим еще несколько аналогичных заданий:

Что можно сделать из песка? (глины, дерева, бетона)

Что будет, если люди научатся читать мысли других?

Что нужно сделать, чтобы прекратились войны?

Какими должны быть города, чтобы люди не гибли на дорогах?

А вот более сложная ситуация для мысленного эксперимента в области психологии. Читаем детям неоконченный рассказ:

«Ребята играли в футбол во дворе. Дима хотел забить мяч в ворота, но удар не получился, мяч сорвался с ноги и попал в окно квартиры на первом этаже. Окно разбилось…» Представьте, что вы милиционер, идущий мимо, что вы скажете Диме? А что бы вы сказали, если бы были его другом? Его сестрой? Его бабушкой? Его родителями?

Эксперименты с реальными объектами

Эксперимент «Определяем плавучесть предметов». Предложим детям собрать по десять разных предметов. Это могут быть самые неожиданные предметы, например: деревянный брусок, чайная ложка, маленькая металлическая тарелочка из набора игрушечной посуды, яблоко, камешек, пластмассовая игрушка, морская раковина, небольшой резиновый мячик, шарик из пластилина, картонная коробочка, металлический болт и др.

Теперь, когда предметы собраны, можно выстроить гипотезы по поводу того, какие предметы будут плавать, а какие утонут. Затем эти гипотезы надо проверить.

Дети не всегда могут гипотетически предсказать поведение в воде таких предметов, как яблоко или пластилин, кроме того, металлическая тарелка будет плавать, если ее аккуратно опустить в воду, не наливая воды внутрь. если вода попадет, то она, конечно же, утонет.

После того как первый опыт закончен, продолжим эксперимент. Изучим сами плавающие предметы. Все ли они легкие? Все ли они одинаково хорошо держатся на воде? Зависит ли плавучесть от размера и формы предмета? Будет ли плавать пластилиновый шарик? А если мы придадим пластилину, например, форму тарелки?

А что произойдет, если мы соединим плавающий и не плавающий предметы? Они будут плавать или оба утонут? И при каких условиях возможно и то и другое?

Эксперимент «Как вода исчезает». Приведем пример другого эксперимента с водой. Попробуем провести экспериментальное исследование процесса «исчезновения» воды. Вода, как известно детям, может впитываться, а может испаряться. Попробуем изучить экспериментально эти ее свойства.

Возьмем разные предметы, например: губку, газету, кусочек ткани (полотенце), полиэтилен, металлическую пластинку, кусочек дерева, фарфоровое блюдце. Теперь аккуратно, ложкой будем понемногу поливать их водой. Какие предметы не впитывают воду? Перечислим. Теперь определим — из тех, что впитывают, какие впитывают лучше: губка, газета, ткань или дерево? Если воду плеснуть на часть каждого из этих предметов, весь ли предмет намокнет или только то место, куда попала вода?

Продолжим эксперимент по «исчезновению воды». Нальем воду в фарфоровое блюдце. Воду оно не впитывает, это мы уже знаем по предыдущему опыту. Границу, до которой налита вода, мы чем-нибудь отметим, например фломастером. Оставим воду на один день и посмотрим, что произошло. Какая-то часть воды исчезла, испарилась. Отметим новую границу и через день вновь проверим уровень воды. Вода неуклонно испаряется. Она не могла вытечь, она не могла впитаться. Она испарилась и улетела в воздух в виде маленьких частиц.

Эксперимент «Измерение объема капли». Самый простой способ — капля падает в емкость известного объема (например, в аптечную мензурку). Другой способ — на аптечных весах определяем, сколько капель в одном грамме. Затем грамм поделим на количество капель и получим вес одной капли.

Эксперимент с лучом света. Нам понадобится настольная лампа или фонарик. Попробуем определить, как разные предметы пропускают свет. Запасемся листами бумаги (чертежная, обычный тетрадный лист, калька, цветная бумага из набора для труда и др.), полиэтиленом разной плотности, кусочками различной ткани, цветными стеклами и пр.

Перед проведением опыта попробуем предположить, пропускает ли тот или иной предмет свет. Затем начинаем наш эксперимент и опытным путем находим те предметы, которые свет пропускают, и те, которые его не пропускают.

Эксперимент с отражением. Многие блестящие предметы, и это хорошо известно детям, позволяют увидеть собственное отражение. Попробуем провести эксперимент с отражением.

Сначала давайте подумаем и поищем, где можно увидеть собственное отражение. После коллективной беседы на эту тему и нахождения несколько вариантов можно попробовать поискать в комнате предметы, в которых можно увидеть отражение. Это не только зеркала, но и полированная мебель, фольга, некоторые детали игрушек. Свое отражение можно увидеть и в воде.

Разглядывая собственные отражения, попробуем определить, всегда ли отражение ясное и четкое. От чего зависят его ясность и четкость? Дети в ходе экспериментов придут к выводам, что предметы, имеющие очень гладкие, блестящие поверхности, дают хорошее отражение, предметы шероховатые — значительно хуже. А есть множество предметов, которые вообще не позволяют увидеть собственное отражение.

Проведем исследование причин искажения отражения. Например, собственное отражение можно увидеть в не очень ровном зеркале или оконном стекле, в блестящей ложке, смятой фольге или другом не плоском предмете. Почему в этом случае оно такое смешное?

Эти опыты могут получить интересное продолжение дома. Например, детям предлагается провести эксперимент по поводу того, как относятся к собственному отражению животные. Особенно живо реагируют на свое отражение котята, щенки, попугайчики и другие домашние любимцы.

Эксперимент с отражением света. Попробуем провести эксперимент, похожий на тот, что когда-то провел Галилео Галилей, доказывая своим коллегам, что Луна вовсе не полированный шар. Он использовал белую стену здания и зеркало. Мы вместо белой стены можем воспользоваться листом белой чертежной бумаги.

Из предыдущих опытов мы уже знаем, что гладкие, идеально отполированные поверхности дают прекрасные отражения. И чем поверхность лучше отполирована, тем отражение четче. Поверхность зеркала значительно более гладкая, чем поверхность бумаги. Бумага даже немного шероховатая на ощупь, и свое отражение в ней совсем не увидишь. А вот что будет лучше отражать луч света: зеркало или бумага? Что будет светлее: бумага или зеркало?

В комнате с задернутыми шторами направим луч света (от настольной лампы или фонарика) на бумажный лист и на зеркало. При каком условии зеркало будет ярче, чем белый лист? Только в одном случае: если луч света от лампы, отразившись в зеркале, точно попадает в глаз наблюдателя. Во всех других случаях белый бумажный лист ярче, светлее, чем зеркало.

З адания, требующие проведения экспериментов, могут разрабатываться на любом материале. Вот, например, задание — как определить, не вскрывая яйцо, сырое оно или вареное. Любая хозяйка знает ответ на этот вопрос, но ребенку это не всегда известно, зато ответ можно найти и путем собственных экспериментов.

Эксперименты с домашними животными. Давайте проведем эксперименты, чтобы определить, как наши домашние питомцы (волнистые попугайчики, кошки, собаки и др.) относятся к музыке, к громким звукам, резким жестам. Любят ли они петь и при каких условиях охотно поют самостоятельно.

Можно проверить, насколько способен обучаться наш щенок, котенок или волнистый попугайчик. Предложим ему для освоения какую-либо из известных команд («сидеть», «лежать», «голос», «дай лапу»). Если он уже знает все обычные команды, придумаем новую, например «спать» (допустим, что по этой команде щенку надо лечь на спину) или «прячься» (по команде надо спрятаться под креслом). Сколько повторений понадобится, чтобы наш воспитанник усвоил команду — 2–3 или 10?

Мы привели несколько примеров экспериментов, доступных детям. В настоящее время издается много книг с описанием подобных методик. Их вполне можно использовать для развития у ребенка интереса к экспериментированию и навыков проведения экспериментов.