Хімія. 7 клас. Мідак
§ 5. Спостереження й експеримент у хімії
У цьому параграфі ви дізнаєтеся:
- про спостереження та правила його проведення;
- що таке гіпотеза та чому вона потребує перевірки;
- як перевірити гіпотезу.
Сьогодні дізналася про себе дещо цікаве. Виявляється, зір у котів приблизно в 6 разів кращий, ніж у людей. Справді, я можу помічати будь-які дрібниці навіть у сутінках. Отже, я дуже спостережлива. Науковці та науковиці кажуть, що це допоможе мені в майбутніх наукових дослідженнях. І, можливо, я сформулюю нову теорію або відкрию новий закон. Але для початку потрібно зібрати інформацію та сформулювати гіпотезу. Ви вмієте це робити?
• Як гіпотеза стає теорією?
Опрацьовуємо інформацію
Спостереження як найпростіший метод пізнання
Пригадайте, що таке спостереження. Під час вивчення курсу «Пізнаємо природу» («Природничі науки» або «Довкілля») ви спостерігали за рослинами та тваринами. Пригадайте та обговоріть з однокласниками та однокласницями результати спостережень, які вас найбільше зацікавили. Поясніть, які висновки ви зробили за результатами спостережень.
Спостереження — це найдоступніший метод пізнання тіл чи явищ природи у звичних для них умовах існування за допомогою органів чуття.
• Розгадайте ребус.
• Чи потрібно під час спостереження виконувати вимірювання?
Правила проведення спостереження
Спостерігаючи за явищами природи, людина навчилася висувати гіпотези та, перевіряючи їх, робити певні висновки.
Гіпотеза — це припущення, яке висувають для пояснення спостережуваного явища та перевіряють.
• Розгадайте ребус.
Експеримент у хімії
Гіпотеза на основі тільки самого спостереження далеко не завжди буває правильною. Зазвичай гіпотези перевіряють методами наукового пізнання — моделюванням та експериментом.
• Пригадайте, що таке метод пізнання?
Моделювання — це метод пізнання, у якому вивчення тіл і явищ відбувається з використанням моделі.
Експеримент — це метод наукового пізнання, у якому вивчення тіл і явищ відбувається в доцільно вибраних або штучно створених умовах.
Перед виконанням експерименту необхідно визначити мету; обґрунтувати гіпотезу, яку можна покласти в його основу; визначити умови виконання; підібрати інструменти та продумати способи їх використання; скласти план експерименту.
Жоден експеримент не виконують без спостережень. І спостереження, й експеримент часто супроводжують вимірювання та використання обчислень.
Ідеально точно відтворити в лабораторних умовах усі явища, які спостерігають в природі, практично неможливо, тому науковці моделюють їх, виключаючи фактори, які, на їхню думку, не впливають на даний процес. Під час виконання експерименту здійснюють спостереження, роблять висновки, формулюють закони, які описують загальні закономірності всіх явищ, що відбуваються незалежно від людини.
На основі перевірених гіпотез створюють певні теорії (моделі).
Теорія — це гіпотеза, яка витримала багаторазові експериментальні перевірки.
Закон — теоретично обґрунтоване й практично доведене наукове твердження.
Хімічні дослідження зазвичай вимагають скоординованої роботи багатьох учасників. Кожен етап дослідження має бути зрозумілим. Лабораторні випробування та експерименти дослідники повинні виконувати в спосіб, який є водночас етичним і доброчесним, а результати можуть бути відтворені іншими за допомогою тих самих методів та обладнання. Саме тому під час досліджень обов'язково протоколювати (фіксувати, записувати) результати експерименту. Окрім детальних методик, обладнання й інструментів, протоколи також містять цілі дослідження, обґрунтування дизайну експерименту та процедури обробки експериментальних даних.
Для швидкої фіксації результатів зручно використовувати диктофон (для надиктовування та запису результатів). Пізніше такі записи обробляють, осмислюють і подають у вигляді таблиць, діаграм, схем тощо.
Досліджуємо
Робота в групах
Групи по черзі одна одній генерують одну гіпотезу. Завдання іншої групи: скласти план експерименту для перевірки цієї гіпотези. Запишіть необхідне обладнання для його виконання, порядок виконання та очікувані спостереження.
Робота в групах
Дотримуючись правил безпеки, виконайте одну із запропонованих дій і проведіть спостереження. Запишіть результати спостереження на диктофон і передайте записи іншій групі. Завдання іншої групи: скласти протокол виконаного експерименту.
1. Запаліть і загасіть сірник.
2. Відріжте шматок яблука (грушки, хурми тощо) і простежте за змінами через деякий час.
3. Відкрийте пляшку мінеральної води.
Представте протоколи експериментів однокласникам/однокласницям. Обговоріть, чи правильно вони були складені. Чи всі зміни були зафіксовані?
Пояснюємо, творимо, використовуємо в житті
1. Закінчіть речення:
• Спостереження — це ...
• Гіпотезу сформульовано на основі ...
• Гіпотеза потребує ...
• Експеримент — це ...
2. Дайте відповіді на запитання:
• Що таке модель?
• Що таке теорія?
• Що таке закон?
• Чим гіпотеза відрізняється від теорії?
3. Поясніть, як гіпотезу перетворити в теорію?
4. Що робити досліднику/дослідниці у випадку невдало виконаного експерименту? Відповідь обґрунтуйте.
5. Що робити досліднику/дослідниці за умови, що гіпотеза перевірена, але не підтверджена? Відповідь обґрунтуйте.
6. Поясніть основні етапи проведення спостереження та експерименту.
7. Для чого потрібно протоколювати результати експерименту? Наведіть приклади.
8. Прочитайте уважно уривок тексту.
У тихому містечку живуть дуже допитливі та винахідливі діти Максим та Оленка. Їх завжди цікавлять явища, що відбуваються навколо них. Сьогодні вони розпочали свій черговий експеримент на кухні: взяли дві склянки, в одній розчинили цукор у гарячій воді, а в другій — у холодній.
1) Які гіпотези могли сформулювати Максим та Оленка перед початком експерименту?
2) Що спостерігали діти, виконуючи експеримент?
3) Як би ви запротоколювали експеримент, допомагаючи дітям?
4) Які закономірності можуть виявити дослідники після свого експерименту? Допоможіть їм зробити обґрунтовані висновки.
9. Уявіть собі, що ви працюєте в лабораторії однієї з українських солеварень. Вам потрібно дослідити вплив ступеня подрібнення кухонної солі на швидкість її розчинення у воді.
1) Сформулюйте гіпотезу, яку потрібно перевірити.
2) Який посуд, обладнання та реактиви вам потрібні для виконання експерименту?
3) Складіть план експерименту.
10. Перегляньте ваші карти успіху після вивчення першої теми з хімії та проаналізуйте їх. Створіть лепбук «Мої перші кроки в пізнанні хімії» або «Мої досягнення в хімічному експериментуванні» та презентуйте його однокласникам/однокласницям. Оцініть лепбуки своїх однокласників/однокласниць.
Робота в групах
За допомогою діаграм Венна укажіть спільне та відмінне між епізодичним і систематичним спостереженням під час хімічних досліджень.
Перевірте себе
1. Ваги показали, що стілець із дерева важчий, ніж із пластику. Про який етап одержання нових знань ідеться у твердженні?
- a) гіпотеза
- б) теорія
- в) експеримент
- г) спостереження
2. Хімік Гарольд Урей припустив, що Місяць прилетів з іншої частини Галактики. Про який етап набуття нових знань ідеться у твердженні?
- a) гіпотеза
- б) теорія
- в) експеримент
- г) спостереження
3. Знайдіть і виправте помилки, якщо вони є в даних твердженнях:
- a) Експеримент — найпростіший метод пізнання.
- б) Деякі експерименти можна виконувати без спостережень.
4. Відшукайте слова, які ви вивчили в цьому параграфі та пригадайте, що вони означають.
А чи знаєте ви...
Фізик Майкл Фарадей (1791-1867) відомий не лише відкриттями, але й наполегливістю. Народжений у бідній сім’ї, змушений залишити школу в 13 років заради підробітку, він не полишав своє захоплення хімією та фізикою. Майбутній науковець облаштував домашню лабораторію, у якій виконував експерименти. Для того, щоб одержати електричний струм за допомогою магнітного поля, Фарадею довелося провести аж 16 000 дослідів!
Це ж треба! Яким наполегливим був Майкл Фарадей! Мабуть, тому він і став таким відомим. Я теж уважаю, що зовсім не варто зупинятися після невдач. Треба визначити мету та впевнено йти до неї! Я так і зроблю!
Продовжую вивчати нові терміни:
observation — спостереження;
hypothesis — гіпотеза.
Чи все вам сьогодні вдалося? Внесіть інформацію про ваші досягнення в карту успіху.
• Використовуючи додаткові джерела інформації, відшукайте відкриття хімічних речовин, які змінили хід історії. Оберіть одне з них, ретельно опрацюйте історію відкриття. Виділіть в історії етапи набуття нових знань (спостереження, гіпотеза, експеримент). Результати пошукової роботи оформіть у вигляді мініпроєкту та обговоріть його з однокласниками/однокласницями в класі.
