Пізнаємо природу. 5 клас. Янкавець

§ 2. Спостереження, експеримент, вимірювання, моделювання

Пригадаймо, поміркуймо

  • Які методи дослідження природи ви знаєте?
  • Чим відрізняються між собою експеримент і спостереження? Наведіть приклади.
  • Чому метод моделювання сьогодні стає актуальним?

Людина в усі часи прагнула до пізнання природи й використовувала для цього різні методи — способи пізнання чогось. Методами вивчення природи є спостереження, експеримент, вимірювання та моделювання.

Спостереження — перший крок до пізнання природи, коли людина за допомогою органів чуття спостерігає за природними тілами і явищами у звичних для них умовах (мал. 2.1). У кожній сфері науки спеціалісти по-своєму використовують цей метод. Скажімо, географи/географині беруть до уваги вивчення погодних умов, зміни, що відбуваються на земній поверхні, економічні ресурси тощо. Спеціалісти/спеціалістки з астрономії спостерігають за подіями, що відбуваються за межами нашої планети, у далекому космосі (мал. 2.2). Біологи досліджують тіла живої природи або істот, що вже вимерли, а також різноманітні закономірності, системи, уплив світу живих організмів на об’єкти неживої та живої природи. Фізиків та фізикинь цікавлять закономірності в природі, різні явища й закони, властивості тощо. Хіміки/хімікині вивчають взаємодію речовин у природі.

Мал. 2.1. Органи чуття — смак (а), нюх (б), слух (в) — допомагають людині в пізнанні природи

Мал. 2.2. Спостереження астрономів-аматорів

Експеримент — це такий метод наукового дослідження, коли вивчаються тіла і явища у спеціально створених умовах.

Експерименти можна повторювати багаторазово, спостерігаючи за тим, як змінюються чи не змінюються результати. На відміну від спостереження, експеримент дозволяє природодослідникові/природодослідниці безпосередньо взаємодіяти з досліджуваним об’єктом.

Дослідження природи стає точнішим, якщо в ході спостереження чи експерименту здійснювати вимірювання.

Вимірювати — означає охарактеризувати величину чого-небудь за допомогою спеціального приладдя або мірки чи еталона (мал. 2.3). Своєю чергою, еталон — точний зразок для порівняння із чим-небудь.

Мал. 2.3. Без вимірювальних приладів не може працювати жодне виробництво

У попередніх класах ви вже знайомились з основними еталонами: розмір, маса, об’єм, шлях та час. Згадаймо, що в 1 км — 1000 м, в 1 м — 10 см, в 1 см — 10 мм; в 1 т — 1000 кг, в 1 кг — 1000 г, в 1 л — 1000 мл; 1 доба - це 24 год, 1 год — 60 хв, 1 хв — 60 с. Усі ці еталони людина використовує в повсякденному житті. Так, навігатор в автомобілі вкаже відстань до наступного повороту чи кінцевої зупинки, продавець/продавчиня запропонують товар відповідної ваги (наприклад, кілограм цукерок чи яблук), а офіціант або офіціантка в кафетерії — великий (500 мл) або маленький (350 мл) стакан соку. Під час фізичної активності людина рахує пульс за 1 хв. На зупинці метро дивиться на електронне табло, щоб дізнатись, коли прибуде поїзд. Ось так це працює!

Моделювання — це створення моделі (копії) чого-небудь із метою дослідження властивостей, поведінки, процесів тощо обраного об’єкта пізнання (мал. 2.4, 2.5). Цей метод дає можливість, скажімо, вивчати процеси, які в реальному житті відбуваються миттєво, — хімічні реакції, фізичні перетворення. У такому випадку часто використовують ще й 3D-моделювання — тобто моделювання процесів на комп’ютері за допомогою спеціальних програм. Тож можна передбачити, коли станеться виверження вулкана, якою траєкторією летітиме астероїд біля Землі, як поводитиме себе той чи той матеріал, із якого планують побудувати міст, під час великих навантажень тощо.

Мал. 2.4. Демонстрація біологічної моделі на уроці

Мал. 2.5. Виготовлена власноруч модель літака із цупкого картону

Часом також створюють такий вид матеріальної моделі, як муляж. Це натурального розміру зліпок із гіпсу, воску, парафіну, пластику тощо, який точно відтворює форму предмета (мал. 2.6).

Мал. 2.6. Муляж «Система органів тіла людини»

Опорні точки. Методи дослідження природи — спостереження, вимірювання, експеримент та моделювання — взаємопов'язані між собою. Тому природознавці/природознавиці для всебічного дослідження у своїй роботі використовують усі зазначені методи.

Запитання для повторення

  • 1. Як у різних галузях науки використовують метод експерименту?
  • 2. Що таке 3D-моделювання? Коли і де застосовують цей метод?
  • 3. Поясніть, якими методами дослідження природи слід користуватися під час вивчення атмосферних опадів: снігопадів, злив, граду тощо.
  • 4. Робота в групі. Ознайомтеся з приладами та обладнанням для дослідження природи в кабінетах хімії, біології, фізики чи географії. Візьміть інтерв'ю в учителів/учительок із цих предметів. Поговоріть про особливості їхніх курсів, обладнання та методи дослідження, які вони використовують у навчальному процесі.