§ 3. Что помогает проводить исследование?

Естествознание, 5 класс. Учебник: Верховцева Л. А. и др. (Алматыкітап баспасы, 2023). Глава 1: Мир науки. Страницы 17–22.

Чему научишься

• Называть три метода исследования: наблюдение, эксперимент, измерение.
• Делить приборы на лабораторные, увеличительные и измерительные.
• Подбирать единицу измерения к величине: длина — метр, масса — килограмм…
• Проводить опыт с тенью и записывать результаты.

Разминка

• Какой метод исследования ты освоил на прошлом уроке? Социологический опрос.
• Каких шагов плана исследования не хватает в цепочке «проблема → объект и предмет → … → гипотеза → задачи»? Источники информации, тема, цель.
• Чем измеряют температуру воздуха? Термометром.
• Сколько сантиметров в метре? 100.

Разбираемся

Опроса мало

Опрос подходит, чтобы изучать людей: их мнения, привычки, интересы. А как спросить у камня, из чего он состоит? Или у звезды, далеко ли она? Для природы нужны другие способы — методы исследования.

📌 Методы исследования — способы, которые помогают изучать явления, точно записывать результаты и добираться до цели.

Три главных метода

Наблюдение. Смотрим, как всё происходит само, и не вмешиваемся. Например, каждый день записываем, когда на карагаче под окном распускаются листья.

Эксперимент (опыт). Сами создаём условия и смотрим, что изменится. Например, ставим один росток на окно, а другой в шкаф — и сравниваем.

Измерение. Узнаём точное число с помощью прибора: длину, массу, объём, время, температуру.

💡 Учёные почти всегда сочетают методы. Так они видят явление с разных сторон и проверяют сами себя: если наблюдение и опыт дают одно и то же — результату можно верить.

🌟 Француз Жан Анри Фабр (1823–1915) всю жизнь наблюдал за насекомыми: как жук-скарабей катает шарик, как оса ловит добычу. Он описал это в книгах так увлекательно, что их читают и сегодня.

Приборы: три команды

На рисунках в параграфе — десять приборов. Их можно разделить на три группы.

• Лабораторное оборудование — посуда и держатели для опытов: колба, держатель для пробирок.
• Увеличительное оборудование — чтобы увидеть мелкое или далёкое: лупа (увеличительное стекло), микроскоп, телескоп.
• Измерительное оборудование — чтобы получить число: линейка, весы, секундомер, термометр, мерный стакан.

⚠️ Частая ошибка. Мерный стакан стоит в химической лаборатории, поэтому его часто называют лабораторным. Это тоже не ошибка! Но у него есть шкала, и им измеряют объём. Поэтому чаще его относят к измерительным.

Техника, которая видит невидимое

Лазеры, компьютеры, спектрометры позволили изучать то, чего глаз не видит. Например, томограф (большое «кольцо» с кроватью на фото) делает снимки тела изнутри слой за слоем. По ним врачи находят болезнь, когда человек ещё не чувствует недомогания.

Эталоны и единицы

Чтобы все люди мерили одинаково, договорились об эталонах — главных единицах.

👨‍👩‍👧 Родителю. Устройте дома «охоту на единицы»: на пачке молока (л или мл), на сахаре (кг или г), на градуснике (°C), на рулетке (см). Пусть ребёнок назовёт величину для каждой.

Этап 4: выбор методов

Помнишь план из прошлого урока? К нему добавляется 4-й этап — выбор методов и сбор фактов. Решаем, будем ли наблюдать, ставить опыт или измерять, и собираем данные.

Проверь, как понял

Проверь себя

• Какое оборудование бывает? Лабораторное, увеличительное, измерительное.
• Что такое эталон? Главная единица, по которой сверяют все измерения: метр, килограмм, секунда.
• Что видит томограф? Что происходит внутри тела, — по снимкам находят болезни на ранней стадии.

Решаем упражнения

№ 1

С какими методами исследования ты познакомился?

Ответ: социологический опрос (на прошлом уроке), наблюдение, эксперимент, измерение.

№ 2

Что можно узнать с помощью наблюдений?

Пример ответа. Как меняется природа по временам года, когда прилетают птицы, как растёт растение, как ведут себя животные, какая погода, как движутся Солнце, Луна и звёзды.

Ответ: как происходят явления в природе сами по себе — без нашего вмешательства.

№ 3

Чем эксперимент отличается от наблюдения?

Как думать. Кто «устраивает» явление — природа или ты?

Решение. При наблюдении мы ничего не меняем и ждём, когда явление случится само. При эксперименте мы сами создаём условия, меняем что-то одно и смотрим, что из этого выйдет. Эксперимент можно повторить в любой момент, а наблюдение — только когда явление происходит (затмение не устроишь по желанию).

Ответ: в эксперименте исследователь сам создаёт и меняет условия, при наблюдении — нет.

№ 4

Какие измерения проводят, изучая природу?

Ответ: измеряют длину и расстояние, массу, объём, время, температуру; а ещё скорость ветра, давление воздуха, количество осадков.

№ 5

Какими методами пользоваться, чтобы: 1) измерить длину листьев комнатного растения; 2) узнать разницу между двумя одинаковыми растениями в разных условиях?

Решение.

1. Измерение — линейкой. Можно измерить несколько листьев.
2. Эксперимент (два растения в разных условиях), наблюдение (каждый день смотрим, что с ними) и измерение (сравниваем высоту, число листьев).

Ответ: 1) измерение; 2) эксперимент вместе с наблюдением и измерением.

№ 6

Приведи примеры наблюдений, которые ты проводил в начальной школе.

Пример ответа. За погодой (вёл календарь погоды), за прорастанием семян фасоли или гороха, за птицами у кормушки зимой, за тем, как тает снег весной, за фазами Луны.

Ответ: у каждого свои; например, календарь погоды, прорастание семян, птицы у кормушки.

№ 7

Учёные каких профессий наблюдают в телескоп?

Ответ: астрономы и астрофизики. Ещё телескопами пользуются космонавты и специалисты по космической связи, а небольшими — моряки и географы в экспедициях.

№ 8

Какими приборами измеряют расстояние, время, массу?

Ответ: расстояние — линейка, рулетка (большие расстояния — дальномер, по карте); время — секундомер, часы; массу — весы.

№ 9

Какие увеличительные приборы ты знаешь? Что с их помощью изучают?

Ответ: лупа — мелкие предметы: насекомых, листья, кристаллы соли; микроскоп — клетки и микробы, которые глазом не видно; телескоп — Луну, планеты, звёзды; бинокль — далёкие объекты на Земле, например птиц.

№ 10

Приведи примеры лабораторного оборудования. Зачем оно нужно?

Ответ: колба, пробирка, держатель для пробирок, штатив, спиртовка, химический стакан. С ним проводят опыты: смешивают и нагревают вещества, наблюдают, как они меняются.

№ 11

Какими приборами пользуются учёные-химики?

Ответ: колбы, пробирки, держатели, мерные стаканы и цилиндры, весы, термометры, спиртовки, микроскопы, а в современных лабораториях — спектрометры, которые определяют состав вещества.

№ 12

Назови план научного исследования, дополнив его 4-м этапом.

Решение.

1. Определяем проблему, объект и предмет.
2. Изучаем литературу, уточняем понятия, даём название работе.
3. Формулируем цель, задачи и гипотезу.
4. Выбираем методы исследования и собираем факты.

Ответ: проблема, объект и предмет → изучение литературы и тема → цель, задачи, гипотеза → выбор методов и сбор фактов.

№ 13

(второй список заданий, № 1) Пролистай учебник, найди 1–2 примера наблюдений и опытов. Запиши по одному в таблицу «Опыт — Наблюдение».

Как думать. Опыт — где ты сам что-то делаешь и меняешь. Наблюдение — где просто смотришь.

Пример ответа.

Ответ: опыт — тень от стержня и лампы; наблюдение — за температурой воздуха.

№ 14

(второй список заданий, № 2) Подбери единицу к каждой величине. Величины: длина, масса, температура, время, скорость. Единицы: градус Цельсия, метр в секунду, секунда, килограмм, метр.

Как думать. Скорость — сколько метров проходят за секунду, поэтому в её единице есть и метр, и секунда.

Ответ: длина — метр; масса — килограмм; температура — градус Цельсия; время — секунда; скорость — метр в секунду.

№ 15

(второй список заданий, № 3) Расставь на шкале времени от самого древнего к самому новому: телескоп БТА-6, компьютер МЭСМ (создан С. А. Лебедевым в 1951 г.), Международная космическая станция, труба Галилея, малоформатный дальномерный фотоаппарат.

Ответ: труба Галилея → фотоаппарат → МЭСМ → БТА-6 → МКС.

💡 МЭСМ подписана в учебнике как «первый компьютер». Точнее так: это первая ЭВМ в СССР и во всей континентальной Европе. Первые ЭВМ в мире построили в 1940-х годах в США и Великобритании.

№ 16

(задание без номера в учебнике: «Подумай») К какому виду наук чаще относят социологический опрос? Почему? Хватит ли одного опроса для научного исследования?

Пример ответа. Опрос относят к общественным наукам (социология, психология): он изучает мнения и поведение людей. Для исследования природы одного опроса мало — камень или растение ничего не расскажут. Нужны наблюдение, опыт и измерение. Даже в исследовании людей опрос лучше дополнять наблюдением: люди не всегда точно рассказывают о себе.

Ответ: к общественным наукам; одного опроса недостаточно — нужны и другие методы.

№ 17

(задание без номера в учебнике: работа в паре) Распредели приборы со с. 18 по трём группам таблицы и объясни выбор.

Решение. Разобрано выше в «Разбираемся» (виджет «Распредели приборы»).

• Лабораторное: колба, держатель для пробирок — в них и с ними проводят опыты.
• Увеличительное: лупа, микроскоп, телескоп — делают мелкое и далёкое видимым.
• Измерительное: линейка, весы, секундомер, термометр, мерный стакан — у них есть шкала, они дают число.

Ответ: см. три группы выше.

№ 18

(задание без номера в учебнике: «Найди определения» и «Заполни пустые графы в постере») Найди, что такое наблюдение, эксперимент, измерение, эталон. Заполни схему «Виды исследования».

Решение. Определения своими словами:

• Наблюдение — изучение явления, когда мы смотрим и записываем, не вмешиваясь.
• Эксперимент — опыт: исследователь сам создаёт условия и проверяет, что изменится.
• Измерение — сравнение величины с единицей с помощью прибора, чтобы получить число.
• Эталон — образец единицы измерения, по которому сверяют все приборы.

Схема: в центре «Виды исследования». От неё три стрелки:

• вверх — наблюдение, по бокам от него — приборы для наблюдения: лупа и телескоп (или микроскоп);
• влево — эксперимент, под ним — колба и держатель для пробирок;
• вправо — измерение, под ним — линейка и термометр (уже нарисованы) и ещё один прибор, например весы или секундомер.

Ответ: пустые серые графы — эксперимент и измерение; белые — приборы каждого вида (вариант заполнения выше).

№ 19

(задание без номера в учебнике: работа в паре) Подпиши рядом с каждым измерительным прибором единицу измерения.

Ответ: линейка — мм, см (м); весы — г, кг; секундомер — с, мин; термометр — °C; мерный стакан — мл (л, см³).

№ 20

(задание без номера в учебнике: «Подсказка в запутавшемся слове») В каком виде исследований чаще всего используют приборы для размера, массы, объёма, времени, температуры? Расшифруй слово НИЗЕЕЕИРМ.

Ответ: измерение.

№ 21

(задание без номера в учебнике: «Восстанови цепочку») Проблема → предмет и объект → … → гипотеза → задачи. Что пропущено?

Ответ: проблема → предмет и объект → источники информации → тема → цель → гипотеза → задачи.

№ 22

(задание без номера в учебнике: практическая работа) От чего зависит длина тени? Проведи опыт со стержнем и лампой.

🧪 Опыт «Послушная тень». Оборудование: карандаш, воткнутый в кусочек пластилина (стоит вертикально), настольная лампа, линейка, тетрадь.

⚠️ Правила безопасности с электроприборами: не трогай вилку и розетку мокрыми руками; не касайся горячей лампочки; не тяни лампу за провод; закончил — выключи.

План по шагам из параграфа:

1. Проблема: от чего зависит длина тени?
2. Объект — тень стержня; предмет — её длина.
3. Источники: учебник, наблюдения за тенями на улице.
4. Тема: «Как длина тени зависит от положения источника света».
5. Цель: выяснить, как длина тени меняется при движении лампы. Гипотеза: если лампу поднять выше, то тень станет короче.
6. Задачи: измерить тень на разном расстоянии и на разной высоте лампы.
7. Методы: эксперимент, наблюдение, измерение.
8. Провести опыт и записать данные.

Пример записей (у тебя числа будут свои):

Что должно получиться и почему.

• Стержень ближе к лампе — тень короче. Лампа светит сверху: чем ближе стержень к месту прямо под лампой, тем круче падают на него лучи.
• Стержень дальше от лампы — тень длиннее: лучи идут наискосок, полого, и тень вытягивается.
• Лампа выше — тень короче: лучи падают круче, сверху.
• Тень почти исчезнет, если поставить лампу прямо над стержнем: свет падает сверху, тень прячется под ним.

⚠️ Частая ошибка. Если лампа стоит ниже верхушки карандаша и светит сбоку, тень получается огромной и «убегает» со стола. Чтобы опыт получился, лампа должна быть выше стержня.

🌟 То же самое делает Солнце. Утром и вечером оно низко — тени длинные. В полдень высоко — тени короткие. А летом в полдень в тропиках бывает момент, когда тени почти нет!

👨‍👩‍👧 Дома с родителем. Повторите опыт с фонариком телефона вместо лампы — так безопаснее, лампа не нагревается. Или выйдите на улицу в 9, 12 и 17 часов и измерьте свою тень рулеткой.

Ответ: длина тени зависит от положения источника света: стержень ближе к лампе или лампа выше — тень короче; стержень дальше или лампа ниже — тень длиннее; лампа прямо над стержнем — тени почти нет. Методы: эксперимент, наблюдение, измерение.

№ 23

(задание без номера в учебнике: домашнее) Выясни, какие измерительные приборы есть дома, и подготовь сообщение «Какие измерения проводят члены моей семьи». Три дня измеряй температуру в 7:00, 14:00 и 21:00 и заполни таблицу.

Как думать. Пройди по дому: кухня, ванная, кладовка. Для каждого прибора — кто им пользуется и что меряет.

Пример сообщения. У нас дома много измерительных приборов. Мама взвешивает муку на кухонных весах, когда печёт баурсаки, и отмеряет воду мерным стаканом. Папа рулеткой измеряет стену, чтобы повесить полку. Когда я болею, мне меряют температуру градусником. Бабушка каждый день измеряет давление тонометром. За окном висит уличный термометр — по нему мы решаем, что надеть. А у меня есть линейка и часы. Оказывается, измерения нужны нам каждый день!

Пример таблицы наблюдений (у тебя будут свои числа):

⚠️ Термометр вешай в тени, на северной стороне. На солнце он покажет не температуру воздуха, а как нагрелся сам.

Ответ: сообщение о домашних приборах и таблица температур за 3 дня. Сохрани таблицу — она понадобится в § 4!

Шпаргалка

• Методы: наблюдение, эксперимент, измерение (и опрос — для людей).
• Длина — метр, масса — килограмм, объём — кубический метр, время — секунда, температура — °C.
• Сочетание методов делает результат надёжнее.
• С электроприборами — только по правилам безопасности.

Мини-тест