Написание учебного материала по изучению предметов естественно-научного цикла в 5-6 классах

XXIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Написание учебного материала по изучению предметов естественно-научного цикла в 5-6 классах

Петров А.С. 1
1МБОУ "ШСОШ №1"
Балмачеев И.В. 1
1МБОУ "ШСОШ №1"
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Думали ли Вы когда-нибудь о учебнике, написанным учениками для учеников? Вот я – да, задумывался. Если любой процесс обучения в основе своей представляет передачу накопленных знаний новым поколениям. Тогда почему, например, старшеклассники не могут попытаться взять на себя роль некого наставника? Написать какой-либо вспомогательный учебный материал, который будет понятен ученикам, ещё больше заинтересует их в обучении. Иногда только старшеклассники могут доходчиво объяснить тему своим младшим коллегам. К тому же, такая деятельность позволит детям из старших классов проявить свои творческие, педагогические задатки. Позволит научиться четче, совершеннее излагать информацию.

Такую затею реализовать достаточно проблематично. Поэтому я решил поставить эксперимент и на практике исследовать какие трудности могут возникнуть во время написания учебного материала; в моём случае, учебника по естествознанию для учеников 5 класса.

Актуальность темы обусловлена, тем, чтопроблема заинтересованности учеников в обучении актуальна как никогда. Всё реже встречаются ученики ответственные за своё обучение.

Объект: учебник по естественнонаучным предметам.

Предмет: учебник по началам физики и химии для 5-6 общеобразовательного класса.

Цель: написать учебник по естественнонаучным предметам, который был бы не только полезен, но и интересен учащимся 5-6 классов.

Задачи:

  1. Исследовать разные учебники.

  2. Выявить, что может отпугивать учеников в процессе чтения.

  3. Найти способы нейтрализовать эти недостатки.

  4. Выбрать наиболее эффективные способы.

  5. Применение способов на практике.

  6. Нахождение проблем (если таковые возникнут)

  7. Рассмотреть итоговый результат (является ли он достаточно завлекающим, понятным, комплексным)

Методы: исследование и обработка литературных данных, метод анализа, эксперимент.

Проблемная область: учебники по ряду предметов, особенно по технических наукам редко обновляются. По всей видимости, это происходит потому, что базовые знания по таким школьным предметам, как физика, химия математика или биология остаются неизменными, а открытия происходят в областях, доступных лишь специалистам. Однако не учитывается тот факт, что сами современные технологии позволяют по-другому представить учебный материал, иначе объяснить некоторые даже фундаментальные понятия, использовать новые средства и технологии изучения и исследования. Необходимо дать возможность школьникам принять участие в формировании не только программ и направлений собственного обучения, но и пособий, способных учитывать и передавать ученический опыт.

Теоретическая часть

Глава 1. В чем проблема большинства наших учебников

    1. Непримечательное оформление.

Самой неразработанной проблемой конструкции школьного учебника является проблема взаимоотношения иллюстративного материала и текста. Оформление в большинстве учебников остаётся практически на том же уровне, что и 10 лет назад. Особенно страшны учебники старшеклассников. Тонны черных букв и цифр на белом фоне. Не думаю, что чем старше ребёнок, тем меньше сил нужно прикладывать к оформлению? Любому человеку будет, как минимум, приятнее читать книгу, которую грамотно отредактировали. Но нельзя просто взять и заинтересовать надолго школьника красивым дизайном. [6]

    1. Учебники не всегда соответствуют возрасту ученика.

В данном случае, проблема больше в самой программе обучения. Например, зачем каждому 10-класснику читать «Преступление и наказание», если с первого прочтения далеко не каждый взрослый понимает суть этого произведения? Независимо от того насколько велико произведение, нужно давать его по возрасту. Какой читательский опыт должен получить из этого текста подросток 16–17 лет? Только учитель может помочь ребёнку, объяснить в чем смысл произведения. Тогда зачем вообще вводить учебники по литературе, если всю работу за них делает учитель? [6]

    1. Слишком «научный» язык.

Суть этой проблемы вытекает из предыдущей. При прочтении учебников часто создаётся впечатление, что основной целью авторов было, грубо говоря, похвастаться своими знаниями, а не донести их до детей. Если бы не учителя, то дети не поняли бы большую часть учебника.

«Может быть, стоит отказаться от строго научных знаний и сконцентрироваться на научно-популярном изложении материала? Может, стоит давать понятные тексты, практико-ориентированные задания, а термины и явления объяснять понятным языком?»

И,

«Мы уходим от понятной простоты для всех к научной сложности для избранных, от практики к теоретизации, от логичного к непродуманному. Нередко приходится слышать от родителей: «Ой, сейчас так учебники написаны, в них нет ни правил, ни объяснений. Мне-то трудно разобраться, представляю, каково ребёнку». [1]

Пишет заслуженная учитель России по русскому языку и мать, Елизавета Капустина.

Глава 2. Рассматриваем проблемы чуть глубже.

2.1 Категорируем данные.

Как мы выяснили, основной причиной неприязни могут являются:

  1. Дизайн

  2. «Научный язык»

  3. Несоответствие возраста и материала

Во время написания учебного материала, я буду пытаться избежать этих проблем. А пока необходимо узнать, где корни этих проблем.

2.2. История возникновения этих проблем.

Да, для нас это проблемы, но для предыдущих поколений – нет. Во времена начала 20 века, для Советского союза остро стояла проблема неграмотности большей части населения. Поэтому не было времени на создание красивых учебников. Образованные люди ходили по деревням и объясняли основы математики на пальцах. Был введён лабораторно-бригадный метод обучения. В школах учителя «советовались» с учебниками, а не вели уроки по ним. В итоге, простые в своём дизайне книги стали привычкой спустя множество лет. [4]

    1. Способы решения проблем

  • Проблему скучного дизайна можно решить относительно просто. В наше время многие независимые художники представляют в сфере образования свои услуги. Если и есть какие-то трудности, то это иногда заоблачная цена. Однако всегда можно найти выгодное решение, так как рынок дизайнеров переполнен. Для меня, без дизайнера, будет достаточно проблемно оформить текст, хоть как-нибудь адекватно.

  • Проблему «Научного Языка» решить сложно. Тут нужен человек с навыком писателя и педагога одновременно. Хоть над учебниками и работает множество людей, среди которых есть отдельно и педагоги, и писатели и много-много кто ещё, у них не получается доступно объяснить темы. Тут главное желание. Желание объяснить детям тему максимально подробно. А для меня, одного человека, без опыта, как в педагогике, так и в писательстве, это очень сложная работа, можно сказать невозможная. Можно попросить помощи у более опытного в этой сфере наставника. Например, у учителя или у старшеклассников, или в интернете.

  • Несоответствие возраста и учебного материала решается более тщательной подготовкой перед созданием параграфов, разделов. Всё-таки не по программе будет написана книга.

Практическая часть

Глава 3. Дневник наблюдений

Я собираюсь вести дневник наблюдений, пока буду работать над параграфами для учебника. Это позволит мне в последствии сделать цельный и справедливый вывод о проделанной работе за год. Коротко говоря, весь ход работы будет записан тут. Также в дневнике я буду детально рассматривать и расписывать трудности, проблемы, возникающие в процессе написания. Надеюсь, что я смогу написать хотя бы раздел…

3.1 Сбор информации

Чтобы объяснить в параграфе какую-либо тему, необходимо вникнуть в суть этой самой темы. Полностью понять её и описать так, чтобы понял самый несообразительный ребёнок.

Кроме этого, я собирал информацию о оформлении других учебных ресурсов. Начинал с школьных книг, после перешёл к онлайн школам, потом начал засматриваться на учебники в канцелярских магазинах. Спустя время я начал копать ещё глубже: стал читать как научные, так и популярные статьи о теории конструкции школьных учебников.

Навёл исторические справки, изучил историю становления образовательных организаций в России и в Европе.

Изначально было сложно найти достоверный источник, где я мог бы подчерпнуть информацию в этих вопросах. Я искал разные сайты с базами статей, сайты научных институтов. В процессе я смог найти достоверные источники, из которых я и брал информацию. Они будут указаны в списке литературы в конце проекта [2].

3.2 Написание параграфов

Сентябрь 2022

Проблемы начались с самого начала. Я до этого никогда не писал ничего подобного на учебник. Не писал ничего такого крупного. Я думал, что при должном упорстве у меня получится всё. Но как обычно бывает, я себя переоценил.

Я даже не знал с чего мне необходимо начать. Как правильно и понятно изложить информацию? Что нужно, а что не нужно объяснять? Было много вопросов. Но всё же я смог написать первый свой параграф. «§32 Тепловое движение». На написание у меня ушло что-то около недели. Довольно неплохо, сравнивая со следующими моими параграфами.

Работал над параграфом я в таком порядке:

  1. Анализировал какие темы будут затронуты в параграфе. В этом мне помогала «основа» для параграфов, которую составил научный руководитель.

  2. По порядку выписывал и объяснял определения.

  3. После объяснения определения приводил наглядный пример.

  4. Отдыхал от параграфа пару дней, а после возвращался с новыми силами

  5. Дописывал дополнительные объяснение, раскрывал тему с других сторон

  6. Редактировал итоговый вариант.

Октябрь 2022

В начале октября я сдал параграф. Он вышел «сухим», без эмоциональным, а нужно было наоборот. Суть проекта в написании не учебника, а учебного вспомогательного материала. Такого, чтобы дети читали с удовольствием. Поэтому я начал переписывать его. Стиль повествования стал не таким формальным. Я добавил несколько легенд из истории, шуток, забавных, на мой счёт, заголовков. Постарался проще преподнести информацию, на примерах показывал, как и что работает.

Теперь алгоритм немного изменился:

  1. Анализировал какие темы будут затронуты в параграфе. В этом мне помогала «основа» для параграфов, которую составил научный руководитель.

  2. По порядку выписывал и объяснял определения.

  3. После объяснения определения приводил наглядный пример.

  4. Отдыхал от параграфа пару дней, а после возвращался с новыми силами

  5. Дописывал дополнительные объяснение, раскрывал тему с других сторон

  6. Вставлял истории, разбавлял текст своим личным мнением, писал интересные примеры.

  7. Редактировал общую структуру получившегося варианта.

Я выделил 2 проблемы: отсутствие опыта и времени. Впоследствии возникли ещё проблемы: отсутствие тайм-менеджмента и простая лень. Я работал только около месяца, а уже столкнулся с уймой проблем, а как их решать, я не знал. Могу только сказать, что мне особо не позавидуешь. Но это только начало.

Ноябрь 2022

Нас было трое. Два писателя и один дизайнер. Мы вместе должны были заниматься написанием учебника. Я писал учебник естествознания для 5 класса. На тот момент я написал два параграфа. До конца ноября я ничего не писал. Откладывал на потом, а если и принимался за работу, то писал совсем немного. Я не знаю, как точно описать причины этого. Проще всего сказать, что это была лень. Да, но не только она сыграла свою роль. Когда я приступал к работе у меня не было мотивации, вдохновения, как говорят артисты, я просто не знал о чем писать. Я не мог превозмочь сам себя, я «забивал» на работу и только иногда начинал пописывать параграфы. Таким образом я написал половину 35 параграфа. Не очень продуктивно, получилось… Но я в принципе был спокоен. Времени то много, всё успею… Но время медленными шажками приближалось к финишной черте, дедлайну.

Декабрь 2022

В декабре не происходило ничего существенного. Но если я записал этот месяц, значит что-то должно было случится. Просто в этот момент я осознал, насколько время может быстро идти. Думаю, нужно всё-таки поговорить об этом, хоть это никак и не относиться к теме проекта. Когда ты осуществляешь достаточно продолжительный проект или задачу, просто заметить, как летит твоя жизнь. Мы не осознаем простых вещей. Дело, как мне кажется, в простом нежелании принимать эту правду. Когда-нибудь мы проснёмся стариками и не поймём, как так произошло, что вся жизнь прошла. Мы незаметно приблизимся к дедлайну.

Но дедлайн этот будет последним в нашей жизни. Поэтому нужно удостовериться, все ли мы сделали, что хотели? Потом будет уже поздно.

В наше время все куда-то спешат. Кто-то на работу, кто-то на учебу, и так далее. Следуют закону вселенной: чем быстрее ты движешься, тем медленнее течёт время. Они неосознанно пытаются прожить, хоть чуточку “подольше”.

Апрель 2023

Наступил апрель, защита уже через месяц. Защита… Ну защищаться мне будет по факту не чем. Я, конечно, написал раздел, но всё равно я чувствую, что этого недостаточно. Мне нравится писать, но я не могу. Писать учебник довольно сложно. Мне не хватило энтузиазма, слишком быстро я выдохся. Думал до сентября доживу, не нет. Я тешу себя той мыслью, что летом у меня будет время. Но как обычно, я обманываю сам себя, наверное. Дневник наблюдений за ходом работы превратился во что-то не внятное. Выкладывать тут свои мысли точно не лучшее решение. Но что мне остаётся.

Июнь-Август 2023

На протяжении всего лета, я просто дорабатывал существующие параграфы. Ничего поистине интересного не произошло. Только вот заметил, что теперь мне проще писать, навык повысился. Проблемы всё те же, отсутствие тайм-менеджмента, лень, отсутствие мотивации. В свободное время я занимался учебой, в остальное, тоже свободное, время я занимался не пойми чем.

Сентябрь 2023

Вот и подошла моя работа к концу. Это был интересный опыт, не знаю, испытаю ли я что-то подобное ещё когда-нибудь. В сей момент я сижу и печатаю эти строки. Перед подготовкой практической части я перепроверил параграфы. Даже немного переписал некоторые их части. На этом моя работа, по сути, закончена. Информации, которую я могу изложить в дневнике, уже практически не осталось. Пришло время сделать выводы о моей работе.

3.3 Вывод

В результате я могу сказать, что работа над проектом, как минимум, положительно сказалась на моём умении управлять свободными временем, научила меня трезво оценивать свои возможности и говорить нет. Хватит говорить про меня, всё-таки цели у проекта были другие. Я написал 3 раздел, это малая часть от всего учебника. Но теперь я точно могу сказать, какие проблемы возникают при написании учебника.

  1. Мотивация. В процессе работы над проектом я выделил ещё одну проблему. Мотивация очень важная составляющая любого дела. Без неё очень быстро выдыхаешься. Можно платить авторам учебников, как мы это делаем сейчас, но это не заставит их выкладываться на полную при написании. Поэтому идейный автор – лучший автор. Если человек пишет учебник только ради детей это замечательно.

  2. Проблема оформления. На практике, приятное оформление — это приятный бонус. Самое важное это текст и его формулировка. Именно от этого и зависит заинтересованность ученика. Поэтому моё изначальное утверждение оказалось не совсем верным.

  3. Несоответствие материала и возраста. После проведённой работы, я хочу уточнить, на самом деле проблема обстоит иначе. Если записывать её точнее, то: Несоответствие формата подачи и возраста. Практически любую школьную тему можно подать так, чтобы понял самый-самый “несообразительный” ученик. Всё зависит от того, как подаётся материал. Но тут всплывает ещё одна проблема: проблема индивидуальности каждого ученика. Для всех будет понятен один способ, а для другого человека понадобится иной. Это практически не решаемая проблема. Если её и можно решить, то для этого придётся менять основы системы образования. В общем, вопрос очень скользкий, так просто его не решить.

  4. Проблема «научного языка». Эта проблема, по сути, вытекает из отсутствия мотивации. Незаинтересованный человек не сможет написать что-то достойное. Если педагог хочет понятно изложить материал, то он изложит. Всё-таки педагог получал образование как раз для того, чтобы доступно объяснять материал. То есть для решения данной проблемы необходимо ввести профессиональный комитет по оценке содержания учебников, систему льгот для составителей учебников.

Если говорить о наставниках, то это идея не обречена на провал. Мне не удалось опробовать её на практике, но при достаточном умении распоряжаться своим временем, старшеклассник, вполне способен помочь младшекласснику с разжевыванием материала.

3.4. Продолжение работы

Мой научный руководитель посмотрел на результаты моих трудов и по его лицу было не очень понятно, нравится ему работа или нет. Но, совершенно неожиданно мне было предложено поработать еще. Объяснение было таким: идея учебника прошла ряд изменений, пока я работал над прошлыми главами.

Внимание привлекло то, о чем было сказано вначале: современные учебники больше напоминают справочники, которые тяжело читать, а, следовательно, на их чтение не приходится полагаться учителю в работе. Значит роль учителя сводится к тому, чтобы рассказывать то, что написано, плюс давать свои объяснения и примеры. Получается, что учебник становится деталью обучения, которая не нужна ни в школе, ни дома, ни учителю, ни ученику. Единственная задача учебника остается актуальной для тех учеников, которые пропускают много занятий в школе и должны сами разбираться в материале и догонять свой класс.

Тогда мы вместе подумали о том, что текст учебника можно не уменьшать, а наоборот, увеличить. Вместо перечисления правил – подробно объяснить их. Вместо сухих формул – показать всю цепочку рассуждений, которая приводит к их созданию. Вместо шаблона задачи – разбор ее решения, включая возможные вопросы. То есть учебник превращается в книгу для чтения по предмету, так, словно учитель провел урок.

Мы задумались, а будет ли ученику интересно читать такую книгу? Она большая, в ней помещается много фактов, значит много придется запомнить. Явного и однозначного ответа на этот вопрос нет. Но может в этом и суть, что найдутся такие ученики, которым понравится подробный рассказ о физических законах и явлениях, вместо их краткого описания.

Была и такая мысль, что можно снимать небольшие ролики по урокам, но есть и минус. Я подумал, что если много говорить, то ролик будет скучно смотреть, то есть основной плюс в виде наглядности материала просто исчезнет в количестве текста. Это все равно, как присутствовать на уроке и пытаться слушать учителя, но слышать только отдельные слова. Получается, что это хуже даже обычного урока, ведь даже вопросы задать некому.

Было трудно вновь сесть за работу, навалились другие дела. Но, с другой стороны, вдохновляло то, что учитель ищет новые идеи.

Ноябрь 2023

На этот раз я решил начать с переписки первых глав. Если вы думаете, что это было просто и я набрался полезного опыта, то больше так не думайте. Каждая строчка давалась так трудно, как еще не было год назад. Понимание предмета никак не хотело переходить в слова. Был и плюс, у меня были указания научного руководителя по тому, что следует рассмотреть или указать в первую очередь.

Декабрь 2023

Мне кажется, получается очень много текста. Я несколько раз приносил заготовки на проверку, но каждый раз оказывалось, что я не раскрыл какой-то пункт. У нас вышел спор по поводу количества текста и его направления. Не уверен, что все это имеет прямое отношение к физике и химии, о которых говорится в учебнике. А еще, из идеи учебника исчезли вычислительные задачи, так как ученик 5-го класса только начинает пользоваться математикой и не готов применять формулы для вычисления даже геометрических размеров фигур.

Я задумался о форме урока, который предстоит провести по учебнику. Как пользоваться на уроке книгой, которая предназначена только для чтения? Читать с учащимися вслух? А если нужно все равно все объяснять с самого начала, то непонятно, зачем так подробно нужно было расписывать детали урока.

Январь 2024

Мы провели два занятия с пятиклассниками по учебнику (см. Приложение 2). Первое прошло хорошо, ребятам был интересен новый предмет. На втором занятии выяснилось, что многие не прочитали первую главу к занятию. Я понимаю почему, ребята ждут, что им расскажут все, что нужно, поэтому зачем что-то читать.

Пришлось напомнить руководителю, что мы обсуждали такую проблему. Мы решили устроить соревнование между ребятами по прочитанной главе. Разделив на группы случайным образом, мы спрашивали ребят о том, кто что запомнил и как много.

Всего было три команды, в одну из них не попал ни один из тех, кто прочитал главу. Зато в других командах оказалось много тех, кто вспомнил хоть что-нибудь.

Нетрудно догадаться, что в первую очередь запомнились примеры и смешные истории, например про вечный двигатель. Зато признаки научных знаний было указать очень трудно.

Февраль 2024

К главе подбирались иллюстрации и это оказалось интересно, но тоже заняло много времени. Главное – чтобы рисунок помогал понять прочитанное. Только найти такой рисунок в свободном доступе не всегда получается, художники не рисуют картинки на любые темы.

Я закончил работу над главой. Дальнейшую работу продолжат другие, так как времени на проект больше нет, впереди экзамены.

Заключение

В моей работе я провел анализ работы над учебником. В результате этого анализа я сделал соответствующие выводы. Ответил на вопросы, поставленные перед началом работы. С горем пополам написал раздел учебника. Я считаю, что проект выполнил успешно, так как мой эксперимент позволил мне сделать практически значимые выводы.

Еще раз отмечу, что всё возможно. С некоторой помощью я смог улучшить и стиль написания главы и увеличить количество текста. Я стал понимать, почему над учебником часто работает не один автор.

Что касается занятий с учащимися, то я смог побыть в роли наставника. Занятия дались мне легко, намного легче чем текст главы. Я хорошо понимал, что нужно делать, что говорить, даже на какие детали обратить внимание.

Считаю, что задачи проекта были выполнены, а цель проекта достигнута.

Список информационных источников

  1. Анализ и прогнозирование успеваемости обучающихся при использовании цифровой образовательной среды https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-i-prognozirovanie-uspevaemosti-obuchayuschihsya-pri-ispolzovanii-tsifrovoy-obrazovatelnoy-sredy

  2. Лабораторно-бригадный метод обучения https://ru.wikipedia.org/wiki/Лабораторно-бригадный_метод_обучения

  3. Ликбез https://ru.wikipedia.org/wiki/Ликбез

  4. Образование в СССР https://ru.wikipedia.org/wiki/Образование_в_СССР

  5. Особенности иллюстрирования школьных учебников https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-sistemy-illyustrirovaniya-v-dizayn-kontseptsii-shkolnogo-uchebnika/viewer

  6. Проблемы школьных учебников https://mel.fm/blog/yelizaveta-kapustina/74520-problemy-shkolnykh-uchebnikov-revolyutsiya-v-10-let-bunin--v-14

Приложение 1.

Фрагмент будущего учебника

§33. Явление диффузии

Основные понятия урока:

  1. Диффузия приводит к перемешиванию веществ.

  2. Диффузия протекает между любыми телами и веществами, при любой

температуре, в любом агрегатном состоянии веществ.

  1. Диффузия зависит от температуры: чем выше температура, тем быстрее протекает процесс.

  2. Диффузия быстрее всего протекает в газах и медленнее всего в твердых телах. Это объясняется скоростью молекул и расстоянием между молекулами.

  3. Диффузия очень медленный процесс. Ускорить диффузию можно нагреванием веществ. Диффузию в газах можно ускорить, создавая высокое давление в газах.

  4. Быстрее всего диффузия протекает при механическом перемешивании веществ.

Что такое явление диффузии, или как правильно заварить чай.

  1. Диффузия

Явление диффузии использовалось задолго до создания теории диффузии. Например, в 1 веке н.э. её использовали для производства стали из железа посредством диффузии. Другой интересный пример, — это диффузия окраски витражей и китайской керамики. На протяжении веков люди использую это явление для создания важнейших и красивейших материалов.

Диффузия явление, которое происходит всегда и везде. Вещества перемешиваются постоянно, прямо сейчас. Явление диффузии обусловлено вселенским стремлением к равновесию.

Один из примеров диффузии: распространение запахов. Открыв духи сразу, можно почувствовать приятный запах. Распылив какую-то едкую жидкость, немедленно можно почувствовать неприятный запах.

Почему же так происходит? Молекулы того или иного газа находятся в беспорядочном движении, как и молекулы воздуха. Постепенно они начинают перемешиваться, то есть, молекулы данного газа проникают в пространство между молекулами воздуха и наоборот. Таким образом, через некоторое время часть молекул попадает в нос человеку, и он чувствует запах. Опираясь на бытовой опыт, можно сделать вывод, что диффузия в газах происходит довольно быстро.

Также можно сделать ещё один вывод - диффузия приводит к перемешиванию веществ.

Однако диффузия происходит не только между газами, но и между всеми веществами в других агрегатных состояниях. Причем, практически, при любой температуре.

Диффузия в газах.

2) Взаимосвязь между тепловым движением и диффузией

Влияние температуры на диффузию.

Теперь рассмотрим пример с завариванием чая. Если мы зальём чайный пакетик кипятком, вода постепенно окрасится. Если вода недостаточно горячая, то и чай будет плохо завариваться, значительно медленнее.

Как так-то? Всё просто: диффузия зависит от теплового движения. Поэтому, чем быстрее тепловое движение, тем быстрее происходит диффузия. Теперь вспомним, что влияет на интенсивность теплового движение.

Первое это температура, значит, чем выше температура, тем быстрее тепловое движение, а значит и скорость диффузии быстрее.

Влияние агрегатного состояния на скорость диффузии

Второе это агрегатное состояние вещества, чем интенсивнее тепловое движение, тем больше расстояние буде между молекулами, а значит быстрее будет скорость диффузии. Ведь проще проникнуть туда, где больше места, расстояния.

Из этого делаем такой вывод:

Газ Жидкость Твёрдое тело

3) Диффузия между телами в разных агрегатных состояниях.

Например, вода и сахар. Вода — это жидкость, а сахар твёрдое тело.

Попробуем положить ложку сахара в стакан с холодной водой, а размешивать не станем. Что мы увидим? Сахар будет очень-очень медленно растворяться.

Теперь положим сахар в стакан с кипятком. В данном случае сахар начнёт растворяться быстрее, чем в предыдущем опыте. Но всё равно достаточно медленно, особенно учитывая, то, как люди в наше время всегда куда-то спешат, да?

Наконец-то мы, как нормальные люди, и воду нагреем и сахар размешаем. Вот теперь-то сахар растворится в одно мгновение.

Зачем мы творили всё это? Ради чего? А для того, чтобы показать, что само по себе явление диффузии обычно происходит достаточно медленно. В большинстве случаев человек как-либо ускоряет диффузию.

Нагревает, перемешивает, а иногда делает кое-что посложней. Но чаще всего, человек просто греет тела, чтобы ускорить диффузию.

Интересный факт, слитки металлов положенные друг на друга тоже подвергаются диффузии и очень медленно проникают друг в друга, даже без нагревания. Но обычно человек для создания сплавов, нагревает металлы входящие в них до очень больших температур.

А повышая давление в газах, тем самым и скорость молекул, ускоряют в них диффузию.

Однако, быстрее всего диффузия протекает при перемешивании веществ. Поэтому не ленитесь и продолжайте перемешивать чай. Не сдавайтесь, только старанием вы сможете воспитать в себе зрелого человека.

Приложение 2. Новая глава учебника

Глава 1. Наука и знание

Основные понятия главы:

  1. Исследование – это поиск новых знаний, сбор и накопление фактов.

  2. Наука – это особый вид познавательной деятельности, направленный на получение знаний о мире.

  3. Признаки научного знания: обоснованность, проверяемость, системность, истинность, а также - проблемность.

  4. В науках есть два основных направления: естественнонаучное и гуманитарное.

  5. Естественные науки – это науки, изучающие природу.

  6. К естественным наукам относятся: география, биология, физика, химия, астрономия и другие.

  7. Естествознание – группа естественных наук, область общих знаний о природе.

  8. Природа – это весь, окружающий нас, материальный мир.

  9. Природу разделяют на живую и неживую.

  10. Явлениями природы называют изменения, которые происходят в ней со временем.

1.1. О науке

Когда мы с вами открываем книгу, то сразу становимся исследователями. Да, исследователями того загадочного мира, в который нас уводит книга. Для того, чтобы стать исследователем не обязательно заканчивать университет и становиться ученым. Любопытство дано человеку от природы, остается только следовать за этим даром, поддерживать его.

Любопытство никогда не приводит к скуке. В мире столько всего происходит, даже в короткие минуты, пока вы читаете эти строки, что на скуку нет времени!

Исследованиями занимаются исследователи – это мы с вами. Областей для исследования много, но все они связаны либо с миром вокруг нас, либо с людьми, которые в этом мире живут. Давайте сразу договоримся, что наш интерес будет связан с существующим миром. Попробуем изучить его настолько, насколько возможно, чтобы понимать всё, что есть и происходит.

Вот мы и поставили перед собой главную цель – изучить, или как еще говорят, познать мир. Это и ближний мир, вокруг нас, частью которого являемся мы сами. Это и дальний мир планет и звёзд, про который мы можем только догадываться, и мечтать однажды в него попасть.

Мир не торопится открывать свои тайны. Тут нет простых и прямых путей. Некому подсказать что нужно делать, человек должен сам всего добиться. Но ведь так интереснее! Представьте, что вам загадали загадку и тут же дали на нее ответ. Или вот еще: вы играете в игру, в которой заранее известен результат и определён победитель. С каким настроением вы станете играть в такую игру, да и станете ли?

Исследовать можно по-разному. Можно просто каждый день узнавать для себя что-то новое и это уже хорошо. Другой способ исследования — это планировать свои действия, двигаться в определенном направлении, искать и отмечать именно то, что нужно, а не то, что попадается на глаза.

Тут мы переходим к научному исследованию, то есть познанию мира в определенном порядке и с определенной целью. Заниматься наукой немного сложнее, чем просто читать для интереса. Полезным исследованием является то, которое мы делаем не для себя, но для всех людей, только такое исследование приведет к открытию нового.

Наукой и научной работой считают только такую деятельность, которая отвечает нескольким важным условиям. Трудно изобрести новый вид транспорта или новое лекарство без плана действий, без начальных знаний. Поэтому, научные исследования требуют от нас учебы. А книги читать всегда хорошо.

1.2. Что делает науку наукой?

Настоящее научное исследование можно считать таким же творческим процессом, как написание картины, сочинение книги или музыки, работу над дизайном одежды или здания.

Не то наукой называют,

Что знаний молнией сражает,

Не в кабинете стул удобный,

Не то, что фокусам подобно,

Не цикл туманных рассуждений,

Старинных текстов отражений,

Не то, что громко говорят,

А то, что руки повторят…

Для того, чтобы исследование, то есть получение новых знаний было научным, оно должно отвечать нескольким признакам, или еще говорят – критериям.

Исследование должно быть хорошо обоснованным: нельзя просто взять и придумать объяснение происходящего. Каждое знание, которое вы получаете в процессе исследования, входит в состав единой картины мира. Каждый элемент такой картины связан с другими элементами. Когда вы занимаетесь исследованием, вы вторгаетесь в самые глубины этих связей.

Заслуга открытия кислорода признана сразу за тремя учеными Джозефом Пристли, Карлом Шееле и Антуаном Лавуазье. Все три химика работали в разных странах и над разными проблемами. Неожиданно (хотя мы понимаем, что это только так кажется), каждая из этих проблем привела к открытию нового явления. Исследованием этого явления занимались и Пристли, и Шееле. Каждый ученый шёл своим путём, и каждый добился результата. Лавуазье поступил иначе, он изучил работы своих коллег, прибавил собственные исследования и добрался до истины.

Научное исследование должна быть проверяемо. Если один человек создал новое, значит другой человек может сделать тоже самое, по записям первого. О научных открытиях и исследованиях ученые сообщают всему человечеству, для обсуждения, проверки и улучшения результатов. Познание мира продолжается общими усилиями.

Бывало иначе. В 1813 году некто Чарльз Редгеффер заявил о выдающемся изобретении: ему, наконец, удалось создать двигатель, который мог бы работать вечно! Вообще-то такой двигатель создать нельзя, об этом люди знали давно. Однако вот же он, есть и работает!

Коллеги ученого, соседи и прохожие зеваки стояли, смотрели на устройство, что работало без остановки. Пытались его повторить, да только больше ни у кого такой двигатель не получался. Неужели был какой-то секрет, доступный только изобретателю и больше никому?

Секрет и правда был: он жил на чердаке дома и вертел ручку устройства за еду. Проще говоря: не было никакого вечного двигателя, была лишь красивая конструкция, которая не могла ничего делать. А в другой комнате спрятался помощник изобретателя и приводил механизм в действие. Такой шум поднялся, когда обман раскрыли!

А вот еще: в химии некоторые вещества открывали несколько раз, принимая одно и то же вещество за совершенно разные. После тщательной проверки исследований, ошибки все равно обнаруживали. К примеру, если бы не перепроверка открытия другими учеными, таблица химических элементов была бы в два раза больше, чем сейчас.

Еще один важный признак научного исследования – системность. Каждое знание в науке связано с прошлым знанием и становится основой для знания будущего. Можно сказать, что это непрерывная цепочка, в которой могут быть и лишние звенья, но не должно быть разрывов.

Значит ли это, что в науке не бывает сюрпризов и все происходит строго и по порядку? Оказывается нет, бывают случайные открытия: неожиданно получен йод в химии, пенициллин в биологии, открыт закон сохранения энергии в физике. Даже Америку открыли случайно: собирались проверить путь в Индию, а натолкнулись на новую землю.

Случайное или нет, но открытие всегда занимает свое место в системе знаний. В наше время возможность случайного открытия меньше, чем в прежние времена.

Истинность научного исследования делает его независимым от исследователя. Не всем удается прославить себя открытием, не каждый успевает доделать работу до конца.

В 1882 году Александр Фёдорович Можайский проводил испытания первого в мире самолета, который он изобрел и построил на свои средства. На тот момент времени, не было речи о настоящих полетах. Самолет считался бы взлетевшим, если бы он оторвался от земли и продержался бы на любой высоте несколько минут.

Теперь уже неизвестно, оторвался ли самолет Можайского от земли, или потерпел крушение еще при разгоне, свидетели испытания говорили разное. Александр Фёдорович чувствовал, что близок к цели, но доработать изобретение и успешно испытать его так и не успел.

Изобретателями самолета совершенно справедливо считаются братья Райт, совершившие первый успешный полет в 1904 году.

1.3. Природа и науки о природе

Существуют разные способы деления наук на группы. Один из них выделить легче всего: науки делятся на общественные и естественные. Общественные науки связаны с мышлением человека, его отношением к себе и к окружающим людям, к природе. Можно сказать, что разум человека сам себя изучает. К таким наукам относятся: лингвистика, история, психология, экономика и многие другие.

Мы с вами поставили цель изучить другую группу, это науки о природе или естественные науки. Некоторые из школьных предметов называются так, как эти науки: физика, химия, география, биология и астрономия. Другие названия знакомы нам, хотя эти науки не изучают в школе: медицина, геология. Есть и такие науки, назначение которых трудно понять только из названия: геодезия, баллистика, реология.

А как же естествознание? Дело в том, что это не одна наука, а область знаний человека о природе. Естествознание объединяет физику, химию, географию, биологию, астрономию и экологию. А еще, много других разделов и дисциплин, которые живут между этими науками.

Естествознание считалось единой наукой, до того, как разделилось на направления лет 300 назад. История естествознания, как единой науки, уходит в древние века. В наше время, те, кто изучают естествознание, обычно выбирают более узкое направление для исследований.

Занимаясь исследованиями окружающего мира, человек не ищет в этом выгоду лично для себя, он старается для успеха всего человечества. Поэтому, заниматься естественными науками – значит посвятить свою жизнь в первую очередь другим людям. Важность и значение изучения мира происходят от его многообразия, сложности и удивительной способности к сохранению мировых процессов в любых условиях. Поэтому науки о природе часто называют «точными».

Не стоит оспаривать важность общественных наук, пускай они важны столько, сколько существует сам человек. Изучать общественные науки, это словно разглядывать себя в зеркале, стараясь понять, чем отражение отличается от настоящих нас. Важность общественных наук и их сложность происходят от постоянного изменения мышления человека, его эмоций, его слов и поступков.

Вернемся к наукам о природе.

Природа – это весь мир вокруг нас, правда только материальный. Прежде всего, мы говорим о предметах, которые можно потрогать или увидеть. Видите дома, машины, растения, животных, людей? Все они – часть природы, все составляют материальный мир.

А воздух видите? Нет, разве что при помощи пыли, которую носит порывами ветра, или то, как этот же ветер заставляет двигаться ветви деревьев. Некоторые предметы разглядеть не получится без приборов. Другие предметы слишком маленькие, их не потрогать. А некоторые предметы настолько большие или так далеко, что их существование мы предполагаем, но лично никогда не видели. Всё, что сейчас было названо, является частью природы.

Принято делить природу на живую и неживую. Живую природу составляют организмы, всё то, что может двигаться, дышать, развиваться. Они окружают нас везде: в воздухе, в воде, в земле. Растения, насекомые, животные и сам человек, все мы организмы, часть живой природы.

К неживой природе относятся предметы, они не развиваются, не могут расти, двигаться или питаться. Горы, реки, моря, наши дома, транспорт, предметы в наших комнатах, школьные принадлежности, всё это неживая природа. При этом неважно, созданы ли эти предметы человеком, так называемые искусственные предметы, либо они возникли как результат действия законов природы, то есть имеют естественное происхождение.

Сейчас вы скажете, что вода в реках движется, а транспорт быстро доставит нас по назначению, значит они должны быть живыми, не так ли? Нет конечно, ведь они не сами движутся. Многие предметы приводятся в движение другими предметами, изучение законов такого движения это один из многих разделов естествознания.

Стоит ли напомнить вам, что именно из неживой природы зародилась жизнь? В сказке было так: сначала нужно использовать «мёртвую» воду, а затем «живую». Так и в жизни, без солнца, воздуха и воды, либо хотя бы чего-то одного, большинство организмов не может существовать. «Будет дождичек – будут и грибки», так говорится в поговорке.

Естествознание занимается изучением природы любой, как живой, так и неживой. Другое дело, что направления естествознания, отвечающие за живую природу, это биология и похожие науки, а изучением неживой природы занимается химия. Что касается физики, то она не слишком различает живую и неживую природу.

1.4. Природные явления

Все вокруг постоянно изменяется. Такую мысль высказал философ древности Гераклит, живший в 4-м веке до нашей эры. По его учению, всё произошло из огня. Постоянно движущиеся языки пламени отражают вечное движение в мире. Вода – это лишь одно из состояний огня, как и воздух. Земля раньше тоже была раскалённой, затем остыла, стало быть, она тоже произошла от огня, так думал философ.

Прежде, чем вы решите, что его рассуждения звучат странно, подумайте вот о чем: в современной теории возникновения Вселенной всё началось с Большого взрыва (именно так, с заглавной буквы потому, что это был самый большой взрыв во все времена). При этом температура только что возникшего мира в этот момент была в миллионы раз больше, чем температура нашего Солнца!

Говоря об изменении, в первую очередь вспоминаем любое движение. Утром мы выходим из дома и идем по своим делам, то есть изменяем местонахождение нашего тела. Вокруг нас передвигаются люди, транспорт, дует ветер, Солнце восходит и заходит, все это является движением. Но это только один из видов изменений.

Вспомните, как зеленые весенние листья осенью раскрашиваются яркими цветами. Это тоже изменение, хотя своего положения на дереве листья не меняют. Яркие краски на картинах становятся тусклыми, выцветают, хотя картины висят на одном месте. Значит изменения могут быть разными по своей сути.

Любые изменения в природе называют явлениями. Явление – это изменение прежде всего внешней стороны окружающих нас предметов. В каждой естественной науке изучают свои виды явлений: в биологии – биологические (рост растений), в физике – физические (кипение воды), в химии – химические (сгорание дров).

Не все явления заметны человеческому глазу. Многие химические явления трудно заметить из-за того, что они протекают слишком быстро. Есть физические и биологические явления происходят постепенно, например цикл жизни растений составляет годы и десятилетия.

Движения материков происходит за столь долгий отрезок времени, что для человека их положение кажется неизменным. О движении материков вывод сделал геофизик Альфред Вегенер в 1912 году, но ему поверили не сразу, настолько трудно было поверить в его теорию. Измерить скорость движения материка обычными способами тоже не выйдет. Лишь спустя 20 лет теория дрейфа материков получила признание, хотя самому ученому было не суждено об этом узнать.

Значит явлениями природы следует называть не только процесс изменения, но и результат этого изменения. Мы не видим, как целые горы распадаются в течение многих тысяч лет на отдельные песчинки, однако результат нам известен. Мы не можем своими глазами увидеть то, как движется наша Вселенная, но многие исследования указывают на это. Мы не успеваем понять, как происходит взрыв, но не хотим оказаться рядом с ним и испытать действие на себе.

Одна из задач естествознания – исследовать механизмы природных явлений и их причины, чтобы предсказать возможные последствия.

Как же исследуют природные явления? Об этом рассказывается дальше.

Просмотров работы: 3