Проект «Исследование воды»

Цель проекта: дать учащимся первоначальные представления об исследовательской деятельности на примере изучения свойств воды.

Продолжительность: 10 ч, причем, уроки могут проводиться последовательно, либо в разбивку, в соответствии с учебной программой данного класса.

Предметные области: окружающий мир, технология.

Чему ребенок может научиться, работая над этим проектом:

· подбирать и подготавливать оборудование для опытов;

· выдвигать и проверять гипотезы;

· делать выводы по результатам исследования;

· обобщать результаты исследования в электронном виде;

· готовить и проводить мультимедийное выступление.

Что узнает учитель при проведении этого проекта:

· какие первоначальные представления имеют учащиеся о воде;

· кто из учащихся проявляет наибольшую склонность к аналитической работе, выдвижению и проверке гипотез;

· как происходит распределение ролей при подготовке эксперимента, кто из детей выступает организатором этой деятельности, кто хорошим исполнителем; кто хорошо обобщает и оформляет результаты на компьютере.

ИКТ-компетентность:

- фиксация информации (тексты, фото-, видео-, аудио- и другие виды информации) о внешнем с использованием инструментов ИКТ: фото- и видеокамеры, микрофона, цифрового микроскопа, цифрового датчика температуры;

- планирование и осуществление несложных наблюдений;

- поиск дополнительной информации для решения учебных и самостоятельных познавательных задач, в том числе в контролируемом Интернете;

- создание информационных объектов (моделей, сообщений, графических работ) в качестве отчета о проведенных исследованиях.

Описание проекта. Данный проект совсем необязательно проводить в полном объеме. Можно воспользоваться любой его частью, поскольку он включает в себя серию независимых исследований свойств воды. В учебниках начальной школы вода изучается как вещество, но информация по этому вопросу в учебниках различна по объему и качественному содержанию. Основная образовательная программа начального общего образования по предмету «Окружающий мир» задает следующее содержание изучения этого вопроса: «Вещество – то, из чего состоят все природные объекты и предметы. Разнообразие веществ в окружающем мире. Примеры веществ: соль, сахар, вода, природный газ. Твёрдые тела, жидкости, газы. Простейшие практические работы с веществами, жидкостями, газами».

Условно проект можно разделить на две части.

Первая посвящена изучению воды как вещества, обладающего определенными свойствами.

Вторая – исследованию отдельных вопросов, связанных со свойствами воды и их влиянием на свойства других веществ и объектов из них состоящих.

Самая трудная для учителя задача в этом проекте – подобрать вопросы, которые соответствовали бы возрасту учащихся, но не были бы при этом слишком простыми.

Первая часть проекта. В первой части проекта дети знакомятся с основными свойствами воды. Делать это на материале опытов нагляднее и эффективнее, чем используя материалы учебника или даже готовые цифровые образовательные ресурсы. Такие уроки не только дадут детям новые знания по предмету, но и будут развивать внимание и наблюдательность, а также умение делать выводы на основе практических знаний и жизненного опыта. Результатом работы может стать компьютерный альбом «Свойства воды», фиксирующий и поясняющий результаты проводимых экспериментов.

Для проведения опытов следует заранее приготовить различные жидкости – воду, молоко, сок; заморозить в холодильнике лед; принести в класс спиртовку и свечу, кроме того, понадобятся различные емкости (банки, пробирки и т.п.).

Для улучшения организации и наглядности работы на уроке можно использовать видеокамеру на штативе, соединенную с компьютером и мультимедийным проектором, которая будет сразу проецировать ход отдельных опытов на большой экран, что позволит привлечь к обсуждению всю аудиторию учащихся.

Для фиксации результатов опытов и их обобщения в электронном виде необходимы цифровая камера, цифровой микроскоп и компьютер. На компьютере должна быть установлена компьютерная программа, позволяющая обобщать результаты практических работ. Это может быть редактор презентаций или текстовый редактор, а также такой универсальный программный продукт, как детские мультимедийные среды Лого.

Изучение свойств воды можно начать с анализа наличия у нее тех или иных свойств, присущих веществам. При этом затрагивается вопрос о воде,как веществе, способном находиться в трех состояниях. Наличие каждого из свойств определяется в ходе проведения соответствующего короткого опыта. В процессе этой работы у учащихся сразу начинается формирование основ организации такой деятельности – фиксация результаты опытов в виде таблицы, где наличие свойства помечается знаком «+», а его отсутствие знаком «–».

Таблицу может сразу заполнять в электронном виде. Это облегчит ее демонстрацию на большом экране для общего обсуждения. В результате проведения опыта дети получают исчерпывающую информацию о свойствах воды и наглядно представляют ее в виде показанной выше таблицы, что послужит некоторым заделом для будущего отчета.

Изучение переход воды в разные состояния можно с помощью опыта и работы с простейшей компьютерной моделью, которую легко может подготовить любой учитель, используя, например, мультимедийные среды Лого. Опыт очень прост. Заранее приготовленные учителем кубики льда размещаются над спиртовкой или свечой. Учащиеся наблюдают, как лед сначала превращается в жидкость (воду), а затем совсем испаряется. Обратный процесс можно наблюдать, если накрыть крышкой кипящую воду: часть пара осядет на крышке, превращаясь в капельки воды. Воду можно поставить в морозильную камеру и посмотреть, как быстро она превратится в лед. Если провести маркером на емкости с водой уровневую черту, можно проверить, изменяется ли занимаемый водой объем при переходе в твердое состояние. Возможно, дети замечали, что родители сливают воду на зиму из бочек и ведер на загородных участках и задавались вопросом о том, зачем это нужно. Где бы ни проводились эти маленькие опыты, в классе или дома, учащиеся фиксируют каждый из них на трех этапах: начало эксперимента, ход эксперимента, результат эксперимента, и включают их в свой отчет, дополняя кратким комментарием в виде текста или звукового файла.

Итогом проделанной работы, также включаемой в отчет, может стать схема перехода воды из одного состояния в другое, выполненная в компьютерной программе с помощью присущих схеме элементов – блоков и стрелок. Такие блоки просто и быстро изображаются в любой Логосреде. В контексте этой работы можно немного познакомить учащихся с молекулярным строением вещества. Дети могут рисовать в графическом редакторе расположение молекул воды в разных состояниях, используя, например, операцию «копирование» для того, чтобы увеличить количество молекул на рисунке. Такой рисунок также может быть включен в их электронный отчет. Работа за компьютером одного из учащихся должна всегда проецироваться на большой экран с целью последующей проверки и обсуждения результатов выполненной работы. (Такой способ организации работы кажется более наглядным по сравнению с работой в тетради или на доске и дающим существенную экономию времени.)

Еще один интересный этап в проекте – это изучение строения вещества. Конечно, эта тема сложна для начальной школы, но и в ней дети могут провести интересные наблюдения и сравнения. Если занятия проходят зимой и есть возможность оборудовать компьютерное рабочее место с цифровым микроскопом недалеко от окна, учащиеся смогут рассмотреть строение снежинок и заметить, что все они обладают одинаковым свойством: каждая снежинка имеет шесть лучиков. Еще интереснее будет, если предварительно дети нарисуют снежинки так, как привыкли их себе представлять, а потом приложат к этому рисунку цифровые фотографии, которые сделали микроскопом. Сравнивая полученные изображения, учащиеся поймут, что не все можно увидеть человеческим глазом, и познакомятся с преимуществами специальных приборов и их возможностями в современной науке. У учащихся в альбоме должна появиться еще одна страница, посвященная этим наблюдениям.

Интересен вопрос о растворении веществ в воде. Дети могут использовать для опытов хорошо знакомые им вещества — соль и сахар, речной песок, пищевой краситель. Внимательно наблюдая, какое из веществ полностью растворится в воде, а какое нет, они могут фиксировать исходные вещества и то, что получилось в результате растворения, цифровой камерой и заносить эти результаты в таблицу. В первой колонке «Описание опыта» будет указано, какие вещества растворяли. Во второй – «Результаты наблюдений», они могут быть представлены в виде фотографий. В третьей – выводы о том, какие из веществ растворились в воде, а какие нет. Эта таблица прилагается к отчету. Сравнив результаты проведенных опытов, учащиеся легко сделают вывод о том, что вода обладает свойством растворять некоторые вещества. Благодаря этому замечательному свойству мы можем пить сладкий чай, мыть руки c мылом и т.д. Таким образом, дети учатся обобщать известные им из практики свойства и давать научные объяснения явлениям и процессам.

Планирование работы. Описанная выше деятельность происходит на уроке окружающего мира с привлечением необходимого компьютерного и прочего оборудования. Работа над описанной частью проекта займет 4 урока:

Руководствуясь собственными методическими соображениями и образовательной программой, учитель можете провести все эти уроки или выбрать отдельные. При хорошей организации деятельности и достаточном опыте детей в такой работе, возможно, удастся объединить некоторые темы.

Вторая часть проекта. Вторая часть проекта посвящена вопросам, имеющим практическое значение.

Вопрос 1. Фильтрация воды. Ввиду повышенного интереса современного общества к вопросам экологии и здоровья эта тема очень важна. При ее изучении можно использовать специальный набор «Фильтрация воды» (производиться компанией Cornelson) либо составить собственный комплект оборудования, используя предметы домашнего обихода. В процессе работы дети готовят водные растворы сахара, соли; размешивают воду с речным песком, а затем пропускают через фильтр. В качестве фильтров можно использовать различные решетки, бумагу, нетканые материалы. В ходе эксперимента учащиеся наблюдают, какие свойства воды изменяются при фильтрации, а какие остаются неизменными. Например, при фильтрации раствора воды и речного песка, раствор становится прозрачнее; при фильтрации раствора соли или сахара остается неизменным вкус раствора и т.д. Результаты наблюдений заносятся в электронную таблицу и обсуждаются.

Следующая серия экспериментов – исследование почвы: какая почва лучше пропускает воду и что происходит с водными растворами, какие примеси почва задерживает, а какие нет.

Вопрос 2. Всегда ли зимой надо посыпать дорожки солью? Это короткое исследование можно провести и в классе, и на школьном дворе. Можно сформулировать вопрос более конкретно: «Если температура на улице –5^оС, а дорожки посыпаны солью, образуется ли лед на дорожках?», «Будет ли образовываться лед при температуре –20 ^оС?».

Если урок проводится в классе, для каждой группы учащихся понадобится емкость со снегом и цифровой датчик температуры. С помощью него можно быстро измерить температуру простого снега и снега, перемешанного с солью, и даже проследить, как она меняется в ходе смешивания. Выполняя измерения в банке с простым и соленым снегом и сравнивая результаты, учащиеся устанавливают, что температура соленого снега может быть ниже, чем у простого. Соленая вода замерзает при более низких температурах, чем простая. Соответственно при низких температурах вместо таяния снега при добавлении соли будет происходить образование льда.

Результаты исследования могут быть подкреплены числовыми данными, представленными в компьютерном интерфейсе цифрового датчика в виде таблиц и графиков.

Для изучения вопросов, связанных со свойствами тел (плавучесть, сила выталкивания, поверхностное натяжение воды) понадобится лабораторное оборудование «Плавание и погружение» (немецкая фирма Spektra) либо набор предметов домашнего обихода. Детям не обязательно разбираться в научной терминологии. Однако учителю она нужна, прежде всего для осознания важности тех представлений, которые он может уже сейчас заложить у младшего школьника, подготовив его к восприятию естественнонаучных дисциплин в курсе основной школы.

Вопрос 3. Что плавает и что погружается? Для ответа на этот вопрос понадобятся: пуговицы (металлические и пластмассовые), камни или ракушки, пемза, тонкая проволока, монеты, губка, булавки, ветки и кора дерева, стеклянные шарики, свечка, кусок воска, пластилин, емкость для воды, полотенце.

Дети могут работать группами. Оптимальный состав такой группы – 4 человека. Имея перед собой перечисленный набор предметов и емкость с водой, они должны поделить эти предметы на две группы. В ходе работы, они фиксируют свою деятельность, фотографируя погруженные в воду и плавающие предметы. Этот материал понадобится им для отчета или презентации своей работы.

Учитель может подготовить компьютерный урок в Лого, заранее внеся в компьютерный альбом фотографии предметов, используемых в этом исследовании, и заготовив для детей два набора меток-черепашек. Одни метки – для тех предметов, которые плавают, а другие – для тех, которые погружаются. В ходе работы, дети смогут выбрать в своей группе участника, который будет расставлять метки в этом цифровом ресурсе. Таким образом, к концу выполнения задания, они уже будут иметь готовый отчет о проделанной работе.

Интересно, что некоторые предметы, например, пуговица, попадут в обе группы, Здесь детям снова предстоит сделать маленькое открытие: почему одни пуговицы тонут, а другие нет. Для этого следует включить в набор пуговицы из разных материалов.

В ходе работы учитель поочередно участвует в работе каждой группы. Его задача – задавать уточняющие вопросы, выдвигать вместе с детьми предположения, инициировать дискуссии, побуждая детей аргументировать собственное мнение. Он может спросить: «Почему ты думаешь, что она утонет?», «А ты тоже считаешь, что она пойдет ко дну?», «Что вы думаете по этому поводу?» Такие простые вопросы побуждают детей к самостоятельным мыслям и действиям.

Заключительным этапом в данной работе может стать постройка плота из имеющихся материалов, причем нужно обязательно проверить, поплывет такой плот или нет. Учащиеся делают фотографии своей работы и публикуют их в общем форуме по этому вопросу.

Вопрос 4. Почему корабль плавает? Этим вопросом задаются многие дети. Вопрос настолько интересный, что может стать темой для первого научно-популярного фильма. Для исследования его понадобятся модель корабля (игрушечный или из пластилина), баночка от косметического крема с крышкой, пластилин, весы, емкость для воды, воздушный шарик, резиновый мяч, пластиковая перчатка, кастрюли 0,5 л, 1 л., различные по объему пластиковые стаканы.

Дети делятся на группы и выполняют несколько опытов. Ход опыта фиксируется на видеокамеру. В ходе монтажа фильма к нему добавится дикторский текст, поясняющий, что происходит в кадре и какие выводы из этого можно сделать.

Сюжет 1. Изображение корабля. Интервью с учащимися о том, от чего зависит плавучесть корабля.

Сюжет 2. Опыт 1. Суть опыта в том, что учащиеся пробуют запустить в воду баночку с крышечкой и без крышечки, каждый раз анализируя, что происходит. Учитель обращает внимание детей на то, что находится внутри баночки.

Сюжет 3. Опыт 2. Дети пробуют опустить в воду воздушный шарик или резиновый мяч. Получится у них это или нет? Почему?

Сюжет 4. Опыт 3. Детям предлагается взять кастрюли разного размера и вдавливать их в емкость с водой до того уровня, чтобы вода не попала внутрь. Уровень воды они отмечают маркером. Дети увидят, что чем больше кастрюля, тем больше воды она вытесняет.

Сюжет 5. Опыт 4. Один из членов группы лепит пластилиновую лодку и пускает ее в плавание. Все участники группы пытаются объяснить, почему поднимается вода в емкости: из-за веса лобки или из-за места, которое она занимает.

Сюжет 6. Вывод. В кадре могут быть различные игрушечные плавучие средства. Здесь дети должны попытаться сформулировать вывод о том, что предметы, которые плавают, вытесняют воду.

Сюжет 7. Опыт 5. Дети нагружают пластилиновую лодку разными грузами и следят за уровнем воды. Дети замечают, что количество вытесненной воды зависит не от веса, а от объема предмета, т.е. места, которое занимает предмет. Чем больше места нужно предмету в воде, тем больше воды он вытесняет.

Сюжет 8. Опыт 6. Учащиеся опускают в емкость с водой руку в резиновой перчатке. Что они почувствовали? Перчатка прилипла к телу. Дети по очереди пробуют это объяснить.

Сюжет 9. Опыт 7. Желающие участники группы одновременно вдавливают в воду по два стакана разного размера – большой и маленький (вода не должна попадать внутрь) и объясняют в кадре, что они чувствуют. Дети должны почувствовать, что стаканы погружаются не одинаково, и объяснить почему.

Существует опасность, что дети не справятся с этой работой в отведенное время. Поэтому предлагается распределить подготовку видеосюжетов между разными группами. Таким образом, каждая группа выполнит полный цикл работ – учащиеся проведут опыт, зафиксируют его на видеокамеру, отредактируют запись в специальной программе для видеомонтажа и добавят дикторский текст. После этого можно будет «слить» отдельные сюжеты на компьютер учителя и закончить фильм последним сюжетом.

Сюжет 10. Выводы. Общие выводы формулируют всеми учащимися вместе с учителем во время просмотра отдельных частей и сборки фильма. В кадре выводы могут озвучить один или несколько учащихся.

Суть вывода: вода давит на предмет со всех сторон (это дети почувствовали в опыте с перчаткой). Вода стремится обратно на свое место и выдавливает предмет наверх (это было видно в опыте с мячом). Чем больше предмету нужно места, тем сильнее вода стремится на свое место и сильнее давит (это продемонстрировал опыт со стаканами).

Изучение данного вопроса в тесной связи с применением технологии видеомонтажа, которая должна быть детям знакома к моменту начала этого исследования, позволяет получить ценный экспериментальный опыт, оформленный в виде фильма, который может быть растиражирован на дисках или опубликован в Интернете. Последняя часть работы, связанная с работой над видеомонтажем, может быть отнесена к предмету «Технология»

Можно дополнить начатое ранее планирование новыми уроками:

Закончить проект можно уроком 10, который можно провести в форме конференции.

Тематика проектов, которые можно предложить учащимся начальной школы в области изучения окружающего мира, очень многообразна. Интересны наблюдения за развитием растений, проводимые с использованием цифрового микроскопа и датчиков температуры и освещенности, рассмотрение себя и измерение собственной величины при изучении раздела человек, обобщение в цифровом виде материалов экскурсий и поездок.

Независимо от выбора УМК, рекомендуем использовать описанные в данном пособии технологии изучения курса «Окружающий мир» при разработке текущего календарно-тематического планирования.