Наблюдение и эксперимент как методы изучения естествознания и химии

Знания о природе человек получает с помощью наблюдения.

Наблюдение – это концентрация внимания на познаваемых объектах с целью их изучения.

С помощью наблюдения человек накапливает информацию об окружающем мире, систематизирует её, выявляя при этом определённые закономерности.

Для того, чтобы наблюдение было эффективным, следует выполнять ряд условий. Во-первых, нужно определить предмет наблюдения. Предметом наблюдения выступает вещество, его свойство или превращения веществ. То есть это то, на что обращено внимание наблюдателя. Во-вторых,  нужно сформулировать цель наблюдения, то есть для чего это наблюдение нужно. В-третьих, необходимо составить план наблюдения, чтобы достичь нужной цели.

В основе составления плана лежит гипотеза. Термин «гипотеза» происходит от греческого слова hypothesis, что означает «основание, предположение». Гипотеза может быть выдвинута в конце, когда уже получен результат наблюдения.

Естественно то, что научное наблюдение отличается от житейского. Как правило, научное наблюдение проводится в определённых условиях и в специальном помещении, например, в лаборатории.

Эксперимент представляет собой научное воспроизведение какого-либо явления с целью его исследования, испытания в определённых условиях.

Само название «эксперимент» происходит от латинского experimentum, что означает «опыт, проба». Эксперимент позволяет опровергнуть гипотезу, возникшую при наблюдении, и сформулировать вывод.

Проведём небольшой эксперимент по изучению строения пламени. Если зажечь свечу и посмотреть на пламя, то можно заметить, что оно неоднородно по цвету и имеет три зоны. Первая – это тёмная зона – находится в нижней части пламени. Эта зона самая холодная. За тёмной зоной следует яркая часть пламени, температура которой выше, чем в тёмной зоне. В верхней части пламени, которая является бесцветной, самая высокая температура. Если поместить спичку в пламя так, чтобы она пересекала все зоны, то можно заметить, что спичка обугливается в верхней и средней зонах. Это означает, что температура в этих зонах наиболее высокая.

Как вы думаете, а будет ли пламя спиртовки иметь такое же строение, как и пламя свечи? Для этого используем следующие гипотезы. Первая: предположим, что пламя будет иметь одинаковое строение, так как в основе этого лежит одинаковый процесс – горение. Второе предположение: строение пламени будет отличаться, так как возникает в результате горения различных веществ.

Чтобы доказать или опровергнуть одну из гипотез, нужно провести эксперимент. Зажжём спиртовку. Пламя, как и в случае со свечой, имеет три зоны: внутреннюю (тёмную) самую холодную, среднюю светящуюся (горячую) и внешнюю бесцветную (самую горячую).

Таким образом, можно сделать вывод, что строение любого пламени одинаково. Поэтому, чтобы нагреть в пламени какой-либо предмет, его нужно внести в верхнюю часть пламени, потому что она самая горячая.

Все экспериментальные данные принято записывать в специальном лабораторном журнале или тетради. Записывают дату проведения эксперимента, его название и ход опыта в виде таблицы. Например, в первой колонке, что делал, во второй – что наблюдал и в третьей – выводы.

Таким образом, объект наблюдения в нашем случае – пламя свечи. Цель наблюдения – определить строение пламени и температуру в разных частях пламени. План – зажечь свечу, рассмотреть пламя, проверить температуру пламени.

Ещё великий Леонардо да Винчи говорил, что науки, которые не родились из эксперимента, – основы всех познаний – бесполезны и полны заблуждений.

Все естественные науки – это экспериментальные науки. Для постановки любого эксперимента требуется специальное оборудование. Так, в биологии часто используют оптические приборы, которые позволяют увеличивать изображение наблюдаемого объекта. К таким оптическим приборам относят лупу и микроскоп. Физики применяют приборы для измерения напряжения, силы тока и электрического сопротивления. У географов имеются такие приборы, как компас, метеорологические зонды, а также огромные научно-исследовательские суда, уникальные космические орбитальные станции.

 Химики также используют специальное оборудование, например, спиртовку, химическую посуду и так далее.