Отдел народного образования МОГО «Инта»

Исследовательская деятельность как способ познания

свойств и качеств материалов.

Из опыта работы Степановой О. В.

воспитателя МБДОУ №25 «Радуга»

г. Инта 2015 год

1. Введение

2. Организация экспериментальной деятельности по ознакомлению с материалами и свойствами предметов.

3. Формы организации экспериментальной деятельности.

4. Организация предметно - развивающей среды по развитию поисково-познавательной деятельности.

5. Соблюдение правил безопасности при организации экспериментальной деятельности с детьми дошкольного возраста.

6. Работа с родителями

7. Приложения

Введение

Познавательная деятельность – это специфическая человеческая форма отношения к окружающему миру, содержанием которой является взаимодействие субъекта с объектом, построенное таким образом, что этот процесс отражается и воспроизводится в мышлении. Результатом такой деятельности являются новые знания о мире.

На роль органов чувств в развитии познавательной деятельности в своё время указывал И.М.Сеченов, который называл их очень образно «щупальцами» или «осведомителями мозга». И действительно, всё познание человеком окружающего происходит при участии органов чувств.

Ребёнок рождается уже с готовыми к функционированию органами чувств (он видит, слышит, чувствует прикосновение, запах и многое другое), однако к моменту рождения деятельность этих органов ещё крайне несовершенна, и их развитие, как и вообще всё развитие ребёнка, требует определённых условий. Поэтому при воспитании детей необходимо уделять большое внимание правильному развитию зрительных и слуховых реакций.

Дети в процессе своей деятельности – в игре, в занятиях – должны чувственным образом познавать свойства предметов (цвет, форму, тяжести), получать первичные представления о величине, пространстве, числе и т.д., а для этого должны быть созданы благоприятные условия. Обогащение чувственного опыта ребёнка является важной задачей воспитания.

Результаты современных психологических и педагогических исследований (Ю. К. Бабанский, Л. А. Венгер, Н. А. Ветлугина, Н. Н. Поддьяков, И. Д. Зверев, В. В. Запорожец и др.) показывают, что возможности умственного развития детей дошкольного возраста значительно выше, чем это предполагалось ранее. Так, оказалось, что дети могут познавать не только внешние, наглядные свойства окружающих предметов и явлений, но и их внутренние связи и отношения. В период дошкольного детства формируются способности к начальным формам обобщения, умозаключения, абстракции. Однако такое познание осуществляется детьми не в понятийной, а в основном в наглядно-образной форме, в процессе деятельности с познаваемыми предметами, объектами. В ходе экспериментально-познавательной деятельности создаются такие ситуации, которые ребенок разрешает посредством проведения опыта и, анализируя, делает вывод, умозаключение, самостоятельно овладевая представлением о том или ином физическом законе, явлении.

Профессор Академии творческой педагогики РАО Н. Н. Поддъяков, проанализировав и обобщив свой богатейший опыт исследовательской работы в системе дошкольного образования, пришел к заключению, что в детском возрасте ведущим видом деятельности является экспериментирование. Чем младше ребенок, тем больше он экспериментирует. Еще Л. С. Выготский говорил, что деятельность ребенка раннего возраста можно отнести к экспериментированию.

Однако эта идея не всеми принята, слишком устойчивым было представление о том, что ведущим видом деятельности дошкольников является игра. Между тем, энциклопедический словарь дает такое определение: «Игра – вид непродуктивной деятельности, мотив которой заключается не в ее результатах, а в самом процессе». В обиходе игрой считают любое дело, которое служит антиподом понятия «работа»: работа – это то, что полезно, а игра – то, что не серьезно. Именно из-за таких упрощенных представлений активность малыша кажется игрой.

Природа снабжает своих чад многочисленными приспособлениями, позволяющими выжить с первых минут после рождения. Их можно разделить на две группы: рефлексы и инстинкты. У животных количество инстинктов достаточно велико: это поиск и добывание пищи, сохранение жизни, поиск полового партнера, продолжение рода, спасение от врагов, суточные и сезонные миграции, общение с представителями своего и чужого видов и др.

Человек, в отличие от животных, при рождении инстинктов не имеет. Как минимум, до семи лет он не способен искать и добывать себе пищу, у него отсутствует такой важнейший инстинкт, как сохранение жизни. Есть страх гибели, но это эмоции, а не инстинкт. Готовые сложные поведенческие формы спасения жизни в различных ситуациях у человека тоже отсутствуют. Этому он учится постепенно, запоминая, как и почему обжигается, падает, ушибается, колется, режется. Человек имеет либо рефлексы (отдергивание руки, шараханье от источника опасности), либо осознанные реакции (выпрыгивание, убегание, тушение пожара), которые формируются на более поздних этапах онтогенеза как результат жизненного опыта.

Человеческий детеныш более беспомощен, чем детеныш животного, и остается таковым гораздо дольше, чем его «младшие братья». Природа на стадии создания человека совершила две крупных инновации:

Создала огромный банк памяти в виде человеческого мозга – равного которому по емкости нет ни у одного живого организма,

Вложила в человека потребность загружать этот банк базой данных, причем загружать самостоятельно, а не извне, как компьютер.

Таким образом, Природа снабдила ребенка одним единственным инстинктом накопления разнообразных сведений о мире, передав на многие годы все остальные функции взрослым.

У детей реакция на новизну выражена сильнее, чем на пищу. Специфическое мышление детей, основанное на обследовании объектов, названо ручным. Этим термином пользовались И. П. Павлов и Л. С. Выготский. Позже он был заменен термином действенное мышление.

И так, обладая ручным мышлением, ребенок, ребенок манипулирует предметами, знакомится с их свойствами и полученными сведениями заполняет пока еще почти пустой банк памяти.

На заполнение банка памяти природа отвела 20-25 лет – больше, чем продолжительность всей жизни у большинства животных.

Экспериментирование как вид деятельности у ребенка делится на несколько этапов:

1 этап: Заполнение базы основными сведениями о мире – изучение и запоминание свойств всех объектов, без какой бы то ни было избирательности, без деления их на нужные и бесполезные. В память загружаются речь (языковые значения), сведения о внешнем виде и свойствах объектов окружающего мира. В это время человеку надо запомнить, как выглядит каждый объект, как он звучит, какой имеет вкус и запах, какие создает тактильные и мышечные ощущения, в каких вариантах встречается и во что превращается при разных воздействиях. Длится этот период примерно до трех лет

2 этап: Установление причинно-следственных связей, существующих между объектами и явлениями. Потребность в экспериментировании становится более мощной, собственные действия – более масштабными. К мысленному моделированию дети пока не способны, поэтому предвидеть последствия своих действий не могут. В этом возрасте дети еще не могут оперировать знаниями в вербальной форме, без опоры на наглядность, поэтому они стремятся установить все связи самостоятельно. Продолжительность этого периода примерно от 3 до 5 лет.

3 этап: Осознанное экспериментирование как способ познания мира. Начавшись с пятилетнего возраста этот период длится всю жизнь. В это время появляются новые способы познания:

Получение знаний в вербальной форме от другого человека,

Установление закономерностей путем самостоятельных логических рассуждений.

Как доказал Н. Н. Поддъяков, лишение возможности экспериментировать, постоянные ограничения самостоятельной деятельности в раннем и дошкольном возрасте приводят к серьезным психическим нарушениям, которые сохраняются на всю жизнь, негативно сказываются на развитии и саморазвитии ребенка, на способности обучаться в дальнейшем. Именно экспериментирование является ведущим видом деятельности у маленьких детей.

Однако долгое время это не учитывалось системой дошкольного образования, а самостоятельные инициативы детей расценивались как нарушение дисциплины, поскольку не подверженные контролю, они на самом деле чреваты негативными последствиями.

Выход из этого положения в одном – в широком внедрении метода организованного и контролируемого детского экспериментирования – дома и в детском саду, индивидуального и коллективного во всех видах деятельности.

В образовательном процессе дошкольного учреждения учебное экспериментирование является тем методом обучения, который позволяет ребенку моделировать в своем сознании картину мира, основанную на собственных наблюдениях, опытах, установлении взаимозависимостей, закономерностей и т. д. Экспериментальная работа вызывает у ребенка интерес к исследованию природы, развивает мыслительные операции (анализ, синтез, классификацию, обобщение и др.), стимулирует познавательную активность и любознательность ребенка, активизирует восприятие учебного материала по ознакомлению с природными явлениями, с основами математических знаний, с этическими правилами жизни в обществе и т. п.

Уже в младшем дошкольном возрасте, познавая окружающий мир, ребенок стремиться не только рассмотреть предмет, но и потрогать его руками, языком, понюхать, постучать им и т. п. Эксперимент, самостоятельно проводимый ребенком, позволяет ему создать модель естественно-научного явления и обобщить полученные действенным путем результаты, сопоставить их, классифицировать и сделать выводы о ценностной значимости физических явлений для человека и самого себя.

Ценность реального эксперимента в отличие от мысленного, заключается в том, что наглядно обнаруживаются скрытые от непосредственного наблюдения стороны объекта или явления действительности; развиваются способности ребенка к определению проблемы и самостоятельному выбору путей ее решения; создается субъективно новый продукт. Экспериментирование как специально организованная деятельность способствует становлению целостной картины мира ребенка дошкольного возраста и основ культурного познания им окружающего мира. Прослеживание и анализ особенностей «поведения» предметов в специально созданных условиях и составляют задачу экспериментальной деятельности. Для обозначения подобной формы деятельности применительно к детям используется введенное Н. Н. Поддьяковым понятие «детское экспериментирование». Такое экспериментирование является ведущим функциональным механизмом творчества ребенка.

Предметный мир, окружающие ребенка вещи и игрушки имеют особое значение в развитии дошкольников. Именно в предметной деятельности возникает познавательная активность, складываются первые эмоциональные предпочтения. Задача педагога – помочь ребенку войти в предметный мир, воспитать ценностное отношение к предметному миру.

Исследования по дошкольной педагогике (В. И. Логинова, Г. Н. Бавыкина, Н. А. Мишарина и др.) показали, что педагогическим условием воспитания у дошкольников ценностного отношения к предметному миру является системный характер представлений о предмете.

Основными компонентами, обеспечивающими системный характер представлений дошкольника о предмете являются:

Строение предмета;

Строение и назначение частей предмета;

Материал (качества и свойства).

Предметы сделаны из разных материалов. Каждый материал, будь то ткань или бумага, песок, глина, пластмасса, металл, дерево, имеет свои свойства и качества. Материал может быть твердым, мягким, гладким, холодным, гибким, прозрачным, хрупким, прочным… Почему из этого материала сделан предмет, может ли он быть сделан из другого материала? Комплекс видовых признаков – назначение предмета, его строение и материал – помогает ребенку оперировать видовыми понятиями.

При знакомстве с различными материалами существует большое поле для организации экспериментальной деятельности дошкольника. В соответствии с программой «Детство» ребенок знакомится с различными материалами и их свойствами: ткань, бумага, картон, железо, стекло, пластмасса, дерево, глина, песок и другие. Как правило, материал, из которого сделан предмет, имеет целый ряд признаков. Он может быть легким, прозрачным блестящим, хрупким, гладким. Поэтому важно научить ребенка вычленять каждое качество или свойство из комплекса свойств и качеств предмета.

Организация экспериментальной деятельности по ознакомлению с материалами и свойствами предметов.

Как и любая деятельность, экспериментирование состоит из структурных элементов, таких как цель, идеал, предвидение способов его достижения, контроль процесса деятельности, включающий взаимодействие интеллектуальных, волевых и эмоциональных проявлений личности. Каждый из этих элементов является необходимым и целостным компонентом экспериментального процесса, постоянно проникающим в другие. В связи с этим, можно заключить, что экспериментирование стимулирует интеллектуальную активность и любознательность ребенка.

Развитие способности детей экспериментировать представляет собой определенную систему, в которую включены демонстрационные опыты, осуществляемые педагогом в специально организованных видах деятельности, наблюдения, лабораторные работы, выполняемые детьми самостоятельно в пространственно-предметной среде группы. Каждое фундаментальное естественно-научное понятие, с которым мы предполагаем знакомить детей, экспериментально обосновывается и проясняется для ребенка в процессе наблюдений, мысленного и реального экспериментирования. В процессе экспериментирования ребенку необходимо ответить не только на вопрос как я это делаю, но и на вопросы почему я это делаю именно так, а не иначе, зачем я это делаю, что хочу узнать, что получить в результате.

Цель экспериментально-исследовательской деятельности в процессе ознакомления с материалами и свойствами:

Помочь ребенку освоить видовые понятия на основе выделения основных признаков.

Задачи:

1. Формировать у детей дошкольного возраста систему видовых понятий.

2. Развивать собственный познавательный опыт в обобщенном виде с помощью наглядных средств (эталонов, символов, условных заместителей, моделей).

3. Расширять перспективы развития поисково-познавательной деятельности детей путем включения их в мыслительные, моделирующие и преобразующие действия.

4. Поддерживать у детей инициативу, сообразительность, пытливость, критичность, самостоятельность.

5. Развивать эмоционально-ценностное отношение к окружающему миру.

6. Развивать внимание, зрительную и слуховую чувствительность.

7. Расширять словарный запас и обогащать речевое общение на основе культурных норм.

Содержание экспериментально-опытной работы с детьми:

1. Создание условий для развития у детей интереса к явлениям и свойствам окружающих предметов;

2. Знакомство с различными свойствами веществ (цвет, твердость, мягкость, прозрачность, прочность, упругость и др.)

3. Поощрение познавательной активности и самостоятельности детей.

4. Организация наблюдений за свойствами предметов, близких к опыту детей.

5. Развитие любознательности и поддержка инициативы детей.

Создание условий для экспериментальной деятельности детей представляется как задание определенной программы действий ребенка по поиску способов по достижению цели. При этом постановка проблемы и способ решения проблемы предлагается ребенком и включает прогнозы, оценки и последовательность действий. Познавательная деятельность, принимая экспериментально - исследовательский характер, предлагает создание определенных алгоритмов, которые являются для детей ориентирами для коррекции собственной деятельности.

Для экспериментально-исследовательской деятельности в процессе ознакомления со свойствами материалов предлагаем экспериментальные карты, в которые заносятся результаты экспериментов. Эти карты помогут ребенку полнее познать материал.

Карты предлагаются 3 видов:

1. Карты для детей младшего дошкольного возраста – целенаправленное знакомство с материалом на основе сенсорных обследований (гладкость – шероховатость; твердость – мягкость; прозрачность – непрозрачность; промокаемость – удерживание воды; прочность - хрупкость и т. д.)

2. Карты для детей среднего дошкольного возраста – вычленение каждого качества или свойства, отделение его от сопутствующих при сопоставлении его с противоположным качеством.

3. Карты для детей старшего дошкольного возраста – детальное сравнение материалов на основе сопоставления различия и общности.

(смотри приложение 1)

Формы организации экспериментальной деятельности.

Для экспериментально-исследовательской деятельности в процессе ознакомления со свойствами материалов (по программе «Детство) предлагаем следующие модели организации детской деятельности:

1. Для детей младшего дошкольного возраста учебно-игровая модель: познавательная деятельность приобретает игровую модель за счет постановки учебной цели в художественном образе.

Задачи: Обеспечение интенсивного усвоения понятий, отражающих природные закономерности посредством наблюдений, рассматривания схем и создания мотивации к учению благодаря самостоятельному овладению способами познавательной деятельности, развитию эмоциональной и интеллектуальной рефлексии.

1. Обучение на конкретной ситуации.

2. Имитационное моделирование.

3. Состязательность и соревнование.

4. Анализ проблемы.

5. Выявление трудностей.

6. Разложение проблемы на частности.

7. Оценка решений, поиск логически обоснованного решения.

Принципы:

Ролевое самовыражение.

Самостоятельность в преодолении проблем.

Познавательная деятельность приобретает игровую модель за счет постановки учебной цели в художественном образе. Тематика каждого занятия имеет игровую конструкцию и игровой сюжет. Деятельность завершается обсуждением процесса (последовательность действий, позволивших достичь результата), игровых и реальных взаимодействий детей и педагога, обеспечивших эмоциональный комфорт участникам деятельности. Данное обсуждение включает составление схемы проведенного эксперимента.

Методы и приемы:

Экспериментальные игры

Действия с материалами

Рассматривание схем к опытам, таблиц.

Использование энциклопедических данных.

Драматизация

2. Для детей среднего дошкольного возраста: коммуникативно-диалоговая модель: развитие у детей самостоятельности и активной позиции в процессе познания законов природы на основе включения в разнообразные по содержанию диалоги и коммуникации с субъектом и объектом.

Задачи: Развитие способности к самостоятельному поиску новых знаний и самоопределению в позиции и точках зрения на изучаемые объекты, а также развитие способностей к раскодировке знаков и символов, содержащихся в схематическом изображении проводимых опытов и экспериментов, развитие основ критического и рефлексивного мышления, дискуссионной культуры детей.

1. Метод обсуждения.

2. Ряд коммуникативных процедур.

3. Распределение ролей.

4. Ознакомление в коммуникации со сведениями.

5. Сосуществование несовпадающих линий.

6. Возможность критиковать.

7. Побуждение к поиску решения.

8. Поощрение разных подходов к одному и тому же.

9. Решение задач конкретно-содержательного плана: осознание противоречий, актуализация знаний, творческое переосмысление.

10. Решение задач организационного взаимодействия: распределение ролей, выполнение коллективных задач, согласованность в обсуждении проблем, соблюдение правил и процедур.

11. Педагог предоставляет возможность: подготовиться к коммуникации, пересмотреть цели, выбирать решения, вырабатывать правила, обмениваться целями, выявлять разногласия, актуализировать сведения, дать выход чувствам, распределять функции, использовать разнообразные средства, дать время для размышления, менять ход коммуникации, уточнять, побуждать.

Принципы:

«Диалог культур»; самоорганизации; упорядочивания.

Педагог в начале занятия предоставляет детям информацию, дети самостоятельно договариваются, как, используя предложенные педагогом карты экспериментальной деятельности получить результат. Выбирая различные варианты, они совместно с педагогом определяют проблему, обсуждают ее, анализируют положительные или отрицательные результаты. Дети самостоятельно осуществляют поиск оптимального решения проблемы, делают вывод. Проверяя решение, вступают в коммуникацию с педагогом, доказывая правильность сделанного выбора, позволившего получить наилучший результат.

В данной модели познавательной деятельности конечный результат не обсуждается с детьми. Это происходит в процессе его достижения в форме дискуссий и обмена мнениями о выполняемых детьми действиях, которые и обеспечат достижение результата.

Методы и приемы:

Проблемные ситуации

Метод выбора (наблюдение, беседа, эксперимент, описание и др.)

Вопросы, стимулирующие самооценку и самоконтроль ребенка.

Организация поисково-познавательной деятельности ребенка предполагает наличие коммуникативных компонентов, которые характеризуют направленность общения на получение определенных результатов, на согласование исполнительских операций, на разделенность действий и их интеграцию и т. п. Обмен информацией является важнейшей характеристикой поисково-познавательной деятельности, которая оценивается по критерию полезности – «говорить по делу», носит регламентированный характер, должна по возможности исключать неоднозначную интерпретацию информации.

В процессе коммуникаций и информационного обмена большое значение приобретает соотношение речи и мышления, так как ребенок усваивает способ познания и использования культурных речевых эталонов в деловом общении. Педагогу следует контролировать, насколько аргументировано ребенок выражает свои мысли в процессе коммуникаций, содержащих речевые эталоны, так как учебная деятельность предполагает переход от спонтанной речи к аргументированности. Аргументированность ставит ребенка в позицию выбора, переконструирования речевых средств и форм, которые позволят ему достичь, с одной стороны, поставленной цели, а с другой стороны, осуществить рефлексию собственных действий.

3. Для детей старшего дошкольного возраста: экспериментально-исследовательская модель – развитие способностей ребенка в процессе действий с исследуемыми материалами в «лабораторных условиях» как средство познания окружающего мира.

Задачи: Развитие мыслительных процессов, мыслительных операций, освоение методов познания (учебных, поисковых), причинно-следственных связей и отношений.

1. Вводить понятие.

2. Приводить контрастные примеры.

3. Выделять значимые признаки.

4. Типы заданий: формирование понятий, интерпретация и обобщение, использование понятий.

5. Уровни знаний: понятия, идеи, факты.

6. Привлекает собственный опыт.

7. Организация совместной деятельности детей.

8. Учитывать шаги-этапы: сбор данных (фактов), характеристика объектов, связь с явлениями, условия состояния объекта, свойства, экспериментирование, объяснение, анализ исследования.

9. От неизвестного к известному.

10. Создание новых представлений.

Принципы:

Постановка проблемы; поиск фактов; поиск идей; поиск решений; поиск признаков; самостоятельность; альтернативность точек зрения; столкновение идей; самостоятельное планирование; связь правила и примера; альтернативные интерпретации.

Педагог определяет проблему, объект, правила. Дети учатся формулировать понятие, анализировать проблему. Самостоятельно с помощью предложенных педагогом инструментов дети ищут разнообразные способы решения поставленной проблемы, ориентируясь на правила.

Постановку проблемы или ее поиск осуществляют дети самостоятельно на основе приведенной упрощенной схемы или наглядной картинки исследуемого свойства, самостоятельно описывают проведение опыта, выдвигают гипотетические предложения о путях проведения эксперимента, самостоятельно апробируют средства и способы, направленные на разрешение ситуации, а также самостоятельно применяют полученные результаты в жизни. От ребенка требуется проявить способность к аргументации необходимости принятого им решения о путях достижения результата и применения его в жизнедеятельности.

Методы и приемы:

1. Вопросы педагога, побуждающие детей к постановке проблемы.

2. Схематичное моделирование опыта (создание схемы проведения).

3. Вопросы, помогающие прояснить ситуацию и понять смысл эксперимента, его содержание и природную закономерность.

4. Метод стимулирующий детей к коммуникации.

5. Метод «первой пробы» применения результатов собственной исследовательской деятельности, суть которой состоит в определении ребенком личностно-целостного смысла совершенных им действий.

Более полное познание окружающего доставляют человеку восприятия, отражающие предметы и явления в совокупности их свойств. Чувственное познание внешнего мира является основой и источником мыслительной деятельности и речи детей. Под влиянием речи изменяется характер восприятий: ребёнок постепенно начинает переходить от предметно – чувственного восприятия к смысловому. Изменяются и процессы памяти.

Вследствие установления всё более прочных связей между первой и второй сигнальными системами перестраивается всё поведение ребёнка: его игра, взаимоотношения с детьми, отношение к окружающему становится всё более осмысленным и взаимосвязанным. Уже к третьему году жизни речь постепенно становится средством общения не только с взрослыми, но и с детьми.

Экспериментирование также как и игра являются естественными путями познания в дошкольном возрасте. Ребёнку в данном возрасте важно ощутить на себе непосредственное воздействие на себе этих объектов или явлений; посмотреть, послушать, потрогать, понюхать, попробовать на вкус, поэкспериментировать.

Организация предметно - развивающей среды по развитию поисково-познавательной деятельности.

Развивающая среда есть комфортная, естественная, уютная обстановка, насыщенная разнообразными сенсорными раздражителями и игровыми материалами. Ребёнок вступает со средой в непосредственный контакт взаимодействия, она даёт возможность «расцвести» чувствам, рукам и духу в собственной деятельности и движении. Специально организованная предметно – развивающая среда, дающая возможность для активной и творческой деятельности, воздействует на все органы чувств, на сознание и подсознание. Специально – организованная среда – это не только определённым образом подобранный материал, но и сам принцип организации предметно – пространственного мира, подразумевающий абсолютную безопасность и защищённость ребёнка: всё находится на своём месте, запрещает делать то, что угрожает ребёнку или мешает ему.

Для того чтобы дети могли ставить опыты и эксперименты, в группе должна быть организована соответствующая предметно - развивающая среда. Такая среда строится на принципах, разработанных В. А. Петровским. Это:

· принцип дистанции, определенной позиции при взаимодействии ребенка с различными материалами, помогающий обнаружить их свойства и качества;

· принцип активности, самостоятельности, предполагающий обнаружение свойств и качеств материалов при взаимодействии ребенка с находящимися в группе объектами;

· принцип эмоциогенности, индивидуальной комфортности позволяет ребенку почувствовать свою внутреннюю, глубинную связь с природой, которая выполняет функцию создания внутреннего покоя человека, осознание своей гармоничности в мире природы.

Педагог создает условия в группе для того, чтобы ребенок мог самостоятельно, в процессе экспериментирования осуществлять интеграцию известных ему способов, или конструировать новые способы, или строить новый тип делового партнерства со сверстниками.

В группе должна быть зона экспериментирования с набором различных материалов и предметов, сделанных из этих материалов. Интеллектуальная зона с набором дидактических и развивающих игр и энциклопедической литературой, с набором знаков, символов, схем.

Соблюдение правил безопасности при организации экспериментальной деятельности с детьми дошкольного возраста.

Природа заранее «знала»: если в ребенка вложить инстинкт самосохранения изначально, экспериментировать он не станет - будет бояться. К идее самосохранения человек приходит через сознание. Конечно, дети уже многократно сталкивались с болевыми ощущениями, возникающими в процессе собственной деятельности, но пройдет еще много лет, прежде чем они не только запомнят разнообразные случившиеся с ними неприятности, но и начнут мысленно моделировать свои действия, предвидеть их последствия и активно избегать тех действий, которые могут иметь нежелательные последствия. Только тогда они начнут соблюдать правила безопасности. А пока взрослые должны оберегать детей в различных жизненных ситуациях. Но нельзя впадать в другую крайность: перестраховываясь, лишать ребенка возможности саморазвития.

В обыденной жизни дети часто сами экспериментируют с различными веществами, стремясь узнать что-то новое. Они разбирают игрушки, наблюдают за падающими в воду предметами, пробуют языком в сильный мороз металлические предметы и т. п. Но опасность такой «самодеятельности» заключается в том, что дошкольник еще не знаком с правилами элементарной безопасности. Эксперимент же специально организуемый педагогом, безопасен для ребенка и в то же время знакомит его с различными свойствами окружающих предметов, с законами жизни природы и необходимостью их учета в собственной жизнедеятельности. Первоначально дети учатся экспериментировать в специально организованных видах деятельности под руководством педагога, затем необходимые материалы и оборудование для проведения опыта вносятся в пространственно-предметную среду группы для самостоятельного воспроизведения ребенком, если это безопасно для его здоровья. В связи с этим в дошкольном образовательном учреждении эксперимент отвечает следующим условия:

Максимальная простота конструкции приборов и правил обращения с ними;

Безотказность действия приборов и однозначность получаемых результатов;

Показ только существенных сторон явления или процесса;

Отчетливая видимость изучаемого явления;

Возможность участия ребенка в повторном показе эксперимента.

Ребенок должен четко знать правила безопасности при использовании инструментов и оборудования, необходимых в ходе проведения эксперимента. (например6 использование ножа, ножниц для определения прочности материала)

Работа с родителями

Часто родители, оберегая своего ребенка, не осознавая значимости экспериментирования для развития детей, становления его личности, идут по самому простому пути: запрещают и наказывают. Этот подход к обучению лежит в основе авторитарной педагогики: взрослый всегда знает, как нужно делать правильно, и постоянно сообщает об этом ребенку. Он требует, чтобы ребенок поступал только так, и лишает его права на ошибку, не позволяет ему самому открывать истины. Задача воспитателей группы - донести до родителей, что детское экспериментирование представляет собой выражение мысли: позвольте детям реализовать заложенную в них программу саморазвития, возможность удовлетворять потребность познания эффективным и доступным для них способом – путем самостоятельного исследования мира.

1. Общая лекция об особенностях познавательной деятельности в процессе ознакомления с различными материалами ребёнка соответствующего возраста с рекомендациями по созданию развивающей среды дома.

2. Памятка для каждой семьи с кратким резюме содержания лекции.

3. Подбор соответствующего справочного материала и размещение его в родительском уголке.

4. Консультации по теме и индивидуальные консультации с учётом особенностей каждого ребёнка.

5. Семинар – практикум по организации исследовательской деятельности ребёнка дома.

Диагностика развития экспериментально-познавательной деятельности у детей дошкольного возраста.

Критерием результативности детского экспериментирования является не качество результата, а характеристики процесса, объективирующего интеллектуальную активность, познавательную культуру и ценностное отношение к реальному миру.

Для выяснения умений ребенка необходимо провести следующую диагностику:

Цель: Выявление умений ребенка провести исследование свойства материала на основе исследовательской карты.

Методика диагностики:

Предложить исследовательскую карту свойств материала (в соответствии с возрастом) и материал для исследования. Дать возможность ребенку провести исследование.

Как ты будешь определять свойство материала?

Какие свойства ты будешь определять?

Что у тебя получилось?

Как занести полученный результат в исследовательскую карту?

Уровни развития:

Низкий уровень: ребенок не принимает цель исследования, беспомощность в предвидении результатов эксперимента, не может провести эксперимент, не делает выводы, не интересуется экспериментальной деятельностью, играет.

Средний уровень: ребенок принимает цель исследования, в предвидении результатов частые ошибки, что говорит о недостаточности знаний, самостоятельно проводит исследование, выводы основываются на увиденном. Часто дети не могут выделить основной признак обобщения. Занимаются экспериментальной деятельностью с удовольствием.

Высокий уровень: ребенок принимает цель исследования, предвидит результат исследования, самостоятельно проводит исследовательскую деятельность, делает правильные выводы. Занимается экспериментальной деятельностью с удовольствием. Задает много вопросов. Пытается продолжить эксперимент с другими материалами.Приложение 1

Экспериментально-исследовательская деятельность в процессе ознакомления со свойствами материалов.

Материал	Младший дошкольный возраст	Средний дошкольный возраст	Старший дошкольный возраст
	Определение качеств материала на основе сенсорного обследования образца (писчая бумага)	1. Определение качеств материала на основе сравнения бумаги и картона. 2. Определение качеств материала на основе сравнения бумаги и дерева. 3. Определение качеств материала на основе сравнения бумаги и ткани. 4. Определение качеств материала на основе сравнения бумаги и резины.	Определение качеств материала на основе сравнения бумаги разных сортов: писчая, альбомная, чертежная, обойная, вощеная.
	Определение качеств материала на основе сенсорного обследования образца (картон для ручного труда)	1. Определение качеств материала на основе сравнения картона и дерева. 2. Определение качеств материала на основе сравнения картона и ткани. 3. Определение качеств материала на основе сравнения картона и резины. 4. Определение качеств материала на основе сравнения картона и стекла.	Определение качеств материала на основе сравнения картона разных сортов: для ручного труда, для упаковки (коробки), строительный картон.
	Определение качеств материала на основе сенсорного обследования образца (кусок дерева)	1. Определение качеств материала на основе сравнения дерева и бумаги. 2. Определение качеств материала на основе сравнения дерева и картона. Определение качеств материала на основе сравнения дерева и ткани. Определение качеств материала на основе сравнения дерева и металла.	Определение качеств материала на основе сравнения разных пород дерева.
	Определение качеств материала на основе сенсорного обследования образца (металлическая пластина)	Определение качеств материала на основе сравнения металла и бумаги. Определение качеств материала на основе сравнения металла и резины. Определение качеств материала на основе сравнения металла и ткани. Определение качеств материала на основе сравнения металла и стекла.	Определение качеств материала на основе сравнения разных видов металлов: железо, медь, алюминий.
Керамика	Определение качеств материала на основе сенсорного обследования образца (керамическая пластина)	Определение качеств материала на основе сравнения керамики и картона. Определение качеств материала на основе сравнения керамики и дерева. Определение качеств материала на основе сравнения керамики и металла. Определение качеств материала на основе сравнения керамики и резины.	Определение качеств материала на основе сравнения различных видов керамики: фаянс, фарфор, глиняная керамика.
	Определение качеств материала на основе сенсорного обследования образца (кусок велосипедной камеры)	Определение качеств материала на основе сравнения резины и дерева. Определение качеств материала на основе сравнения резины и ткани. Определение качеств материала на основе сравнения металла. Определение качеств материала на основе сравнения резины и стекла	Определение качеств материала на основе сравнения разных сортов резины.
	Определение качеств материала на основе сенсорного обследования образца (кусок ситца)	Определение качеств материала на основе сравнения ткани и бумаги. Определение качеств материала на основе сравнения ткани и металла. Определение качеств материала на основе сравнения ткани и кожи. Определение качеств материала на основе сравнения ткани и стекла.	Определение качеств материала на основе сравнения различных видов ткани: ситец, шелк, сукно, лен, драп.
	Определение качеств материала на основе сенсорного обследования образца (кусок кожи)	Определение качеств материала на основе сравнения кожи и бумаги. Определение качеств материала на основе сравнения кожи и ткани. Определение качеств материала на основе сравнения кожи и дерева. Определение качеств материала на основе сравнения кожи и металла.	Определение качеств материала на основе сравнения разных видов кожи.
	Определение качеств материала на основе сенсорного обследования образца (стеклянная пластина)	Определение качеств материала на основе сравнения стекла и картона. Определение качеств материала на основе сравнения стекла и дерева. Определение качеств материала на основе сравнения стекла и резины. Определение качеств материала на основе сравнения стекла и металла.	Определение качеств материала на основе сравнения разных сортов стекла: оконное, цветное, хрусталь.

Исследовательская

Исследовательская карта №2 (средний дошкольный возраст)

Приложение 3

2 младшая группа.

Цель: Помочь детям выделить основные качества и качества стекла: твердое, прозрачное, не намокает, бьется.

Задачи:

1. Помочь детям выделить основные качества и качества стекла: твердое, прозрачное, не намокает, бьется.

2. Продолжать учить заполнять экспериментальные карты.

3. Закрепить знание схематических изображений отдельных свойств предмета.

4. Развивать умение производить обследовательские действия.

5. Воспитывать желание помогать ближнему.

Речевые задачи:

1. Закрепить в речи слова: твердое, прозрачное, хрупкое.
2. Продолжать учить отвечать распространенными предложениями.

Предшествующая работа: проведение экспериментов по выяснению качеств стекла, бумаги, дерева; заполнение экспериментальных карт.

Ход занятия:

Воспитатель: Ребята, посмотрите, кто к нам сегодня пришел в гости: это обезьянка Анфиса. Здравствуй Анфиса. Почему ты такая грустная?

Анфиса: Я построила себе новый домик. Он очень красивый и уютный, но жить в нем не могу, потому что в нем очень холодно.

Воспитатель: Почему у тебя в домике холодно, Анфиса?

Анфиса: Потому что в моем домике нет окон, просто в стенах отверстия. В дом задувает ветер, и залетают снежинки.

Воспитатель: Что же нам делать, ребята?

Дети: Надо помочь Анфисе.

Воспитатель: А как мы модем помочь Анфисе?

Дети: Надо сделать ей окна.

Воспитатель: А из чего мы можем сделать окна?

Дети предлагают материалы, из которых можно сделать окна?

Воспитатель: А из какого материала лучше всего получатся окна? Сначала давайте выясним, зачем нужны окна в домике? Может можно обойтись без них?

Дети: Окна нужны, чтобы в доме было тепло и светло.

Воспитатель: Какой же материал больше всего подойдет? Что нам может помочь в выяснении этого вопроса?

Дети: Экспериментальные карты.

Воспитатель: Давайте возьмем экспериментальные карты и попробуем выбрать нужный материал. Вот этот материал, наверное, может подойти. Как вы думаете? (бумага)

Дети: Нет, бумага не подойдет.

Воспитатель: Почему?

Дети: бумага размокает в воде, если пойдет дождь, то она размокнет. Еще бумага не прозрачная, в домике будет темно.

Воспитатель: А дерево подойдет?

Дети: Нет, не подойдет. Оно тоже не прозрачное, темно будет.

Анфиса: Наверно, я так и не смогу жить в своем домике. Не будет у меня окон.

Воспитатель: Подожди, Анфиса, наши детки выберут материал для твоих окон. Какой же материал подойдет для окон?

Дети: Стекло.

Воспитатель: Почему?

Дети: Стекло твердое, не намокает, прозрачное, значит, в домике будет светло.

Анфиса: Стекло? Какое это стекло? Я не знаю что такое стекло.

Воспитатель: Дети вы можете показать Анфисе стекло?

На столе лежат различные материалы. Дети выбирают среди них стеклянные пластины и показывают их Анфисе.

Анфиса: А как вы узнали, что это стекло?

Дети: Оно гладкое (гладят), твердое (проводят по стеклу стержнем), прозрачное (смотрят сквозь него).

Анфиса: (грустно) Я все это не запомню.

Воспитатель: Мы дадим тебе экспериментальную карту, и ты все можешь на ней увидеть. Дети, кто может дать Анфисе карту стекла?

Дети дают обезьянке карту.

Анфиса: Что-то здесь нарисовано, я не пойму.

Воспитатель: Кто может объяснить Анфисе, что здесь нарисовано?

Дети: этот значок показывает, что стекло твердое, этот – прозрачное, этот – не намокает.

Анфиса: Спасибо вам, ребятки. Я сейчас же побегу в магазин и куплю стекло для своих окон. Потом я приглашу вас на праздник в свой домик. До свидания (убегает).

Воспитатель: Ребята, как вы думаете, мы помогли Анфисе? Как мы ей помогали? Это было трудно? Хотите ли вы еще кому-нибудь помочь? Мы обязательно будем помогать всем, кто обратиться к нам за помощью.

Приложение 4

Занятие по ознакомлению с предметным миром.

Старшая группа.

Цель: Помочь детям выделить основные свойства сходных материалов.

Задачи:

1. Помочь детям выделить основные свойства сходных материалов: бумаги.
2. Продолжать учить выделять свойства материалов путем обследования.
3. Закрепить умение заполнять экспериментальную карту.
4. Развивать умение выявлять свойства материалов экспериментальным путем.
5. Воспитывать умение работать в микрогруппе.

Речевые задачи:

1. Учить использовать в речи конструкции предложений – доказательств: потому что…, из-за того что…
2. Продолжать учить отвечать, используя в речи сложносочиненные и сложноподчиненные предложения.

Предшествующая работа: опыты с бумагой.

Ход занятия:

Воспитатель: Ребята, к нам обратились малыши из младшей группы. Они просят помочь им и научить делать лодочки из бумаги, чтобы пускать их на улице в ручеек. Что нам делать?

Дети: Поможем малышам.

Воспитатель: Как мы будем им помогать?

Дети: Мы научим малышей делать лодочки.

Воспитатель: Вы знаете, как важно выбрать материал для изготовления какого-нибудь предмета. Нам очень важно выбрать бумагу, из которой малыши будут делать лодочки. При выборе материала учтите, что бумага должна быть достаточно мягкой, потому что у малышей слабые пальцы и достаточно прочной, чтобы лодочка сразу не испортилась и малыши могли с ней поиграть. У нас есть несколько видов бумаги: салфетки, альбомные листы, ватман, обои. Я предлагаю вам экспериментальным путем выяснить, какой вид бумаги лучше всего подойдет. Для работы лучше всего разбиться на команды. (Дети делятся на команды по 3-4 человека.) Что может помочь нам в работе?

Дети: экспериментальная карта.

Воспитатель: Заполните экспериментальную карту, и мы выясним, чем похожи и чем отличаются разные виды бумаги.

Воспитатель: Какое оборудование нужно вам для работы? (Дети выбирают нужное оборудование).

Дети проводят несколько опытов для выяснения различных свойств бумаги и заносят данные в экспериментальную карту.

Воспитатель: Какую же бумагу лучше посоветовать малышам для поделок?

Дети: Мы считаем, что лучше всего подойдет альбомный лист.

Воспитатель: Почему?

Дети: Салфетки слишком мягкие, они плохо сгибаются, не держат форму; ватман слишком твердый, плохо сгибается, обои слишком рыхлые, хорошо впитывают воду. Размокают все виды бумаги. Но салфетки размокают сразу, обои тоже размокают быстро. Ватман и альбомный лист размокают дольше в воде. Поэтому из перечисленных условий можно выбрать альбомный лист. Он остаточно долго не размокает, хорошо складывается и гнется. Малышам удобно будет строить, и играть с лодочками.

Воспитатель: Сейчас я предлагаю вам прибрать свое рабочее место, выбрать из предложенных материалов альбомные листы и пойти к малышам, учить их делать лодочки.

Приложение 5

Проект «Мир металла»

Старший дошкольный возраст.

Цель: Научить детей узнавать предметы из металла, определять его качественные характеристики, свойства, дать информацию об использовании человеком.

Оборудование и материалы: металлические предметы, магниты, емкость с водой, музыкальные инструменты, бумага, книги, иллюстрации, экспериментальные карты.

Проект реализуется через разные виды деятельности детей.

• Игра и беседа

Воспитатель предлагает детям поиграть в игру «Найди нужный предмет» нужно выбрать из имеющихся предметов металлические предметы.

Воспитатель: почему вы выбрали именно этот предмет?

Дети объясняют, почему именно этот предмет они считают металлическим.

Затем сообща обсуждается, как люди добывают металл, какие металлы знакомы ребятам. Дети рассматривают различные предметы, изготовленные из различных металлов.

• Экспериментирование

Опыт 1. Опустить гайку в воду. Она тонет, значит, тяжелее воды.

Опыт 2. Положить гайку на батарею Она нагревается. Металл теплопроводный.

Опыт 3. Двигать скрепку при помощи магнита. Металл обладает свойством притягиваться магнитом.

Опыт 4. Опускаем скрепку на дно емкости с водой и выясняем, мешает ли вода магниту работать.

Опыт 5. На подносе лежат различные предметы, и дети с помощью магнита выясняют какие из них железные.

Вывод: железо притягивается магнитом. Данные заносятся в экспериментальную карту.

• Театр

При помощи настольного магнитного театра дети разыгрывают сказку Ш. Перро «Красная шапочка».

• Сказки

Вместе с детьми обсуждается, в каких сказках встречаются предметы или сказочные персонажи из металла (Железный дровосек, меч – кладенец, золотое яичко, и т. д.)

• Игра «Чудесный мешочек»

Педагог загадывает загадки о металлических предметах, которые лежат в мешочке. Если ребенок угадал правильно, предмет достается из мешочка и дети объясняют, зачем он нужен.

• Выставка

По просьбе воспитателя в группе родители организуют выставку металлических предметов. Выставка действует в течении длительного времени, дети играют с предметами, воспитатель рассказывает из чего они сделаны, как человек использует металл, для чего собирают металлолом.

• Детская деятельность

Выставка рисунков «Как металл помогает человеку».

Использованная литература:

1. Программа «Детство» Т. Н. Бабаева, З. А. Михайлова и др. «Детство – Пресс» Санкт Петербург 2006 г.

2. «Методические советы к программе «Детство» под ред. Т. Н. Бабаевой, З. А. Михайловой «Детство – Пресс» Санкт Петербург 2001 г.

3. М. В. Крулехт «Дошкольник и рукотворный мир» «Детство – Пресс» Санкт Петербург 2005 г.

4. План – программа образовательно-воспитательной работы в детском саду. «Детство – Пресс» Санкт Петербург 2006 г.

5. И. Э. Куликовская, Н. Н. Совгир Детское экспериментирование Л. С. Ковенько Секрет природы – это так интересно Москва 2001г.

6. М. М. Омега Занимательное природоведение Москва 2003г.

7. Л. И. Иванова Экологические наблюдения и эксперименты в детском саду.

8. П. П. Молодова Игровые экологические занятия с детьми. «Детство – Пресс» Санкт Петербург 2001 г.

9. Г. П. Тугушева, А. Е Чистякова Экспериментальная деятельность детей среднего и старшего дошкольного возраста «Детство – Пресс» Санкт Петербург 2008 г.

10. Экологические проекты в ДОУ и начальной школе. Составитель Т. В. Хабарова Сыктывкар 2004 г.

ТЕМА: ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О МАТЕРИАЛАХ

1. Общие сведения

2. Физические свойства

3. Механические свойства

4. Химические свойства

5. Технологические испытания металлов и сплавов

6. Строение металлов, сплавов и жидких расплавов

Список литературы

1. Общие сведения

Мир по своей природе материален. Все, что нас окружает, называется материей. Атом, живая клетка, организм и т. п.- все это различные виды материи. Наблюдаемое многообразие явлений в природе представляет собой различные формы движущейся материи. Материя обладает разнообразными формами движения: жизненные процессы, химические превращения, электрический ток, нагревание и охлаждение и т. д. Материя не исчезает и не создается вновь, она только меняет свои формы. Одни формы движения материи могут переходить в другие. Например, механическое движение может переходить в тепловое, тепловое - в химическое, химическое - в электрическое, электрическое - в механическое и т. д.

Каждый отдельный вид материи, обладающий определенными составом и свойствами, называется веществом. Признаки, по которым различные вещества отличаются одно от другого, называются свойствами. Вещества различаются по цвету, агрегатному состоянию (твердое, жидкое или газообразное), плотности, температуре плавления и кипения и т. д. Чтобы охарактеризовать вещество, необходимо знать определенное количество - совокупность признаков - свойств, которыми оно обладает. Например, вещество, плотность которого равна 1000 кг/м 3 , температура кипения 100 °С и температура плавления 0°С,- вода Н 2 О. Свойства материалов определяются преимущественно в лабораторных условиях по специальным методикам, предусмотренным Государственными стандартами и техническими условиями.

Вещества могут быть простыми и сложными. Простые вещества (железо, медь, кислород, углерод и др.) состоят из атомов или ионов одного элемента. Сложные вещества (вода, углекислый газ, серная кислота, сталь и др.) состоят из молекул, образованных атомами или ионами разных элементов.

Вещества могут быть чистыми или находиться в виде смесей. Чистые вещества (простые и сложные) состоят из однородных молекул, атомов и ионов. Смеси состоят из различных простых и сложных веществ. Примером смеси является воздух, который состоит из молекул различных газов (азота, кислорода, углекислого газа и т. п.). Гранит - смесь, состоящая из кварца, слюды и полевого шпата.

Свойства материалов, применяемых в промышленном производстве, условно разделяют на физические, механические, химические, технологические и др.

2. Физические свойства

К физическим свойствам, зависящим от внутреннего строения материалов, относятся: плотность, пористость, теплопроводность, теплоемкость, электропроводность, тепловое (термическое) расширение, морозостойкость, огнеупорность, температура плавления и др.

Плотность - величина, равная отношению массы вещества к занимаемому им объему. По плотности металлы и сплавы делятся на две группы: легкие, плотность которых меньше 5000 кг/м 3 , и тяжелые, плотность которых больше 5000 кг/м 3 . К легким металлам относятся алюминий, магний, титан и сплавы на их основе, к тяжелым - медь, никель, цинк и сплавы на их основе. При производстве машин и механизмов, чтобы уменьшить их массу, используют металлы и сплавы меньшей плотности.

Пористость - степень заполнения объема материала порами.

Теплопроводность, теплоемкость, морозостойкость, водопоглощение зависят от пористости материалов.

Теплопроводность-способность материала передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий вследствие разности температур на противоположных поверхностях. Теплопроводность характеризуется количеством теплоты, проходящей в течение 1 ч через слой материала толщиной 1 м, площадью 1 м 2 , при разности температур на противоположных плоскопараллельных поверхностях в один градус. Теплопроводность зависит от внутреннего строения материала.

Высокая теплопроводность металлов и сплавов по сравнению с другими материалами объясняется тем, что тепловую энергию в металлах переносят свободные электроны, находящиеся в постоянном движении. Свободные электроны сталкиваются с колеблющимися ионами и обмениваются с ними энергией. Колебания ионов, усиливающиеся при нагревании, передаются электронами соседним ионам, при этом температура быстро выравнивается по всей массе металла. Чем больше теплопроводность металла, тем быстрее теплота при нагревании распространяется по всему объему. Это свойство учитывают при изготовлении нагревательных приборов, двигателей, которые нагреваются во время работы, при газовой резке металлов и сплавов, при обработке металлов режущим инструментом.

Теплопроводность имеет большое значение при выборе материалов для теплоограждающих конструкций, теплообменных аппаратов, изоляции труб.

Электропроводность - способность металлов и сплавов проводить электрический ток под действием внешнего электрического поля. Переносят электрический ток свободные электроны, поэтому тепло- и электропроводность у чистых металлов пропорциональны одна другой. Электропроводность металлов с повышением температуры уменьшается. Это объясняется тем, что при нагревании колебания ионов в металле усиливаются, а это мешает движению электронов. При низких температурах, когда колебания ионов уменьшаются, электропроводность резко увеличивается.

Высокой электропроводностью обладают серебро, алюминий, медь и сплавы на их основе, низкой - вольфрам, хром. Из металлов, хорошо проводящих электрический ток, делают электрические провода, токопроводящие детали электрических машин, а из металлов и сплавов, плохо проводящих электрический ток (обладающих большим электросопротивлением), изготовляют электронагревательные приборы, реостаты.

Теплоемкость - СВОЙСТВО материалов поглощать при нагревании определенное количество теплоты. Показанном теплоемкости служит удельная теплоемкость, равная количеству теплоты (в джоулях), которое необходимо для нагревания 1 кг материала на один градус. Удельная теплоемкость используется при расчете процессов нагрева или охлаждения материалов.

Водопоглощение-способность материала впитывать и удерживать в своих порах воду. Водоиоглощение материала зависит от его пористости; чем больше пористость, тем больше водопоглощение.

Насыщение материалов водой изменяет их свойства: увеличивается теплопроводность, снижается морозостойкость.

Влажность материала определяется отношением влаги, содержащейся в образце, к массе этого образца в сухом состоянии.

Водопроницаемость-способность материала пропускать через себя воду под давлением. Водопроницаемость характеризуется количеством воды, прошедшей через образец площадью 1 м 2 в течение 1 ч при постоянном давлении 1 Н и определенной толщине образца. Водопроницаемость зависит от пористости, плотности материала, формы и размеров пор.

Паро-, газопроницаемость - свойства, которые характеризуются количеством пара или газа (воздуха), прошедшего через образец определенных размеров при заданном давлении.

Морозостойкость - способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное число циклов попеременного замораживания и оттаивания без видимых признаков разрушения и без значительного понижения прочности. Плотные материалы, а также материалы, обладающие малым водопоглощением, как правило, морозостойки. По числу выдерживаемых циклов попеременного замораживания и оттаивания (степени морозостойкости).

Тепловое (термическое) расширение - способность материалов изменять свои размеры в процессе нагревания при постоянном давлении. Это свойство учитывают при прокладке трубопроводов, рельсов железнодорожных путей. Длинные трубо- и паропроводы в нагретом состоянии значительно увеличивают свои размеры. Поэтому, чтобы трубопроводы могли свободно удлиняться, оставаясь невредимыми, делают специальные устройства - компенсаторы, которые воспринимают удлинение трубопроводов при тепловом расширении. На мостах устанавливают подвижные опоры. У зданий и сооружений большой протяженности предусматривают термические швы. Рельсы на крановых и железнодорожных путях укладывают с небольшими промежутками для свободного термического расширения.

Температура плавления - постоянная температура, при которой твердый материал переходит в жидкий расплав при нормальном давлении. Для отсчета темпе-ратуры применяют две шкалы: термодинамическую, где единицей измерения температуры служит кельвин (обозначается К), и международную практическую, где единицей измерения служит градус Цельсия (обозначается °С).

Температура плавления материалов зависит от прочности связи между молекулами, ионами и изменяется в очень широких пределах: например, температура плавления ртути-39°С, вольфрама+3410°С. Чистые металлы плавятся при определенных температурах, а большинство материалов в интервале температур.

Самосбрасывающих вагонетках работали безотказно, а пальцы для захвата рамок не были погнуты. Необходимо периодически покрывать антикоррозионными составами сушильные вагонетки и своевременно ремонтировать их. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ СУШКИ Сушку кирпича производят только конвективным методом, т. е. методом, при котором влага испаряется вследствие теплового обмена между изделием и...

Разрешения на изготовление парового котла. В связи с изложенным, является необходимым умение выполнять один из наиболее сложных и ответственных разделов расчета прочности котла - расчет прочности укрепления одиночного отверстия в барабанах , , Более того, проблема в большей степени актуальна по причине употребления конструкций котлов с выполнением больших отверстий в барабанах. Существует...

Казакова З. К.

Проект для детей 4-5 лет

«Свойства и качества материалов»

ПРОБЛЕМА:

Дети под понятием «материал» подразумевают лишь ткань. Хотя из таких материалов как пластмасса, стекло, дерево, бумага изготовлено большинство объектов рукотворного мира, окружающих нас. Дети не знают о свойствах этих материалов, особенностей обращения с ними, не знают их целевого назначения и функций изготовленных из них предметов.

ЦЕЛЬ:

Формировать у детей представления о таких материалах рукотворного мира, как бумага, пластмасса, дерево, стекло.

ЗАДАЧИ:

1. Научить детей определять признаки материалов, их свойства и качества; классифицировать предметы рукотворного мира по материалу.

2. Познакомить детей с целевым назначением предметов рукотворного мира в зависимости от свойств и качеств материала из которого они изготовлены.

3. Составить с детьми правила обращения с предметами, в зависимости от материала из которого они изготовлены.

4. Организовать деятельность детей по созданию коллекции «Разнообразие бумаги».

5. Расширять и активизировать словарь детей характеристиками признаков материалов рукотворного мира.

6. Развивать социальные навыки детей: умение работать в группе, договариваться, учитывать мнение партнера.

МЕРОПРИЯТИЯ:

1. Сбор материалов для копилки проекта.

2. Познавательные занятия на темы:

· «История открытия стекла»

· «Изготовление бумаги»

· «Превращение дерева в строительный материал»

· «Возникновение пластмассы»

3. Отгадывание загадок и чтение художественной литературы о разных материалах и объектах рукотворного мира изготовленных из них.

4. Художественно-творческая деятельность:

· изготовление детьми бумажных фонариков на елку;

· изготовление из картона шапочек «заячьи ушки».

5. Организация сюжетно-ролевой игры «Магазин» («Мебель», «Игрушки», «Посуда», «Канцелярские товары»)

6. Организация дидактической игры «Моя квартира».

7. Проведение опытов:

· «Тонет – не тонет»

· «Бьется – не бьется»

· «Что видно через стекло (прозрачное, матовое, цветное)»

· «Мнется – не мнется»

8. Организация выставки объектов рукотворного мира из бумаги, пластмассы, дерева, стекла.

ЭТАПЫ РАБОТЫ НАД ПРОЕКТОМ

I этап – КОПИЛКА

v объекты рукотворного мира (из бумаги, дерева, пластмассы, стекла);

v иллюстрации разных объектов рукотворного мира (из бумаги, дерева, пластмассы, стекла);

v художественное слово о материалах и объектах рукотворного мира (стихи, загадки, поговорки, рассказы и т.п.).

II этап – СОЗДАНИЕ КАРТОТЕКИ

Алгоритм создания картотеки

Объекты рукотворного мира из бумаги

Объекты рукотворного мира из дерева

Объекты рукотворного мира из пластмассы

Объекты рукотворного мира из стекла

III этап – МОДЕЛЬ

На основании полученных знаний, совместно с детьми была разработана «Модель рукотворных материалов»

IV этап – ПРОДУКТ

Продуктом данного проекта является выставка объектов рукотворного мира из различных материалов: «Пластмассовое царство», «Стеклянное королевство», «Деревянное чудо», «Бумажная страна».

V этап – ПРЕЗЕНТАЦИЯ ПРОЕКТА

Приглашены дети группы № 11.

Рассказывают дети – участники проекта:

– На свете много материалов: пластмасса, стекло, дерево, бумага. Мы собрали копилку предметов из этих материалов, затем распределили их по коробкам – создали картотеку по материалам. А сегодня мы представляем вам их выставку.

Гости дорогие, проходите, пожалуйста, на нашу выставку.

Дети группы и гости подходят к столу с предметами из пластмассы.

– Это «Стеклянное королевство».

Дети рассказывают о признаках стекла и читают стихи:

Через стекло все видно:

И речку, и луга,

Деревья и машины,

Людей, собак, дома.

С зайкою стеклянным

Я играть люблю.

Я знаю, что он хрупкий,

Его не уроню.

Хрупкое, прозрачное,

Твердое на вид.

От ветра он закроет,

От стужи утеплит. (Стекло)

Дети группы и гости подходят к столу с предметами из дерева.

– Это выставка «Деревянное чудо».

Дети рассказывают о признаках дерева и читают стихи:

Шкатулка деревянная

На тумбочке стоит.

Мамочка любимая

Колечки в ней хранит.

Деревянный сундучок

Так красив и ярок.

Папа часто из него

Достает подарок.

Висит дощечка расписная,

Она помощница, мы знаем:

Нам овощи нарезать помогла,

Вот для чего она нужна.

Дети группы и гости подходят к столу с предметами из бумаги.

– Это выставка «Бумажная страна».

Дети рассказывают о признаках бумаги и читают стихи:

Бумажные бабочки,

Бумажные слоны,

Зайчики и елочки,

Детям так нужны!

Бумажные кораблики

Люблю пускать я сам.

Бумажные кораблики

Плывут по ручейкам.

Песня «Бумажная страна»

(муз. И. Николаева)

Есть за морями, за горами

Бумажная страна.

Там из бумаги улицы и стены

Мебель и все дома.

Жители носят из бумаги

Шляпы и зонтики.

Миром бумажным управляют

Бумажные взрослые.

Припев: Бумажная страна,

Бумажная страна.

Мы вам расскажем,

Мы вам покажем

Вот она, вот она!

(Дети показывают на «Бумажную страну»)

ПРОДОЛЖЕНИЕ ПРОЕКТА

Знакомство детей с другими материалами рукотворного мира, такими как ткань, металл, резина, полиэтилен.

Классификация материалов

Твердые материалы обычно подразделяются на три основные группы. Это металлы, керамика и полимеры. Это деление основывается, прежде всего, на особенностях химического строения и атомной структуры вещества. Большинство материалов можно вполне однозначно отнести к той или иной группе, хотя возможны и промежуточные случаи. Кроме того, следует отметить существование композитов, в которых комбинируются материалы, принадлежащие к двум или трем из перечисленных групп. Ниже будет дано краткое описание различных типов материалов и приведены их сравнительные характеристики.

Еще одним типом материалов являются современные специальные (advanced) материалы, предназначенные для применения в высокотехнологичных (high-tech) областях, таких как полупроводники, материалы биологического назначения, «умные» (smart) материалы и вещества, используемые в нанотехнологии.

МЕТАЛЛЫ

Материалы, принадлежащие к этой группе, включают в себя один или несколько металлов (таких как железо, алюминий, медь, титан, золото, никель), а также часто те или иные неметаллические элементы (например, углерод, азот или кислород) в сравнительно небольших количествах.

Атомы в металлах и сплавах располагаются в весьма совершенном порядке. Кроме того, по сравнению с керамикой и полимерными материалами плотность металлов сравнительно высока.

Что касается механических свойств, то все эти материалы относительно жесткие и прочные. Кроме того, они обладают определенной пластичностью (т.е. способностью к большим деформациям без разрушения), и сопротивляемостью разрушению, что обеспечило им широкое применение в разнообразных конструкциях.

В металлических материалах имеется множество делокализованных электронов, т. е. электронов, не связанных с определенными атомами. Именно присутствием таких электронов непосредственно объясняются многие свойства металлов. Например, металлы представляют собой исключительно хорошие проводники для электрического тока и тепла. Они непроницаемы для видимого света. Полированные поверхности металлов блестят. Кроме того, некоторые металлы (например, железо, кобальт и никель) обладают желательными для их применения магнитными свойствами.

КЕРАМИКА

Керамика - это группа материалов, занимающих промежуточное положение между металлами и неметаллическими элементами. Как общее правило, к классу керамики относятся оксиды, нитриды и карбиды. Так, например, некоторые из наиболее популярных видов керамик состоят из оксида алюминия (Al2O3), диоксида кремния (SiO2), нитрида кремния (Si3N4). Кроме того, к числу тех веществ, которые многие называют традиционными керамическими материалами, относятся различные глины (в частности те, которые идут на изготовление фарфора), а также бетон и стекло. Что касается механических свойств, то керамика - это относительно жесткие и прочные материалы, сопоставимые по этим характеристикам с металлами. Кроме того, типичные виды керамики очень твердые. Однако керамика исключительно хрупкий материал (практически полное отсутствие пластичности) и плохо сопротивляется разрушению. Все типичные виды керамики не проводят тепло и электрический ток (т.е. их электропроводность очень низкая).

Для керамики характерно более высокое сопротивление высоким температурам и вредным воздействиям окружающей среды. Что касается их оптических свойств, то керамика может быть прозрачным, полупрозрачным или совсем непрозрачным материалом, а некоторые оксиды, например, оксид железа (Fe2O3) обладают магнитными свойствами.

КОМПОЗИТЫ

Композиты представляют собой комбинацию из двух (или большего числа) отдельных материалов, относящихся к различным классам веществ, перечисленным выше, т.е. металлов, керамики и полимеров. Целью создания композитов было стремление достичь такого сочетания свойств различных материалов, которые не могут быть получены для индивидуальных компонент, а также обеспечить оптимальное сочетание их характеристик. Известно большое количество различных композитов, которые получены при совмещении металлов, керамики и полимеров. Более того, некоторые природные материалы также представляют собой композиты, например, это дерево и кость. Однако большинство композитов, которые рассматриваются в настоящей книге, это материалы, полученные из синтетических материалов.

Одним из наиболее популярных и знакомых всем композиционных материалов является стеклопластик. Этот материал представляет собой короткие стеклянные волокна, помещенные в полимерную матрицу, обычно в эпоксидную или полиэфирную смолу. Стеклянные волокна обладают высокой прочностью и жесткостью, но они хрупкие. В то же время полимерная матрица пластична, но ее прочность низкая. Комбинирование указанных веществ приводит к получению относительно жесткого и высокопрочного материала, который, тем не менее, обладает достаточной пластичностью и гибкостью.

Другим примером технологически важного композита являются углепластики - полимеры, армированные углеродными волокнами (CFRP). В этих материалах в полимерную матрицу помещают углеродные волокна. Материалы этого типа более жесткие и более прочные по сравнению со стеклопластиками, но в то же время более дорогие. Углепластики используют в аэрокосмической технике, а также при изготовлении высококачественного спортивного оборудования, например велосипедов, клюшек для гольфа, теннисных ракеток, лыж и сноубордов.

ПРОГРЕССИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Материалы, которые предназначены для использования в высокотехнологичных изделиях («хай-тек») иногда условно определяют термином «прогрессивные» материалы. Под высокими технологиями обычно имеются в виду устройства или изделия, работа которых основана на использовании сложных современных принципов. К числу таких изделий относится различное электронное оборудование, в частности цифровые видео-аудио камеры, CD/DVD проигрыватели, компьютеры, оптико-волоконные системы, а также космические спутники, изделия аэрокосмического назначения и ракетных технологий.

Прогрессивные материалы, по существу, представляют собой обычно типичные обсуждавшиеся выше вещества, но с улучшенными показателями свойств, но также и новые материалы, обладающие выдающимися характеристиками. Эти материалы могут быть металлами, керамикой или полимерами, однако их стоимость обычно очень высока. К числу прогрессивных материалов также относятся полупроводники, биоматериалы и вещества, которые мы называем «материалами будущего». Это так называемые «умные» материалы и изделия нанотехнологии, которые предназначены, например, для изготовления лазеров, интегральных схем, магнитных хранителей информации, дисплеев на жидких кристаллах и оптических волокон.

ПОЛУПРОВОДНИКИ

Полупроводники по электрическим свойствам занимают промежуточное положение между электропроводящими материалами (металлами и металлическими сплавами) и изоляторами (керамикой и полимерами). Кроме того, электрические характеристики полупроводников крайне чувствительны к присутствию минимальных количеств посторонних атомов, концентрацию которых необходимо контролировать вплоть до уровня очень малых областей. Создание полупроводниковых материалов сделало возможным разработку интегральных систем, которые произвели революцию в электронике и компьютерной технике (даже если не упоминать изменения в нашей жизни) в течение трех последних десятилетий.

БИОМАТЕРИАЛЫ

Биоматериалы используют для создания имплантатов для тела человека, которые призваны заменить больные или разрушенные органы или ткани. Материалы этого типа не должны выделять токсичных веществ и должны быть совместимыми с тканями человека (т.е. не должны вызывать реакции отторжения). Все перечисленные типы веществ - металлы, керамика, полимеры и полупроводники - могут быть использованы в качестве биоматериалов. В качестве примера можно привести некоторые биоматериалы, которые применяют для изготовления искусственных тазобедренных суставов.

МАТЕРИАЛЫ БУДУЩЕГО

«Умными» (или интеллектуальными) материалами называют группу новых искусственно разрабатываемых веществ, которые оказывают существенное влияние на многие современные технологии. Определение «умные» означает, что эти материалы способны чувствовать изменения в окружающей среде и отзываться на эти изменения заранее определенным образом - качество, присущее живым организмам. Концепция «умных» материалов также была распространена на сложные системы, построенные как из «умных», так и традиционных веществ.

В качестве компонентов умных материалов (или систем) могут использоваться некоторые типы датчиков (распознающих входящие сигналы), а также исполнительные системы (активаторы), играющие роль отвечающих и адаптивных устройств. Последние могут использоваться для изменения формы, положения, собственных частот или механических характеристик как ответа на изменение температуры, интенсивности освещенности, напряженности электрического или магнитного полей.

В качестве активаторов обычно используют материалы четырех типов: это сплавы с памятью к изменению формы, пьезоэлектрические виды керамики, магнитострикционные материалы и электрореологические/электромагнитные жидкости.

Сплавы «с памятью» - это металлы, которые после деформирования возвращаются в исходную форму, если изменилась температура.

Пьезоэлектрические виды керамики расширяются и сжимаются в ответ на изменение электрического поля (или напряжения); если же их размеры изменяются, то это приводит к возбуждению электрического сигнала. Поведение магнитострикционных материалов аналогично реакции пьезоэлектриков, но только как реакция на изменение магнитного поля. Что касается электро- и магнитореологических жидкостей, то это такие среды, которые претерпевают огромные изменения вязкости в ответ на изменение электрического или магнитного поля, соответственно.

Материалы/устройства, используемые в качестве датчиков, могут быть оптическими волокнами, пьезоэлектриками (к их числу относятся некоторые полимеры) и микроэлектромеханическими устройствами, аббревиатура MEMS.

В качестве примера «умных» устройств можно привести систему, используемую в вертолетах для того, чтобы снизить шум в кабине, создаваемый при вращении лопастей. Пьезоэлектрические датчики, встроенные в лопасти, отслеживают напряжения и деформации; сигнал передается от этих датчиков к исполнительному механизму, который с помощью компьютера генерирует «антишум», гасящий звук от работы винтов вертолета.

НАНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Вплоть до самого недавнего времени общепринятая процедура работ в области химии и физики материалов состояла в том, что вначале изучались весьма крупные и сложные структуры, а затем исследования переходили на анализ более мелких фундаментальных блоков, составляющих эти структуры. Этот подход иногда назывался «сверху - вниз». Однако с развитием техники сканирующей микроскопии, которая позволила наблюдать отдельные атомы и молекулы, оказалось возможным манипулировать атомами и молекулами с тем, чтобы создавать новые структуры, и тем самым получать новые материалы, которые строятся на основе элементов атомного уровня размеров (так называемый «дизайн материалов»). Эти возможности аккуратно собирать атомы открыли перспективы создавать материалы с механическими, электрическими, магнитными и другими свойствами, которые были бы недостижимы при использовании иных методов. Мы назовем этот подход «снизу - вверх», а изучением свойств таких новых материалов занимается нанотехнология, где приставка «нано» означает, что размеры структурных элементов составляют величины порядка нанометра (т.е. 10–9 м). Как правило, речь идет о структурных элементах с размерами меньше 100 нм, что эквивалентно примерно 500 диаметрам атома.

Одним из примеров материалов рассматриваемого типа являются углеродные нанотрубки. В будущем, несомненно, нам удастся найти все больше и больше областей, в которых проявятся достоинства нанотехнологичных материалов.

НЕОБХОДИМОСТЬ СОЗДАНИЯ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Несмотря на то, что за последние несколько лет был достигнут огромный прогресс в области материаловедения и технологии применения материалов, все же остается необходимость в создании еще более совершенных и специализированных материалов, а также в оценке взаимосвязей между производством таких материалов и его влиянием на окружающую среду. По этому вопросу необходимо дать некоторые комментарии, чтобы обрисовать возможные перспективы в этой области.

Создание ядерной энергетики предлагает определенные обещания будущего, но здесь остаются многочисленные проблемы, связанные с разработкой новых материалов, которые необходимы на всех стадиях - от системы размещения топлива в реакторе до хранения радиоактивных отходов.

Большие затраты энергии связаны с перевозками. Уменьшение веса транспортирующих устройств (автомобилей, самолетов, поездов и т.д.), также как и увеличение температуры, при которой работают двигатели, будет способствовать более эффективному потреблению энергии. Для этого требуется создать высокопрочные легкие инженерные материалы, равно как и материалы, которые могут работать в условиях повышенных температур.

Далее, существует общепризнанная необходимость в новых экономически обоснованных источниках энергии, а также в более эффективном использовании существующих источников. Несомненно, что материалы с нужными характеристиками играют огромную роль в развитии этого направления. Так, например, была продемонстрирована возможность прямого преобразования солнечной энергии в электрический ток. В настоящее время солнечные батареи представляют собой довольно сложные и дорогостоящие устройства. Несомненно, что должны быть созданы новые относительно дешевые технологические материалы, которые должны быть более эффективными в осуществлении использования солнечной энергии.

Еще одним очень привлекательным и вполне реальным примером в технологии преобразования энергии служат водородные топливные элементы, которые к тому же обладают тем преимуществом, что не загрязняют окружающую среду. В настоящее время только начинается использование этой технологии в электронных устройствах; в перспективе такие элементы могут использоваться как силовые установки в автомобилях. Для создания более эффективных топливных элементов нужны новые материалы, а для производства водорода необходимы новые катализаторы.

Для поддержания качества окружающей среды на требуемом уровне нам необходимо осуществлять контроль состава воздуха и воды. Для осуществления контроля загрязнений используют различные материалы. Кроме того, необходимо усовершенствовать методы переработки и очистки материалов с тем, чтобы снизить загрязнение окружающей среды, т.е. стоит задача создавать меньше отходов и меньше вредить окружающей нас природе при добыче полезных ископаемых. Следует также учесть, что при производстве некоторых материалов образуются токсичные вещества, так что следует учесть возможный ущерб экологии от сброса таких отходов.

Многие используемые нами материалы получают из невосполнимых ресурсов, т.е. источников, которые не могут быть регенерированы. Это относится, например, к полимерам, первичным сырьем для которых является нефть, и к некоторым металлам. Эти невосполнимые ресурсы постепенно исчерпываются. Отсюда возникает необходимость: 1) обнаружения новых источников этих ресурсов; 2) создание новых материалов со свойствами, аналогичными существующим, но менее наносящих ущерб окружающей среде; 3) усиления роли процессов рециклинга и, в частности, разработки новых технологий, позволяющих осуществлять рециклы. Как следствие всего этого возникает необходимость экономической оценки не только производства, но и учета экологических факторов, так что оказывается необходимым проанализировать весь жизненный цикл материала - «от колыбели до могилы» - и производственный процесс в целом.

Литье - это способ изготовления заготовки или изделия заполнением полости заданной конфигурации жидким металлом с последующим его затвердеванием.Заготовку или изделие, получаемое методом литья, называют отливкой.

Литейное производство - основная заготовительная база всех направлений машиностроения. Во многих случаях литье - единственно возоможный способ получения заготовок сложной формь:. Литые заготовки являются наиболее дешевыми, а зачастую имеют минимальный припуск на механическую обработку.

Литье в оболочковые формы.

Литейная форма здесь представляет собой оболочку толщиной 6-10 мм, изготовленную из материала огнеупорной основы (наполнителя) и синтетической смолы в качестве связующего. Принцип получения оболочек заложен в свойствах связующего материала, способного необратимо отверждаться при нагревании. В качестве огнеупорной основы широко используют кварцевый песок. Связующим материалом являются фенолформальдегидные синтетические термореактивные смолы. Литьем в оболочковые формы получают отливки повышенной точности, более лучшего качества поверхности, чем при литье в песчаные формы. Процесс чрезвычайно производителен и легко поддается механизации.

Список использованной литературы

Барташевич А.А. Материаловедение. – Ростов н/Д.: Феникс, 2008.

Вишневецкий Ю.Т. Материаловедение для технических колледжей: Учебник. – М.: Дашков и Ко, 2008.

Заплатин В.Н. Справочное пособие по материаловедению (металлообработка): Учеб. пособие для НПО. – М.: Академия, 2007.

Материаловедение: Учебник для ВУЗов. / Под ред. Арзамасова Б.Н. – М.: МГТУ им. Баумана, 2008.

Материаловедение: Учебник для СПО. / Адаскин А.М. и др. Под ред. Соломенцева Ю.М. – М.: Высш. шк., 2006.

Материаловедение: Учебник для СПО. / Под ред. Батиенко В.Т. – М.: Инфра-М, 2006.

Моряков О.С. Материаловедение: Учебник для СПО. – М.: Академия, 2008.

Основы материаловедения (металлообработка): Учеб. пособие для НПО. / Заплатин В.Н. – М.: Академия, 2008.