В наше время важно знать естественные науки. Они сделали возможными многие открытия, изменившие жизнь человека. Например, исследование строения атома позволило человеку получить огромное количество веществ, в том числе лекарств и консервантов. Знания о работе клеток и стволовых клетках помогают в восстановлении поврежденных тканей и органов, а также лечении заболеваний крови. Учитывая силу земного притяжения, люди выводят на орбиту спутники, вследствие чего быстро развиваются инфокоммуникационные технологии.
Что изучают естественные науки?
Естественные науки описывают и объясняют закономерности природы. Физика изучает общие природные закономерности и причины явлений, а также пытается как можно более точно описать окружающий мир. Физические закономерности являются основой всех других естественных наук. Химия – это естественная наука, изучающая вещества и их превращения в другие вещества; происходящие с веществами изменения описываются при помощи физических закономерностей. Биология является естественной наукой, изучающей живую природу. Живые организмы состоят из веществ и находятся под воздействием окружающей среды, поэтому для понимания происходящих с ними изменений необходимы знания из химии и физики.
Подумай!
- Какие естественные науки ты можешь назвать?
- Назови приспособления, которые делают повседневную жизнь более удобной.
Что изучают естественные науки?
-
Общие природные закономерности
-
Живая природа
-
Вещества и их превращения в другие вещества
Естественнонаучный метод исследования
Одной из целей науки является получение новых достоверных знаний. Для этого применяется естественнонаучный метод исследования, который состоит из определенных этапов. Если в науке возникает ситуация, когда ученые не в состоянии объяснить какое-либо явление, формулируется проблема, или вопрос. Для решения, опираясь на имеющиеся знания, ученые выдвигают гипотезу, т. е. предполагаемый ответ, которую предстоит доказать при помощи наблюдения или опыта. В случае наблюдения исследуемый объект или явление изучается и описывается в первозданном виде, а при опыте создаются специальные условия. Чтобы избежать случайности, проводится несколько наблюдений или опытов. На основании полученных результатов делается вывод. Если результаты соответствуют имеющимся знаниям и гипотезе, то описывается новая закономерность, или теория. Если результаты не соответствуют ожиданиям, то выдвигается новая гипотеза и этапы повторяются. Так появляются научные факты и теории.
Иногда приводятся теории, которые не проверены с помощью естественнонаучного метода исследования. Такие утверждения не всегда являются достоверными. Научный исследовательский процесс всегда описывается с большой точностью, что позволяет другим ученым его повторить, проверить и оценить достоверность результатов. Теории, основывающиеся на приукрашенных, неточных или непроверенных утверждениях, не являются научными. Например, многие диеты опираются на непроверенные и недоказанные наукой факты.
Этапы естественнонаучного метода исследования
Опыт или наблюдение
Вывод
Проблема
Явление
Гипотеза
Подумай!
- Почему при возникновении проблемы невозможно сразу сделать вывод?
Классификация природных явлений
В зависимости от того, что необходимо узнать, явление изучается с физической, химической или биологической стороны и применяются соответствующие методы. Чаще всего одно конкретное явление невозможно точно классифицировать, поскольку оно обладает как физическими, химическими, так и биологическими признаками. Например, фотосинтез, т. е. процесс вырабатывания питательных веществ в зеленых частях растений, проходит в организмах (биологический признак), в ходе него вещества превращаются в другие вещества (химический признак) и накапливается энергия (физический признак).
Вдыхание воздуха характеризуется физическими, химическими и биологическими признаками. К каким признакам относятся следующие процессы?
1. Вдыхаемый кислород превращается в углекислый газ.
2. Происходит в организме человека (в легких).
3. Давление увеличивает объем легких.
Подумай!
- Назови одно биологическое, одно химическое и одно физическое явление.
Как применять естественнонаучный метод исследования в повседневной жизни?
Явление. В жаркий летний день кубики льда в стакане воды начинают таять.
Проблема. Перельется ли вода через край, когда лед растает? В процессе поиска информации в различных источниках находят, что при замерзании вода расширяется (объем твердой воды, или льда больше, чем объем того же количества воды в жидком состоянии). Поэтому вода в твердом состоянии занимает большее пространство, чем в жидком.
Гипотеза. Вода не перельется через край, поскольку при таянии льда объем воды уменьшается. Для проверки выдвинутой гипотезы проводится простой опыт.
Опыт. Кубик льда бросают в стакан, который наполняется водой до краев так, что кубик льда поднимается на поверхность и даже выступает за края. Через некоторое время кубик льда растаял, но вода не перелилась через край.
Вывод. Когда лед тает, объем воды уменьшается, и вода не переливается через край.
С помощью простого опыта доказали, что объем льда больше объема жидкой воды, поэтому получившаяся изо льда вода не перелилась через край.
К какому этапу естественнонаучного метода исследования относится следующее утверждение?
Аккумулятор телефона разряжен.
Сергей присоединяет телефон к зарядному устройству.
Почему телефон Сергея не работает?
Телефон не работал, потому что аккумулятор был разряжен.
Сергей обнаруживает, что его телефон не работает.
Подумай!
- Какие проблемы в повседневной жизни можно решить с помощью естественнонаучного метода исследования?
Основные понятия
- Физика занимается объяснением общих природных закономерностей и явлений.
- Химия – естественная наука, изучающая вещества и их превращения в другие вещества.
- Биология – естественная наука о строении и жизнедеятельности живых организмов, а также их взаимодействии с окружающей средой.
- Естественнонаучный метод исследования – метод, основанный на наблюдении и экспериментальной проверке. Этапы естественнонаучного метода исследования: явление, проблема, гипотеза, опыт или наблюдение и вывод.
