На уроках технологии дети учатся обрабатывать не только ткань, бумагу и картон, но и различные части растений, полезные ископаемые, искусственные материалы и бросовые материалы - отходы товаров народного потребления и др. Их дети собирают на экскурсиях, приносят в виде полуфабрикатов и заготовок или готовых продуктов промышленности.

К природным материалам относят ветки растений, листья, цветы, семена, корни, кору, мох, плоды, речные и морские камни, песок, глину, также части животных - рыбные кости, раковины и панцири моллюсков, засушенные насекомые, скорлупа яиц домашней птицы, перья. В виде полуфабрикатов на уроках используют различного размера доски.

Из искусственных материалов для работы ученики чаще используют пластилин, пластику, фанеру, ДВП, мягкие листовые металлы, кусочки пластмассы, керамики.

К готовым продуктам промышленности относят такие бросовые материалы как упаковки, коробки, ленты для украшения подарков и букетов, баночки, флаконы, аксессуары для отделки одежды и помещений.

Обработка перечисленных материалов невозможна без специальных знаний по материаловедению и технологии их обработки. Такие знания дети усваивают в процессе наблюдений и опытов.

В первом классе необходимо проводить следующие наблюдения: определение формы и расцветки листьев, желудей, ореховой скорлупы, сравнение свойств песка и глины, древесины и металла, выявление художественных выразительных особенностей в народной игрушке и др.

Во втором классе проводятся наблюдения свойств шишек, коры, веток. Выявляются особенности обработки мягких и твердых материалов.

В третьем классе учащиеся наблюдают свойства засушенных растений, соломы, выявляют свойства керамики, пластмасс, стекла. Учащиеся учатся выбирать наилучшие способы обработки этих материалов.

В четвертом классе идет работа по обобщению и углублению имеющихся знаний. Ученики самостоятельно выбирают наилучшие способы обработки материалов, разрабатывают простейшие технологические карты для творческих проектов.

Учитель проводит тщательное инструктирование по сбору, хранению и предварительной обработке различных материалов. Особое внимание уделяется гигиеническим требованиям, а также правилам безопасности по сбору, транспортировке и хранению материалов. Кроме того, учитель обязан указать на то, что в нашей стране существует закон об охране окружающей среды, который обязывает бережно относиться к природным богатствам. Не рекомендуется использовать готовые продукты, прошедшие специальную обработку и пригодные к употреблению в пищу (крупы, макароны, мука, бобовые). Для работы используют только продукты с истекшим сроком годности.

Для работы с разными материалами подбирают специальные инструменты.

Разметочные и измерительные инструменты.

Карандаши – для разметки деталей на древесине необходимы твердые карандаши марок 2Т и 3Т. Угол заточки карандаша должен быть острым. При разметке карандаш необходимо держать под небольшим наклоном в сторону его движения и плотно прижимать к ребру шаблона или линейки;

Линейки – для измерения обычно пользуются металлической линейкой или рулеткой. Для разметки на древесине удобнее пользоваться толстой деревянной линейкой или столярным угольником. Разметку круглых деталей выполняют столярным циркулем. Разметку прямых линий на металле осуществляют с помощью чертилки, на древесине – рейсмусом.

Режущие инструменты.

Ножницы – в процессе обработки используют чаще канцелярские и редко слесарные ножницы.

Ножи – для работы используют хорошо заточенные ножи с коротким лезвием (90-100мм). Для раскалывания древесины удобнее пользоваться косариком – ножом с более коротким и толстым лезвием. В процессе резания нож держат наклонно, направляя его движение указательным пальцем. Природные материалы режут на подставках и подкладных досках.

Ножовки и лобзики – предназначены для пиления древесины и металлов. Обрабатываемые материалы для удобства зажимают в тиски или струбциной.

Кусачки – применяют для откусывания проволоки, тонких веточек.

Штихель – узкий резец, имеющий в сечении форму острого угла или дуги (угловые и полукруглые). Штихель используют при отделке изделий из древесины (плоско – рельефной резьбой), линолеума (клише для линогравюры).

Монтажные инструменты.

Молоток – применяют для сборки изделий с помощью гвоздей. При работе с молотком необходимо следить, чтобы ученик не ударил по пальцам, придерживающим гвоздь.

Плоскогубцы и круглогубцы – применяют при работе с проволокой. С помощью этих инструментов сгибают и скручивают проволоку.

Шило – применяют для проделывания отверстий в мягких или легкообрабатываемых материалах. Прокалывание выполняется на подставках или подкладных досках.

Буравчик – предназначен для сверления отверстий в более твердых материалах. Работа буравчиком выполняется на подставках или подкладных досках.

Кисть для клея – должна быть жесткой. Ширину кисти выбирают по размерам поверхности соединительной детали.

Соединительные детали и материалы.

Гвозди – на уроках труда не применяют большие гвозди. Чаще используют №№ 1, 2, 3, 4, что соответствует длине гвоздя в сантиметрах.

Штифт – стержень для неподвижного соединения деталей. Штифт легко сделать из спички, веточки или полоски бумаги. Штифтом соединяют детали из желудей, шишек, лепных материалов.

Клей – для соединения природных материалов используют клей ПВА, казеиновый или столярный клей. Плавающие модели лучше склеивать казеиновым клеем, клеем ПВА, БФ, «Момент». Склеивание деталей требует большой аккуратности. Клеем намазывают тонкий материал или приклеиваемую часть поверхности меньшей детали. Сухие листья намазывают клеем от центра листа к краям. Приклеивают намазанные листья осторожно, после того, как они впитали часть влаги. В узкие и глубокие поверхности клей наносят с помощью острия шила, смоченного в клее.

Задача учителя технологии не только обеспечить учащихся инструментами и всеми необходимыми материалами, но и содержать их в исправном виде. Ножи и ножницы должны быть правильно заточены, острие шильев и буравчиков не должны быть сломанными, пилочка лобзика должна быть хорошо натянута и при касании пальцем звенела как струна, шарнирные соединения ножниц и штихеля должны быть исправными, ударная часть молотка должна быть хорошо закреплена на ручке. На каждом уроке учитель обязан проинструктировать учащихся о правилах безопасной работы с инструментами и некоторыми материалами.

Обрабатываемые материалы.

Древесина – наиболее часто применяется в работах старшеклассников. В начальных классах применяются древесина сосны, ели, березы, липы, а также изготовленная из них трехслойная фанера. Древесину в поперечном направлении распиливают ножовкой и лобзиком. Торцы распиленной древесины зачищают напильниками, шкуркой. Окрашивают деревянные изделия масляной краской.

В начальных классах учащиеся делают указки, экер, этикетки для классной делянки. К изготовлению таких изделий предъявляются требования дизайн спецификации. Например, дощечки для этикеток должны соответствовать заданным размерам, края их должны быть ошкурены; колышки должны соответствовать заданным размерам по длине, толщине, поверхность их должна быть обработана напильником и шкуркой.

Солома – засушенные стебли злаковых растений, чаще используют солому пшеницы, ржи, овса. Солому перед работой необходимо обработать – удалить узлы, междоузлия рассортировать по длине и толщине. Для изготовления соломенной ленты заготовки заливают горячей водой на сутки, затем каждую соломинку разрезают вдоль и проглаживают горячим утюгом на деревянной подкладной доске. В зависимости от температуры утюга солома приобретает разные цветовые оттенки. Из соломы делают аппликации, ее используют для инкрустации изделий из дерева. Хранят солому в сухом проветриваемом месте.

Скорлупа яиц – прекрасный материал для изготовления объемных и плоских изделий. Она хорошо окрашивается пищевыми красителями, детали из скорлупы закрепляют на клей, пластилин. Для изготовления объемных изделий из яйца с помощью медицинского шприца необходимо удалить содержимое. Заполняют яйцо так же с помощью шприца разогретым парафином. Украсив яйцо различными деталями отделки можно изготовить фигурки животных, птиц, рыб и т.д. Из окрашенной яичной скорлупы можно сделать мозаичное панно, предварительно покрыв заполняемую поверхность слоем пластилина.

Листья растений – используют в засушенном виде. Листья собирают осенью, сортируют по размерам, цвету, форме. Сушат листья под прессом, или термически (проглаживают утюгом). Хранят готовый материал в сухом месте.

Береста – излюбленный материал народных мастеров. Бересту собирают весной или в начале лета, очищают от налипших частиц. Для удобства обработки бересту распаривают в горячей воде, делят на слои, разрезают на нужные формы. Сушат материал в сухом прохладном месте.

Металлы и сплавы - на уроках чаще используют тонкую мягкую проволоку, мягкую жесть, фольгу из алюминия, меди, латуни, цинка, олова, свинца. Ручная обработка металлов в холодном состоянии называют слесарной работой. Такие материалы легко обрабатывать ножницами, кусачками, молотками, плоскогубцами и круглогубцами. Резаные края деталей обрабатывают напильником или шкуркой. Цвет деталей или изделия можно поменять, подержав его над пламенем спиртовки или окрашиванием красками и лаками по металлу.

Отверстия в тонкой жести проделывают шилом, пробойниками. На тонкой жести и фольге легко делать вдавливания с помощью чеканов, шариковой ручкой и осваивать простейшие приемы чеканки. Тонкую жесть можно сгибать и скручивать с помощью молотка, плоскогубцев, круглогубцев.

Проволоке можно придать форму кольца, многоугольников, спирали и др. Из проволоки можно сделать плоские контурные формы и объемные изделия, а так же каркасы для мягких игрушек. Тонкую проволоку можно использовать и как соединительный материал.

Лепные материалы - глина, пластилин, пластика, гипс, соленое тесто. В настоящее время их можно приобрести в магазинах. Глину можно добыть и приготовить к работе вместе с учащимися.

Для лепки пригодна жирная глина. Тощая глина содержит большое количество примесей и пригодна к работе после специальной обработки – отмучивания. Глину заготавливают летом, просушивают, размельчают и просеивают. Измельченную глину помещают в большой сосуд (кадку, бак), заливают водой и тщательно перемешивают. Всплывшие примеси удаляют. Тяжелые примеси (камешки, песок) оседают на дно, а мелкие частицы глины остаются во взвешенном состоянии. Этот жидкий состав сливают в другую емкость, оставляя на дне крупные примеси. Через некоторое время глина оседает на дно. Воду с поверхности сливают. Этот процесс называется отмучиванием.

Перед началом работы глину заливают водой, перемешивают. Хорошо приготовленная масса не должна прилипать к рукам. Из приготовленной глины скатывают колбаску длиной 10см и толщиной 1см и поднимают за один конец. Если колбаска не разваливается, то глина готова к работе. Для улучшения качества глины можно добавить бумажное волокно и растительное масло. С глиной работают на подкладной доске. Режут глину проволокой или леской. Лепят изделия руками, детали отделки выполняют стекой или специальными штампами.

Детали из лепных материалов соединяют способом примазывания, придавливания или штифтами. Изделия из лепных материалов окрашивают гуашью, смешанной с клеем ПВА (1х1, 2х1), акварельными красками (медовыми), покрывают лаком, или подвергают глазурованию (закрепляемый обжигом глянцевый стеклообразный сплав, покрываемый поверхность изделия). Просушивают изделия в муфельных печах, на батареях отопления или на хорошо проветриваемой поверхности.

Пластмассы – продукция химического производства. В начальных классах используют легкообрабатываемые пластмассы – органическое стекло, поролон, пенопласт, линолеум, капрон и др. Заготовки из пластмассы обрабатывают способом резания, сверления, их можно окрашивать, соединять клеем, сшивать. Из поролона и пенопласта делают игрушки, сувениры. Поролон можно использовать для набивки мягких игрушек.

Линолеум используют для изготовления аппликации или клише. Клише для линогравюры делают с помощью штихелей. На готовую поверхность клише валиком наносят краску (гуашь, типографскую краску), кладут чистый лист бумаги и проглаживают его гладким предметом. Получают оттиск, называемый эстампом.

Бросовые материалы – упаковочные коробки, пробки, катушки, тюбики из под крема, зубной пасты, синтетические сетки, используемые для упаковки овощей, букетов, пустые стержни, трубочки и др. Изготовление полезных вещей из бросовых материалов приучает учащихся к бережливости, развивает их творческие способности, фантазию, смекалку.

Папье-маше - наиболее доступная техника изготовления объемных изделий в начальных классах. Для работы потребуются: газетная бумага, клейстер, гуашь. В качестве формы для изготовления объемных изделий подойдут предметы посуды, игрушки, самодельные формы, которые делают из пластилина. Клейстер для работы делают из крахмала или муки. Изделия сушат в хорошо проветриваемых и теплых местах. Неровные места на формах выравнивают шкуркой. Роспись изделий выполняют гуашевыми красками, смешанными с клеем ПВА в соотношении: 2 части краски и 1 часть клея.

Особенности обработки различных материалов, методика изучения их свойств изложена в многочисленных методических пособиях, книгах по декоративно-прикладному искусству, журналах по дизайну и рукоделию, в книгах В.А. Барадулина, А.М. Гукасовой, Н.М. Конышевой, В.П. Кузнецова и др.

Контрольные вопросы.

1. Какие материалы называют природными?

2. В чем особенность хранения различных материалов?

3. По какому принципу осуществляется отбор различных материалов для работы с учащимися начальных классов?

4. Какие соединительные материалы используют для сборки изделий из природных материалов?

Задания для самостоятельной работы.

1. Найти (в печатных или электронных источниках) и изучить материал, содержащий сведения о свойствах природных материалов, способах их заготовки и хранения, технике обработки.

2. Подобрать литературу, которая освещает технологии изготовления изделий из различных материалов.

Задания для лабораторной работы.

1. Проанализировать содержание модуля: «Технология обработки конструкционных материалов и машиноведение» в программе «Технология». Выделить умения и навыки, которые авторы программы рекомендуют формировать у учащихся начальных классов в процессе обработки различных материалов.

2. Разработать план проведения опыта для учащихся 3 класса по наблюдению свойств одного из конкретных природных материалов.

3. Разработать конспект урока направленного на изучение способов обработки одного из искусственных материалов.

4. Изготовить по 1 образцу изделий из природных материалов, искусственных материалов и бросовых материалов для демонстрации их на уроках технологии в начальных классах.

5. Разработать инструкционные карты, для обучения учащихся способам сборки одного из изделий из различных материалов.

Работы: Все Избранные В помощь учителю Конкурс «Учебный проект» Учебный год: Все 2015 / 2016 2014 / 2015 2013 / 2014 2012 / 2013 2011 / 2012 2010 / 2011 2009 / 2010 2008 / 2009 2007 / 2008 2006 / 2007 2005 / 2006 Сортировка: По алфавиту По новизне

• Изучение механических свойств паутинного шелка

  В работе автор исследует свойства паутинного шелка и отвечает на вопрос: действительно ли нить паутины настолько прочна, что на нее можно подвесить танк? В работе приводятся доводы «за» и «против», автор исследует механические свойства и делает соответствующие выводы.

• Изучение свободных механических колебаний на примере математического и пружинного маятников

  В работе определены факторы, влияющие на период и частоту свободных механических колебаний математического и пружинного маятников. Изучена зависимость коэффициента затухания и логарифмического декремента затухания от рода вещества при колебаниях математического и пружинного маятников. Использование поставленных опытов позволяет рассмотреть вопрос о свободных механических колебаниях более наглядно.

• 

  В работе изучены свойства изображений, получаемых с помощью собирающей линзы. Экспериментально определено, что в зависимости от расстояния предмета до линзы его изображение может быть мнимым или действительным, прямым или перевёрнутым, увеличенным или уменьшенным, находиться как по одну сторону от линзы, что и предмет, так и по другую сторону от линзы относительно предмета.

• Изучение свойств материалов, используемых в местном строительстве

  В работе проводится сравнение теплопроводности материалов, используемых в местном строительстве. Делается вывод о самом востребованном строительном материале и его преимуществах. Сделан обзор типичных жилищ разных времен и народов и используемых для их постройки материалов.

• Изучение физических свойств средств для мытья посуды

  В работе представлены результаты исследования плотности, вязкости, коэффициента поверхностного натяжения жидкостей для мытья посуды некоторых производителей.

• Иллюстрированный словарь по физике. 8-й класс

  Оформленный в виде презентации, словарь состоит из четырех разделов: тепловые, электрические, электромагнитные явления и изменение агрегатных состояний вещества и включает 58 понятий. Слова расположены в двух каталогах: алфавитном и тематическом и объединены в единый гипертекст. Слайды словаря содержат определение, краткую характеристику, иллюстрацию, расчетную формулу термина, кнопки перехода к каталогам. Некоторые понятия, на которые сделана гиперссылка, можно раскрыть более подробно, перейдя на соответствующий слайд.

• Интерактивная презентация "Учёные-физики" с использование Visual Basic for Applications (VBA)

  Интерактивная презентация разработана с помощью визуального языка программирования Бейсик для приложений Microsoft Office. Можно применять как на уроках физики, так и на внеклассных мероприятиях.

• Интерактивная электронная игра "Проверь себя"

  Обучение - очень важный процесс. Но в ходе обучения накапливается усталость, поскольку приходится заучивать много формул, определений, обозначений различных величин и т.д. Решить проблему усталости при заучивании программного материала поможет элемент игры. В данной работе предложена модель игры для проверки знаний учащихся. Описан принцип игры, предложена принципиальная электрическая схема, дан перечень деталей, приложены дидактические материалы.

• Информационно-иллюстрированный задачник

  Задачник посвящен интеграции двух предметов - физики и биологии. В него вошло 10 задач, которые можно использовать на уроках физики по теме "Механическое движение" в 7-м классе. Приводится познавательный материал о живой природе. Биофизические задачи будут способствовать развитию интереса к физике. Информация представлена в виде текста и иллюстраций.

• Использование наземной сельскохозяйственной техники при производстве сельскохозяйственной продукции

  Одним из наиболее распространенных методов обработки сельскохозяйственных растений для защиты от болезней и вредителей считается опыление или опрыскивание ядохимикатами. С помощью наземных способов хорошего результата добиться сложно. Для российского сельского хозяйства ситуация во многих регионах усложняется ещё тем, что в хозяйствах просто-напросто нет соответствующего оборудования или оно неисправно. Обработка полей в таких хозяйствах становится большой проблемой. Но очень часто на помощь приходит малая авиация. Авиационная обработка - мероприятие дорогостоящее по отношению к наземным способам обработки, но у неё немало преимуществ.

• Использование установок, работающих за счет энергии солнца, в домашних условиях

  Жить без электричества очень трудно, но на него уходят большие деньги. Исходя из этого я задумалась, возможно ли производство электричества без существенных затрат. Узнала, что можно использовать энергию солнца, и провела исследование в этом направлении. Собрала сведения о том, какие установки работают за счет солнечной энергии, изучила их. После этого рассчитала количество потребляемой электроэнергии в своей квартире и выяснила, возможно ли использование в ней солнечных батарей.

• Исследование амортизационных свойств различных веществ

  В работе был проведен сравнительный анализ амортизационных свойств различных материалов. Учитывая, что степень болезненности при ударе зависит от времени удара, для оценки последнего были проведены измерения напряжения между обкладками конденсатора. Объекты исследования: различные виды дорожного и напольного покрытия.

• Исследование влияния различных видов воды на рост и развитие растений

  В работе исследуется влияние "живой", "мертвой" и святой воды на рост и развитие сельскохозяйственных растений.

• Исследование диффузионных свойств вещества в структурированной воде

  В последние годы возрастает интерес к необычному свойству воды - ее памяти, она стала объектом исследования многих выдающихся ученых. Влияние структурированной воды на диффузию веществ также мало изучено. В данной работе описана своя методика получения структурированной воды в условиях школьной лаборатории и проведены эксперименты по изучению ее влияния на диффузионные свойства вещества.

• Исследование зависимости относительной влажности воздуха в помещении от различных параметров

  

• Исследование зависимости эффективности работы горелки бытовой газовой плиты от режима горения

  Цель данного школьного исследовательского проекта – выяснить, как зависит кпд горелки бытовой плиты от расхода газа и соотношения размеров горелки и посуды. Эксперименты проводятся с тремя горелками различного размера с использованием посуды двух диаметров. В сериях опытов нагревание воды производится на каждой горелке с различными расходами газа (контроль по газовому счётчику). Для каждого опыта с помощью электронных таблиц рассчитывается кпд использования топлива, результаты представлены в виде графиков.

• Исследование и диагностика наномасштабных объектов

  Ознакомление с физическими методами исследования микро- и наномасштабных объектов. Проведение качественного элементного анализа поверхности неизвестной кристаллической структуры методом электронной Оже–спектроскопии с последующей идентификацией.

• Исследование и идентификация неизвестного вещества

  В работе проведен качественный кристаллографический анализ неизвестной структуры методом Рамановской спектроскопии с последующей идентификацией.

• Исследование модельных свойств различных моделей бумажных самолетов

  Моё увлечение самолётостроением началось с бумажных моделей. Их мы всем классом делали на уроке труда. В конце урока ребята запустили свои самолётики, и я заметил, что они летят по-разному. Некоторые придерживаются прямой траектории, другие сворачивают в сторону. У меня возник вопрос: «Что заставляет одну и ту же модель лететь по-разному?» И я решил исследовать летательные свойства различных моделей бумажных самолётов. В работе описано проведенное исследование самолетов с разной массой, при разном способе запуска, в различных условиях (закрытое помещение, улица).

• Исследование образования кумулятивной струи

  Когда физики говорят о кумуляции, они обычно подразумевают кратковременные процессы, например взрывы, и под кумуляцией понимают усиление в определенном месте или направлении действия этих процессов. Но кумулятивные струи жидкости могут появляться не только при взрывах. Поэтому я и решила исследовать особенности взаимодействия «тел произвольной формы с жидкостью» по характеру «всплесков». В работе рассматриваются условия образования кумулятивной струи и факторы, от которых зависит её образование. В качестве объекта исследования рассматривались виды всплесков, образующиеся при падении капли жидкости в жидкость; при падении твердого шарика в жидкость; в зависимости от плотности жидкости и шариков, их радиуса и высоты падения, от высоты падения капли жидкости в жидкость, от времени между отрывами капель; вид всплеска при падении пробирки.

• Исследование плотности моржового зуба (клыка)

  В проекте проведено исследование плотности моржового зуба (клыка), а также составлены задачи о моржах.

• Исследование подготовки пищевых продуктов к контролю на содержание радионуклидов (стронция и цезия)

  В работе представлено исследование подготовки пищевых продуктов к контролю на содержание радионуклидов стронция и цезия на примере проб рыбы. Целью данной работы является знакомство с лабораторией, изучение методов анализа сырья, полупродуктов и готовой продукции, изучение приборов и весов, находящихся в лаборатории, радиохимического метода анализа проб пищи.

Предмет: технология

Класс: 2А

Программа: "Начальная школа XXI века" автор Лутцева Е.А.

Тема. Разные материалы – разные свойства

Дидактическая цель: создать условия для изучения свойств разных материалов, которые окружают человека,

Задачи:

личностные

• воспитывать любовь и бережное отношение к природе

  способствовать становлению опыта совместной творческой деятельности учащихся

метапредметные

• развивать исследовательские умения и навыки, умения работать в парах; творческое мышление учащихся

предметные

выяснить опытным путем, какие свойства имеют известные обучающимся материалы: бумага, ткань, древесина, металл;

Средства обучения:

мультимедийный проектор, презентация к уроку

Лутцева.Е.А. Технология 2 класс. Учебник.- М., Вентана-Граф, 2008

Лутцева.Е.А. Рабочая тетрадь "Учимся мастерству"-М., Вентана-Граф, 2008

образцы материалов: кусочки бумаги, ткани; пластины металла. дерева

пластиковые стаканчики с водой

Методы обучения: исследовательский

Формы организации познавательной деятельности:

фронтальная;

групповая;

индивидуальная.

Этап

Деятельность учителя

Деятельность обучающихся

УУД

Самоопределение к деятельности

Ребята, на прошлом уроке мы изготавливали куклу из разных материалов. Скажите, смогли бы вы играть с куклой-игрушкой, которая сделана из снега? шоколада? Почему?

Что нам не подошло в этих материалах?

Скажите, от чего зависит выбор материала для изделия?

Сегодня на уроке мы проведем исследование и узнаем, что надо знать о материалах, чтобы не ошибиться в выборе. Работать будем в группах (5+5+4)

Дети отвечают, что кукла из снега растает в тепле, из шоколада испачкает руки, тоже может деформироваться.

Можно ли сделать гвоздь изо льда? Нет

Лодку из сахара? Нет

Дети высказывают догадки, предположения.

Личностные:

Самоопределение(мотивация учения);

регулятивные:

целеполагание; коммуникативные: планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками

Актуализация знаний

слайд №2

слайд №3

слайд №4

Фронтальная работа предлагается ответить на вопросы:

Что называют материалом?

Что называют изделием?

Правильность ответа можно проверить, перейдя по ссылке на слайд №3

работа с учебником Прочитайте текст на с 21 и ответьте на вопросы

Бесконечны ли природные запасы?

Материал - это то, из чего что-то делают

Изделие - это творение рук человека

Дети читают текст на стр. 21

Высказывание детей о бережном отношении к природным запасам

коммуникативные: планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками;

познавательные: логические - анализ объектов с целью выделения признаков,

смысловое чтение.

Постановка учебной деятельности

слайд №5

слайды № 6, 7,8

слайд №9

У вас на столе такие же изображения различных предметов. Рассмотрите изображения предметов. На какие группы их можно разделить? Почему? Обсудите в парах. Заслушиваются ответы детей.

Проверьте правильность ваших действий. Назовите, какие изделия сделаны из одного и того же материала?

Объясните, почему именно для данных изделий использованы эти материалы. Какие особенности? От чего зависит выбор материла для изделия?

Дети выполняют практическую работу по разбиению предметов на группы:

Из дерева: стул, книги, доска, тетрадь, деревянные ворота, комод

Из ткани: шторы, майка, шорты.

Из металла: столовые приборы, сверла, железные ворота.

Одежда должна облегать, согревать, впитывать.

Изделия из металла прочные.

Дети высказывают предположения, что надо знать какие-то особенности, характеристики материалов.

познавательные: логические - анализ объектов с целью выделения признаков и классификации; коммуникативные:

инициативное сотрудничество в поиске решения задачи;

познавательные: общеучебные- самостоятельное выделение - формулирование познавательной цели; логические - формулирование проблемы, для чего будем исследовать

Построение выхода из затруднения

слайд № 10.

слайд № 11

слайд №14

слайд № 15

Давайте проявим любознательность и подробнее изучим эти материалы

Проводим исследование. Работа в группах.

1. Положите перед собой образцы разных материалов: бумаги, ткани, дерева, металла. Внимательно рассмотрите их. Расскажите, что вы видите.

Возьмите каждый материал в руки, помните, согните. постучите. Что вы чувствуете?

То, что вы видите и чувствуете, - это свойства материалов.

Для того, чтобы понять особенности (свойства) материалов, мы проведем их практическое исследование, то есть подробно изучим.

2. Практическое исследование свойств различных материалов. Проведите исследование свойств материалов. Все необходимое для исследования находится на ваших столах. Результаты исследования занесите в таблицу.

Проверьте правильность своей работы по образцу. Совпадают ли ваши ответы с образцом. Если нет, то давайте обсудим.

Задание: Проведи исследование стр.22

1. Приобретение и интеграция знаний - 4

2. Сотрудничество - 4

3. Коммуникация - 2

4. Решение проблем - 3

5. Использование ИКТ - 1

6. Самоорганизация и саморегуляция - 2

Проговаривание в устной речи:

Свойства материала – это то, что видишь, чувствуешь.

Дети проводят исследование с материалами. Учебное задание на стр. 22 учебника и заполняют таблицу

Самопроверка по образцу.

регулятивные: планирование, прогнозирование; познавательные:

анализ объектов с целью выделения признаков, знаково-символическое действия (работа с таблицей)

коммуникативные- инициативное сотрудничество в поиске и выборе информации,

планировать деятельность и распределять обязанности;

регулятивные: контроль, оценка, коррекция;

выполнять учебное задание с само" и взаимопроверкой;

познавательные: общеучебные - умение структурировать знания, коммуникативные: управление поведением партнера - контроль, коррекция, оценка действий партнера, умение

адекватно взаимодействовать в рамках учебного диалога;

- представлять результат деятельности группы.

Первичное закрепление

Прочитайте вопрос на стр. 22

Проанализируйте таблицу:

Бывают ли похожие свойства у разных материалов?

Назовите одинаковые свойства разных материалов. Какой материал эластичен? А какой материал с данным свойством вы знаете?

Как знание свойств разных материалов помогает каждому мастеру в его работе?

Дети работают по таблице.

Да, бывают.

Изменяются при деформации: бумага, ткань

Не рвется: древесина, металл.

Не деформируется: древесина, металл.

Ткань, резина.

регулятивные: контроль, оценка, коррекция; познавательные: умение осознанно и произвольно строить речевое высказывание, рефлексия способов и условий действия; коммуникативные: умение выражать свои мысли

Усвоение новых знаний

Творческое задание в группе

Вам даны материалы. Задание представить, что из них может получиться? Думай, сверяй с таблицей, как можно использовать свойства материала.

Докажи, правильность выбора материала.

Работа в группах. Дети заполняют на карточках.

Бумага –

Древесина –

Металл –

Ткань -

регулятивные: контроль, коррекция, выделение и осознание того, что уж усвоено и что еще подлежит усвоению, осознание качества и уровня усвоения;

личностные: самоопределение

Коммуникативные: умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли

Рефлексия деятельности

Ребята, теперь вы можете ответить на вопрос: бывают ли похожие свойства у разных, внешне не похожих материалов?

Что нового вы узнали? Чему научились? Где в жизни вам могут пригодиться эти знания?

Кому из вас было трудно? Кто сам справился с трудностями? Кому помогли товарищи?

Оцени свою личную работу в группе и работу всей группы.

Выскажи мнение об уроке

Продолжи предложения: я не знал…., я узнал…., я не умел…., я научился….

Ответы детей.

Коммуникативные: умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли; познавательные: рефлексия; личностные: смыслообразование

Приложение. Таблицы.

Свойства материалов

Что исследую

бумага

древесина

ткань

металл

гладкая

шероховатая

шероховатая

гладкая

рыхлая

плотная

рыхлая

плотный

да

нет

да

нет

Тянется ли (эластичность)

нет

нет

да

нет

да

нет

да

нет

да

Да, но не тонет

да

Нет, тонет

да

нет

да

нет

Свойства материалов

Что исследую

бумага

древесина

ткань

металл

Какая поверхность (гладкая, шероховатая)

Какая плотность(плотный, рыхлый)

Изменяется ли при сминании (деформация)

Тянется ли (эластичность)

Какая прозрачность (просвечивает или нет)

Каково отношение к влаге (промокает или нет)

Какая прочность (рвётся или нет)

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.

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.

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.