Folosirea experimentului în cadrul orelor de științe ale naturii la ciclul primar

Studiul disciplinei Științe ale naturii urmărește, în primul rând, raportarea copilului la mediul de viață cu mijloacele adecvate vârstei și nu acumularea mecanică de fapte și informații științifice, implicarea elevilor în activități multiple de observare, aplicare și experimentare. Astfel, se valorifică experiența copiilor și li se dezvoltă capacitatea de a integra informațiile noi în modele explicative proprii, de a aplica cunoștințele dobândite, de a găsi soluții la probleme noi. Cea mai potrivită metodă didactică pentru realizarea acestor deziderate este metoda experimentului. Această metodă constă în efectuarea de către elevi sub supravegherea învăţătorului, a unor experienţe în scopul acumulării de informaţii ştiinţifice sau al concretizării adevărurilor transmise. Elevii sunt puşi în situaţia de a provoca fenomenele pentru a cunoaşte în mod nemijlocit diferite manifestări ale lor. Aici totul se desfăşoară în condiţii speciale, folosindu-se instalaţii, dispozitive şi materiale corespunzătoare.

Rolul profesorului este acela de a aprinde focul interesului pentru stiință în sufletul discipolilor săi și nu neapărat să ofere cunoștinte brute acestora. Este bine sã lăsăm elevii să fie co-producătorii educației lor. (Curt Teinmann)

Studiul disciplinei Științe ale naturii vizează observarea și perceperea lumii în întregul său, cu componentele, procesele și fenomenele caracteristice. În cadrul acestei discipline, elevii sunt îndrumați să-și dezvolte cunoașterea pornind de la explorarea și investigarea lumii înconjurătoare.

Îndrumarea învăţătorului se realizează prin instructajul prealabil pe care îl efectuează, prin indicarea principalelor etape ce urmează a fi parcurse, prin întrebări ce le adresează pe parcurs pentru a orienta atenţia elevilor şi a-i conduce spre concluzii valide. Concomitent cu executarea operaţiilor indicate, elevii observă ceea ce se produce şi înregistrează rezultatele constatate. La încheiere, printr-o conversaţie finală, se desprind generalizările, fixându-le sub formă de concluzii.

Noua programă de Ştiinţe mobilizează învăţătorul în organizarea unor variate experimente, copiii având ocazia să se familiarizeze cu tehnici simple de investigare, de cercetare experimentală specifice ştiinţelor biologice, chimice, fizice, formarea priceperilor şi deprinderilor de a mânui instrumentarul şi aparatura de laborator. Experimentul are o deosebită valoare formativă, dezvoltă spiritul de observaţie, capacitatea de a experimenta, de a gândi critic, ştiinţific, cunoştinţele astfel dobândite sunt mai durabile şi se transformă mai uşor în convingeri ştiinţifice.

În practica şcolară se cunosc mai multe tipuri de experimente utilizate în laboratoare, ateliere şcolare, loturi experimentale:

a) Experimentul demonstrativ – folosit pentru a dovedi şi verifica un adevăr ştiinţific;
b) Experimentul cu caracter aplicativ – realizează legătura dintre teorie şi practică;
c) Experimentul de însuşire a unor priceperi şi deprinderi de a mânui instrumente şi aparatura specifică;
d) Experimentul de investigare şi descoperire – elevii concep ei înşişi montajul experimental,  pornind de la o ipoteză, continuând cu culegerea datelor şi desprinderea concluziilor.

Investigarea corpurilor şi fenomenelor din mediul înconjurător se realizează cu eficienţă maximă atunci când elevii sunt implicaţi direct şi activ în procesul cunoaşterii prin metoda experimentului. Familiarizarea elevilor cu metodologia experimentului ştiinţific se realizează în timpul orelor de ştiinţe. Elevii urmăresc atent explicaţiile învăţătorului în legătură modul de organizare şi condiţiile în care are loc experimentul propus şi trag concluziile.

În cadrul orelor de ştiinţe, am acordat o atenţie deosebită metodei experimentului. Cu ajutorul acestei metode elevii au pus bine în evidenţă calităţile şi proprietăţile corpurilor şi a substanţelor din care sunt alcătuite acestea. Am folosit diferite materiale: o carte, o pungă cu zahăr, o sticlă cu apă, un pahar, un măr. Elevii le-au studiat cu atenţie pe fiecare precizându-le forma, dimensiunea, gustul, mirosul, culoarea şi starea de agregare în care se găsesc. Corpurile solide (cartea, mărul, paharul) şi-au păstrat forma proprie atunci când elevii au încercat să le modifice. Sub acţiunea unor anumiţi factori externi, forma acestora se poate schimba: prin rupere hârtia îşi schimbă forma şi dimensiunea, prin ardere se transformă într-o altă substanţă (cenuşă), mărul mucegăieşte, lemnul putrezeşte, sticla se sparge, zahărul se dizolvă. Toate aceste fenomene sunt ireversibile. Apa din sticlă nu are o formă proprie (curge), însă volumul ei este bine delimitat. Turnată din sticlă în pahar, apa ia forma paharului, volumul ei rămânând neschimbat. Deci, apa se află în stare lichidă. Elevii dau şi alte exemple de substanţe aflate în stare lichidă: lapte, ulei, oţet, benzină, vopsea etc. Înainte de a turna apa în pahar, spaţiul din interiorul acestuia era ocupat de aer. Pentru a evidenţia prezenţa aerului elevii au umflat un balon. Dacă este apăsat, balonul îşi schimbă forma şi odată cu el şi aerul din interiorul lui îşi modifică forma. Deci, aerul este un corp gazos fără formă şi volum propriu. La fel sunt şi gazul metan, vaporii de apă, dioxidul de carbon etc.

Bucăţelele mici de hârtie pot fi separate dintr-un amestec cu nisip folosind un pieptene. Acesta a fost frecat energic cu o bucată de material textil. Atunci când pieptenele a fost apropiat de grămăjoară el atrage bucăţelele de hârtie. În concluzie, prin frecare corpul de material plastic s-a electrizat sau s-a încărcat electric. Starea de electrizare a dispărut prin simpla atingere cu mâna a corpului pieptenului.

Pentru a separa cuiele de talaș, elevii au folosit un magnet. Apropiat de cutia în care se afla amestecul de fier şi lemn, magnetul atrage corpurile din fier. Această atracţie s-a manifestat mai puternic la cei doi poli opuşi ai acestuia.

Cu ajutorul unui magnet în formă de bară, am demonstrat modul de funcţionare al pietrei de orientare. Aceasta a fost inventată de chinezi cu mult timp în urmă. Ei au observat că dacă un magnet natural este suspendat şi se poate roti liber, el se orientează totdeauna pe direcţia nord-sud.

Sub influenţa omului sau al fenomenelor din natură corpurile suferă transformări reversibile sau ireversibile. Căldura are influenţă asupra tuturor substanţelor: prin încălzire îşi măresc volumul (se dilată), iar prin răcire şi-l micşorează (se contractă). Pentru a pune în evidenţă dilatarea şi contractarea am efectuat următorul experiment:

• având la dispoziţie o bilă metalică şi un inel metalic arăt elevilor că, aflate la temperatura camerei, bila trece uşor prin inel;
• încălzesc bila la flacăra spirtierei şi încerc să trec din nou bila prin inel;
• constat că bila nu mai trece prin inel deoarece volumul ei s-a mărit prin încălzire.

Dacă lăsăm bila să se răcească, volumul ei se micşorează şi trece din nou prin inel.

Pentru experimentarea transformărilor stărilor de agregare am ales apa: În contact cu aerul cald, apa se încălzeşte şi se ridică sub formă de aburi sau vapori în atmosferă. Acest fenomen se numeşte vaporizare. Dacă vaporizarea are loc numai la suprafaţa apei, fenomenul se numeşte evaporare, iar dacă vaporizarea are loc în toată masa lichidului se numeşte fierbere.

Atunci când vaporii de apă întâlnesc un obiect rece sau un strat de aer rece are loc fenomenul invers vaporizării si anume condensarea (vaporii se transformă în picături de apă).

Atunci când temperatura aerului este foarte rece (sub O˚C) apa îngheaţă (se transformă într-un corp solid). Acest fenomen se numeşte solidificare. Se ştie că prin răcire majoritatea substanţelor îşi micşorează volumul. În schimb, prin îngheţare apa îşi măreşte volumul (se dilată). Pentru a experimenta acest lucru am folosit o sticlă plină  cu apă pe care am pus-o în congelator. După ce apa îngheaţă, sticla se sparge. Dacă temperatura aerului se ridică peste O˚C, zăpada (gheaţa) se topeşte, transformându-se în lichid. Fenomenul se numeşte topire.

În cadrul lecției De ce au nevoie plantele? (cl. a III-a)  am folosit următorul experiment pentru a demonstra influenţa factorilor de mediu asupra vieţii şi dezvoltării plantelor. Am luat patru ghivece în care am plantat câte o plantă de fasole. Ghiveciul A l-am aşezat la lumină, ghiveciul B la întuneric, ghiveciul C la căldură moderată (18°C), ghiveciul D la rece (0°C). Am udat plantele de câte ori era nevoie. După câteva zile am observat că plantele din ghivecele A şi C s-au dezvoltat normal, cea din ghiveciul B s-a îngălbenit, iar cea din ghiveciul D a murit. Concluzia a fost că plantele nu se pot dezvolta normal fără căldură, apă şi lumină.

Dinamica societății contemporane îl pune pe copil încă de la vârste fragede în contexte tot mai variate, îi oferă situații la care adesea trebuie să găsească spontan rezolvare. Acestea cer capacități de reacție, abilități formate pe parcursul învățării, ce îi vor facilita integrarea în mediul social și natural. Curiozitatea de a se întreba și de a explora, spiritul investigator, interpretarea critică a observațiilor, dorința de a împărtăși experiențe proprii, receptivitatea și flexibilitatea de a aplica cunoștințele dobândite în viața cotidiană reprezintă fundamentul creării unor personalități dinamice, adaptabile și integrabile care prețuiesc valori precum respectul față de adevărul științific și față de orice formă de viață, cooperarea între persoane, toleranța față de opiniile altora, grija față de sănătatea proprie și a mediului înconjurător.

Bibliografie:
Cucoş, C.- Pedagogie, Polirom, Iaşi, 2002.
Ionescu, M., Radu, I.- Didactica modernă, Editura Dacia,  Cluj-Napoca 1995.
Manolescu, M., Potolea, D.- Teoria curriculumului, MEN, 2006.
Nicola, I.- Tratat de pedagogie școlară, E.D.P., București, 1996.
Tudor, V., Bărbuleanu, R., Burtea, E.- Metodica predării cunoștințelor despre natură la clasele I-IV, E.D.P., București, 1988.
*** Ordinul ministrului educației naționale nr. 5003 / 02.12.2014.