Мастер-класс "Экспериментируем, изобретаем, узнаём опытным путём"
учебно-методический материал

Государственное бюджетное учреждение дополнительного образования Центр технического творчества Адмиралтейского района Санкт-Петербурга

Педагог дополнительного образования Данилин Михаил Анатольевич

Мастер – класс

«Экспериментируем, изобретаем, узнаем опытным путем»

Целевая аудитория: посетители выставки книжного фестиваля «Книги. Кофе. Весна»

Цель: научить проводить опыты и эксперименты и объяснять полученные результаты с научной точки зрения.

Задачи:

• развить интерес к исследовательской деятельности;
• научить проводить опыты и эксперименты, используя простые доступные в быту материалы;
• воспитывать умение сотрудничать в процессе реализации коллективной деятельности

Планируемые результаты

Предметные: участники мастер-класса научатся:

• изготавливать простейшее оборудование для проведения экспериментов;
• выполнять доступные эксперименты и опыты;
• давать объяснения полученным результатам экспериментов и опытов.

Метапредметные: участники мастер-класса разовьют:

• критическое мышление в процессе поиска объяснения результатов экспериментов;
• умение планировать свою деятельность;
• творческий подход к реализации исследовательской деятельности.

Личностные: участники мастер-класса разовьют:

• коммуникативные способности в процессе работы в разновозрастной группе;
• умения презентовать свою работу;
• способность рассуждать и формулировать гипотезы.

Форма проведения: мастер-класс

Продолжительность: 60 минут

Разновозрастные дифференцированные задания

В соответствии с возрастными особенностями участников мастер-класса предлагаются следующие дифференцированные задания:

• дошкольники – наблюдают за ходом проведения опытов, раскрашивают уже готовые заготовки героев сказки Колобок;
• младшие школьники – вырезают заготовки героев сказки, комментируют увиденный процесс проведения эксперимента;
• подростки – самостоятельно рисуют и озвучивают героев сказки, рассуждают и выдвигают гипотезы объяснения полученных результатов;
• родители - создают фон и рисуют декорации для основы сказки, совместно с педагогом дают объяснение результатам экспериментов с точки зрения законов физики.

Сложность заданий подбирается и корректируется в процессе знакомства с участниками мастер-класса и наблюдения за их выполнением заданий.

Необходимое основное оборудование:

столы и стулья для участников мастер-класса,

презентационный стол,

микрофон,

мультимедийная установка,

фотоаппарат,

канцелярские товары: фломастеры, цветные и простые карандаши, скрепки, ножницы канцелярские, степлер, клей-карандаш, катушечные нитки, ластик, линейка, бумага (цветная и белая).

Оборудование для проведения экспериментов и опытов:

Дополнительные ресурсы:

видео мультфильма по сказке «Колобок»,

видео запуска воздушных шаров,

видео плавания китов;

калейдоскоп.

Правила безопасного проведения опытов и экспериментов.

При проведении эксперимента или опыта, как правило, мы не знаем точный результат, и есть риск, что может произойти что-нибудь незапланированное. Поэтому очень важно максимально обезопасить себя и окружающих от непредвиденных результатов эксперимента. Для этого мы должны соблюдать правила техники безопасности.

На данном мастер-классе необходимо учитывать следующие правила ТБ:

• по работе с электроприборами при использовании бытового фена;  
• при работе с колющими и режущими инструментами (ножницы, иголки, карандаши);
• инструкция по работе степлером;
• инструкция по использованию свечи.

Ход мастер-класса

1. Привлечение посетителей выставки к участию в мастер-классе.

Объявление по микрофону о возможности провести эксперименты, поставить опыты и  получить ответы и объяснения проведенных экспериментов.

Анонс МК: «Уважаемые посетители выставки. Приглашаем Вас на мастер-класс «Экспериментируем, изобретаем, узнаем опытным путем». Вы увидите, как ломается карандаш без вашего прикосновения, вы сможете отсортировать мусор, запустить воздушный шар и поставить спектакль по сказке Колобок. Вы узнаете, почему спираль крутится, попробуете себя в роли режиссёра, декоратора и актёра».

2. Мотивация участников мастер-класса  на проведение каждого эксперимента и опыта.

«Только сегодня есть уникальная возможность самостоятельно провести эксперимент, поставить опыт и в процессе рассуждений дать объяснение увиденному. Вы узнаете, как летает воздушный шар, почему карандаш в стакане с водой становится кривым, почему спираль крутится, а Колобок от всех убегает.»

3. Проведение опытов и экспериментов

4. Подведение итогов после проведения каждого опыта и эксперимента.

Обсуждение с участниками результатов эксперимента.

Модель трех вопросов:

• как мы проводили эксперимент?
• какой результат получили в ходе эксперимента?
• почему так получилось, как мы это объясним?

Объявление результата по микрофону.

Фотографирование участников.

Эксперименты

Живая спираль

Цель: познакомить со свойством тёплого воздуха подниматься вверх.

Оборудование: свеча, бумага, ножницы, шпажка, карандаши цветные, катушечные нитки.

Ход эксперимента:

1. Педагог вырезает круг из листа бумаги и рисует на нем спираль.
2. Дети вырезают по линии спираль так, чтобы в середине оставалось место для крепления нитки.
3. Педагог проделывает в середине спирали отверстие. Участники мастер-класса делают узелок на конце верёвочки и продевают её в отверстие. Другой конец верёвочки привязывают к палочке.
4. Для большего эффекта можно вырезать спираль в виде змеи, приклеив к концу голову.
5. Вместо спирали можно также выполнить простую вертушку из квадратной заготовки или бабочку, птичку с крылышками.
6. Подержать спираль над пламенем зажжённой свечи, соблюдая правила ТБ.
7. Наблюдать за спиралью или вертушкой, установив её на безопасном расстоянии над пламенем свечи, и отдаляя её от пламени.

Предполагаемый результат: спираль кружится над пламенем свечи.

Исследовательские вопросы:

• Куда движется тёплый воздух?
• Как будет двигаться воздух, если открыть в комнате окно?
• Что зажжённая свеча  делает с воздухом вокруг себя?
• Куда движется нагретый воздух?
• Что заставляет спираль вращаться?
• Что произойдет, если спираль отодвинуть от пламени свечи?
• Как дома можно узнать, что тёплый воздух движется вверх?

Объяснение увиденного: пространство вокруг нас заполнено воздухом. Он невидим, но его можно почувствовать. Воздух состоит из маленьких частичек (молекул), которые постоянно находятся в движении. Возле пламени свечи воздух нагревается, и при этом его молекулы начинают двигаться быстрее. Нагретый воздух, вытесненный более тяжелым холодным, устремляется вверх. Если он встречает на своем пути спираль, то пытается отклонить ее в сторону, заставляя вращаться вокруг своей оси.

Воздушный шар

Цель: познакомить со свойством воздуха подниматься вверх при нагревании.

Оборудование: пакет для мусора, полоска картона, степлер, катушечные нитки, бытовой фен, изображение маленького человечка – воздухоплавателя.

Ход эксперимента:

1. Подготовить сопло воздушного шара – склеить кольцо из полоски картона.
2. Воздушный шар соединить с соплом - пакет для мусора расправить и закрепить на кольце с помощью степлера.
3. Пробный запуск воздушного шара. Расправить пакет. Струю тёплого воздуха из фена направляем в сопло воздушного шара, наполняя шар тёплым воздухом. Наблюдаем за высотой полёта, регулируем нагрев фена.
4. Подготовка воздухоплавателя. Рисуем, разукрашиваем и вырезаем человечка из бумаги.
5. Стропы для полета. Нитки-стропы крепим к воздухоплавателю и соединяем их с воздушным шаром.
6. Запуск воздушного шара с воздухоплавателем. Крепим за нитки-стропы человечка. Направляем аккуратно струю тёплого воздуха в сопло и запускаем шар с воздухоплавателем.

Исследовательские вопросы:

• Чем отличается воздух внутри воздушного шара от воздуха снаружи?
• Какой воздух легче — тёплый или холодный?
• В каких случаях воздух движется вверх?
• Почему пакет поднимается лишь тогда, когда мы нагреваем воздух в нём?
• Почему «шар» из мусорного пакета снова опускается на землю?
• Что нужно сделать с настоящим воздушным шаром, чтобы он не сразу вернулся на землю?
• Что заставляет подниматься воздушный шар?
• Как самому нагреть воздух?
• Как самому сделать воздушный шар?
• Почему оболочка шара не должна иметь отверстия сверху?

Объяснение полученного результата эксперимента: воздух в пакете в результате нагревания расширяется и становится разреженным и более лёгким по сравнению с воздухом вне пакета. Более плотный холодный воздух вне пакета действует на тёплый воздух, запертый в пакете, с силой, выталкивающей его наверх. Таким образом, пакет, наполненный тёплым воздухом, поднимается вместе с ним. Пакет летит вверх, пока воздух внутри него теплее, чем воздух снаружи. Как только воздух остынет, и, действие так называемой подъёмной силы прекратится, пакет снова опустится на землю. Подобным образом движется, например, воздушный шар, в котором с помощью газовой горелки, нагревающей воздух в оболочке, управляют высотой полета.

Ломаный карандаш

Цель: познакомить со свойствами воды преломлять свет и искажать изображение находящихся в воде предметов.

Оборудование: стакан с водой, карандаш, трубочка или любой другой предмет.

Ход эксперимента:

1. На столе ставим стакан или банку, наполняем сосуд водой.
2. Опускаем карандаш или линейку в стакан с водой и наблюдаем, что происходит с изображением опущенного в воду предмета.
3. Неоднократно вынимаем и опускаем в воду разные предметы, располагая их прямо и под углом.  Можно дать участникам мастер-класса потрогать предмет, чтобы убедиться в его целостности.
4. Самому маленькому участнику мастер-класса предлагаем нарисовать любой рисунок. Располагаем рисунок за сосудом с водой.
5. Изображения предметов на воздухе и в воде можно сфотографировать и сравнить.

Исследовательские вопросы:

• Меняют ли предметы при погружении в воду свои размеры?
• Искривляет ли вода предметы, погруженные в неё?
• Одинаковыми ли мы видим одни и те же предметы, помещённые в воду или находящиеся в воздухе?
• Почему кажущееся увеличение предметов называют «оптическим обманом»?
• Как изменяются размеры изображений предметов, если смотреть на предметы через стакан с водой?
• Изменяются ли при этом размеры самого предмета?
• Можно ли использовать стакан с водой вместо очков?

Объяснение полученного результата эксперимента:  преломление изображения карандаша в стакане воды происходит из-за свойств воды визуально увеличивать размер находящихся в воде предметов.

Много китов.

Цель: продемонстрировать свойства зеркала отражать предметы.

Оборудование: стол, 2 зеркала, скотч или липкая лента, небольшая детская игрушка.

Ход эксперимента:

1. Устанавливаем на столе игрушку (кит) и ставим сзади зеркало. Анализируем увиденное отражение. Наклеиваем к игрушке с правой стороны бантик или наклейку. Глядя в зеркало, участники мастер-класса описывают отражение, озвучивая, с какой стороны они видят наклейку или бантик.
2. Педагог кладет два зеркала рядом друг с другом так, чтобы между ними образовалась щель примерно 5 мм. Затем склеивает зеркала с помощью клейкой ленты.
3. Педагог устанавливает зеркала под прямым углом друг к другу, а дети ставят перед ними игрушку и наблюдают за его отражением.
4. Они поворачивают зеркала ближе друг к другу - и…откуда вдруг появляется так много китов?
5. Каждый раз, уменьшая угол между зеркалами, просим участников посчитать и сфотографировать изображения наблюдаемого предмета.
6. Наблюдаем увеличение количества видимых предметов в отражениях зеркал.
7. Увеличиваем угол – количество предметов уменьшается, уменьшаем угол – количество китов увеличивается.

Исследовательские вопросы:

• Что или кого можно увидеть в зеркале?
• Как называется то, что можно увидеть в зеркале?
• Можно ли с помощью зеркала удвоить количество предметов?
• Можно ли с помощью зеркала удвоить количество изображений предмета?
• Сколько будет отражений у предмета, размещенного между двумя зеркалами?
• Показывает ли отражение настоящие предметы?
• Остается ли правая сторона предмета правой стороной изображения, а левая сторона - левой?
• Как можно заставить двигаться отражение?
• Может ли зеркало показать отражение из другого зеркала?
• Что происходит с количеством отражений, когда мы поворачиваем зеркала ближе друг к другу?
• Почему нельзя потрогать отражение?
• Правда ли, что несколько отражений предмета являются волшебством?

Объяснение полученного результата эксперимента: при уменьшении угла между зеркалами мы каждый раз отражаем все большее количество отражений самих зеркал с уже существующими в них отражениями.

Магниты. Сортировка мусора

Цель: демонстрация свойства магнитов притягивать металлические предметы.

Оборудование: большой контейнер, два маленьких контейнера, металлические детали, магниты, крышечки от пластиковых бутылок, бумажки, обрезки ткани.

Ход эксперимента:

1. В большой контейнер высыпаем мусор - пуговицы, конфетти, булавки, болты, крышки от пластиковых бутылок, металлические канцелярские скрепки, обрезки ткани и/или другие мелкие предметы.
2. Располагаем  магнит над этим контейнером так, чтобы не касаться предметов.
3. Пойманные магнитом металлические предметы откладываем в один из маленьких контейнеров.
4. Оставшиеся предметы перекладываем в другой маленький контейнер, перебирая вручную мелкие предметы для фиксации того, что там больше нет металлических предметов.

 Исследовательские вопросы:

• Зачем нужно сортировать мусор (бумагу, стекло, пластик и другие материалы) по разным ёмкостям?
• Как можно отделить металлический мусор от остального?
• Можно ли использовать рассортированный мусор? Как?
• Почему нужно держать магнит прямо над предметами?
• Какие предметы притягиваются к магниту?
• Зачем из мусора нужно убрать именно металлические предметы?
• Какие преимущества имеет магнит перед человеком, который сортирует мусор?

Объяснение полученного результата эксперимента: магнетизм нельзя увидеть или услышать, а можно только распознать по действию. Магнит — это тело, которое притягивает к себе тела из железа, стали или других магнитных материалов (например, кобальт, никель, хром). Магниты окружены магнитными полями и действуют на тела без прямого контакта на расстоянии. С помощью магнитов можно, например, производить сортировку материалов, используя свойство некоторых из них притягиваться к магнитам. Кроме того, к магнитам могут притягиваться подвижные части объектов, сделанные из магнитных материалов, что используется при конструировании некоторых технических устройств и приспособлений.

Магниты. Магнитный театр. Сказка Колобок

Цель: демонстрация свойства магнитов притягивать металлические предметы.

Оборудование: крышка от большой коробки или лист картона (основа для демонстрации), лист ватмана, магниты, заготовки героев сказки «Колобок», тексты сказки, двухсторонний скотч, металлические шайбы, клей-карандаш, цветные карандаши и фломастеры.

Ход эксперимента:

1. Распределить задания между участниками МК: изготовить декорацию с тропинкой и лесом можно поручить взрослым, дети разукрашивают и вырезают персонажей сказки Колобок.

На готовые фигурки персонажей крепим металлические шайбы с изнаночной стороны двухсторонним скотчем. 

2. На переднюю часть коробки приклеиваем готовые декорации - изображение ландшафта или леса с тропинкой.
3. Один участник МК держит магнит внутри коробки близко к передней стенке, а другой подносит фигурку к этой стенке так, чтобы фигурка притягивалась магнитом. Таким образом, магнитами крепим фигурки на декорацию.
4. Остальные участники сидят перед «сценой» и указывают актеру с магнитом, куда он должен передвигать фигурку.
5. Колобка передвигаем магнитом с изнаночной стороны коробки по дорожке мимо всех персонажей.
6. Часть участников исполняют роль актеров,  озвучивая персонажей по заготовленным текстам сказки Колобок. Желательно снять весь спектакль на видео.

Исследовательские вопросы:

• Можно ли передвигать фигурки с помощью магнита?
• Из какого материала должны быть фигурки?
• Можно ли с помощью магнита и фигурок сделать кукольный театр?
• Как будет работать такой магнитный театр?
• Почему фигурка не падает, хотя магнита совсем и не видно?
• Почему фигурка следует за магнитом?
• Почему магнит должен быть достаточно сильным?
• Может ли магнит действовать и через другие материалы, например, стекло, дерево, пластик?

Объяснение увиденного: мы использовали свойства магнитов притягивать металлические предметы.

Магниты могут притягивать металлические предметы сквозь немагнитные материалы, например, дерево, стекло, бумагу, ткани. Но степень их воздействия зависит от толщины этих материалов и силы магнитов.

Подведение итогов: демонстрация мультфильма, снятого по сказке Колобок  в процессе проведения мастер-класса.

Используемая литература:

1. Дмитриева Е.А., Зайцева О.Ю., Калиниченко С.А. Детское экспериментирование. Карты-схемы для проведения опытов со старшими дошкольниками: метод. пособие. – М.: ТЦ Сфера, 2020. (Библиотека Воспитателя).
2. Дыбина О.В., Рахманова Н.П., Щетинина В.В. Неизведанное рядом: опыты и эксперименты для дошкольников /под ред. О.В.Дыбиной. – 2 изд. – М.: ТЦ Сфера, 2020. (Ребенок в мире поиска).
3. Паршукова И.Л., Шило Т.Б. Организация исследовательской деятельности дошкольников и младших школьников: учеб. -метод. пособие / И.Л.Паршукова, Т.Б.Шило – СПб.: 2016.
4. Мюллер, Р. Эксперименты в детском саду и начальной школе. Комплект карточек / Р. Мюллер ; пер. с нем. Т. Хаевская -М. : Издательство «Национальное образование», 2020. -102 карт.