Введение

Уважаемые студенты мы приступаем к изучению курса «Общее материаловедение». Лекции, которые будут прочитаны в течение данного семестра, помогут Вам разобраться в физико-химической сущности строения и свойств различных материалов. Вы узнаете, почему природные и искусственно созданные материалы имеют различные теплопровод­ность, механические и эксплуатационные свойства, как связаны эти свойства друг с другом, как и в каких пределах их можно изме­нять. Одно­временно с изучением этих вопросов, вы более глубоко познакомитесь с физическими и химическими свойствами элемен­тов, информация о которых заложена в периодической системе Д.И. Менделеева. Особо отмечу, что строение атомов химиче­ских элементов определяет структуру и энергию образуемых ими химических связей, которые, в свою очередь, лежат в основе всего комплекса свойств веществ и материалов. Лишь опираясь на по­нимание химического взаимодействия атомов, можно управлять процессами, происходящими в веществах, и получать заданные рабочие характеристики.

Однако более важной, чем изучение отдельных проблем, изло­женных в лекциях, является предоставляемая вам возможность объединить основные положения физики, химии и прикладных научных направлений (теплофизи­ки, механики) для комплексного понимания взаимодействия веществ и их свойств.

В лекциях главное внимание уделено фундаментальным основам материалове­дения в связи с тем, что современное материаловедение направлено на получение ма­териалов с заданными характеристиками и служит базой для нау­коемких технологий XXI века.

Материалом называется вещество, обладающее необходимым комплексом свойств, для выполнения заданной функции отдельно или в совокупности с другими веществами.

Современное материаловедение полностью сложилось как нау­ка во второй половине XX века, что было связано с быстрым возрастанием роли материалов в развитии техники, тех­нологии и строительства. Создание принципиально новых материалов с заданными свойствами, а на их основе сложнейших конструкций по­зволило человечеству достичь за короткое время небывалых успе­хов в атомной и космической технике, электронике, информацион­ных технологиях, строительстве и т.д. Можно считать, что материаловедение - это раздел научного знания, посвященный свойствам веществ и их направленному изменению с целью получения материалов с заранее заданными рабочими характеристиками. Он опирается на фунда­ментальную базу всех разделов физики, химии, механики и смежных дисциплин и включает теоретические основы современных нау­коемких технологий получения, обработки и применения материа­лов. Основу материаловедения составляет знание о процессах, про­текающих в материалах под воздействием различных факторов, об их влиянии на комплекс свойств материала, о способах контроля и управления ими. Поэтому материаловедение и технология ма­териалов - взаимосвязанные разделы знания.

Курс материаловедения и технологии строительных мате­риалов служит цели познания природы и свойств ма­териалов, методов получения материалов с заданными ха­рактеристиками для наиболее эффективного использования в строительстве.

Основные задачи изучения курса:

Дать понимание физико-химической сущности явлений, происходящих в материалах при воздействии на них различных факторов в условиях производства и эксплуатации, и их влияния на свойства материалов;

Установить зависимость между химическим составом, строением и свойствами материалов;

Изучить теоретические основы и практику реализации раз­личных способов получения и обработки материалов, обеспечи­вающих высокую надежность и долговечность строительных конструкций;

Дать знания об основных группах неме­таллических материалов, их свойствах и областях применения.

В лекциях раскрываются:

Основы взаимодействия атомов и молекул, позволяющие в дальнейшем объяснить влияние на свойства материала его химиче­ского состава и процессов направленной обработки;

Строение твердого тела, дефекты кристаллической структуры и их роль в формировании свойств материалов;

Явления переноса тепла, массы и заряда, составляющие суть любого технологического процесса;

Теоретические основы получения аморфных структур мате­риалов;

Элементы механики упругой и пластической деформации и разрушения материала, лежащие в основе формирования прочности и надежности современных строительных материалов и конструкций, а также методы их испытаний;

Итак, задача современного материаловедения - получение материалов с заранее заданными свойства­ми. Свойства материалов определяются химическим составом и структурой, которые являются результатом получения материала и его дальнейшей обработки. Для разработки материалов и техноло­гий необходимо знание физических и химических явлений и процес­сов, протекающих в материале на различных стадиях его получения, обработки и эксплуатации, их предсказание, описание и управление ими. Таким образом, знание теории необходимо для создания управ­ляемых технологических процессов, результатом которых будет ма­териал с четко определенными значениями рабочих свойств.

Физико-химические свойства вещества определяются элек­тронным строением его атомов. Взаимодействия атомов связаны, в первую очередь, с взаимодействием их электронных оболочек. По­этому при разработке материалов и процессов их получения необ­ходимо четко представлять, как различные химические элементы отдают и принимают электроны, как изменение электронного со­стояния влияет на свойства элементов.

Давайте вспомним электронное строение атома .

Электронное строение атома

Около, двух с половиной тысяч лет древнегреческий философ Демокрит высказал мысль о том, что все окружающие нас тела состоят из мельчайших невидимых и неделимых частиц - атомов.

Из атомов, как из своеобразных кирпичиков собираются молекулы: из одинаковых атомов - молекулы простых, веществ, из атомов различного вида -молекулы сложных веществ.

Уже в конце девятнадцатого века наукой установлено, что атомы - частицы далеко не "неделимые", как представляла древняя философия, а, в свою очередь, состоят из ещё более мелких и, если так можно выразиться, ещё более простых частиц. В настоящее время с большей или меньшей достоверностью доказано существование уже около трех сотен элементарных частиц, входящих в состав атомов.

Для изучения химических превращений в большинстве случаев нам достаточно указать три частицы, входящие в атом: протон, электрон и нейтрон.

Протон представляет собой частицу массой условно принятой за единицу (1/12 массы атома углерода) и единичным положительным зарядом. Масса протона – 1,67252 х 10 -27 кг

Электрон - частица с практически нулевой массой (в 1836 раз меньшей, чем у протона) и единичным отрицательным зарядом. Масса электрона – 9,1091х10 -31 кг.

Нейтрон, представляет собой частицу с массой практически равной массе протона, но не имеющую заряда (нейтрален). Масса нейтрона – 1,67474 х 10 -27 кг.

Современная наука представляет атом, устроенным приблизительно, также как утроена наша солнечная система: в центре атома находится ядро (солнце), вокруг которого на относительно большом расстоянии вращаются электроны (как планеты вокруг солнца). Эта "планетарная" модель атома, предложенная в 1911 году Эрнестом Резерфордом и в 1913 году уточнённая постулатами Бора, сохранила своё значение до настоящего времени.

В ядре, состоящим из протонов и нейтронов и занимающем очень малую часть объема атома, сосредоточена основная масса атома (масса электронов в химических расчётах атомных и молекулярных масс обычно не учитывается).

Число протонов в ядре определяет вид атома. Всего сейчас открыто более ста видов атомов, которые и представлены в Таблице элементов под номерами, соответствующими числу протонов в ядре.

Простейший атом содержит в ядре всего один протон: это атом водорода. Более сложный атом гелия имеет в ядре уже два протона, третий (литий) - три и т.д. Определённый вид атома называется элементом.

2. Строение и свойства отделочных материалов

Внутреннее строение матерпалов

В зависимости от агрегатного состояния и устойчивости твердые вещества могут иметь строго упорядоченное строение – кристаллическое, или неупорядоченное, хаотическое строение – аморфное.

Природа частиц, находящихся в узлах кристаллической решетки, и преобладающие силы взаимодействия (химические связи) определяют характер кристаллической решетки: атомный с ковалентными связями, молекулярный с ван-дер-ваальсовыми и водородными связями, ионный с ионными связями, металлический с металлическими связями.

Атомная решетка состоит из нейтральных атомов, связанных между собой ковалентными связями. Вещества с ковалентными связями отличаются высокой твердостью, тугоплавкостью, нерастворимостью в воде и в большинстве других растворителях. Примером атомных решеток являются алмаз и графит. Энергия ковалентных связей составляет от 600 до 1000 кДж/моль

Молекулярная решетка построена их молекул (I 2 , Cl 2 , CO 2 и т.д.), связанных друг с другом межмолекулярными или водородными связями. Межмолекулярные связи имеют небольшую величину энергии, не более 10кДж/моль; несколько большую величину имеют водородные связи (20-80 кДж/моль), поэтому вещества с молекулярной решеткой имеют невысокую прочность, низкую температуру плавления, высокую летучесть. Такие вещества не проводят ток. К веществам с молекулярной решеткой относятся органические материалы, благородные газы, некоторые неорганические вещества.

Ионная решетка образуется атомами, сильно отличающимися по электроотрицательности. Она характерна для соединений щелочных и щелочноземельных металлов с галогенами. Ионные кристаллы могут состоять и из многоатомных ионов (например, фосфаты, сульфаты и пр.). В такой решетке каждый ион окружен определенным числом его противоионов. Например, в кристаллической решетке NаCl каждый ион натрия окружен шестью ионами хлора, а каждый ион хлора – шестью ионами натрия. Вследствие ненаправленности и ненасыщенности ионной связи кристалл можно рассматривать как гигантскую молекулу, а обычное понятие молекулы здесь утрачивает свой смысл. Вещества с ионной решеткой характеризуются высокой температурой плавления, малой летучестью, высокой прочностью и значительной энергией кристаллической решетки. Эти свойства сближают ионные кристаллы с атомными. Энергия связи ионной решетки примерно равна, по некоторым источникам меньше, энергии ковалентной решетки.

Металлические решетки образуют металлы. В узлах решеток находятся ионы металлов, а валентные электроны делокализованы по всему кристаллу. Такие кристаллы можно рассматривать как одну огромную молекулу с единой системой многоцентровых молекулярных орбиталей. Электроны находятся на связывающих орбиталях системы, а разрыхляющие орбитали образуют зону проводимости. Так как энергия связи связывающих и разрыхляющих орбиталей близка, электроны легко переходят в зону проводимости и перемещаются в пределах кристалла, образуя как бы электронный газ. В табл. 3.1 в качестве примера приведены энергии связи для кристаллов с разным типом связи.

Упорядоченное расположение частиц в кристалле сохраняется на больших расстояниях, а в случае идеально образованных кристаллов – во всем объеме материала. Такая упорядоченность строения твердых тел носит название дальний порядок.

ТЕМА: ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О МАТЕРИАЛАХ

1. Общие сведения

2. Физические свойства

3. Механические свойства

4. Химические свойства

5. Технологические испытания металлов и сплавов

6. Строение металлов, сплавов и жидких расплавов

Список литературы

1. Общие сведения

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

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

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

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

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

2. Физические свойства

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

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

Пористость - степень заполнения объема материала порами.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Главная > Лекция

Общие сведения о строительных материалах.

В процессе строительства, эксплуатации и ремонта зданий и сооружений строительные изделия и конструкции из которых они возводятся подвергаются различным физико-механическим, физическим и технологическим воздействиям. От инженера-гидротехника требуется со знанием дела правильно выбрать материал, изделия или конструкцию которая обладает достаточной стойкостью, надёжностью и долговечностью для конкретных условий.

ЛЕКЦИЯ №1

Общие сведения о строительных материалах и их основные свойства.

Строительные материалы и изделия, применяемые при строительстве, реконструкции и ремонте различных зданий и сооружений, делятся на природные и искусственные, которые в свою очередь подразделяются на две основные категории: к первой категории относят: кирпич, бетон, цемент, лесоматериалы и др. Их применяют при возведении различных элементов зданий (стен, перекрытий, покрытий, полов). Ко второй категории - специального назначения: гидроизоляционные, теплоизоляционные, акустические и др.Основными видами строительных материалов и изделий являются: каменные природные строительные материалы из них; вяжущие материалы неорганические и органические; лесные материалы и изделия из них; металлические изделия. В зависимости от назначения, условий строительства и эксплуатации зданий и сооружений подбираются соответствующие строительные материалы, которые обладают определёнными качествами и защитными свойствами от воздействия на них различной внешней среды. Учитывая эти особенности, любой строительный материал должен обладать определёнными строительно-техническими свойствами. Например, материал для наружных стен зданий должен обладать наименьшей теплопроводностью при достаточной прочности, чтобы защищать помещение от наружного холода; материал сооружения гидромелиоративного назначения – водонепроницаемостью и стойкостью к попеременному увлажнению и высыханию; материал для покрытия дорого (асфальт, бетон) должен иметь достаточную прочность и малую истираемость, чтобы выдержать нагрузки от транспорта.Классифицируя материалы и изделия, необходимо помнить, что они должны обладать хорошими свойствами и качествами .Свойство – характеристика материала, проявляющаяся в процессе его обработки, применении или эксплуатации.Качество – совокупность свойств материала, обуславливающих его способность удовлетворять определённым требованиям в соответствии с его назначением.Свойства строительных материалов и изделий классифицируют на три основные группы: физические, механические, химические, технологические и др. К химическим относят способность материалов сопротивляться действию химически агрессивной среды, вызывающие в них обменные реакции приводящие к разрушению материалов, изменению своих первоначальных свойств: растворимость, коррозионная стойкость, стойкость против гниения, твердение.Физические свойства : средняя, насыпная, истинная и относительная плотность; пористость, влажность, влагоотдача, теплопроводность. Механические свойства : пределы прочности при сжатии, растяжении, изгибе, сдвиге, упругость, пластичность, жёсткость, твёрдость.Технологические свойства : удобоукладываемость, теплоустойчивость, плавление, скорость затвердевания и высыхания.

Физические и химические свойства материалов.

Средняя плотность ρ 0 массы m единицы объёма V 1 абсолютно сухого материала в естественном состоянии; она выражается в г/см 3 , кг/л, кг/м 3 .Насыпная плотность сыпучих материалов ρ н массы m единицы объёма V н просушенного свободно насыпанного материала; она выражается в г/см 3 , кг/л, кг/м 3 .Истинная плотность ρ массы m единицы объёма V материала в абсолютно плотном состоянии; она выражается в г/см 3 , кг/л, кг/м 3 . Относительная плотность ρ(%) – степень заполнения объёма материала твёрдым веществом; она характеризуется отношением общего объёма твёрдого вещества V в материале ко всему объёму материала V 1 или отношением средней плотности материала ρ 0 к её истинной плотности ρ: , или
. Пористость П - степень заполнения объёма материала порами, пустотами, газо-воздушными включениями: для твёрдых материалов:
, для сыпучих:
Гигроскопичность - способность материала поглощать влагу из окружающей среды и сгущать её в массе материала. Влажность W (%) – отношение массы воды в материале m в = m 1 - m к массе его в абсолютно сухом состоянии m :
Водопоглащение В – характеризует способность материала при соприкосновении с водой впитывать и удерживать её в своей массе. Различают массовое В м и объёмное В о водопоглащение. Массовое водопоглащение (%) – отношение массы поглощённой материалом воды m в к массе материала в абсолютно сухом состоянии m :
Объёмное водопоглащение (%) – отношение объёма поглощённой материалом воды m в / ρ в к его объёму в водонасыщенном состоянии V 2 :
Влагоотдача – способность материала отдавать влагу.

Механические свойства материалов.

Предел прочности при сжатии R – отношение разрушающей нагрузки Р(Н) к площади сечения образца F (см 2). Он зависит от размеров образца, скорости приложения нагрузки, формы образца, влажности. Предел прочности при растяжении R р - отношение разрушающей нагрузки Р к первоначальной площади сечения образца F . Предел прочности при изгибе R и – определяют на специально изготовленных балочках. Жёсткость – свойство материала давать небольшие упругие деформации. Твёрдость – способность материала (металла, бетона, древесины) сопротивляться прониканию в него под постоянной нагрузкой стального шарика.

ЛЕКЦИЯ №2

Природные каменные материалы.

Классификация и основные виды горных пород.

В качестве природных каменных материалов в строительстве используют горные породы, которые обладают необходимыми строительными свойствами. По геологической классификации горные породы подразделяют на три типа:1) изверженные (первичные) , 2) осадочные (вторичные) и 3) метаморфические (видоизменённые) . 1) Изверженные (первичные) горные породы образовались при остывании поднявшейся из глубин земли расплавленной магмы. Строения и свойства изверженных горных пород в значительной степени зависят от условия остывания магмы, в связи с чем эти породы подразделяют на глубинные и излившиеся . Глубинные горные породы образовались при медленном остывании магмы в глубине земной коры при больших давлениях вышележащих слоёв земли, что способствовало формированию пород с плотной зернисто-кристаллической структурой, большой и средней плотностью, высоким пределом прочности при сжатии. Эти породы обладают малым водопоглащением и высокой морозостойкостью. К этим породам относят гранит, сиенит, диорит, габбро и др. Излившиеся породы образовались в процессе выхода магмы на земную поверхность при сравнительно быстром и неравномерном охлаждении. Наиболее распространёнными излившимися породами являются порфир, диабаз, базальт, вулканические рыхлые породы. 2) Осадочные (вторичные) горные породы образовались из первичных (изверженных) горных пород под воздействием температурных перепадов, солнечной радиации, действия воды, атмосферных газов и др. В связи с этим осадочные горные породы подразделяют на обломочные (рыхлые) , химические и органогенные . К обломочным рыхлым горным породам относят гравий, щебень, песок, глину. Химические осадочные породы : известняк, доломит, гипс. Органогенные горные породы : известняк-ракушечник, диатомит, мел. 3) Метаморфические (видоизменённые) горные породы образовались из изверженных и осадочных горных пород под влиянием высоких температур и давлений в процессе поднятия и опускания земной коры. К ним относят глинистый сланец, мрамор, кварцит.

Классификация и основные виды природных каменных материалов.

Природные каменные материалы и изделия получают путём обработки горных пород.По способу получения каменные материалы подразделяют на рваный камень (бут) – добывают взрывным способом; грубоколотый камень – получают раскалыванием без обработки; дроблёный – получают дроблением (щебень, искусственный песок); сортированный камень (булыжник, гравий).Каменные материалы по форме делят на камни неправильной формы (щебень, гравий) и штучные изделия, имеющие правильную форму (плиты, блоки).Щебень – остроугольные куски горных пород размером от 5 до 70 мм, получаемые при механическом или природном дроблении бута (рваный камень) или естественных камней. Его используют в качестве крупного заполнителя для приготовления бетонных смесей, устройства оснований.Гравий – окатанные куски горных пород размером от 5 до 120 мм, также используется для приготовления искусственных гравийно-щебёночных смесей.– рыхлая смесь зёрен горных пород размером от 0,14 до 5 мм. Он образуется обычно в результате выветривания горных пород, но может быть получен и искусственным путём – дроблением гравия, щебня, и кусков горных пород.

ЛЕКЦИЯ №3

Гидротационные (неорганические) вяжущие вещества.

Воздушные вяжущие вещества. Гидравлические вяжущие вещества.

Гидротационными (неорганическими) вяжущими веществами называют тонко измельченные материалы (порошки), которые при смешивании с водой образуют пластичное тесто, способное в процессе химического взаимодействия с ней затвердевать, набирать прочность, связывая при этом в единый монолит введённые в него заполнители, обычно каменные материалы (песок, гравий, щебень), образуя тем самым искусственный камень типа песчаника, конгломерата.Гидротационные вяжущие подразделяют на воздушные (твердеющие и набирающие прочность только в воздушной среде) и гидравлические (твердеющие во влажной, воздушной среде и под водой).Строительная воздушная известь CaO – продукт умеренного обжига при 900-1300°С природных карбонатных пород CaCO 3 , содержащих до 8% глинистых примесей (известняк, доломит, мел и др.). Обжиг осуществляют в шахтах и вращающихся печах. Наиболее широкое распространение получили шахтные печи. При обжиге известняка в шахтной печи движущийся в шахте сверху вниз материал проходит последовательно три зоны: зону подогрева (сушка сырья и выделение летучих веществ), зону обжига (разложение веществ) и зону охлаждения. В зоне подогрева известняк нагревается до 900°С за счёт тепла поступающего из зоны обжига от газообразных продуктов горения. В зоне обжига происходит горение топлива и разложение известняка CaCO 3 на известь CaO и двуокись углерода CO 2 при 1000-1200°С. В зоне охлаждения обожжённый известняк охлаждается до 80-100°С двигающимся снизу вверх холодным воздухом.В результате обжига полностью теряется двуокись углерода и получается комовая, негашёная известь в виде кусков белого или серого цвета. Комовая негашёная известь является продуктом, из которого получают разные виды строительной воздушной извести: молотую порошкообразную негашёную известь, известковое тесто.Строительную воздушную известь различного вида используют при приготовлении кладочных и штукатурных растворов, бетонов низких марок (работающих в воздушно-сухих условиях), изготовлении плотных силикатных изделий (кирпича, крупных блоков, панелей), получении смешанных цементов.Гидротехнические и гидромелиорационные сооружения и конструкции работают в условиях постоянного воздействия воды. Эти тяжёлые условия эксплуатации конструкций и сооружений требуют применения вяжущих веществ, обладающих не только необходимыми прочностными свойствами, но и водостойкостью, морозостойкостью и коррозионной стойкостью. Такими свойствами обладают гидравлические вяжущие вещества.Гидравлическую известь получают умеренным обжигом природных мергелей и мергелистых известняков при 900-1100°С. Мергель и мергелистый известняк идущие для производства гидравлической извести содержат от 6 до 25% глинистых и песчаных примесей. Её гидравлические свойства характеризуются гидравлическим (или основным) модулем (m ), представляющим отношение в процентах содержания окислов кальция к содержанию суммы окислов кремния, алюминия и железа:

Гидравлическая известь – медленно схватывающееся и медленнотвердеющее вещество. Её применяют для приготовления строительных растворов, низкомарочных бетонов, легких бетонов, при получении смешанных бетонов. Портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путём совместного, тонкого помола клинкера и двуводного гипса. Клинкера – продукт обжига до спекания (при t>1480°С) однородной, определённого состава природной или сырьевой смеси известняка или гипса. Сырьевую массу обжигают во вращающихся печах. Портландцемент как вяжущее вещество используют при приготовлении цементных растворов и бетонов. Шлакопортландцемент - в своём составе имеет гидравлическую добавку в виде гранулированного, доменного или электротермофосфорного шлака., охлаждаемого по специальному режиму. Его получают путём совместного помола портландцементного клинкера (до 3,5%), шлака (20…80%), и гипсового камня (до 3,5%). Шлакопортландцемент имеет медленное нарастание прочности в начальные сроки твердения, однако в дальнейшем скорость нарастания прочности нарастает. Он чувствителен к окружающей температуре, стоек при воздействии на него мягких сульфатных вод, имеет пониженную морозостойкость. Карбонатный портландцемент получают путём совместного помола цементного клинкера с 30% известняка. Он обладает пониженным тепловыделением при твердении, повышенной стойкостью.

ЛЕКЦИЯ №4

Строительные растворы.

Общие сведения.

Строительные растворы представляют собой тщательно отдозированные мелкозернистые смеси, состоящие из неорганического вяжущего вещества (цемент, известь, гипс, глина), мелкого заполнителя (песка, дроблёного шлака), воды и в необходимых случаях добавок (неорганических или органических). В свежеприготовленном состоянии их можно укладывать на основание тонким слоем, заполняя все его неровности. Они не расслаиваются, схватываются, твердеют и набирают прочность, превращаясь в камневидный материал. Строительные растворы используют при каменных кладках, отделочных, ремонтных и др. работах. Их классифицируют по средней плотности: тяжёлые с средней ρ =1500кг/м 3 , лёгкие со средней ρ <1500кг/м 3 . По назначению: гидроизоляционные, талтопогенные, инъекционные, кладочные, отделочные и др. Растворы приготовленные на одном виде вяжущего вещества, называют простыми, из нескольких вяжущих веществ смешанными (цементно-известковый). Строительные растворы приготовленные на воздушных вяжущих, называют воздушными (глиняные, известковые, гипсовые). Состав растворов выражают двумя (простые 1:4) или тремя (смешанные 1:0,5:4) числами, показывающие объёмное соотношение количества вяжущего и мелкого заполнителя. В смешанных растворах первое число выражает объёмную часть основного вяжущего вещества, второе – объёмную часть дополнительного вяжущего вещества по отношению к основному. В зависимости от количества вяжущего вещества и мелкого заполнителя растворные смеси подразделяют на жирные – с содержанием большого количества вяжущего вещества. Нормальные – с обычным содержанием вяжущего вещества. Тощие – содержащие относительно небольшое количество вяжущего вещества (малопластичные). Для приготовления строительных растворов лучше использовать песок с зёрнами, имеющими шероховатую поверхность. Песок предохраняет раствор от растрескивания при твердении, снижает его стоимость. Гидроизоляционные растворы (водонепроницаемые) – цементные растворы состава 1:1 – 1:3,5 (обычно жирные), в которые добавляют церезит, амоминат натрия, нитрат кальция, хлористое железо, битумную эмульсию. Церезит – представляет массу белого или жёлтого цвета, получаемую из анилиновой кислоты, извести, аммиака. Церезит заполняет мелкие поры, увеличивает плотность раствора, делая его водонепроницаемым. Для изготовления гидроизоляционных растворов используют портландцемент, сульфатостойкий портландцемент. В качестве мелкого заполнителя в гидроизоляционных растворах используют песок. Кладочные строительные растворы – используют при кладке каменных стен, подземных сооружений. Они бывают цементно-известковые, цементно-глиняные, известковые и цементные. Отделочные (штукатурные) растворы - подразделяют по назначению на наружные и внутренние, по расположению в штукатурке на подготовительные и отделочные. Акустические растворы – лёгкие растворы, обладающие хорошей звукоизоляцией. Приготовляют эти растворы из портландцемента, шлакопортландцемента, извести, гипса и др. вяжущих веществ с использованием в качестве заполнителя лёгких пористых материалов (пемзы, перлита, керамзита, шлака).

ЛЕКЦИЯ №5

Обычный бетон на гидротационных вяжущих веществах.

Материалы для обычного (тёплого) бетона. Проектирование состава бетонной смеси.

 Бетон – искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердевания бетонной смеси, состоящий в отдозированных в определённом соотношении гидротационных вяжущих веществ (цементирующих), мелких (песок) и крупных (щебень, гравий) заполнителей, воды и в необходимых случаях добавок. Цемент . При приготовлении бетонной смеси применяемый вид цемента и его марка зависят от условий работы будущей бетонной конструкции или сооружения, их назначения, способов производства работ. Вода . Для приготовления бетонной смеси применяют обычную питьевую воду, не содержащую вредных примесей, препятствующих твердению цементного камня. Запрещается применять для приготовления бетонной смеси сточные, производственные, или бытовые воды, болотные воды. Мелкий заполнитель . В качестве мелкого заполнителя применяют природный или искусственный песок. Размер зёрен от 0,14 до 5 мм истинная плотность более ρ >1800кг/м 3 . Искусственный песок получают путём дробления плотных, тяжёлых горных пород. При оценке качества песка определяют его истинную плотность, среднюю насыпную плотность, межзерновую пустотность, влажность, зерновой состав и модуль крупности. Кроме того, следует исследовать дополнительные качественные показатели песка – форму зёрен (остроугольность, окатаимость…), шероховатость и др. Зерновой или гранулометрический состав песка должен отвечать требованиям ГОСТ 8736-77. Его определяют путём просеивания просушенного песка через набор сит с отверстиями размером 5,0; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,14 мм. В результате просеивания навески песка через этот набор сит на каждом из них остаётся остаток, называемый частным a i . Его находят как отношение массы остатка на данном сите m i к массе всей навески песка m :

Кроме частных остатков находят полные остатки А , которые определяют как сумму всех частных остатков в % на вышележащих ситах + частный остаток на данном сите:

По результатам просеивания песка определяют его модуль крупности:

где А – полные остатки на ситах, %. По модулю крупности различают песок крупный (М к >2,5 ), средний (М к =2,5…2,0 ), мелкий (М к =2,0…1,5 ), очень мелкий (М к =1,5…1,0 ) . Путём нанесения кривой просеивания песка на график допускаемого зернового состава определяют пригодность песка для изготовления бетонной смеси. 1- кривая лабораторного просеивания соответственно для песка и крупного заполнителя. Большое значения в подборе песка для бетонной смеси имеет его межзерновая пустотность V п (%) , которую определяют по формуле: ρ н.п – насыпная плотность песка, г/см 3 ; ρ – истинная плотность песка, г/см 3 ; В хороших песках межзерновая пустотность составляет 30…38%, в разнозернистых – 40…42%. Крупный заполнитель . В качестве крупного заполнителя бетонной смеси применяют природный или искусственный щебень либо гравий с крупностью зёрен от 5 до 70мм. Чтобы обеспечить оптимальный зерновой состав крупный заполнитель делят на фракции в зависимости от наибольшей крупности зёрен Д наиб. ; При Д наиб =20мм крупный заполнитель имеет две фракции: от 5 до 10 мм и от 10 до 20 мм; При Д наиб =40мм – три фракции: от 5 до 10 мм; от 10 до 20 мм и от 20 до 40 мм; При Д наиб =70мм – четыре фракции: от 5 до 10 мм; от 10 до 20 мм; от 20 до 40 мм; от 40 до 70 мм. Большое влияние на расход цемента при приготовлении бетонной смеси имеет показатель межзерновой пустотности крупного заполнителя V п.кр (%), которую определяют с точностью до 0,01% по формуле: ρ н.кр – средняя насыпная плотность крупного заполнителя. ρ к.кус – средняя плотность крупного заполнителя в куске. Показатель межзерновой пустотности должен быть минимальным. Меньшим его значение можно получить путём подбора оптимального зернового состава крупного заполнителя. Зерновой состав крупного заполнителя устанавливают в результате просеивания просушенного крупного заполнителя набором сит с отверстиями размером 70; 40; 20; 10; 5 мм с учётом его максимальной Д наиб и минимальной Д наим крупности. Щебень – обычно искусственный рыхлый материал с неокатанными шероховатыми зёрнами, получаемый путём дробления горных пород, крупного природного гравия или искусственных камней. Для определения пригодности щебня необходимо знать: истинную плотность горной породы, среднюю плотность щебня, среднюю насыпную плотность щебня, относительную межзерновую пустотность и влажность щебня Гравий – рыхлый природный материал с окатанными, гладкими зёрнами, образовавшийся в процессе физического выветривания горных пород. К гравию предъявляют те же требования что и к щебню. Добавки . Введение добавок в цемент, растворную или бетонную смесь является простым и удобным способом повышения качества цемента, растворного камня и бетона. Позволяющим значительно улучшить не только их свойства но и технические, эксплуатационные показатели. Добавки используют при производстве вяжущих веществ, приготовлении строительных растворов и бетонных смесей. Они позволяют изменить качество бетонной смеси и самого бетона; воздействуя на удобоукладываемость, механическую прочность, морозостойкость, трещиностойкость, водостойкость, водонепроницаемость, теплопроводность, стойкость к окружающей среде. К основным свойствам бетонной смеси относят связность (способность сохранять её однородность, не расслаиваясь при транспортировке, выгрузке), однородность, водоудерживающую способность (значительную роль играет в образовании структуры бетона, приобретении им прочности, водонепроницаемости и морозостойкости), удобоукладываемость (способность её быстро с минимальной затратой энергии приобретать необходимую конфигурацию и плотность, обеспечивая получение бетона высокой плотности). Свежеприготовленная бетонная смесь должна быть хорошо перемешана (однородна), пригодна к транспортировке на место укладки с учётом погодных условий, при этом сопротивляться водоотделению и расслоению.  В задачу проектирования и подбора состава бетонной смеси входит выбор необходимых материалов (вяжущего вещества и др. компонентов) и установление их оптимального количественного соотношения. На основе этого получают бетонную смесь с заданными технологическими свойствами, а также максимально экономичный и долговечный бетон, отвечающий проектным и эксплуатационным требованиям при минимально возможном расходе цемента. Следовательно, бетонная смесь запроектированного состава должна обладать нерасслаивоемостью, необходимой удобоукладываемостью, связностью, а бетон, изготовленный из этой смеси – требуемыми свойствами: плотностью, прочностью, морозостойкостью, водонепроницаемостью. Наиболее простой способ проектирования состава бетонной смеси – расчёт по абсолютным объёмам, в основе которого принято, что приготовленная, уложенная и уплотнённая бетонная смесь не должна иметь пустот. Проектирование состава выполняют с использованием действующих рекомендаций и нормативных документов в такой последовательности:

И коэффициент выхода бетона:

Коэффициент выхода бетона β должен быть в пределах 0,55…0,75. Запроектированный состав бетонной смеси уточняют на пробных замесах. На них же проверяют подвижность бетонной смеси. Если подвижность бетонной смеси окажется больше требуемой, то в замес небольшими порциями добавляют воду и цемент, сохраняя при этом постоянным отношение В/Ц до тех пор, пока подвижность бетонной смеси станет равной заданной. Если подвижность окажется больше заданной то в неё добавляют песок и крупный заполнитель (порциями по 5% первоначального количества), сохраняя выбранное отношение В/Ц . По результатам пробных замесов вносят коррективы в запроектированный состав бетонной смеси, учитывая что в производственных условиях используемые песок и крупный заполнитель находятся во влажном состоянии, а крупный заполнитель имеет некоторое водопоглащение, расход (лДокумент

Важными мерами по дальнейшему совершенствованию водохозяйственного строительства являются улучшение качества работ, максимальное сокращение сроков и снижение стоимости строительства, с чем тесно связано рациональное использование

Строительные материалы камни строительные и облицовочные

Документ

Недра Сахалинской области содержат значительные запасы всевозможных видов строительных материалов. Разведанные запасы и прогнозные ресурсы изверженных, метаморфических и осадочных горных пород, пригодных для использования в качестве

Асширение применения сборных элементов зданий и сооружений, комплексной механизации всех строительно-монтажных процессов и применение поточной организации работ

Документ

Основой индустриализации строительства сельскохозяйственных объектов является расширение применения сборных элементов зданий и сооружений, комплексной механизации всех строительно-монтажных процессов и применение поточной организации работ.

Конроль качества полимерных строительных материалов методом газовой хроматографии с использованием радиационно-модифицированных сорбентов 05. 23. 05 Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации

Отдел народного образования МОГО «Инта»

Исследовательская деятельность как способ познания

свойств и качеств материалов.

Из опыта работы Степановой О. В.

воспитателя МБДОУ №25 «Радуга»

г. Инта 2015 год

1. Введение

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

3. Формы организации экспериментальной деятельности.

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

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

6. Работа с родителями

7. Приложения

Введение

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Экспериментирование как вид деятельности у ребенка делится на несколько этапов:

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

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

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

Получение знаний в вербальной форме от другого человека,

Установление закономерностей путем самостоятельных логических рассуждений.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Строение предмета;

Строение и назначение частей предмета;

Материал (качества и свойства).

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

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

Организация экспериментальной деятельности по ознакомлению с материалами и свойствами предметов.

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

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

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

Помочь ребенку освоить видовые понятия на основе выделения основных признаков.

Задачи:

1. Формировать у детей дошкольного возраста систему видовых понятий.

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

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

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

5. Развивать эмоционально-ценностное отношение к окружающему миру.

6. Развивать внимание, зрительную и слуховую чувствительность.

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

Содержание экспериментально-опытной работы с детьми:

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

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

3. Поощрение познавательной активности и самостоятельности детей.

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

5. Развитие любознательности и поддержка инициативы детей.

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

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

Карты предлагаются 3 видов:

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

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

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

(смотри приложение 1)

Формы организации экспериментальной деятельности.

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

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

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

1. Обучение на конкретной ситуации.

2. Имитационное моделирование.

3. Состязательность и соревнование.

4. Анализ проблемы.

5. Выявление трудностей.

6. Разложение проблемы на частности.

7. Оценка решений, поиск логически обоснованного решения.

Принципы:

Ролевое самовыражение.

Самостоятельность в преодолении проблем.

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

Методы и приемы:

Экспериментальные игры

Действия с материалами

Рассматривание схем к опытам, таблиц.

Использование энциклопедических данных.

Драматизация

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

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

1. Метод обсуждения.

2. Ряд коммуникативных процедур.

3. Распределение ролей.

4. Ознакомление в коммуникации со сведениями.

5. Сосуществование несовпадающих линий.

6. Возможность критиковать.

7. Побуждение к поиску решения.

8. Поощрение разных подходов к одному и тому же.

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

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

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

Принципы:

«Диалог культур»; самоорганизации; упорядочивания.

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

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

Методы и приемы:

Проблемные ситуации

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

Вопросы, стимулирующие самооценку и самоконтроль ребенка.

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

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

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

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

1. Вводить понятие.

2. Приводить контрастные примеры.

3. Выделять значимые признаки.

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

5. Уровни знаний: понятия, идеи, факты.

6. Привлекает собственный опыт.

7. Организация совместной деятельности детей.

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

9. От неизвестного к известному.

10. Создание новых представлений.

Принципы:

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

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

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

Методы и приемы:

1. Вопросы педагога, побуждающие детей к постановке проблемы.

2. Схематичное моделирование опыта (создание схемы проведения).

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

4. Метод стимулирующий детей к коммуникации.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Максимальная простота конструкции приборов и правил обращения с ними;

Безотказность действия приборов и однозначность получаемых результатов;

Показ только существенных сторон явления или процесса;

Отчетливая видимость изучаемого явления;

Возможность участия ребенка в повторном показе эксперимента.

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

Работа с родителями

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

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

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

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

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

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

Диагностика развития экспериментально-познавательной деятельности у детей дошкольного возраста.

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

Для выяснения умений ребенка необходимо провести следующую диагностику:

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

Методика диагностики:

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

Как ты будешь определять свойство материала?

Какие свойства ты будешь определять?

Что у тебя получилось?

Как занести полученный результат в исследовательскую карту?

Уровни развития:

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

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

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

Экспериментально-исследовательская деятельность в процессе ознакомления со свойствами материалов.

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

Исследовательская

Исследовательская карта №2 (средний дошкольный возраст)

Приложение 3

2 младшая группа.

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

Задачи:

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

2. Продолжать учить заполнять экспериментальные карты.

3. Закрепить знание схематических изображений отдельных свойств предмета.

4. Развивать умение производить обследовательские действия.

5. Воспитывать желание помогать ближнему.

Речевые задачи:

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

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

Ход занятия:

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

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

Воспитатель: Почему у тебя в домике холодно, Анфиса?

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

Воспитатель: Что же нам делать, ребята?

Дети: Надо помочь Анфисе.

Воспитатель: А как мы модем помочь Анфисе?

Дети: Надо сделать ей окна.

Воспитатель: А из чего мы можем сделать окна?

Дети предлагают материалы, из которых можно сделать окна?

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

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

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

Дети: Экспериментальные карты.

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

Дети: Нет, бумага не подойдет.

Воспитатель: Почему?

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

Воспитатель: А дерево подойдет?

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

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

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

Дети: Стекло.

Воспитатель: Почему?

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

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

Воспитатель: Дети вы можете показать Анфисе стекло?

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

Анфиса: А как вы узнали, что это стекло?

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

Анфиса: (грустно) Я все это не запомню.

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

Дети дают обезьянке карту.

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

Воспитатель: Кто может объяснить Анфисе, что здесь нарисовано?

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

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

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

Приложение 4

Занятие по ознакомлению с предметным миром.

Старшая группа.

Цель: Помочь детям выделить основные свойства сходных материалов.

Задачи:

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

Речевые задачи:

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

Предшествующая работа: опыты с бумагой.

Ход занятия:

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

Дети: Поможем малышам.

Воспитатель: Как мы будем им помогать?

Дети: Мы научим малышей делать лодочки.

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

Дети: экспериментальная карта.

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

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

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

Воспитатель: Какую же бумагу лучше посоветовать малышам для поделок?

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

Воспитатель: Почему?

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

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

Приложение 5

Проект «Мир металла»

Старший дошкольный возраст.

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

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

Проект реализуется через разные виды деятельности детей.

• Игра и беседа

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

Воспитатель: почему вы выбрали именно этот предмет?

Дети объясняют, почему именно этот предмет они считают металлическим.

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

• Экспериментирование

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

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

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

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

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

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

• Театр

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

• Сказки

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

• Игра «Чудесный мешочек»

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

• Выставка

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

• Детская деятельность

Выставка рисунков «Как металл помогает человеку».

Использованная литература:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Общие сведения о материалах и их свойствах

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛАХ

Общие сведения о материалах и их свойствах

Виды основных строительных материалов. К основным строительным материалам относятся: лесные, природные каменные, керамические материалы и изделия, неорганические (минеральные) вяжущие вещества (цемент, глина, алебастр и пр.) и изделия из них, строительные растворы для кладки и штукатурки, искусственные каменные материалы и изделия на основе вяжущих, битумные и теплоизоляционные материалы, строительные металлы, металлические, изделия и лакокрасочные материалы. В последнее время в строительстве широко внедряются различные материалы, изготовляемые на основе пластических масс.

Основные свойства строительных материалов. Для правильного применения необходимо знать физико-механические и химические свойства строительных материалов, приведенные ниже.

Плотность - масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии без пор и пустот, кг/м 3 ,

где - масса образца, кг; - объем образца в абсолютно плотном состоянии, м 3 .

Относительная плотность - отношение плотности строительного материала в естественном состоянии (с порами) к плотности абсолютно плотного тела или отношение объема материала в абсолютно плотном состоянии к его внешнему объему в естественном состоянии , отн. ед.,

Относительная плотность может быть выражена и в процентах:

Насыпная плотность - это масса единицы объема рыхлого материала, насыпанного в какую-либо тару без уплотнения.

Пористость - степень заполнения объема материала порами.

Относительная плотность и пористость в сумме равны единице, т.е.

Или

Водопоглощение - свойство материала впитывать и удерживать в себе воду. Водопоглощение определяется по разности масс образца материала в насыщенном водой и в абсолютно сухом состоянии и выражается в процентах от массы сухого материала.

Влажность - содержание воды в материале (по массе), выраженное в %.

Водопроницаемость - способность материала пропускать воду под давлением. Степень водопроницаемости измеряется количеством воды, прошедшей за 1 с через 1 м 2 поверхности материала при заданном постоянном давлении.

Морозостойкость - способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократные попеременные замораживания и оттаивания без заметных признаков разрушения и без значительного понижения прочности. От морозостойкости материала зависит долговечность многих элементов здания.

Теплопроводность - способность материала передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий при наличии разности температур на ограничивающих его поверхностях. Теплопроводность измеряется в килоджоулях (кДж).

Общее количество теплоты , кДж, прошедшее через ограждение, может быть выражено формулой

где - коэффициент теплопроводности материала, кВт/м·°С;

Площадь ограждения, м 2 ;

Толщина ограждения, м;

Разность температур на противоположных поверхностях ограждения, °С;

Время, с.

Полагая , , , , получим значение коэффициента теплопроводности

который для данного материала зависит от его физических свойств (пористости, влажности, плотности и т.п.)

Теплоемкость - свойство материала поглощать тепло при нагревании и отдавать его при охлаждении. Теплоемкость измеряется величиной коэффициента теплоемкости С (называемым иногда удельной теплоемкостью), который представляет собой количество тепла в Дж, необходимое для нагревания 1 кг данного материала на 1°С.

Огнестойкость - способность материалов выдерживать без разрушения действие высоких температур. По огнестойкости строительные материалы делятся на три группы:

Несгораемые, (бетон, кирпич), под воздействием огня или высокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются;

Трудносгораемые (фибролит, асфальтовый бетон), под воздействием огня или высокой температуры трудно воспламеняются, обугливаются или тлеют; после удаления огня тление прекращается;

Сгораемые (дерево и др.), под воздействием огня воспламеняются и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня. Некоторые материалы этой группы воспламеняются при воздействии высокой температуры.

Огнеупорность - способность материалов противостоять длительному воздействию высоких температур, не размягчаясь и деформируясь.

Химическая стойкость - способность материалов сопротивляться действию кислот, щелочей, солей, растворенных в воде.

Прочность - способность материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих в нем от нагрузки или других факторов и вызывающих сжатие, растяжение, срез, изгиб или кручение. Например, прочность материала при сжатии и растяжении оценивают величиной предела прочности R, Па, определяемой по формуле

F- площадь сечения образца, м 2 .

Таким образом, предел прочности - это напряжение, соответствующее нагрузке, вызывающей разрушение образца материала.

Твердость - способность материала сопротивляться проникновению (внедрению) в него другого, более твердого тела.

Упругость - способность материала деформироваться и вновь восстанавливать свою первоначальную форму и размеры после снятия нагрузки, под действием которой она в той или другой мере изменялась.

Пластичность - способность материала под влиянием действующих на него нагрузок изменять размеры и форму в значительных пределах без образования трещин и нарушения прочности и сохранять принятую форму после их снятия.

Хрупкость - свойство материала под действием внешних сил разрушаться внезапно, без предварительной деформации.

Выпускаемые строительные материалы должны соответствовать государственным стандартам (ГОСТам), представляющим собой официально утвержденные документы, в которых содержится полное описание материала, изделия или детали. ГОСТами устанавливаются требования, которым должны отвечать строительные материалы, и правила их приемки.

Лесные материалы

Строение древесины. При рассмотрении поперечного разреза древесного ствола можно различать в нем следующие части: кору, камбий, собственно древесину и сердцевину.

Кора состоит из наружного слоя - корки и внутреннего - луба. Под слоем луба находится тонкий слой камбия. За камбием располагается толстый слой древесины, состоящий из ряда тонких концентрических колец. Каждое такое кольцо соответствует одному году жизни дерева и носит название годичного кольца.

В центре ствола находится сердцевина. У сосны, дуба и кедра ядро имеет более темную окраску; у ели, пихты, бука центральная часть ствола не отличается по цвету от наружной и носит название «спелой древесины». Имеются породы деревьев, у которых ядро отсутствует (береза; клен; ольха); такие породы называют заболонными.

Свойства древесины. Влажность. Большое влияние на технические свойства древесины оказывает ее влажность. По степени влажности различают древесину: мокрую (влажность больше, чем у свежесрубленной), свежесрубленную (влажность 35% и более), воздушно-сухую (влажность 20-15%) и комнатно-сухую (влажность 13-8%).

Усушка и разбухание. Изменение влажности древесины вызывает изменение ее объема, что ведет к усушке или разбуханию. Вследствие неоднородности строения древесина усыхает и разбухает в различных направлениях неодинаково, что влечет за собой коробление или появление трещин в конструкциях. Поэтому следует применять древесину с влажностью, соответствующей условиям ее эксплуатации; для этого производится естественная или искусственная сушка.

Механические свойства древесины. Прочность древесины в различных направлениях неодинакова. Так, прочность древесины при растяжении вдоль волокна в 20-30 раз больше, чем поперек волокна. Такое же явление наблюдается и при сжатии древесины.

Основные древесные породы, применяемые в строительстве.

В строительстве наибольшее применение имеют хвойные породы: сосна, ель, лиственница, пихта, кедр. Лиственные породы: дуб, бук, ясень, березу, клен, чинару, грушу и др. - применяют, главным образом, для изготовления столярных изделий и для внутренней отделки зданий. В целях экономии ценных пород леса там, где это возможно, и особенно для временного и подсобного строительства следует применять такие лиственные породы как ольха, липа, осина и тополь.

Сортамент лесных материалов. Круглый лес в зависимости от его диаметра в верхнем торце (отрубе) подразделяется на бревна, подтоварник и жерди. Бревна в верхнем отрубе должны иметь диаметр не менее 120 мм, подтоварник от 80 до ПО мм и жерди от 30 до 70 мм. Пиломатериалы получают путем продольной распиловки бревен. В зависимости от качества древесины и наличия пороков пиломатериалы из хвойных пород делятся на 5 сортов.

В строительстве применяют пиломатериалы следующих видов (рис. 2.1): пластины, четвертины, горбыль, доски (ширина более двойной толщины); бруски и брусья (ширина не более двойной толщины). В зависимости от чистоты кромок, доски делят на необрезные, полуобрезные и обрезные.

Длина досок и брусьев установлена от 1 до 6,5 м с градацией через 0,25 м. В зависимости от способа обработки брусья различают: двухкантные - опиленные с двух сторон - и четырехбитные - опиленные с четырех сторон.