Vodnik po Eksperimentalnem Načrtovanju za Študente in Vzgojitelje

Eksperimentalno načrtovanje za študente

Eksperimentalno načrtovanje je ključna metoda, ki se uporablja pri predmetih, kot so biologija, kemija, fizika, psihologija in družboslovje. Pomaga nam ugotoviti, kako različni dejavniki vplivajo na to, kar preučujemo, pa naj gre za rastline, kemikalije, fizikalne zakone, človeško vedenje ali delovanje družbe. V bistvu gre za način priprave poskusov, s katerim lahko preizkusimo ideje, vidimo, kaj se zgodi, in razumemo svoje rezultate. To je izjemno pomembno za študente in raziskovalce, ki želijo odgovoriti na pomembna vprašanja v znanosti in bolje razumeti svet. Veščine eksperimentalnega načrtovanja se lahko uporabijo v situacijah, od reševanja problemov do analize podatkov; so široko dostopne in se pogosto uporabljajo zunaj učilnice. Poučevanje teh veščin je zelo pomemben del naravoslovnega izobraževanja, vendar se pogosto spregleda, ko se osredotočamo na poučevanje snovi. Kot pedagogi naravoslovja smo vsi videli koristi, ki jih ima praktično delo za vključenost in razumevanje študentov. Vendar pa se lahko zaradi časovnih omejitev v učnem načrtu čas, ki ga študenti potrebujejo za razvoj teh eksperimentalnih raziskovalnih in preiskovalnih veščin, izčrpa. Prepogosto dobijo »recept«, ki mu morajo slediti, kar jim ne omogoča, da prevzamejo odgovornost za svoje praktično delo. Že od malih nog začnejo razmišljati o svetu okoli sebe. Postavljajo vprašanja, nato pa nanje odgovarjajo z opažanji in dokazi. Učenci imajo običajno inteligentna, zanimiva in preverljiva vprašanja, ki jih radi postavljajo. Kot vzgojitelji bi si morali prizadevati za spodbujanje teh vprašanj in posledično negovati to naravno radovednost do sveta okoli sebe.

Poučevanje načrtovanja poskusov in omogočanje učencem, da razvijajo lastna vprašanja in hipoteze, zahteva čas. Ti materiali so bili ustvarjeni za ogrodje in strukturiranje procesa, da se učitelji lahko osredotočijo na izboljšanje ključnih idej v načrtovanju poskusov. Če učencem omogočimo, da postavljajo lastna vprašanja, pišejo lastne hipoteze ter načrtujejo in izvajajo lastne raziskave, je to zanje dragocena izkušnja. To bo učencem omogočilo večjo odgovornost za svoje delo. Ko učenci za svoja vprašanja uporabijo eksperimentalno metodo, razmišljajo o tem, kako so znanstveniki zgodovinsko prišli do razumevanja delovanja vesolja.

Več možnosti

Kopiraj to Zgodbo

Start Free Trial

Oglejte si spodnje strani in predloge delovnih listov , ki jih je mogoče natisniti!

Kateri so koraki eksperimentalnega načrtovanja?

Podati se na pot znanstvenih odkritij se začne z obvladovanjem korakov načrtovanja eksperimentov. Ta temeljni proces je bistvenega pomena za oblikovanje poskusov, ki dajejo zanesljive in pronicljive rezultate, saj vodi raziskovalce in študente skozi podrobno načrtovanje, načrtovanje eksperimentalnih raziskav in izvedbo njihovih študij. Z uporabo predloge za načrtovanje eksperimentov lahko udeleženci zagotovijo integriteto in veljavnost svojih ugotovitev. Ne glede na to, ali gre za načrtovanje znanstvenega poskusa ali sodelovanje v dejavnostih načrtovanja eksperimentov, je cilj spodbuditi poglobljeno razumevanje osnov: Kako naj bodo poskusi zasnovani? Kateri so 7 koraki načrtovanja eksperimentov? Kako lahko zasnujete svoj poskus?

To je raziskovanje sedmih ključnih korakov eksperimentalne metode, idej za načrtovanje eksperimentov in načinov za integracijo načrtovanja eksperimentov. Študentski projekti lahko zelo koristijo dodatni delovni listi, zagotovili pa bomo tudi vire, kot so delovni listi, namenjeni učinkovitemu poučevanju načrtovanja eksperimentov. Poglobimo se v bistvene faze, ki so osnova procesa načrtovanja eksperimenta, in opremimo učence z orodji za raziskovanje njihove znanstvene radovednosti.

1. Vprašanje

To je ključni del znanstvene metode in procesa načrtovanja eksperimenta. Učenci uživajo v postavljanju vprašanj. Oblikovanje vprašanj je poglobljena in smiselna dejavnost, ki učencem lahko da odgovornost za njihovo delo. Odličen način, da učence spodbudite k razmišljanju o tem, kako si vizualizirati svoje raziskovalno vprašanje, je uporaba miselnega vzorca zgodborisa.

Kopiraj to Zgodbo

Kopiraj to Zgodbo

Kopiraj to Zgodbo

Prosite učence, naj razmislijo o vprašanjih o vesolju, na katera želijo odgovoriti, ali pa naj razmislijo o vprašanjih, ki jih imajo o določeni temi. Vsa vprašanja so dobra vprašanja, vendar je nekatere lažje preizkusiti kot druge.

2. Hipoteza

Hipoteza je znana kot utemeljeno ugibanje. Hipoteza mora biti trditev, ki jo je mogoče znanstveno preveriti. Na koncu poskusa se ozrite nazaj in preverite, ali sklep podpira hipotezo ali ne.

Oblikovanje dobrih hipotez je lahko za učence izziv. Pomembno si je zapomniti, da hipoteza ni raziskovalno vprašanje, temveč preverljiva trditev . Eden od načinov oblikovanja hipoteze je, da jo oblikujemo kot trditev »če ... potem ...«. To zagotovo ni edini ali najboljši način za oblikovanje hipoteze, je pa lahko zelo preprosta formula, ki jo lahko učenci uporabijo na začetku.

Stavek »če ... potem ...« od učencev zahteva, da najprej identificirajo spremenljivke, kar lahko spremeni vrstni red, v katerem dokončajo faze vizualnega organizatorja. Po identifikaciji odvisnih in neodvisnih spremenljivk hipoteza dobi obliko če [sprememba neodvisne spremenljivke], potem [sprememba odvisne spremenljivke].

Na primer, če bi poskus iskal vpliv kofeina na reakcijski čas, bi bila neodvisna spremenljivka količina kofeina, odvisna spremenljivka pa reakcijski čas. Hipoteza »če, potem« bi lahko bila: Če povečate količino zaužitega kofeina, se bo reakcijski čas zmanjšal.

3. Pojasnilo hipoteze

Kaj vas je pripeljalo do te hipoteze? Kakšno je znanstveno ozadje vaše hipoteze? Učenci, odvisno od starosti in sposobnosti, uporabijo svoje predhodno znanje, da pojasnijo, zakaj so izbrali svoje hipoteze, ali pa raziščejo s pomočjo knjig ali interneta. To bi lahko bil tudi dober čas za pogovor z učenci o tem, kaj je zanesljiv vir.

Na primer, študenti se lahko sklicujejo na prejšnje študije, ki kažejo na učinke kofeina na budnost, da bi pojasnili, zakaj domnevajo, da bo vnos kofeina zmanjšal reakcijski čas.

4. Napoved

Napoved se nekoliko razlikuje od hipoteze. Hipoteza je preverljiva trditev, medtem ko je napoved bolj specifična za eksperiment. Pri odkritju strukture DNK je hipoteza predlagala, da ima DNK vijačno strukturo. Napoved je bila, da bo rentgenski difrakcijski vzorec DNK v obliki črke X.

Učenci naj oblikujejo napoved, ki je specifičen, merljiv izid na podlagi njihove hipoteze. Namesto da bi zgolj rekli »kofein bo skrajšal reakcijski čas«, bi lahko napovedali, da bo »pitje dveh pločevink gazirane pijače (90 mg kofeina) skrajšalo povprečni reakcijski čas za 50 milisekund v primerjavi z pitjem brez kofeina«.

5. Identifikacija spremenljivk

Spodaj je primer snemalne knjige, ki jo lahko uporabite, da bi učence spodbudili k pogovoru o spremenljivkah v eksperimentalnem načrtovanju.

Več možnosti

Kopiraj to Zgodbo

Več možnosti

Kopiraj to Zgodbo

6. Ocena tveganja

Navsezadnje mora to odobriti odgovorna odrasla oseba, vendar je pomembno, da učenci razmislijo o tem, kako se bodo zaščitili. V tem delu naj učenci prepoznajo morebitna tveganja in nato pojasnijo, kako bodo tveganje zmanjšali. Dejavnost, ki učencem pomaga razviti te veščine, je, da jih naučijo prepoznavati in obvladovati tveganja v različnih situacijah. S pomočjo spodnje snemalne table naj učenci izpolnijo drugi stolpec T-diagrama tako, da rečejo »Kaj je tveganje?« in nato pojasnijo, kako bi lahko to tveganje obvladovali. Ta snemalna table se lahko projicira tudi za razpravo v razredu.

Več možnosti

Kopiraj to Zgodbo

7. Materiali

V tem razdelku bodo učenci našteli materiale, ki jih potrebujejo za poskuse, vključno z vso varnostno opremo, ki so jo v razdelku o oceni tveganja označili kot potrebno. To je odličen čas, da se z učenci pogovorite o izbiri orodij, ki so primerna za delo. Za merjenje širine lasu boste uporabili drugačno orodje kot za merjenje širine nogometnega igrišča!

8. Splošni načrt in diagram

Pomembno se je z učenci pogovoriti o ponovljivosti. Napisati morajo postopek, ki bi omogočil, da bi njihovo eksperimentalno metodo drug znanstvenik zlahka reproduciral. Najlažji in najbolj jedrnat način za učence je, da sestavijo oštevilčen seznam navodil. Koristna dejavnost bi lahko bila, da učenci razložijo, kako pripraviti skodelico čaja ali sendvič. Uprizorite postopek in poudarite vse korake, ki so jih spregledali.

Za učence angleščine in študente, ki se težko znajdejo v pisni angleščini, lahko študenti vizualno opišejo korake v svojem poskusu z uporabo Storyboard That.

Diagram sicer ne bo potreben za vsak poskus, vendar bodo nekateri načrti z vključitvijo diagrama močno izboljšani. Učenci naj se osredotočijo na izdelavo jasnih in lahko razumljivih diagramov, ki ponazarjajo eksperimentalno skupino.

Na primer, postopek za testiranje vpliva sončne svetlobe na rast rastlin z uporabo popolnoma randomiziranega načrta bi lahko podrobno opisal:

1. Izberite 10 podobnih sadik iste starosti in sorte
2. Pripravite dva enaka pladnja z enako mešanico zemlje.
3. V vsak pladenj postavite 5 rastlin; eno označite kot »sončna svetloba« in eno kot »senca«.
4. Postavite pladenj za sončno svetlobo ob okno, obrnjeno proti jugu, in pladenj za senčenje v temno omaro.
5. Oba pladnja zalijte s 50 ml vode vsaka 2 dni
6. Po 3 tednih odstranite rastline in izmerite višino v cm

9. Izvedite poskus

Ko je njihov postopek odobren, naj učenci skrbno izvedejo načrtovani poskus in sledijo pisnim navodilom. Med zbiranjem podatkov naj učenci organizirajo surove rezultate v tabele, grafe, fotografije ali risbe. To ustvari jasno dokumentacijo za analizo trendov.

Nekatere najboljše prakse za zbiranje podatkov vključujejo:

• Kvantitativne podatke numerično zapišite z enotami
• Zapišite si kvalitativne ugotovitve s podrobnimi opisi
• Zajemite postavitev z ilustracijami ali fotografijami
• Zapišite opažanja o nepričakovanih dogodkih
• Prepoznajte odstopanja v podatkih in vire napak

Na primer, v poskusu rasti rastlin lahko učenci zabeležijo: