Zkoumání Umění Experimentálního Designu: Průvodce Krok za Krokem pro Studenty a Pedagogy

Experimentální design pro studenty

Podívejte se na níže uvedené stránky a šablony pracovních listů vhodné pro tisk!

Kroky experimentálního návrhu

1. Otázka

Toto je klíčová část vědecké metody a procesu experimentálního návrhu. Studenty baví vymýšlet otázky. Formulování otázek je hluboká a smysluplná činnost, která může studentům poskytnout odpovědnost za jejich práci. Skvělý způsob, jak přimět studenty, aby mysleli na vizualizaci svých otázek, je použití scénáře myšlenkové mapy.

Požádejte studenty, aby přemýšleli o jakýchkoli otázkách, které chtějí zodpovědět o vesmíru, nebo je přimějte, aby přemýšleli o otázkách, které mají na určité téma. Všechny otázky jsou dobré, ale některé se testují snadněji než jiné.

2. Hypotéza

Hypotéza je známá jako kvalifikovaný odhad. Hypotéza by měla být tvrzení, které lze vědecky testovat. Na konci experimentu se podívejte zpět, abyste zjistili, zda závěr podporuje hypotézu, nebo ne. Utváření dobrých hypotéz může být pro studenty náročné na pochopení. Je důležité si uvědomit, že hypotéza není otázka, je to testovatelné tvrzení .

Jedním ze způsobů, jak vytvořit hypotézu, je vytvořit ji jako prohlášení „pokud...pak...“. Toto rozhodně není jediný nebo nejlepší způsob, jak vytvořit hypotézu, ale může to být pro studenty velmi snadný vzorec, který mohou použít, když začínají. Výrok „jestliže... pak...“ vyžaduje, aby studenti nejprve identifikovali proměnné, což může změnit pořadí, ve kterém dokončí fáze vizuálního organizátoru.

Po identifikaci proměnných má hypotéza tvar if [změna nezávisle proměnné], pak [změna závislé proměnné]. Pokud by například experiment hledal vliv kofeinu na reakční dobu, nezávislou proměnnou by bylo množství kofeinu a závislou proměnnou by byla reakční doba. Hypotéza „pokud, pak“ by mohla znít: Pokud zvýšíte množství přijatého kofeinu, zkrátí se reakční doba.

3. Vysvětlení hypotézy

Co vás k této hypotéze vedlo? Jaké vědecké pozadí stojí za vaší hypotézou? V závislosti na věku a schopnostech studenti používají své předchozí znalosti k vysvětlení, proč si zvolili své hypotézy, nebo alternativně k výzkumu pomocí knih nebo internetu. To by také mohla být vhodná chvíle prodiskutovat se studenty, co je spolehlivý zdroj.

4. Předpověď

Předpověď se mírně liší od hypotézy. Hypotéza je testovatelné tvrzení, zatímco předpověď je specifičtější pro experiment. Při objevu struktury DNA hypotéza navrhla, že DNA má spirálovitou strukturu. Předpověď byla, že rentgenový difrakční obrazec DNA bude mít tvar X.

5. Identifikace proměnných

Níže je uveden příklad diskusního scénáře, který lze použít k tomu, aby vaši studenti hovořili o proměnných v experimentálním designu.

6. Hodnocení rizik

Nakonec to musí podepsat odpovědná dospělá osoba, ale je důležité přimět studenty, aby přemýšleli o tom, jak se uchovat v bezpečí. V této části by studenti měli identifikovat potenciální rizika a poté vysvětlit, jak budou riziko minimalizovat. Činnost, která má studentům pomoci tyto dovednosti rozvíjet, je přimět je identifikovat a zvládat rizika v různých situacích. Pomocí scénáře níže požádejte studenty, aby dokončili druhý sloupec T-grafu tím, že řeknou: „Co je riziko?“ a poté vysvětlete, jak mohou toto riziko zvládnout. Tento scénář lze také promítnout pro třídní diskusi.

7. Materiály

V této části studenti uvedou materiály, které potřebují pro experimenty, včetně jakéhokoli bezpečnostního vybavení, které jako potřebné označili v části hodnocení rizik. Toto je skvělý čas promluvit si se studenty o výběru nástrojů, které jsou pro danou práci vhodné. K měření šířky vlasu použijete jiný nástroj než k měření šířky fotbalového hřiště!

8. Obecný plán a schéma

Je důležité mluvit se studenty o reprodukovatelnosti. Měli by napsat postup, který by umožnil jejich experimentální metodu snadno reprodukovat jiným vědcem. Nejjednodušší a nejstručnější způsob, jak toho mohou studenti udělat, je vytvořit očíslovaný seznam pokynů. Užitečnou aktivitou zde může být přimět studenty, aby vysvětlili, jak připravit šálek čaje nebo sendvič. Předveďte proces a upozorněte na všechny kroky, které vynechali.

Pro studenty anglického jazyka a studenty, kteří mají problémy s psanou angličtinou, mohou studenti popsat kroky svého experimentu vizuálně pomocí Storyboard That.

Ne každý experiment bude potřebovat diagram, ale některé plány budou jeho zařazením výrazně vylepšeny. Nechte studenty soustředit se na vytváření jasných a snadno pochopitelných diagramů.

9. Proveďte experiment

Studenti poté postupují podle svého plánu a provádějí experiment. Je důležité, aby studenti shromažďovali své výsledky smysluplným a snadno srozumitelným způsobem. Údaje jsou často zaznamenávány do tabulky, ale lze je také provést pomocí fotografií, nákresů pozorování nebo jejich kombinací. Může být užitečné, když studenti zapíší všechny potíže a problémy, které měli při provádění experimentu. To by mohlo později pomoci s vyhodnocením jejich experimentální metody.

Je důležité zmínit, že veškeré experimenty, které studenti navrhnou, by měla zodpovědná dospělá osoba důkladně posoudit z hlediska rizika, než nechá studenty vykonávat praktickou práci.

Po dokončení postupu experimentu studenti analyzují data, vyvozují závěry a poté sdílejí své výsledky. V závislosti na úrovni studenta to může být formální laboratorní zpráva, grafy, diskuse ve třídě nebo jiná metoda.

Dokončené příklady

Zdroje a příklady experimentálního designu

Použití vizuálních organizérů je efektivní způsob, jak přimět své studenty, aby ve třídě pracovali jako vědci.

Existuje mnoho způsobů, jak využít tyto nástroje pro plánování vyšetřování k lešení a strukturování práce studentů, když pracují jako vědci. Studenti mohou dokončit fázi plánování na Storyboard That pomocí textových polí a diagramů, nebo je můžete vytisknout a nechat studenty, aby je dokončili ručně. Dalším skvělým způsobem, jak je použít, je promítnout plánovací list na interaktivní tabuli a společně propracovat plánovací materiály. Promítněte jej na plátno a požádejte studenty, aby své odpovědi napsali na lepicí papírky a své nápady vložili do správné části plánovacího dokumentu.

Velmi mladí studenti mohou stále začít myslet jako vědci! Mají spoustu otázek o světě kolem sebe a vy si je můžete začít zapisovat do myšlenkové mapy. Někdy můžete dokonce začít 'zkoumat' tyto otázky prostřednictvím hry.

Nadační zdroj je určen pro žáky základních škol nebo studenty, kteří potřebují větší podporu. Je navržen tak, aby sledoval přesně stejný proces jako vyšší zdroje, ale je o něco jednodušší. Klíčovým rozdílem mezi těmito dvěma zdroji jsou detaily, o kterých musí studenti přemýšlet, a použitá technická slovní zásoba. Například je důležité, aby studenti identifikovali proměnné, když navrhují svá šetření. Ve vyšší verzi musí studenti nejen identifikovat proměnné, ale uvést další komentáře, například jak budou měřit závislou proměnnou. Kromě rozdílu v lešení mezi dvěma úrovněmi zdrojů můžete chtít dále rozlišovat podle toho, jak jsou studenti podporováni učiteli a asistenty v místnosti.

Studenti by také mohli být povzbuzováni k tomu, aby jejich experimentální plán snáze pochopili pomocí grafiky, a to by také mohlo být použito k podpoře ELL.

Posouzení

Studenti musí být hodnoceni na základě jejich dovedností v oblasti vědeckého bádání spolu s hodnocením jejich znalostí. Nejen, že to umožní studentům soustředit se na rozvoj svých dovedností, ale také jim to umožní využívat informace z hodnocení způsobem, který jim pomůže zlepšit jejich vědecké dovednosti. Pomocí Quick Rubric můžete vytvořit rychlý a snadný rámec hodnocení a sdílet jej se studenty, aby věděli, jak uspět v každé fázi. Kromě poskytování formativního hodnocení, které bude stimulovat učení, může být také použito k hodnocení práce studentů na konci vyšetřování a stanovení cílů, kdy se příště pokusí naplánovat vlastní vyšetřování. Rubriky byly napsány tak, aby k nim studenti měli snadný přístup. Tímto způsobem je lze sdílet se studenty, kteří procházejí procesem plánování, aby studenti věděli, jak vypadá dobrý experimentální návrh.

Tisknutelné zdroje

Návrat nahoru

Související aktivity

Doplňkové pracovní listy

Pokud chcete přidat další projekty nebo pokračovat v přizpůsobení pracovních listů, podívejte se na několik stránek šablon, které jsme pro vás sestavili níže. Každý pracovní list lze zkopírovat a přizpůsobit vašim projektům nebo studentům! Studenti mohou být také vyzváni, aby si vytvořili vlastní, pokud si chtějí vyzkoušet organizovat informace snadno srozumitelným způsobem.

• Laboratorní listy
• Diskusní pracovní listy
• Kontrolní seznam Pracovní listy

Související zdroje

1. Kroky vědecké metody
2. Vědecká diskuse Storyboardy
3. Rozvíjení dovedností kritického myšlení

Často kladené otázky o experimentálním designu pro studenty

Jaké jsou některé běžné experimentální nástroje a techniky, které mohou studenti používat?

Mezi běžné experimentální nástroje a techniky, které mohou studenti používat, patří náhodné přiřazení, kontrolní skupiny, zaslepení, replikace a statistická analýza. Studenti mohou také využít pozorovací studie, průzkumy a experimenty s přírodními nebo kvaziexperimentálními vzory. Mohou také používat nástroje pro vizualizaci dat k analýze a prezentaci svých výsledků.

Jak může experimentální design pomoci studentům rozvíjet dovednosti kritického myšlení?

Experimentální design pomáhá studentům rozvíjet dovednosti kritického myšlení tím, že je povzbuzuje k systematickému a logickému myšlení o vědeckých problémech. Vyžaduje, aby studenti analyzovali data, identifikovali vzorce a vyvozovali závěry na základě důkazů. Pomáhá také studentům rozvíjet dovednosti při řešení problémů tím, že poskytuje příležitosti k navrhování a provádění experimentů k testování hypotéz.

Jak lze experimentální design použít k řešení skutečných problémů?

Experimentální design lze použít k řešení problémů reálného světa identifikací proměnných, které přispívají ke konkrétnímu problému, a testováním intervencí, aby se zjistilo, zda jsou účinné při řešení problému. Experimentální design lze například použít k testování účinnosti nových léčebných postupů nebo k hodnocení dopadu sociálních intervencí na snižování chudoby nebo zlepšování výsledků vzdělávání.

Jaká jsou běžná úskalí experimentálního designu, kterým by se studenti měli vyhnout?

Mezi běžná úskalí experimentálního designu, kterým by se studenti měli vyhnout, patří selhání při kontrole proměnných, používání zkreslených vzorků, spoléhání se na neoficiální důkazy a neschopnost přesně měřit závislé proměnné. Studenti by si také měli být vědomi etických ohledů při provádění experimentů, jako je získávání informovaného souhlasu a ochrana soukromí subjektů výzkumu.