Eksperimentel Design

Eksperimentelt design til studerende

Se på de printervenlige sider og skabelonskabeloner nedenfor!

1. Spørgsmål

Dette er en vigtig del af den videnskabelige metode og den eksperimentelle designproces. Studerende nyder at komme med spørgsmål. Formulering af spørgsmål er en dyb og meningsfuld aktivitet, der kan give de studerende ejerskab over deres arbejde. En god måde at få studerende til at tænke på at visualisere deres spørgsmål er ved hjælp af et tankekort storyboard.

Bed eleverne om at tænke på de spørgsmål, de vil svare på universet, eller få dem til at tænke på spørgsmål, de har om et bestemt emne. Alle spørgsmål er gode spørgsmål, men nogle er lettere at teste end andre.

2. Hypotese

En hypotese er kendt som en uddannet gæt. En hypotese skal være en erklæring, der kan testes videnskabeligt. I slutningen af eksperimentet skal du se tilbage for at se, om konklusionen understøtter hypotesen eller ej. At danne gode hypoteser kan være udfordrende for studerende at forstå. Det er vigtigt at huske, at hypotesen ikke er et spørgsmål, det er en testbar erklæring .

En måde at danne en hypotese er at danne den som en "hvis ... så ..." -sagn. Dette er bestemt ikke den eneste eller bedste måde at danne en hypotese på, men kan være en meget nem formel for studerende at bruge, når de først starter. En "hvis ... så ..." -sætning kræver, at eleverne først identificerer variablerne, og det kan ændre rækkefølgen, i hvilken de afslutter stadierne i den visuelle arrangør.

Efter identifikation af variablerne tager hypotesen derefter formen, hvis [ændring i uafhængig variabel] og derefter [ændring i afhængig variabel]. For eksempel, hvis et eksperiment var på udkig efter effekten af koffein på reaktionstiden, ville den uafhængige variabel være mængden koffein, og den afhængige variabel ville være reaktionstid. "Hvis, så" -hypotesen kan være: Hvis du øger den mængde koffein, der er taget, vil reaktionstiden falde.

3. Forklaring af hypotese

Hvad førte dig til denne hypotese? Hvad er den videnskabelige baggrund bag din hypotese? Afhængig af alder og evne bruger studerende deres forkundskaber til at forklare, hvorfor de har valgt deres hypoteser, eller alternativt, ved hjælp af bøger eller internettet. Dette kan også være et godt tidspunkt at diskutere med studerende, hvad en pålidelig kilde er.

4. Forudsigelse

Forudsigelsen er lidt anderledes end hypotesen. En hypotese er en testbar erklæring, hvorimod forudsigelsen er mere specifik for eksperimentet. I opdagelsen af DNA-strukturen foreslog hypotesen, at DNA har en spiralformet struktur. Forudsigelsen var, at røntgendiffraktionsmønsteret af DNA ville være en X-form.

5. Identifikation af variabler

Nedenfor er et eksempel på et diskussionsfortællingsbord, der kan bruges til at få dine studerende til at tale om variabler i eksperimentelt design.

6. Risikovurdering

I sidste ende skal dette være underskrevet af en ansvarlig voksen, men det er vigtigt at få eleverne til at tænke over, hvordan de vil holde sig selv sikre. I denne del skal studerende identificere potentielle risici og derefter forklare, hvordan de vil minimere risikoen. En aktivitet, der hjælper studerende med at udvikle disse færdigheder, er at få dem til at identificere og styre risici i forskellige situationer. Brug storyboardet nedenfor til at få eleverne til at gennemføre den anden kolonne i T-chart ved at sige, "Hvad er risiko?" Og derefter forklare, hvordan de kunne håndtere denne risiko. Dette storyboard kunne også projiceres til en klassediskussion.

7. Materialer

I dette afsnit viser de studerende de materialer, de har brug for til eksperimenterne, inklusive alt sikkerhedsudstyr, som de har fremhævet som behov i afsnittet om risikovurdering. Dette er et godt tidspunkt at tale med studerende om at vælge værktøjer, der er egnede til jobbet. Du vil bruge et andet værktøj til at måle bredden på et hår end til at måle bredden på en fodboldbane!

8. Generel plan og diagram

Det er vigtigt at tale med studerende om reproducerbarhed. De skulle skrive en procedure, der giver deres eksperimentelle metode let gengivelse af en anden forsker. Den nemmeste og mest præcise måde for studerende at gøre dette på er ved at lave en nummereret liste over instruktioner. En nyttig aktivitet her kunne være at få studerende til at forklare, hvordan man laver en kop te eller en sandwich. Handle processen, påpeg alle trin, de har gået glip af.

For elever på engelsksprog og studerende, der kæmper med skriftlig engelsk, kan studerende beskrive trinene i deres eksperiment visuelt ved hjælp af Storyboard That.

Ikke hvert eksperiment har brug for et diagram, men nogle planer vil blive meget forbedret ved at inkludere et. Lad eleverne fokusere på at fremstille klare og letforståelige diagrammer.

9. Gennemfør eksperiment

Studerende følger derefter deres plan og udfører eksperimentet. Det er vigtigt, at de studerende samler deres resultater på en meningsfuld og letforståelig måde. Data registreres ofte i en tabel, men kan også gøres med fotografier, tegninger af observationer eller en kombination. Det kan være nyttigt at få eleverne til at skrive ned eventuelle vanskeligheder og problemer, de havde, når de gennemførte eksperimentet. Dette kan hjælpe senere med at evaluere deres eksperimentelle metode.

Det er vigtigt at nævne, at eventuelle eksperimenter, som studerendes design skal vurderes grundigt af den ansvarlige voksen, før de lader studerende udføre deres praktiske arbejde.

Efter afslutningen af eksperimentets procedure analyserer de studerende dataene, drager konklusioner og deler derefter deres resultater. Afhængig af studerendes niveau kan dette være en formel labrapport, grafer, klassediskussion eller anden metode.

Udførte eksempler

Brug af visuelle arrangører er en effektiv måde at få dine studerende til at arbejde som videnskabsfolk i klasseværelset.

Der er mange måder at bruge disse undersøgelsesplanlægningsværktøjer til at stillads og strukturere studerendes arbejde, mens de arbejder som forskere. Studerende kan gennemføre planlægningstrinnet på Storyboard That ved hjælp af tekstbokse og diagrammer, eller du kan udskrive dem og få eleverne til at fuldføre dem for hånd. En anden god måde at bruge dem på er at projicere planlægningsarket på en interaktiv tavle og arbejde igennem, hvordan man færdiggør planlægningsmaterialerne som en gruppe. Projekter det på en skærm, og lad eleverne skrive deres svar på sticky notes og lægge deres ideer i det rigtige afsnit i planlægningsdokumentet.

Meget unge elever kan stadig begynde at tænke som videnskabsfolk! De har masser af spørgsmål om verden omkring dem, og du kan begynde at notere disse på et tankekort. Nogle gange kan du endda begynde at 'undersøge' disse spørgsmål gennem spil.

Fundamentressourcen er beregnet til elementære studerende eller studerende, der har brug for mere støtte. Det er designet til at følge nøjagtigt den samme proces som de højere ressourcer, men gjort lidt lettere. Den vigtigste forskel mellem de to ressourcer er de detaljer, som studerende er nødt til at tænke på, og det anvendte tekniske ordforråd. For eksempel er det vigtigt, at studerende identificerer variabler, når de designer deres undersøgelser. I den højere version er studerende ikke kun nødt til at identificere variablerne, men også fremsætte andre kommentarer, såsom hvordan de vil måle den afhængige variabel. Ud over forskellen i stilladser mellem de to ressourceniveauer, kan du eventuelt yderligere skelne mellem, hvordan eleverne understøttes af lærere og assistenter i rummet.

Studerende kunne også opfordres til at gøre deres eksperimentelle plan lettere at forstå ved hjælp af grafik, og dette kunne også bruges til at støtte ELL'er.

Studerende skal vurderes ud fra deres videnskabsundersøgelsesevner sammen med vurderingen af deres viden. Det giver ikke kun studerende fokus på at udvikle deres færdigheder, men vil også give dem mulighed for at bruge deres vurderingsoplysninger på en måde, der kan hjælpe dem med at forbedre deres videnskabelige færdigheder. Ved hjælp af Quick Rubric kan du oprette en hurtig og nem evalueringsramme og dele den med studerende, så de ved, hvordan de skal lykkes på alle trin. Ud over at give en formativ vurdering, der vil føre til læring, kan dette også bruges til at vurdere studerendes arbejde efter afslutningen af en undersøgelse og sætte mål for, hvornår de næste forsøger at planlægge deres egen undersøgelse.

Vend tilbage til toppen

Hvis du ønsker at tilføje yderligere projekter eller fortsætte med at tilpasse regneark, kan du se på flere skabelonsider, vi har samlet til dig nedenfor. Hvert regneark kan kopieres og skræddersys til dine projekter eller studerende! Studerende kan også opfordres til at oprette deres egne, hvis de vil prøve at organisere information på en letforståelig måde.

• Lab-regneark
• Diskussionsark
• Tjekliste-regneark

Ofte stillede spørgsmål om eksperimentelt design for studerende

Hvad er nogle almindelige eksperimentelle designværktøjer og -teknikker, som eleverne kan bruge?

Almindelige eksperimentelle designværktøjer og -teknikker, som eleverne kan bruge, omfatter tilfældig tildeling, kontrolgrupper, blinding, replikering og statistisk analyse. Studerende kan også bruge observationsstudier, undersøgelser og eksperimenter med naturlige eller kvasi-eksperimentelle designs. De kan også bruge datavisualiseringsværktøjer til at analysere og præsentere deres resultater.

Hvordan kan eksperimentelt design hjælpe eleverne med at udvikle kritisk tænkning?

Eksperimentelt design hjælper eleverne med at udvikle kritisk tænkning ved at opmuntre dem til at tænke systematisk og logisk om videnskabelige problemer. Det kræver, at eleverne analyserer data, identificerer mønstre og drager konklusioner baseret på evidens. Det hjælper også eleverne med at udvikle problemløsningsevner ved at give muligheder for at designe og udføre eksperimenter for at teste hypoteser.

Hvordan kan eksperimentelt design bruges til at løse problemer i den virkelige verden?

Eksperimentelt design kan bruges til at løse problemer i den virkelige verden ved at identificere variabler, der bidrager til et bestemt problem, og teste interventioner for at se, om de er effektive til at løse problemet. For eksempel kan eksperimentelt design bruges til at teste effektiviteten af nye medicinske behandlinger eller til at evaluere virkningen af sociale interventioner på at reducere fattigdom eller forbedre uddannelsesresultater.

Hvad er nogle almindelige faldgruber i eksperimentelt design, som eleverne bør undgå?

Almindelige faldgruber i eksperimentelt design, som eleverne bør undgå, omfatter manglende kontrol af variabler, brug af skæve prøver, afhængighed af anekdotisk evidens og undladelse af at måle afhængige variabler nøjagtigt. Studerende bør også være opmærksomme på etiske overvejelser, når de udfører eksperimenter, såsom indhentning af informeret samtykke og beskyttelse af forskningspersoners privatliv.