Die Kunst des Experimentellen Designs Entdecken: Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung für Studenten und Lehrkräfte

Experimentelles Design für Studierende

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Schritte des experimentellen Designs

1. Frage

Dies ist ein wesentlicher Teil der wissenschaftlichen Methode und des experimentellen Designprozesses. Den Schülern macht es Spaß, Fragen zu stellen. Das Formulieren von Fragen ist eine tiefgründige und bedeutungsvolle Aktivität, die den Schülern Verantwortung für ihre Arbeit übertragen kann. Eine gute Möglichkeit, die Schüler zum Nachdenken und Visualisieren ihrer Fragen zu bringen, ist die Verwendung eines Mindmap-Storyboards.

Bitten Sie die Schüler, sich Fragen zum Universum zu überlegen, die sie beantworten möchten, oder lassen Sie sie über Fragen nachdenken, die sie zu einem bestimmten Thema haben. Alle Fragen sind gute Fragen, aber manche sind leichter zu testen als andere.

2. Hypothese

Eine Hypothese ist eine fundierte Vermutung. Eine Hypothese sollte eine Aussage sein, die wissenschaftlich getestet werden kann. Schauen Sie am Ende des Experiments noch einmal nach, ob die Schlussfolgerung die Hypothese stützt oder nicht. Das Aufstellen guter Hypothesen kann für Schüler eine Herausforderung sein. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass eine Hypothese keine Frage, sondern eine überprüfbare Aussage ist .

Eine Möglichkeit, eine Hypothese zu formulieren, besteht darin, sie als „Wenn..., dann...“-Aussage zu formulieren. Dies ist sicherlich nicht die einzige oder beste Möglichkeit, eine Hypothese zu formulieren, kann aber für Schüler zu Beginn eine sehr einfache Formel sein. Eine „Wenn..., dann...“-Aussage erfordert, dass die Schüler zuerst die Variablen identifizieren, und dies kann die Reihenfolge ändern, in der sie die Schritte des visuellen Organizers abschließen.

Nach der Identifizierung der Variablen nimmt die Hypothese die Form an: Wenn [Änderung der unabhängigen Variable], dann [Änderung der abhängigen Variable]. Wenn beispielsweise in einem Experiment die Wirkung von Koffein auf die Reaktionszeit untersucht wird, wäre die unabhängige Variable die Koffeinmenge und die abhängige Variable die Reaktionszeit. Die „Wenn-dann“-Hypothese könnte lauten: Wenn Sie die Menge des eingenommenen Koffeins erhöhen, verringert sich die Reaktionszeit.

3. Erklärung der Hypothese

Wie sind Sie auf diese Hypothese gekommen? Was ist der wissenschaftliche Hintergrund Ihrer Hypothese? Je nach Alter und Fähigkeit können die Schüler anhand ihres Vorwissens erklären, warum sie ihre Hypothese gewählt haben, oder alternativ in Büchern oder im Internet recherchieren. Dies könnte auch ein guter Zeitpunkt sein, um mit den Schülern zu besprechen, was eine zuverlässige Quelle ist.

4. Vorhersage

Die Vorhersage unterscheidet sich geringfügig von der Hypothese. Eine Hypothese ist eine überprüfbare Aussage, während die Vorhersage eher auf das Experiment bezogen ist. Bei der Entdeckung der Struktur der DNA ging die Hypothese davon aus, dass die DNA eine helikale Struktur hat. Die Vorhersage war, dass das Röntgenbeugungsmuster der DNA eine X-Form aufweisen würde.

5. Identifizierung der Variablen

Unten sehen Sie ein Beispiel für ein Diskussions-Storyboard, mit dem Sie Ihre Schüler dazu bringen können, über Variablen im experimentellen Design zu sprechen.

6. Risikobewertung

Letztendlich muss dies von einem verantwortlichen Erwachsenen unterschrieben werden, aber es ist wichtig, die Schüler dazu zu bringen, darüber nachzudenken, wie sie sich selbst schützen können. In diesem Teil sollten die Schüler potenzielle Risiken identifizieren und dann erklären, wie sie das Risiko minimieren werden. Eine Aktivität, die den Schülern dabei hilft, diese Fähigkeiten zu entwickeln, besteht darin, sie dazu zu bringen, Risiken in verschiedenen Situationen zu identifizieren und zu handhaben. Lassen Sie die Schüler mithilfe des folgenden Storyboards die zweite Spalte des T-Diagramms ausfüllen, indem sie sagen: „Was ist Risiko?“ und dann erklären, wie sie dieses Risiko handhaben könnten. Dieses Storyboard könnte auch für eine Klassendiskussion projiziert werden.

7. Materialien

In diesem Abschnitt listen die Schüler die Materialien auf, die sie für die Experimente benötigen, einschließlich der Sicherheitsausrüstung, die sie im Abschnitt zur Risikobewertung als erforderlich markiert haben. Dies ist ein guter Zeitpunkt, um mit den Schülern über die Auswahl geeigneter Werkzeuge für die Aufgabe zu sprechen. Sie werden ein anderes Werkzeug verwenden, um die Breite eines Haares zu messen, als um die Breite eines Fußballfeldes zu messen!

8. Allgemeiner Plan und Diagramm

Es ist wichtig, mit den Schülern über Reproduzierbarkeit zu sprechen. Sie sollten ein Verfahren aufschreiben, mit dem ihre experimentelle Methode von einem anderen Wissenschaftler problemlos reproduziert werden kann. Der einfachste und prägnanteste Weg für die Schüler, dies zu tun, ist, eine nummerierte Liste mit Anweisungen zu erstellen. Eine nützliche Aktivität könnte darin bestehen, die Schüler erklären zu lassen, wie man eine Tasse Tee oder ein Sandwich zubereitet. Spielen Sie den Vorgang nach und weisen Sie auf alle Schritte hin, die sie ausgelassen haben.

Englischlernende und Schüler, die mit geschriebenem Englisch Schwierigkeiten haben, können die Schritte ihres Experiments mit Storyboard That visuell beschreiben.

Nicht jedes Experiment erfordert ein Diagramm, aber manche Pläne werden durch die Einbeziehung eines solchen erheblich verbessert. Lassen Sie die Schüler sich darauf konzentrieren, klare und leicht verständliche Diagramme zu erstellen.

9. Experiment durchführen

Anschließend folgen die Schüler ihrem Plan und führen das Experiment durch. Es ist wichtig, dass die Schüler ihre Ergebnisse auf sinnvolle und leicht verständliche Weise erfassen. Daten werden häufig in einer Tabelle aufgezeichnet, können aber auch mit Fotos, Zeichnungen von Beobachtungen oder einer Kombination aus beidem erfolgen. Es kann hilfreich sein, wenn die Schüler alle Schwierigkeiten und Probleme aufschreiben, die sie bei der Durchführung des Experiments hatten. Dies kann später bei der Bewertung ihrer Versuchsmethode hilfreich sein.

Es muss unbedingt erwähnt werden, dass alle von den Schülern entworfenen Experimente einer gründlichen Risikobewertung durch den verantwortlichen Erwachsenen unterzogen werden sollten, bevor die Schüler ihre praktische Arbeit durchführen dürfen.

Nach Abschluss des Experiments analysieren die Schüler die Daten, ziehen Schlussfolgerungen und teilen dann ihre Ergebnisse mit. Je nach Schülerniveau kann dies ein formeller Laborbericht, Diagramme, eine Klassendiskussion oder eine andere Methode sein.

Abgeschlossene Beispiele

Ressourcen und Beispiele für experimentelles Design

Die Verwendung visueller Hilfsmittel ist eine effektive Methode, um Ihre Schüler im Unterricht dazu zu bringen, wie Wissenschaftler zu arbeiten.

Es gibt viele Möglichkeiten, diese Untersuchungsplanungstools zu verwenden, um die Arbeit der Schüler während ihrer Tätigkeit als Wissenschaftler zu strukturieren und zu strukturieren. Die Schüler können die Planungsphase auf Storyboard That mithilfe der Textfelder und Diagramme abschließen, oder Sie können sie ausdrucken und die Schüler sie von Hand ausfüllen lassen. Eine weitere großartige Möglichkeit, sie zu verwenden, besteht darin, das Planungsblatt auf ein interaktives Whiteboard zu projizieren und gemeinsam durchzuarbeiten, wie die Planungsmaterialien ausgefüllt werden. Projizieren Sie es auf einen Bildschirm und lassen Sie die Schüler ihre Antworten auf Haftnotizen schreiben und ihre Ideen in den richtigen Abschnitt des Planungsdokuments eintragen.

Schon sehr junge Lernende können anfangen, wie Wissenschaftler zu denken! Sie haben viele Fragen über die Welt um sie herum und Sie können anfangen, diese in einer Mindmap zu notieren. Manchmal können Sie diese Fragen sogar spielerisch „untersuchen“.

Die Grundressource ist für Grundschüler oder Schüler gedacht, die mehr Unterstützung benötigen. Sie ist so konzipiert, dass sie genau dem gleichen Prozess folgt wie die höheren Ressourcen, aber etwas einfacher ist. Der Hauptunterschied zwischen den beiden Ressourcen sind die Details, über die die Schüler nachdenken müssen, und das verwendete Fachvokabular. Beispielsweise ist es wichtig, dass die Schüler Variablen identifizieren, wenn sie ihre Untersuchungen entwerfen. In der höheren Version müssen die Schüler nicht nur die Variablen identifizieren, sondern auch andere Kommentare abgeben, z. B. wie sie die abhängige Variable messen werden. Neben dem Unterschied in der Unterstützung zwischen den beiden Ressourcenebenen möchten Sie möglicherweise noch weiter differenzieren, indem Sie die Lernenden durch Lehrer und Assistenten im Raum unterstützen.

Die Schüler könnten auch dazu angehalten werden, ihren Versuchsplan durch die Verwendung von Grafiken verständlicher zu gestalten, was auch zur Unterstützung des ELLs genutzt werden könnte.

Bewertung

Neben der Bewertung ihres Wissens müssen auch die wissenschaftlichen Untersuchungsfähigkeiten der Schüler bewertet werden. Dadurch können sich die Schüler nicht nur auf die Entwicklung ihrer Fähigkeiten konzentrieren, sondern die Bewertungsinformationen auch so nutzen, dass sie ihre wissenschaftlichen Kenntnisse verbessern. Mit Quick Rubric können Sie schnell und einfach einen Bewertungsrahmen erstellen und ihn mit den Schülern teilen, damit diese wissen, wie sie in jeder Phase erfolgreich sein können. Dies bietet nicht nur eine formative Bewertung, die das Lernen fördert, sondern kann auch verwendet werden, um die Arbeit der Schüler am Ende einer Untersuchung zu bewerten und Ziele für den nächsten Versuch festzulegen, ihre eigene Untersuchung zu planen. Die Rubriken wurden so verfasst, dass die Schüler leicht darauf zugreifen können. Auf diese Weise können sie mit den Schülern geteilt werden, während diese den Planungsprozess durchlaufen, damit die Schüler wissen, wie ein gutes experimentelles Design aussieht.

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Verwandte Aktivitäten

Zusätzliche Arbeitsblätter

Wenn Sie weitere Projekte hinzufügen oder Arbeitsblätter weiter anpassen möchten, sehen Sie sich die Vorlagenseiten an, die wir unten für Sie zusammengestellt haben. Jedes Arbeitsblatt kann kopiert und an Ihre Projekte oder Schüler angepasst werden! Schüler können auch ermutigt werden, eigene Arbeitsblätter zu erstellen, wenn sie versuchen möchten, Informationen auf leicht verständliche Weise zu organisieren.

• Laborarbeitsblätter
• Diskussionsarbeitsblätter
• Checklisten-Arbeitsblätter

Ähnliche Resourcen

1. Schritte der wissenschaftlichen Methode
2. Storyboards für wissenschaftliche Diskussionen
3. Entwicklung kritischer Denkfähigkeiten

Häufig gestellte Fragen zum experimentellen Design für Studenten

Was sind einige gängige Werkzeuge und Techniken für das experimentelle Design, die die Schüler verwenden können?

Übliche experimentelle Design-Tools und -Techniken, die Studenten verwenden können, umfassen zufällige Zuweisung, Kontrollgruppen, Verblindung, Replikation und statistische Analyse. Die Studierenden können auch Beobachtungsstudien, Umfragen und Experimente mit natürlichen oder quasi-experimentellen Designs verwenden. Sie können auch Datenvisualisierungstools verwenden, um ihre Ergebnisse zu analysieren und zu präsentieren.

Wie kann experimentelles Design Schülern helfen, Fähigkeiten zum kritischen Denken zu entwickeln?

Experimentelles Design hilft den Schülern, Fähigkeiten zum kritischen Denken zu entwickeln, indem sie ermutigt werden, systematisch und logisch über wissenschaftliche Probleme nachzudenken. Es erfordert von den Schülern, Daten zu analysieren, Muster zu identifizieren und Schlussfolgerungen auf der Grundlage von Beweisen zu ziehen. Es hilft den Schülern auch, Problemlösungsfähigkeiten zu entwickeln, indem es Möglichkeiten bietet, Experimente zu entwerfen und durchzuführen, um Hypothesen zu testen.

Wie kann experimentelles Design verwendet werden, um reale Probleme anzugehen?

Experimentelles Design kann verwendet werden, um reale Probleme anzugehen, indem Variablen identifiziert werden, die zu einem bestimmten Problem beitragen, und Interventionen getestet werden, um zu sehen, ob sie bei der Lösung des Problems wirksam sind. Experimentelles Design kann beispielsweise verwendet werden, um die Wirksamkeit neuer medizinischer Behandlungen zu testen oder die Auswirkungen sozialer Interventionen auf die Verringerung der Armut oder die Verbesserung der Bildungsergebnisse zu bewerten.

Was sind einige allgemeine Fallstricke bei experimentellem Design, die Studenten vermeiden sollten?

Häufige Fallstricke beim experimentellen Design, die Schüler vermeiden sollten, sind das Versäumnis, Variablen zu kontrollieren, die Verwendung voreingenommener Stichproben, das Verlassen auf anekdotische Beweise und das Versäumnis, abhängige Variablen genau zu messen. Die Studierenden sollten sich bei der Durchführung von Experimenten auch ethischer Überlegungen bewusst sein, wie z. B. das Einholen einer informierten Zustimmung und der Schutz der Privatsphäre von Forschungsteilnehmern.