Explorando a Arte do Design Experimental: um Guia Passo a Passo Para Estudantes e Educadores

Projeto Experimental para Estudantes

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Etapas de projeto experimental

1. Pergunta

Esta é uma parte fundamental do método científico e do processo de design experimental. Os alunos gostam de fazer perguntas. Formular perguntas é uma atividade profunda e significativa que pode dar aos alunos o domínio sobre seu trabalho. Uma ótima maneira de fazer os alunos pensarem e visualizarem suas perguntas é usar um storyboard de mapa mental.

Peça aos alunos que pensem em quaisquer perguntas que queiram responder sobre o universo ou faça-os pensar nas perguntas que têm sobre um determinado tópico. Todas as perguntas são boas, mas algumas são mais fáceis de testar do que outras.

2. Hipótese

Uma hipótese é conhecida como suposição fundamentada. Uma hipótese deve ser uma afirmação que possa ser testada cientificamente. No final do experimento, olhe para trás para ver se a conclusão apoia a hipótese ou não. Formar boas hipóteses pode ser um desafio para os alunos compreenderem. É importante lembrar que a hipótese não é uma pergunta, é uma afirmação testável .

Uma maneira de formar uma hipótese é formá-la como uma afirmação “se... então...”. Esta certamente não é a única ou melhor maneira de formar uma hipótese, mas pode ser uma fórmula muito fácil para os alunos usarem quando começarem. Uma declaração “se... então...” exige que os alunos identifiquem primeiro as variáveis, e isso pode alterar a ordem em que completam as etapas do organizador visual.

Após a identificação das variáveis, a hipótese assume então a forma se [mudança na variável independente], então [mudança na variável dependente]. Por exemplo, se um experimento procurasse o efeito da cafeína no tempo de reação, a variável independente seria a quantidade de cafeína e a variável dependente seria o tempo de reação. A hipótese “se, então” poderia ser: se você aumentar a quantidade de cafeína ingerida, o tempo de reação diminuirá.

3. Explicação da Hipótese

O que o levou a esta hipótese? Qual é a base científica por trás de sua hipótese? Dependendo da idade e da habilidade, os alunos usam seus conhecimentos prévios para explicar por que escolheram suas hipóteses ou, alternativamente, pesquisam em livros ou na internet. Este também pode ser um bom momento para discutir com os alunos o que é uma fonte confiável.

4. Previsão

A previsão é ligeiramente diferente da hipótese. Uma hipótese é uma afirmação testável, enquanto a previsão é mais específica para o experimento. Na descoberta da estrutura do DNA, surgiu a hipótese de que o DNA possui uma estrutura helicoidal. A previsão era que o padrão de difração de raios X do DNA teria a forma de um X.

5. Identificação de Variáveis

Abaixo está um exemplo de um Storyboard de Discussão que pode ser usado para fazer seus alunos falarem sobre variáveis ​​no projeto experimental.

6. Avaliação de Risco

Em última análise, isto deve ser assinado por um adulto responsável, mas é importante que os alunos pensem sobre como se manterão seguros. Nesta parte, os alunos devem identificar os riscos potenciais e depois explicar como irão minimizá-los. Uma atividade para ajudar os alunos a desenvolver essas habilidades é levá-los a identificar e gerenciar riscos em diferentes situações. Usando o storyboard abaixo, peça aos alunos que completem a segunda coluna do gráfico T dizendo: “O que é risco?”, explicando depois como poderiam gerir esse risco. Este storyboard também pode ser projetado para uma discussão em classe.

7. Materiais

Nesta seção, os alunos listarão os materiais necessários para os experimentos, incluindo qualquer equipamento de segurança que tenham destacado como necessário na seção de avaliação de risco. Este é um ótimo momento para conversar com os alunos sobre a escolha de ferramentas adequadas para o trabalho. Você vai usar uma ferramenta diferente para medir a largura de um fio de cabelo e para medir a largura de um campo de futebol!

8. Plano Geral e Diagrama

É importante conversar com os alunos sobre reprodutibilidade. Eles deveriam escrever um procedimento que permitisse que seu método experimental fosse facilmente reproduzido por outro cientista. A maneira mais fácil e concisa para os alunos fazerem isso é fazendo uma lista numerada de instruções. Uma atividade útil aqui poderia ser fazer com que os alunos explicassem como fazer uma xícara de chá ou um sanduíche. Representar o processo, apontando quaisquer passos que tenham perdido.

Para alunos que estão aprendendo a língua inglesa e que têm dificuldades com o inglês escrito, os alunos podem descrever visualmente as etapas de seu experimento usando Storyboard That.

Nem todo experimento precisará de um diagrama, mas alguns planos serão bastante melhorados com a inclusão de um. Peça aos alunos que se concentrem na produção de diagramas claros e fáceis de entender.

9. Realize o experimento

Os alunos então seguem seu plano e realizam o experimento. É importante que os alunos coletem seus resultados de uma forma significativa e fácil de entender. Os dados são frequentemente registrados em uma tabela, mas também podem ser feitos com fotografias, desenhos de observações ou uma combinação deles. Pode ser útil pedir aos alunos que escrevam quaisquer dificuldades e problemas que tiveram durante a realização da experiência. Isso poderia ajudar mais tarde na avaliação de seu método experimental.

É importante mencionar que quaisquer experiências concebidas pelos alunos devem ser cuidadosamente avaliadas quanto ao risco pelo adulto responsável antes de permitir que qualquer aluno realize o seu trabalho prático.

Após concluir o procedimento do experimento, os alunos analisam os dados, tiram conclusões e depois compartilham seus resultados. Dependendo do nível do aluno, pode ser um relatório formal de laboratório, gráficos, discussão em classe ou outro método.

Exemplos concluídos

Recursos e exemplos de design experimental

Usar organizadores visuais é uma forma eficaz de fazer com que seus alunos trabalhem como cientistas na sala de aula.

Há muitas maneiras de usar essas ferramentas de planejamento de investigação para estruturar e estruturar o trabalho dos alunos enquanto eles trabalham como cientistas. Os alunos podem concluir o estágio de planejamento no Storyboard That usando as caixas de texto e diagramas, ou você pode imprimi-los e pedir aos alunos que os concluam manualmente. Outra ótima maneira de usá-los é projetar a planilha de planejamento em um quadro interativo e descobrir como preencher os materiais de planejamento em grupo. Projete-o em uma tela e peça aos alunos que escrevam suas respostas em post-its e coloquem suas ideias na seção correta do documento de planejamento.

Alunos muito jovens ainda podem começar a pensar como cientistas! Eles têm muitas perguntas sobre o mundo ao seu redor e você pode começar a anotá-las em um mapa mental. Às vezes você pode até começar a “investigar” essas questões brincando.

O recurso básico é destinado a alunos do ensino fundamental ou que precisam de mais suporte. Ele foi projetado para seguir exatamente o mesmo processo dos recursos superiores, mas um pouco mais fácil. A principal diferença entre os dois recursos são os detalhes sobre os quais os alunos devem pensar e o vocabulário técnico utilizado. Por exemplo, é importante que os alunos identifiquem variáveis ​​quando estão a conceber as suas investigações. Na versão superior, os alunos não só precisam identificar as variáveis, mas também fazer outros comentários, como por exemplo, como vão medir a variável dependente. Além da diferença na estrutura entre os dois níveis de recursos, você pode querer diferenciar ainda mais a forma como os alunos são apoiados pelos professores e assistentes na sala.

Os alunos também poderiam ser incentivados a tornar seu plano experimental mais fácil de entender usando gráficos, e isso também poderia ser usado para apoiar ELLs.

Avaliação

Os alunos precisam ser avaliados em suas habilidades de investigação científica juntamente com a avaliação de seus conhecimentos. Isso não só permitirá que os alunos se concentrem no desenvolvimento das suas competências, mas também lhes permitirá utilizar a informação da avaliação de uma forma que os ajudará a melhorar as suas competências científicas. Usando Quick Rubric , você pode criar uma estrutura de avaliação rápida e fácil e compartilhá-la com os alunos para que eles saibam como ter sucesso em todas as etapas. Além de fornecer uma avaliação formativa que impulsionará a aprendizagem, isto também pode ser usado para avaliar o trabalho do aluno no final de uma investigação e definir metas para a próxima tentativa de planear a sua própria investigação. As rubricas foram escritas de forma a permitir que os alunos as acessem facilmente. Dessa forma, eles podem ser compartilhados com os alunos enquanto eles trabalham no processo de planejamento, para que os alunos saibam como é um bom projeto experimental.

Recursos para impressão

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Atividades relacionadas

Planilhas Adicionais

Se você deseja adicionar projetos adicionais ou continuar a personalizar planilhas, dê uma olhada nas várias páginas de modelo que compilamos para você abaixo. Cada planilha pode ser copiada e adaptada aos seus projetos ou alunos! Os alunos também podem ser incentivados a criar os seus próprios se quiserem tentar organizar as informações de uma forma fácil de entender.

• Planilhas de laboratório
• Planilhas de discussão
• Planilhas de lista de verificação

Recursos relacionados

1. Etapas do Método Científico
2. Discussão Científica Storyboards
3. Desenvolvendo Habilidades de Pensamento Crítico

Perguntas frequentes sobre design experimental para estudantes

Quais são algumas ferramentas e técnicas comuns de design experimental que os alunos podem usar?

As ferramentas e técnicas comuns de design experimental que os alunos podem usar incluem atribuição aleatória, grupos de controle, cegueira, replicação e análise estatística. Os alunos também podem usar estudos observacionais, pesquisas e experimentos com projetos naturais ou quase-experimentais. Eles também podem usar ferramentas de visualização de dados para analisar e apresentar seus resultados.

Como o design experimental pode ajudar os alunos a desenvolver habilidades de pensamento crítico?

O design experimental ajuda os alunos a desenvolver habilidades de pensamento crítico, incentivando-os a pensar sistemática e logicamente sobre problemas científicos. Exige que os alunos analisem dados, identifiquem padrões e tirem conclusões com base em evidências. Também ajuda os alunos a desenvolver habilidades de resolução de problemas, oferecendo oportunidades para projetar e conduzir experimentos para testar hipóteses.

Como o design experimental pode ser usado para resolver problemas do mundo real?

O design experimental pode ser usado para abordar problemas do mundo real, identificando variáveis que contribuem para um determinado problema e testando intervenções para ver se são eficazes na resolução do problema. Por exemplo, o desenho experimental pode ser usado para testar a eficácia de novos tratamentos médicos ou para avaliar o impacto de intervenções sociais na redução da pobreza ou na melhoria dos resultados educacionais.

Quais são algumas armadilhas comuns de design experimental que os alunos devem evitar?

As armadilhas comuns de design experimental que os alunos devem evitar incluem não controlar variáveis, usar amostras tendenciosas, confiar em evidências anedóticas e não medir variáveis dependentes com precisão. Os alunos também devem estar cientes das considerações éticas ao conduzir experimentos, como obter consentimento informado e proteger a privacidade dos sujeitos da pesquisa.