https://www.storyboardthat.com/cs/articles/e/experimentální-design

Experimentální Design

Naučit Studenty Navrhování Experimentů

Oliver Smith

Nezapomeňte se podívat na více našich zdrojů vědy!

Experimentální návrh pro studenty


Věda je směsicí historicky nashromážděných znalostí a dovedností. Tyto praktické dovednosti sahají od řešení problémů po analýzu dat; jsou široké a mohou být často aplikovány mimo učebnu. Výuka těchto dovedností je velmi důležitou součástí přírodovědného vzdělávání, ale často se přehlíží, když se zaměřuje na výuku obsahu. Jako učitelé přírodních věd jsme všichni viděli výhody, které má praktická práce pro zapojení a porozumění studentům. Avšak s časovými omezeními stanovenými v učebních osnovách může být čas potřebný pro rozvoj těchto vyšetřovacích schopností studentů vytlačen. Studentům příliš často dáváme „recept“, který jim nedovolí převzít odpovědnost za jejich praktickou práci. Od velmi mladého věku začínají studenti myslet na svět kolem sebe. Ptají se na ně a pak na ně reagují pozorováním a důkazy. Studenti mají tendenci mít inteligentní, zajímavé a ověřitelné otázky, na které se rádi zeptají. Jako vychovatelé bychom měli usilovat o povzbuzení těchto otázek a naopak o jejich přirozenou zvědavost ve světě kolem nich.

Výuka designu experimentů a umožnění studentům rozvíjet své vlastní otázky a hypotézy vyžaduje čas. Tyto materiály byly vytvořeny za účelem lešení a strukturování procesu, aby se učitelé mohli soustředit na zdokonalení klíčových myšlenek experimentálního designu. Cenným zážitkem pro ně je umožnit studentům klást vlastní otázky, psát vlastní hypotézy a plánovat a provádět vlastní vyšetřování. To povede k tomu, že studenti budou mít více práce s prací. Když studenti provádějí experimentální metodu pro své vlastní otázky, přemýšlejí o tom, jak vědci historicky pochopili, jak vesmír funguje.



Design an Experiment  

Podívejte se na Tisková stránek a šablon listu níže!

Experimentální kroky návrhu

1. Otázka

Toto je klíčová část vědecké metody a experimentálního procesu navrhování. Studenti rádi přicházejí s otázkami. Formulování otázek je hluboká a smysluplná činnost, která může studentům poskytnout vlastnictví nad jejich prací. Skvělý způsob, jak přimět studenty, aby přemýšleli o vizualizaci svých otázek, je použití scénáře myšlenkové mapy.




Design an Experiment  

Požádejte studenty, aby přemýšleli o jakýchkoli otázkách, které chtějí odpovědět na vesmír, nebo je přiměli, aby přemýšleli o otázkách, které mají k určitému tématu. Všechny otázky jsou dobré otázky, ale některé se snáze testují než jiné.


2. Hypotéza

Hypotéza je známá jako vzdělaný odhad. Hypotéza by měla být tvrzením, které lze vědecky testovat. Na konci experimentu se ohlédněte zpět a zjistěte, zda závěr podporuje hypotézu. Formování dobrých hypotéz může být pro studenty náročné. Je důležité si uvědomit, že hypotéza není otázkou, je to testovatelné tvrzení .

Jedním ze způsobů, jak vytvořit hypotézu, je vytvořit ji jako prohlášení „pokud ... pak ...“. To rozhodně není jediný nebo nejlepší způsob, jak vytvořit hypotézu, ale může to být velmi snadný vzorec, který mohou studenti použít při prvním zahájení. Prohlášení „if ... then ...“ vyžaduje, aby studenti nejprve identifikovali proměnné, což může změnit pořadí, ve kterém dokončují fáze vizuálního organizátoru.

Po identifikaci proměnných má hypotéza podobu if [změna v nezávislé proměnné], poté [změna v závislé proměnné]. Pokud by například experiment hledal účinek kofeinu na reakční dobu, nezávislou proměnnou by bylo množství kofeinu a závislou proměnnou by byl reakční čas. Hypotéza „pokud, pak“ by mohla být: Pokud zvýšíte množství odebraného kofeinu, zkrátí se reakční doba.


3. Vysvětlení hypotéz

Co tě k této hypotéze dovedlo? Jaké je vědecké zázemí vaší hypotézy? V závislosti na věku a schopnostech studenti používají své předchozí znalosti k vysvětlení, proč si vybrali své hypotézy, nebo alternativně, výzkumu pomocí knih nebo internetu. To by také mohl být vhodný čas k diskusi se studenty, co je spolehlivý zdroj.


4. předpověď

Predikce se mírně liší od hypotézy. Hypotéza je testovatelným tvrzením, zatímco předpověď je pro experiment specifičtější. Při objevu struktury DNA hypotéza navrhovala, že DNA má spirálovitou strukturu. Předpovídalo se, že rentgenový difraktogram DNA bude mít tvar X.


5. Identifikace proměnných

Níže je uveden příklad diskusního příběhu, pomocí kterého mohou vaši studenti hovořit o proměnných v experimentálním designu.



Design an Experiment  

Tři typy proměnných, které budete muset se svými studenty projednat, jsou závislé, nezávislé a kontrolované proměnné. Chcete-li si to zachovat jednoduše, odkazujte na ně jako na „to, co budete měřit“, „co se chystáte změnit“ a „co si budete udržovat stejné“. U pokročilejších studentů byste je měli povzbuzovat k používání správné slovní zásoby.

Závislé proměnné jsou to, co vědec měří nebo sleduje. Tato měření se často opakují, protože opakovaná měření zvyšují spolehlivost vašich dat.

Nezávislá proměnná je proměnná, kterou se vědci rozhodnou změnit, aby viděli, jaký vliv má na závislou proměnnou. Je vybrán pouze jeden, protože by bylo obtížné zjistit, která proměnná způsobuje jakoukoli změnu, kterou pozorujete.

Kontrolované proměnné jsou veličiny nebo faktory, které vědci chtějí v průběhu experimentu zůstat stejné. Jsou řízeny tak, aby zůstaly konstantní, aby neovlivnily závislou proměnnou. Jejich kontrola umožňuje vědcům vidět, jak nezávislá proměnná ovlivňuje závislou proměnnou.

Použijte tento příklad níže ve svých lekcích, nebo smažte odpovědi a nastavte je jako aktivitu pro studenty, kterou doplní na Storyboard That.

Jak teplota ovlivňuje množství cukru, které lze rozpustit ve vodě
Nezávislé proměnné Teplota vody
(Rozsah 5 různých vzorků při 10 ° C, 20 ° C, 30 ° C, 40 ° C a 50 ° C)
Závislá proměnná Množství cukru, které lze rozpustit ve vodě, měřeno v lžičkách.
Řízené proměnné
  • Objem vody (500 ml - měřeno pomocí odměrného válce)
  • Druh vody (získejte vodu ze stejného kohoutku)
  • Zda se voda míchá nebo ne
  • Druh cukru
  • Velikost zrna cukru



Design an Experiment  

6. Posouzení rizik

Nakonec to musí podepsat odpovědný dospělý, ale je důležité přimět studenty, aby přemýšleli o tom, jak se udržet v bezpečí. V této části by studenti měli identifikovat možná rizika a poté vysvětlit, jak minimalizují riziko. Aktivitou, která studentům pomůže rozvíjet tyto dovednosti, je přimět je identifikovat a řídit rizika v různých situacích. Pomocí scénáře níže, nechte studenty, aby vyplnili druhý sloupec T-grafu slovy: „Co je to riziko?“, A poté vysvětlete, jak by mohli toto riziko zvládnout. Tento scénář by také mohl být promítnut do třídní diskuse.


Risk Assessment
Risk Assessment

Příklad


Design an Experiment  

7. Materiály

V této části uvedou studenti materiály, které potřebují pro experimenty, včetně veškerého bezpečnostního vybavení, které v části o hodnocení rizik označili za potřebné. Je to skvělý čas na rozhovor se studenty o výběru nástrojů, které jsou vhodné pro danou práci. Budete používat jiný nástroj k měření šířky vlasů než k měření šířky fotbalového hřiště!


8. Obecný plán a diagram

Je důležité hovořit se studenty o reprodukovatelnosti. Měli by napsat postup, který umožní, aby jejich experimentální metoda byla snadno reprodukována jiným vědcem. Nejjednodušší a nejstručnější způsob, jak to studenti dosáhnou, je vypracování očíslovaného seznamu pokynů. Užitečnou činností by mohlo být přimět studenty, aby vysvětlili, jak si připravit šálek čaje nebo sendviče. Postupujte podle postupu a poukazujte na všechny kroky, které vynechal.

Pro studenty angličtiny a studenty, kteří se potýkají s psanou angličtinou, mohou studenti vizuálně popsat kroky ve svém experimentu pomocí Storyboard That.

Ne každý experiment bude potřebovat diagram, ale některé plány se výrazně zlepšením zahrnutím jednoho. Zaměřte studenty na vytváření jasných a snadno pochopitelných diagramů.


9. Proveďte experiment

Studenti pak sledují svůj plán a provádějí experiment. Je důležité, aby studenti shromažďovali své výsledky smysluplným a snadno pochopitelným způsobem. Data se často zaznamenávají do tabulky, ale lze je také provádět pomocí fotografií, kreseb pozorování nebo kombinací. Může být užitečné nechat studenty zapsat jakékoli obtíže a problémy, které měli při provádění experimentu. To by mohlo později pomoci s hodnocením jejich experimentální metody.

Je důležité zmínit, že jakýkoli experiment, který studenti navrhnou, by měl být důkladně posouzen odpovědným dospělým před tím, než nechá některého studenta vykonávat svou praktickou práci.


Po ukončení postupu experimentu studenti analyzují data, vyvodí závěry a poté se podělí o své výsledky. V závislosti na úrovni studenta to může být formální laboratorní zpráva, grafy, diskuse ve třídě nebo jiná metoda.


Dokončené příklady




Design an Experiment  

Zdroje a příklady experimentálního návrhu

Používání vizuálních organizátorů je efektivní způsob, jak přimět studenty, aby ve třídě pracovali jako vědci.

Existuje mnoho způsobů, jak tyto nástroje plánování vyšetřování využít k lešení a strukturování práce studentů, zatímco pracují jako vědci. Studenti mohou dokončit fázi plánování na Storyboard That pomocí textových polí a diagramů, nebo si je můžete vytisknout a nechat je studenty doplnit ručně. Dalším skvělým způsobem, jak je použít, je promítnout plánovací list na interaktivní tabuli a zpracovat, jak dokončit plánovací materiály jako skupinu. Promítněte ji na obrazovku a nechte studenty, aby své odpovědi zapisovali do poznámek 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 zapsat do mapy mysli. Někdy můžete dokonce začít „vyšetřovat“ tyto otázky prostřednictvím hry.

Zdroj nadace je určen pro základní studenty nebo studenty, kteří potřebují více podpory. Je navržen tak, aby sledoval přesně stejný proces jako vyšší zdroje, ale byl o něco jednodušší. Klíčovým rozdílem mezi těmito dvěma zdroji jsou podrobnosti, o nichž musí studenti uvažovat, a použitá technická slovní zásoba. Například je důležité, aby studenti při navrhování svých vyšetřování identifikovali proměnné. Ve vyšší verzi musí studenti nejen identifikovat proměnné, ale také učinit další komentáře, například jak budou měřit závislou proměnnou. Stejně jako rozdíl v lešení mezi dvěma úrovněmi zdrojů, možná budete chtít dále rozlišovat podle toho, jak jsou žáci podporováni učiteli a asistenti v místnosti.

Studenti by také mohli být povzbuzeni, aby usnadnili pochopení svého experimentálního plánu pomocí grafiky, a to by se také mohlo použít na podporu ELL.




Design an Experiment  

Posouzení

Studenti musí být souběžně s hodnocením svých znalostí posouzeni na základě svých vědeckých výzkumných dovedností. Nejenže to umožní studentům soustředit se na rozvoj jejich dovedností, ale také jim umožní využívat své informace o hodnocení způsobem, který jim pomůže zlepšit jejich vědecké dovednosti. Pomocí Quick Rubric můžete vytvořit rychlý a snadný rámec pro hodnocení a sdílet jej se studenty, aby věděli, jak uspět v každé fázi. Kromě formativního hodnocení, které povede k učení, lze toto také použít k posouzení práce studentů na konci vyšetřování a stanovení cílů pro případ, kdy se příští pokus naplánují vlastní vyšetřování. Rubriky byly napsány tak, aby umožňovaly studentům snadný přístup k nim. Tímto způsobem mohou být sdíleni se studenty, kteří pracují v procesu plánování, takže studenti vědí, jak vypadá dobrý experimentální návrh.




Zdroje pro tisk

Návrat na začátek




Design an Experiment  

Další pracovní listy

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



Přidělení Obrazu


Pomozte Sdílet Storyboard That!

Hledáte Více?

Podívejte se na zbytek našich Průvodců učitelů a plánů výuky!


Zobrazit všechny zdroje učitelů


Naše Plakáty na ZazzleNaše Lekce o Učitelích Platí Učitelé



Clever Logo Logo Třídy Google Student Privacy Pledge signatory
https://www.storyboardthat.com/cs/articles/e/experimentální-design
© 2019 - Clever Prototypes, LLC - Všechna práva vyhrazena.
Start Tento Zkušební Verze Zdarma
Prozkoumejte Naše Články a Příklady

Filmové zdroje

Filmové zdrojeVideo marketing

Ilustrované průvodce

PodnikáníVzdělávání
Vyzkoušejte Naše Další Webové Stránky!

Photos for Class - Vyhledejte škola-Safe, Creative Commons Fotografie! ( To dokonce cituje pro vás! )
Quick Rubric - Snadno vytvářet a sdílet skvěle vyhlížející Rubrics!
Preferujete jiný jazyk?

•   (English) Experimental Design   •   (Español) Diseño Experimental   •   (Français) Conception Expérimentale   •   (Deutsch) Experimentelles Design   •   (Italiana) Design Sperimentale   •   (Nederlands) Experimenteel Ontwerp   •   (Português) Design Experimental   •   (עברית) עיצוב נסיוני   •   (العَرَبِيَّة) تصميم تجريبي   •   (हिन्दी) प्रयोगात्मक डिजाइन   •   (ру́сский язы́к) Экспериментальная Дизайн   •   (Dansk) Eksperimentel Design   •   (Svenska) Experimentell Design   •   (Suomi) Kokeellinen Suunnittelu   •   (Norsk) Eksperimentelt Design   •   (Türkçe) Deneysel Tasarım   •   (Polski) Eksperymentalny Projekt   •   (Româna) Design Experimental   •   (Ceština) Experimentální Design   •   (Slovenský) Experimentálny Dizajn   •   (Magyar) Kísérleti Terv   •   (Hrvatski) Eksperimentalni Dizajn   •   (български) Експериментален Дизайн   •   (Lietuvos) Eksperimentinis Dizainas   •   (Slovenščina) Eksperimentalni Oblikovanje   •   (Latvijas) Eksperimentālā Design   •   (eesti) Koetoiminta