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Modellierung in der Wissenschaft mit Storyboard That

Von Oliver Smith

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Um uns zu helfen, die Welt um uns herum zu verstehen, erschaffen wir mentale Modelle von Phänomenen. Diese Modelle ermöglichen es uns, selbst zu verstehen, was und warum etwas passiert. Diese Modelle sind persönlich und können sich von denen anderer Leute unterscheiden. Sie können oft instabil, unvollständig oder fehlerhaft sein. Auf der anderen Seite sind konzeptuelle Modelle geteilt und explizite Repräsentationen oder Analogien von Phänomenen. Diese Modelle können von Wissenschaftlern verwendet werden, um ihnen zu helfen, die Welt um uns herum zu verstehen. Modelle werden in allen Bereichen der Wissenschaft verwendet und bieten externe Versionen von mentalen Konzepten. Modelle sind keine perfekte Darstellung; Sie sind eine vereinfachte Version eines Systems, das bestimmte Bereiche hervorhebt und andere ignoriert.

Die Next Generation Science Standards (NGSS) haben "Entwicklung und Verwendung von Modellen" als eine der acht wissenschaftlichen und technischen Praktiken aufgeführt. Lehrer werden ermutigt, die Fähigkeiten der Schüler in allen Phasen der kindlichen Bildung zu entwickeln. In den ersten Jahren können die Schüler markierte Illustrationen von Phänomenen produzieren. In der High School können die Schüler ihre Modellentwicklungsfähigkeiten verbessern, indem sie verschiedene Variablen und die Beziehungen zwischen ihnen hervorheben.

Visuelle Modelle, die auf dem Storyboard That können großartige Lehrmittel sein. Es ist jedoch auch aus mehreren Gründen wichtig, Studenten dazu zu bringen, eigene Modelle zu entwickeln und zu verwenden. Um ein genaues Modell zu erstellen, müssen die Schüler das Thema im Detail verstehen. Alle Fehler, die Schüler in ihren Modellen machen, können Lücken im Verständnis oder Missverständnisse aufzeigen. Modelle können am Anfang und am Ende eines Themas erstellt werden, um zu sehen, wie sich das Denken der Schüler verändert hat.

Modelle können eine breite Palette unterschiedlicher Formen annehmen, von Zeichnungen und physischen Repliken bis hin zu Analogien und Computersimulationen. Nicht alle Arten von Modellen können auf Storyboard That, aber es gibt einige, die sehr gut geeignet sind. Storyboard That kann verwendet werden, um großartige visuelle konzeptionelle Modelle zu erstellen. Im Folgenden finden Sie einige Beispiele, die Ihnen zeigen, wie Sie Storyboard That, um Modelle in Ihrem naturwissenschaftlichen Unterricht zu erstellen, ganz gleich, um welche Art von Wissenschaft es sich handelt!



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Beispiele für das Wissenschaftsmodell

Analogie-Modelle sind eine großartige Möglichkeit, Schülern, die sie nicht sehen können, etwas zu beschreiben. Lehrer benutzen sie die ganze Zeit, wenn sie ein System mit etwas vergleichen, mit dem die Schüler vertrauter sind. Je mehr Ähnlichkeiten das Analogiemodell zum Zielsystem aufweist, desto besser. Visuelle Darstellungen dieser Modelle helfen den Schülern, diese Konzeptverknüpfungen einfacher zu gestalten. Es kann noch effektiver sein, wenn die Schüler ihre eigenen Analogie-Modelle auf Storyboard That! Diskussionen über die Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen den Analogien sind von wesentlicher Bedeutung. Diese können von einem Lehrer in einer ganzen Klasse oder von kleineren Studenten geführt werden. Analogie-Modelle können nützlich sein, wenn die Schüler ein breites Spektrum von Themen in der Wissenschaft kennen lernen, insbesondere Themen mit abstrakten schwer zu visualisierenden Teilen, wie elektrische Schaltkreise.


Circuit Models
Circuit Models

Beispiel

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Erstellen Sie Wissenschaftsmodelle  

Modelle können auch verwendet werden, um Dinge darzustellen, die nicht gesehen werden können, z. B. Kräfte. Wie bei elektrischen Schaltungen können sich Kräfte für die Schüler schwierig vorstellen, weil sie nicht physisch gesehen werden können. Die Schüler können Kraftdiagramme mit Zeichen und Szenen erstellen, mit Pfeilen, um die Größe und Stärke der Kräfte zu zeigen. Die Schüler können dann über die resultierende Kraft und die Auswirkung auf die Bewegung verschiedener Körper nachdenken.


Force Diagrams
Force Diagrams

Beispiel

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Erstellen Sie Wissenschaftsmodelle  

Lassen Sie die Schüler selbst mit einfachen Phänomenen einfache annotierte Diagramme erstellen, um den wissenschaftlichen Prozess zu erklären. Kommentierte Diagramme sind eine Kombination aus Text und Illustrationen, die helfen, eine Frage in der Wissenschaft zu beantworten. Zeige Prozesse, die sonst unsichtbar wären, wie Moleküle oder Kräfte. Fügen Sie eine Lupe hinzu und geben Sie eine vergrößerte Ansicht von dem, was vor sich geht.


Annotated Light Diagram
Annotated Light Diagram

Beispiel

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Erstellen Sie Wissenschaftsmodelle  

Verwenden Sie Darstellungen der verschiedenen Körpersysteme, damit die Schüler die Komponenten verstehen können. Storyboard That speziellen Grafiken, die den Schülern helfen sollen, verschiedene Bereiche der Biologie, wie z. B. Zellen und Körpersysteme, zu verstehen. Erstelle narrative Storyboards, um die Prozesse im Körper zu betrachten. Beim Erstellen dieser Modelle können die Schüler eine Zelle zuweisen, um zu beschreiben, was in jeder Phase geschieht.


Digestion Narrative
Digestion Narrative

Beispiel

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Erstellen Sie Wissenschaftsmodelle  

Die Schüler könnten das Verdauungssystem auch auf molekularer Ebene betrachten. Die Schüler können den Abbau verschiedener Makromoleküle in kleinere, besser nutzbare Teile modellieren. Die Schüler können eine Reihe von Formen verwenden, um Moleküle und Enzyme darzustellen, und Linien, um die Bindungen zwischen den Molekülen darzustellen.


Digestion
Digestion

Beispiel

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Erstellen Sie Wissenschaftsmodelle  

Die Schüler können darüber nachdenken, wie sich Energie zwischen Lebewesen bewegt. Wenn wir dieses Thema unterrichten, beginnen wir normalerweise mit einer Nahrungskette. Eine Nahrungskette bringt die Organismen in Ordnung und zeigt mit Pfeilen den Energiefluss von Lebewesen zu Lebewesen. Nach den Nahrungsketten bewegen wir die Schüler normalerweise dazu, kompliziertere Konsumbeziehungen zu betrachten, die durch Nahrungsnetze modelliert werden. Diese visuellen Modelle können schnell und einfach auf dem Storyboard That indem Sie Pfeile und Bilder verschiedener Tiere aus Photos for Class oder aus der Kategorie Tiere verwenden.


Food Webs
Food Webs

Beispiel

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Erstellen Sie Wissenschaftsmodelle  

Studenten können leicht Modelle von Atomen erzeugen und zeigen, wie sie angeordnet sind. Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, wie Schüler dies darstellen können, aber ein üblicher Weg ist das Erstellen von Stick- und Ball-Modellen. Stab- und Kugelmoleküle können verschiedene Arten von Atomen und die Bindungen zwischen ihnen zeigen. Sie sind begrenzt, da sie nur die Anordnung und Bindungen in zwei Dimensionen zeigen. Die Schüler können diese 2D-Bilder verwenden, um 3D-Modelle der Moleküle aus Modelliermasse oder Papier zu erstellen.


Modeling Elements, Compounds and Mixtures
Modeling Elements, Compounds and Mixtures

Beispiel

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Erstellen Sie Wissenschaftsmodelle  

Nachdem die Schüler untersucht haben, wie Atome zu Molekülen angeordnet werden können, können sie untersuchen, wie Atome bei chemischen Reaktionen umgeordnet werden können. Diese Modelle können hilfreich sein, um Ihren Schülern zu zeigen, dass die Gesamtzahl der Atome während einer chemischen Reaktion erhalten bleibt. Sie sind auch sehr nützlich, wenn man Studenten beibringt, wie man Symbolgleichungen balanciert.


Modeling Reactions
Modeling Reactions

Beispiel

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Erstellen Sie Wissenschaftsmodelle  

Betrachten Sie die verschiedenen Zustände der Materie, indem Sie die Partikel in verschiedenen Situationen modellieren. Vergleichen Sie in der folgenden Übung, was auf einer realen, großräumigen Ebene geschieht, mit dem, was auf einer Partikelebene geschieht. Um dies erfolgreich zu absolvieren, müssen die Schüler Wissen über Teilchen, Temperatur und Energie kombinieren.


Water Particle
Water Particle

Beispiel

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Erstellen Sie Wissenschaftsmodelle  

Modelle können sehr nützlich sein, wenn man sich anschaut, wie Prozesse in Erdsystemen zusammenwirken. Die Schüler können Pfeile hinzufügen, um die Bewegung von Energie oder Materie zu zeigen. Im Beispiel der globalen Erwärmung zeigen die Pfeile die Bewegung der Energie. Im Beispiel des Kohlenstoffkreislaufs zeigen die Pfeile die Bewegung von Kohlenstoff. Die Schüler können dann einfach Text in die Storyboards einfügen und den Schülern die Möglichkeit geben, ihr Modell zu erklären. Es gibt sogar eine Funktion, mit der Schüler ihre Stimme aufnehmen und an das Storyboard anhängen können.







Erstellen Sie Wissenschaftsmodelle  

Es gibt viele Möglichkeiten, wie Modelle verwendet werden können, wenn man über Weltraumforschung unterrichtet. In dem Beispiel-Storyboard unten zeichnen die Schüler Linien von den relativen Positionen der Erde, des Mondes und der Sonne bis zum Blick des Mondes von der Erde. Wie bei vielen Modellen des Weltraums und unseres Sonnensystems ist es sehr schwierig, den Maßstab richtig zu machen; Dies ist eine Einschränkung, die Sie mit Ihren Schülern besprechen können.


Phases of the Moon
Phases of the Moon

Beispiel

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Erstellen Sie Wissenschaftsmodelle  

Bewertungsfähigkeiten

Modelle sind niemals perfekt, da sie eine vereinfachte Version des Phänomens der realen Welt bieten und die Möglichkeit bieten, Modelle zu analysieren und zu bewerten. Erstellen Sie ein T-Diagramm, das die Stärken und Grenzen hervorhebt und diskutieren Sie die Genauigkeit des Modells. Dies kann dann verwendet werden, um Ideen zu entwickeln, wie Modelle verbessert und näher an das Zielphänomen gebracht werden können. Diese Bewertungsfähigkeiten können bereits in jungen Jahren praktiziert werden. Junge Schüler können anfangen, Unterschiede zwischen Modellen und dem realen System aufzuzeigen. Diese Analyse- und Bewertungsfähigkeiten ermöglichen es den Schülern, tief zu denken, indem sie Verarbeitungsfähigkeiten höherer Ordnung verwenden, um darüber nachzudenken, wie das Modell verfeinert und verbessert werden kann. Diese Bewertungsaufgaben können individuell abgeschlossen werden. Erstellen Sie Ihre eigenen Beurteilungsrubriken für ein bestimmtes Modell mit Quick Rubric.




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