Eksperimentaalne disain õpilastele
Teadus on segu ajalooliselt kogutud teadmistest ja oskustest. Need praktilised oskused ulatuvad probleemide lahendamisest andmete analüüsini; need on laiaulatuslikud ja neid saab sageli rakendada väljaspool klassiruumi. Nende oskuste õpetamine on loodusteaduste hariduse väga oluline osa, kuid sisu õpetamisele keskendudes jääb see sageli tähelepanuta. Loodusteaduste koolitajatena oleme kõik näinud praktilise töö kasulikkust õpilaste kaasamisele ja mõistmisele. Kuid õppekavale seatud ajapiirangute tõttu võib õpilaste uurimisoskuste arendamiseks kuluv aeg väheneda. Liiga sageli anname õpilastele järgimiseks "retsepti", mis ei võimalda õpilastel oma praktilise töö eest vastutust võtta. Juba väga noorelt hakkavad õpilased mõtlema ümbritsevale maailmale. Nad esitavad küsimusi ja kasutavad neile vastamiseks tähelepanekuid ja tõendeid. Õpilastel on tavaliselt intelligentsed, huvitavad ja testitavad küsimused, mida neile meeldib küsida. Koolitajatena peaksime töötama selle nimel, et neid küsimusi julgustada ja omakorda kasvatada seda loomulikku uudishimu neid ümbritsevas maailmas.
Eksperimentide kavandamise õpetamine ja õpilastel oma küsimuste ja hüpoteeside väljatöötamine võtab aega. Need materjalid on loodud protsessi ülesehitamiseks ja struktureerimiseks, et õpetajad saaksid keskenduda eksperimentaalse disaini võtmeideede täiustamisele. Võimaldades õpilastel esitada oma küsimusi, kirjutada oma hüpoteese ning kavandada ja läbi viia oma uurimisi, on nende jaoks väärtuslik kogemus. See toob kaasa õpilaste suurema vastutuse oma töö eest. Kui õpilased kasutavad oma küsimuste jaoks eksperimentaalset meetodit, mõtisklevad nad selle üle, kuidas teadlased on ajalooliselt universumi toimimist mõistnud.
Vaadake allolevaid printerisõbralikke lehti ja töölehtede malle!
Eksperimentaalse disaini etapid
1. Küsimus
See on teadusliku meetodi ja eksperimentaalse kavandamise protsessi oluline osa. Õpilastele meeldib küsimuste esitamine. Küsimuste sõnastamine on sügav ja sisukas tegevus, mis võib anda õpilastele oma töö vastutuse. Mõttekaardi süžeeskeemi kasutamine on suurepärane viis õpilaste mõtlemiseks oma küsimuste visualiseerimiseks.
Paluge õpilastel mõelda mis tahes küsimustele, millele nad soovivad universumi kohta vastata, või paluge neil mõelda küsimustele, mis neil konkreetse teema kohta on. Kõik küsimused on head küsimused, kuid mõnda on lihtsam testida kui teisi.
2. Hüpotees
Hüpoteesi nimetatakse haritud oletuseks. Hüpotees peaks olema väide, mida saab teaduslikult kontrollida. Katse lõpus vaadake tagasi, et näha, kas järeldus toetab hüpoteesi või mitte. Heade hüpoteeside kujundamine võib õpilastel olla keeruline. Oluline on meeles pidada, et hüpotees ei ole küsimus, see on kontrollitav väide .
Üks võimalus hüpoteesi moodustamiseks on moodustada see "kui... siis..." väitena. See ei ole kindlasti ainus või parim viis hüpoteesi moodustamiseks, kuid see võib olla õpilaste jaoks esmakordsel alustamisel väga lihtne valem. „Kui... siis...” avaldus nõuab, et õpilased tuvastaksid kõigepealt muutujad ja see võib muuta visuaalse korraldaja etappide läbimise järjekorda.
Pärast muutujate tuvastamist omandab hüpotees kuju, kui [sõltuva muutuja muutus], siis [sõltuva muutuja muutus]. Näiteks kui katses otsitakse kofeiini mõju reaktsiooniajale, oleks sõltumatuks muutujaks kofeiini kogus ja sõltuvaks muutujaks reaktsiooniaeg. "Kui, siis" hüpotees võiks olla: kui suurendate tarbitava kofeiini kogust, väheneb reaktsiooniaeg.
3. Hüpoteesi seletus
Mis viis teid selle hüpoteesini? Milline on teie hüpoteesi teaduslik taust? Olenevalt vanusest ja võimetest kasutavad õpilased oma eelteadmisi, et selgitada, miks nad on oma hüpoteesid valinud, või teise võimalusena uurida raamatuid või internetti. See võib olla ka hea aeg õpilastega arutada, milline on usaldusväärne allikas.
4. Ennustamine
Prognoos erineb pisut hüpoteesist. Hüpotees on testitav väide, samas kui ennustus on eksperimendile spetsiifilisem. DNA struktuuri avastamisel pakkus hüpotees välja, et DNA-l on spiraalne struktuur. Prognoos oli, et DNA röntgendifraktsioonimuster on X-kujuline.
5. Muutujate identifitseerimine
Allpool on näide arutelu süžeeskeemist, mida saab kasutada selleks, et teie õpilased räägiksid eksperimentaalse disaini muutujatest.
Kolme tüüpi muutujad, mida peate oma õpilastega arutama, on sõltuvad, sõltumatud ja kontrollitavad muutujad. Selle lihtsaks hoidmiseks viidake nendele sõnadele "mida te kavatsete mõõta", "mida kavatsete muuta" ja "mida kavatsete samaks jätta". Edasijõudnumate õpilaste puhul peaksite julgustama neid kasutama õiget sõnavara.
Sõltuvad muutujad on need, mida teadlane mõõdab või jälgib. Neid mõõtmisi korratakse sageli, kuna korduvad mõõtmised muudavad teie andmed usaldusväärsemaks.
Sõltumatu muutuja on muutuja, mida teadlased otsustavad muuta, et näha, milline on selle mõju sõltuvale muutujale. Valitakse ainult üks, kuna oleks raske aru saada, milline muutuja põhjustab teie täheldatud muutusi.
Kontrollitavad muutujad on kogused või tegurid, mida teadlased tahavad kogu katse vältel samaks jääda. Neid juhitakse nii, et need jääksid konstantseks, et mitte mõjutada sõltuvat muutujat. Nende kontrollimine võimaldab teadlastel näha, kuidas sõltumatu muutuja mõjutab sõltuvat muutujat.
Kasutage seda allolevat näidet oma õppetundides või kustutage vastused ja määrake see õpilaste jaoks tegevuseks Storyboard That.
| Kuidas temperatuur mõjutab vees lahustuva suhkru kogust | |
|---|---|
| Sõltumatu muutuja | Vee temperatuur
(Valik 5 erinevat proovi temperatuuril 10°C, 20°C, 30°C, 40°C ja 50°C) |
| Sõltuv muutuja | Suhkru kogus, mida saab vees lahustada, mõõdetuna teelusikatäites. |
| Kontrollitud muutujad |
|
6. Riski hindamine
Lõppkokkuvõttes peab selle allkirjastama vastutustundlik täiskasvanu, kuid oluline on panna õpilased mõtlema, kuidas nad end turvaliselt hoiavad. Selles osas peaksid õpilased tuvastama võimalikud riskid ja seejärel selgitama, kuidas nad kavatsevad riske minimeerida. Tegevus, mis aitab õpilastel neid oskusi arendada, on panna neid tuvastama ja juhtima riske erinevates olukordades. Kasutades allolevat süžeeskeemi, paluge õpilastel täita T-diagrammi teine veerg, öeldes: "Mis on risk?" ja seejärel selgitades, kuidas nad saaksid seda riski juhtida. Seda süžeeskeemi võiks projitseerida ka klassiaruteluks.
7. Materjalid
Selles jaotises loetlevad õpilased katseteks vajalikud materjalid, sealhulgas kõik ohutusseadmed, mille nad on riskianalüüsi osas esile tõstnud. See on suurepärane aeg rääkida õpilastega tööks sobivate tööriistade valikust. Kasutate juuste laiuse mõõtmiseks teistsugust tööriista kui jalgpalliväljaku laiuse mõõtmiseks!
8. Üldplaan ja skeem
Oluline on õpilastega reprodutseeritavusest rääkida. Nad peaksid kirjutama protseduuri, mis võimaldaks teisel teadlasel nende katsemeetodit hõlpsasti reprodutseerida. Lihtsaim ja ülevaatlikum viis õpilastel seda teha on koostada nummerdatud juhiste loend. Kasulik tegevus võiks olla õpilaste selgitamine, kuidas valmistada tassi teed või võileiba. Näidake protsessi ette, tuues välja kõik sammud, mis neil vahele jäid.
Inglise keele õppijatele ja õpilastele, kes võitlevad kirjaliku inglise keelega, saavad õpilased kirjeldada oma katse etappe visuaalselt, kasutades Storyboard That.
Iga katse jaoks ei ole vaja diagrammi, kuid mõned plaanid paranevad selle lisamisega oluliselt. Laske õpilastel keskenduda selgete ja hõlpsasti mõistetavate diagrammide loomisele.
9. Viige läbi katse
Seejärel järgivad õpilased oma plaani ja viivad katse läbi. On oluline, et õpilased koguksid oma tulemusi sisukalt ja lihtsalt arusaadavalt. Andmed salvestatakse sageli tabelisse, kuid neid saab teha ka fotode, vaatluste jooniste või kombinatsioonidega. Abiks võib olla, kui õpilased kirjutavad üles kõik raskused ja probleemid, mis neil katse läbiviimisel tekkisid. See võib hiljem aidata nende katsemeetodit hinnata.
Oluline on mainida, et vastutav täiskasvanu peaks enne õpilaste praktilist tööd tegema laskma iga õpilaste kavandatud katsete riski põhjalikult hinnata.
Pärast katse protseduuri läbimist analüüsivad õpilased andmeid, teevad järeldused ja jagavad seejärel oma tulemusi. Sõltuvalt õpilase tasemest võib see olla ametlik laboriaruanne, graafikud, klassiarutelu või muu meetod.
Lõpetatud näited
Ressursid ja eksperimentaalse disaini näited
Visuaalsete korraldajate kasutamine on tõhus viis panna oma õpilased klassiruumis teadlastena tööle.
Neid uurimise planeerimise tööriistu saab kasutada mitmel viisil, et üliõpilaste tööd teadlastena töötamise ajal tellida ja struktureerida. Õpilased saavad Storyboard That planeerimisetapi läbida, kasutades tekstikaste ja diagramme, või võite need välja printida ja lasta õpilastel need käsitsi täita. Teine suurepärane viis nende kasutamiseks on projekteerida planeerimisleht interaktiivsele tahvlile ja töötada rühmas läbi, kuidas planeerimismaterjale täita. Projitseerige see ekraanile ja laske õpilastel oma vastused märkmetele kirjutada ja oma ideed planeerimisdokumendi õigesse osasse panna.
Väga noored õppijad võivad veel hakata mõtlema teadlastena! Neil on ümbritseva maailma kohta palju küsimusi ja võite hakata neid mõttekaardile üles märkima. Mõnikord võite isegi mängu kaudu neid küsimusi "uurima" hakata.
Sihtasutuse ressurss on mõeldud algklassiõpilastele või õpilastele, kes vajavad rohkem tuge. See on loodud järgima täpselt sama protsessi nagu suuremate ressursside puhul, kuid see on veidi lihtsam. Peamine erinevus nende kahe ressursi vahel on üksikasjad, millele õpilased peavad mõtlema, ja kasutatav tehniline sõnavara. Näiteks on oluline, et õpilased tuvastaksid uurimise kavandamisel muutujad. Kõrgemas versioonis ei pea õpilased mitte ainult muutujaid tuvastama, vaid tegema ka muid märkusi, näiteks kuidas nad sõltuvat muutujat mõõtma hakkavad. Lisaks kahe ressursside taseme tellingute erinevusele võite soovida veelgi eristada õppijaid selle järgi, kuidas õpetajad ja assistendid ruumis toetavad.
Samuti võiks õpilasi julgustada graafika abil oma katseplaani arusaadavaks muutma ning seda saaks kasutada ka ELL-ide toetamiseks.
Hindamine
Lisaks teadmiste hindamisele tuleb hinnata õpilaste teadusuuringute oskusi. See mitte ainult ei võimalda õpilastel keskenduda oma oskuste arendamisele, vaid võimaldab neil kasutada oma hindamisteavet viisil, mis aitab neil parandada oma loodusteaduslikke oskusi. Quick Rubric kasutades saate luua kiire ja lihtsa hindamisraamistiku ning jagada seda õpilastega, et nad teaksid, kuidas igas etapis edu saavutada. Lisaks õppimist soodustavale kujundavale hindamisele saab seda kasutada ka õpilaste töö hindamiseks uurimise lõpus ja sihtmärkide seadmiseks, millal nad järgmisel katsel oma uurimistööd kavandada. Rubriigid on kirjutatud nii, et õpilastel oleks neile lihtne juurde pääseda. Nii saab neid planeerimisprotsessi ajal õpilastega jagada, et õpilased teaksid, milline hea katsekujundus välja näeb.
Prinditavad ressursid
Seotud tegevused
Täiendavad töölehed
Kui soovite lisada täiendavaid projekte või jätkata töölehtede kohandamist, vaadake mitut mallilehte, mille oleme teile allpool koostanud. Iga töölehte saab kopeerida ja kohandada vastavalt teie projektidele või õpilastele! Õpilasi saab julgustada ka ise looma, kui nad soovivad proovida teavet hõlpsasti arusaadaval viisil korraldada.
Kuidas Õpetada Õpilastele Katsete Kavandamist
Julgustada küsitlemist ja uudishimu
Edendage uurimiskultuuri, julgustades õpilasi esitama küsimusi ümbritseva maailma kohta.
Sõnastage testitavad hüpoteesid
Õpetage õpilastele, kuidas välja töötada hüpoteese, mida saab teaduslikult kontrollida. Aidake neil mõista erinevust hüpoteesi ja küsimuse vahel.
Pakkuge teaduslikku tausta
Aidake õpilastel mõista nende hüpoteeside jaoks olulisi teaduslikke põhimõtteid ja kontseptsioone. Julgustage neid tuginema eelnevatele teadmistele või viima läbi uuringuid oma hüpoteeside toetamiseks.
Tuvastage muutujad
Õpetage õpilastele kolme tüüpi muutujaid (sõltuvad, sõltumatud ja kontrollitud) ja kuidas need on seotud eksperimentaalse disainiga. Rõhutage muutujate kontrollimise ja sõltuva muutuja täpse mõõtmise tähtsust.
Planeerige ja joonistage eksperiment
Juhendage õpilasi selge ja reprodutseeritava katseprotseduuri väljatöötamisel. Julgustage neid koostama samm-sammult kava või kasutage protsessi illustreerimiseks visuaalseid diagramme.
Tehke katse ja analüüsige andmeid
Toetage õpilasi katse läbiviimisel vastavalt oma plaanile. Juhendage neid andmete sisulisel ja organiseeritud viisil kogumisel. Aidake neil andmeid analüüsida ja nende leidude põhjal järeldusi teha.
Korduma kippuvad küsimused õpilastele mõeldud eksperimentaalse disaini kohta
Millised on mõned levinumad eksperimentaalse disaini vahendid ja tehnikad, mida õpilased saavad kasutada?
Levinud eksperimentaalse disaini tööriistad ja tehnikad, mida õpilased saavad kasutada, hõlmavad juhuslikku määramist, kontrollrühmi, pimestamist, replikatsiooni ja statistilist analüüsi. Õpilased saavad kasutada ka vaatlusuuringuid, uuringuid ja katseid looduslike või kvaasieksperimentaalsete kujundustega. Samuti saavad nad oma tulemuste analüüsimiseks ja esitamiseks kasutada andmete visualiseerimise tööriistu.
Kuidas saab eksperimentaalne disain aidata õpilastel arendada kriitilise mõtlemise oskusi?
Eksperimentaalne disain aitab õpilastel arendada kriitilise mõtlemise oskusi, julgustades neid teaduslike probleemide üle süstemaatiliselt ja loogiliselt mõtlema. See nõuab õpilastelt andmete analüüsimist, mustrite tuvastamist ja tõendite põhjal järelduste tegemist. Samuti aitab see õpilastel arendada probleemide lahendamise oskusi, pakkudes võimalusi hüpoteeside kontrollimiseks katsete kavandamiseks ja läbiviimiseks.
Kuidas saab eksperimentaalset disaini kasutada reaalsete probleemide lahendamiseks?
Eksperimentaalset disaini saab kasutada reaalsete probleemide lahendamiseks, tuvastades muutujad, mis aitavad kaasa konkreetsele probleemile, ja testides sekkumisi, et näha, kas need on probleemi lahendamisel tõhusad. Näiteks saab eksperimentaalset disaini kasutada uute ravimeetodite tõhususe testimiseks või sotsiaalsete sekkumiste mõju hindamiseks vaesuse vähendamisele või haridustulemuste parandamisele.
Milliseid tavalisi eksperimentaalse disaini lõkse, mida õpilased peaksid vältima?
Levinud eksperimentaalse kavandamise lõksud, mida õpilased peaksid vältima, hõlmavad muutujate kontrollimata jätmist, kallutatud valimite kasutamist, anekdootlikele tõenditele tuginemist ja sõltuvate muutujate täpset mõõtmist. Õpilased peaksid katsete läbiviimisel olema teadlikud ka eetilistest kaalutlustest, nagu näiteks teadliku nõusoleku saamine ja uuritavate privaatsuse kaitsmine.
- 353/365 ~ Second Fall #running #injury • Ray Bouknight • Litsents Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- Always Writing • mrsdkrebs • Litsents Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- Batteries • Razor512 • Litsents Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- Bleed for It • zerojay • Litsents Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- Bulbs • Roo Reynolds • Litsents Attribution, Non Commercial (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/2.0/)
- Change • dominiccampbell • Litsents Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- Children • Quang Minh (YILKA) • Litsents Attribution, Non Commercial (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/2.0/)
- Danger • KatJaTo • Litsents Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- draw • Asja. • Litsents Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- Epic Fireworks Safety Goggles • EpicFireworks • Litsents Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- GERMAN BUNSEN • jasonwoodhead23 • Litsents Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- Heart Dissection • tjmwatson • Litsents Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- ISST 2014 Munich • romanboed • Litsents Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- Lightbulb! • Matthew Wynn • Litsents Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- Mini magnifying glass • SkintDad.co.uk • Litsents Attribution, Non Commercial (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/2.0/)
- Plants • henna lion • Litsents Attribution, Non Commercial (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/2.0/)
- Plants • Graham S Dean Photography • Litsents Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- Pré Treino.... São Carlos está foda com essa queimada toda #asma #athsma #ashmatt #asthma • .v1ctor Casale. • Litsents Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- puzzle • olgaberrios • Litsents Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- Puzzled • Brad Montgomery • Litsents Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- Question Mark • ryanmilani • Litsents Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- Radiator • Conal Gallagher • Litsents Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- Red Tool Box • marinetank0 • Litsents Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- Remote Control • Sean MacEntee • Litsents Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- stopwatch • Search Engine People Blog • Litsents Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- Thinking • Caramdir • Litsents Attribution, Non Commercial (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/2.0/)
- Thumb Update: The hot-glue induced burn now has a purple blister. Purple is my favorite color. (September 26, 2012 at 04:16PM) • elisharene • Litsents Attribution, Non Commercial (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/2.0/)
- Washing my Hands 2 • AlishaV • Litsents Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- Windows • Stanley Zimny (Thank You for 18 Million views) • Litsents Attribution, Non Commercial (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/2.0/)
- wire • Dyroc • Litsents Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
Proovige 1 kuu
30-päevane raha tagasi garantii Ainult uued kliendid Täishind peale tutvustuspakkumist
© 2024 - Clever Prototypes, LLC - Kõik õigused kaitstud.
StoryboardThat on ettevõtte Clever Prototypes , LLC kaubamärk ja registreeritud USA patendi- ja kaubamärgiametis
