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Plans de Cours sur le Cycle de L'eau

Utiliser des modèles scientifiques

Pour nous aider à comprendre le monde qui nous entoure, nous créons des modèles mentaux de phénomènes. Ces modèles nous permettent de comprendre ce qui se passe et pourquoi quelque chose se passe. Ces modèles sont personnels et peuvent ne pas toujours correspondre au modèle de quelqu'un d'autre. Ils peuvent souvent être instables, incomplets ou défectueux. D'autre part, les modèles conceptuels sont des représentations ou des analogies partagées et explicites de phénomènes. Ces modèles peuvent être utilisés par les scientifiques pour les aider à comprendre le monde qui nous entoure. Les modèles sont utilisés dans tous les domaines de la science et offrent des versions externes des concepts mentaux. Les modèles ne sont pas une représentation parfaite ; ils sont une version simplifiée d'un système qui met en évidence certains domaines tout en ignorant d'autres.

Les normes scientifiques de la prochaine génération (NGSS) ont "développer et utiliser des modèles" répertoriés comme l'une des huit pratiques scientifiques et techniques. Les enseignants sont encouragés à développer les compétences des élèves en modélisation à toutes les étapes de l'éducation d'un enfant. Au cours des premières années, les élèves peuvent produire des illustrations étiquetées de phénomènes. Au secondaire, les élèves peuvent faire progresser leurs compétences en développement de modèles en mettant en évidence différentes variables et les relations entre elles.

Les modèles visuels créés sur Storyboard That peuvent être d'excellents outils pédagogiques. Cependant, amener les élèves à développer et à utiliser leurs propres modèles est également important pour un certain nombre de raisons. Afin de créer un modèle précis, les élèves doivent comprendre le sujet en détail. Toute erreur que les élèves font dans leurs modèles peut mettre en évidence des lacunes dans la compréhension ou des idées fausses. Des modèles peuvent être créés au début et à nouveau à la fin d'un sujet pour voir comment la pensée des élèves a changé.

Les modèles peuvent également prendre un large éventail de formes différentes, des dessins et des répliques physiques aux analogies et aux simulations informatiques. Tous les types de modèles ne peuvent pas être réalisés sur Storyboard That, mais certains sont très bien adaptés, comme les modèles conceptuels visuels. Vous trouverez ci-dessous quelques exemples pour vous montrer comment utiliser Storyboard That pour créer des modèles dans vos cours de sciences, quel que soit le type de science !

Exemples de modèles scientifiques

Les modèles d'analogie sont un excellent moyen de décrire quelque chose aux étudiants qu'ils sont incapables de voir. Les enseignants les utilisent tout le temps lorsqu'ils comparent un système à quelque chose que les élèves connaissent mieux. Plus le modèle d'analogie a de similitudes avec le système cible, mieux c'est. Les représentations visuelles de ces modèles aident les élèves à établir plus facilement des liens entre les concepts. Il peut être encore plus efficace de demander aux élèves de créer leurs propres modèles d'analogie sur Storyboard That! Les discussions sur les similitudes et les différences entre l'analogie sont essentielles après leur création. Ceux-ci peuvent être dirigés par l'enseignant dans une classe entière, ou des discussions plus petites dirigées par des étudiants. Les modèles d'analogie peuvent être utiles lorsque les élèves étudient un large éventail de sujets scientifiques, en particulier des sujets comportant des parties abstraites difficiles à visualiser, comme les circuits électriques.

Les modèles peuvent également être utilisés pour représenter des choses qui ne peuvent pas être vues, comme des forces. Comme pour les circuits électriques, les forces peuvent être difficiles à imaginer pour les élèves, car elles ne peuvent pas être vues physiquement. Les élèves peuvent créer des diagrammes de force à l'aide de personnages et de scènes, avec des flèches pour montrer la taille et l'amplitude des forces. Les élèves sont alors capables de réfléchir à la force résultante et à l'effet qu'elle a sur le mouvement de différents corps.

Même avec des phénomènes simples, demandez aux élèves de créer des diagrammes annotés pour expliquer le processus scientifique. Les diagrammes annotés sont une combinaison de texte et d'illustrations qui aident à répondre à une question en science. Ils peuvent montrer des processus qui seraient autrement invisibles, tels que des molécules ou des forces. Ajoutez une loupe et donnez une vue « agrandie » de ce qui se passe et soulignez que le modèle n'est pas à l'échelle.

Utiliser des représentations des divers systèmes corporels afin que les élèves en comprennent les différentes composantes. Storyboard That contient des illustrations spécifiques conçues pour aider les étudiants à comprendre divers domaines de la biologie, tels que les cellules et les systèmes corporels. Créez des storyboards narratifs pour examiner les processus qui se produisent dans le corps. Lors de la création de ces modèles, les élèves peuvent dédier une cellule pour décrire ce qui se passe à chaque étape.

Les élèves pourraient également examiner le système digestif au niveau moléculaire et modéliser la décomposition de différentes macromolécules en parties plus petites et plus utilisables. Les élèves peuvent utiliser une gamme de formes pour représenter des molécules et des enzymes, et des lignes pour représenter les liaisons entre les molécules.

Amener les élèves à réfléchir à la façon dont l'énergie se déplace entre les êtres vivants peut être délicat. Lorsque nous enseignons ce sujet, nous commençons normalement par une chaîne alimentaire. Une chaîne alimentaire place les organismes dans l'ordre, puis utilise des flèches pour montrer le flux d'énergie d'un être vivant à un autre. Après les chaînes alimentaires, nous amenons normalement les élèves à examiner des relations de consommation plus complexes, modélisées par les réseaux trophiques. Ces modèles visuels peuvent être créés rapidement et facilement sur Storyboard That utilisant des flèches et des images de différents animaux de Photos for Class ou de la catégorie Animaux.

Les élèves peuvent facilement produire des modèles d'atomes et montrer comment ils sont disposés. Les élèves peuvent représenter cela de plusieurs manières, mais une manière courante consiste à créer des modèles de bâton et de balle. Les modèles de bâton et de balle peuvent montrer différents types d'atomes et les liaisons entre eux. Ils sont cependant limités, car ils ne montrent l'arrangement et les liens qu'en deux dimensions. Les élèves peuvent utiliser ces images 2D pour créer des modèles 3D des molécules à partir de pâte à modeler ou de papier.

Une fois que les élèves ont vu comment les atomes peuvent être arrangés pour former des molécules, ils peuvent voir comment les atomes peuvent être réarrangés au cours de réactions chimiques. Ces modèles sont utiles car ils permettent à vos élèves de comprendre que le nombre total d'atomes est conservé au cours d'une réaction chimique. Ils sont également extrêmement utiles pour enseigner aux étudiants comment équilibrer les équations des symboles.

Observez les différents états de la matière en modélisant les particules dans différentes situations. Dans l'activité ci-dessous, les élèves peuvent comparer ce qui se passe à un niveau réel et à grande échelle à ce qui se passe au niveau des particules. Pour réussir cela, les étudiants devront combiner leurs connaissances sur les particules, la température et l'énergie.

Les modèles peuvent être très utiles pour examiner comment les processus fonctionnent ensemble dans les systèmes terrestres. Les élèves peuvent ajouter des flèches pour montrer le mouvement de l'énergie ou de la matière. Dans l'exemple du réchauffement climatique, les flèches montrent le mouvement de l'énergie. Dans l'exemple du cycle du carbone, les flèches montrent le mouvement du carbone. Les étudiants peuvent ensuite facilement mélanger du texte dans les storyboards, leur donnant la possibilité d'expliquer leur modèle. Il existe même une fonction qui permet aux étudiants d'enregistrer leur voix et de la joindre au storyboard.

Il existe de nombreuses façons d'utiliser les modèles pour enseigner les sciences spatiales. Dans l'exemple de storyboard ci-dessous, les élèves traceraient des lignes entre les positions relatives de la Terre, de la Lune et du Soleil et l'apparence de la Lune depuis la Terre. Comme pour de nombreux modèles d'espace et de notre système solaire, il est très difficile d'obtenir une échelle correcte ; il s'agit d'une limitation dont vous pouvez discuter avec vos élèves.


Compétences en évaluation

Les modèles ne sont jamais parfaits car ils offrent une version simplifiée du phénomène du monde réel. Cela donne aux étudiants la possibilité d'analyser et d'évaluer des modèles. Créez un graphique en T mettant en évidence les forces et les limites et discutez de la précision du modèle. Cela peut ensuite être utilisé pour trouver des idées sur la façon d'améliorer les modèles et de les rapprocher du phénomène cible. Ces compétences d'évaluation peuvent être pratiquées dès le plus jeune âge. Les jeunes étudiants peuvent commencer à souligner les différences entre les modèles et le système réel. Ces compétences d'analyse et d'évaluation permettent aux étudiants de réfléchir en profondeur en utilisant des compétences de traitement d'ordre supérieur pour réfléchir à la façon d'affiner et d'améliorer le modèle. Ces tâches d'évaluation peuvent être effectuées individuellement. Créez vos propres rubriques d'évaluation pour un modèle particulier à l'aide de la Quick Rubric.


Comment Apprendre aux Élèves à Développer des Modèles Scientifiques

1

Présenter le but et les Types de Modèles Scientifiques

Expliquer le but des modèles scientifiques en tant que représentations de phénomènes ou de processus du monde réel. Discutez de différents types de modèles scientifiques, tels que des modèles physiques, des modèles conceptuels ou des modèles mathématiques.

2

Expliquer le Processus de Développement du Modèle

Décomposez le processus de développement de modèles scientifiques en étapes clés : observation, identification des variables, formulation d'hypothèses et affinement basé sur des preuves. Insistez sur la nature itérative du développement de modèles et sur l'importance de faire des révisions basées sur de nouvelles informations.

3

Fournir des Exemples et Démontrer le Développement de Modèles

Présenter aux élèves des exemples de modèles scientifiques dans différents domaines scientifiques. Démontrer comment développer un modèle étape par étape en utilisant un concept ou un problème scientifique spécifique.

4

Faire Participer les Élèves à des Activités de Modélisation Pratiques

Offrir aux élèves des occasions de participer à des activités pratiques de modélisation. Attribuez des tâches ou des expériences où les élèves peuvent créer leurs propres modèles pour expliquer des phénomènes scientifiques ou résoudre des problèmes.

5

Faciliter la Réflexion et la Discussion

Encouragez les élèves à réfléchir à leurs modèles et au processus de développement. Facilitez les discussions pour comparer et évaluer différents modèles, en encourageant les élèves à expliquer leur raisonnement et à critiquer les modèles des autres de manière constructive.

6

Encourager la Révision et L'amélioration

Insistez sur l'importance de réviser et d'affiner les modèles en fonction des données probantes et des commentaires. Offrir aux élèves des occasions de réviser leurs modèles, en incorporant de nouvelles informations ou des perspectives alternatives.

Foire aux questions sur la modélisation en science avec Storyboard That

Que sont les modèles scientifiques ?

Les modèles scientifiques sont des représentations mentales ou explicites de phénomènes qui nous permettent de donner un sens au monde qui nous entoure. Ils peuvent être personnels, partagés, instables, incomplets ou défectueux.

Pourquoi les modèles sont-ils importants dans l'enseignement des sciences ?

Le développement et l'utilisation de modèles sont répertoriés comme l'une des huit pratiques scientifiques et d'ingénierie dans les normes scientifiques de la prochaine génération. Les enseignants sont encouragés à développer les compétences des élèves en modélisation à toutes les étapes de l'éducation d'un enfant, car les modèles peuvent aider les élèves à comprendre le sujet en détail, à mettre en évidence les lacunes dans la compréhension ou les idées fausses et à montrer comment la pensée des élèves a changé.

Quels sont quelques exemples de modèles scientifiques qui peuvent être créés à l'aide de Storyboard That  ?

Storyboard That peut être utilisé pour créer un large éventail de modèles scientifiques, tels que des modèles analogiques, des diagrammes de force, des diagrammes annotés, des représentations de systèmes corporels, des modèles d'atomes et de molécules et des modèles visuels de chaînes et de réseaux alimentaires.

Comment les modèles d'analogie peuvent-ils être utilisés dans l'enseignement des sciences ?

Les modèles d'analogie sont utiles dans l'enseignement des sciences car ils peuvent aider les élèves à comprendre des sujets abstraits ou difficiles à visualiser, tels que les circuits électriques. Les étudiants peuvent créer leurs propres modèles d'analogie sur Storyboard That, et les discussions autour des similitudes et des différences entre l'analogie et le système cible sont essentielles.

Attributions D'image
  • 13:13 Abseiling 3 • schrodingersduck • Licence Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
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  • Buccinum undatum (Common Whelk) • S. Rae • Licence Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
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  • Jonah crab • U. S. Fish and Wildlife Service - Northeast Region • Licence Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
  • Laughing Gull (Leucophaeus atricilla) • acryptozoo • Licence Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
  • limpet shell • S. Rae • Licence Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
  • Lobster • Jim, the Photographer • Licence Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
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