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Modélisation en science avec Storyboard That

Par Oliver Smith

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Plans de Leçon sur le Cycle de L'eau | Le Diagramme du Cycle de L'eau

Pour nous aider à comprendre le monde qui nous entoure, nous créons des modèles mentaux de phénomènes. Ces modèles nous permettent de faire notre propre sens de quoi et pourquoi quelque chose se passe. Ces modèles sont personnels et peuvent être différents des autres. Ils peuvent souvent être instables, incomplets ou défectueux. D'un autre côté, les modèles conceptuels sont des représentations partagées et explicites ou des analogies 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 de concepts mentaux. Les modèles ne sont pas une représentation parfaite; ils sont une version simplifiée d'un système qui met en évidence certaines zones tout en ignorant les autres.

Les normes scientifiques de la prochaine génération (NGSS) ont «développé et utilisé des modèles» répertoriés comme l'une des huit pratiques en sciences et en génie. 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. À l'école secondaire, les élèves peuvent perfectionner leurs compétences de développement de modèles en mettant en évidence différentes variables et les relations entre eux.

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

Les modèles peuvent 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. Storyboard That peut être utilisé pour créer de grands modèles conceptuels visuels. Voici quelques exemples pour vous montrer comment vous pouvez utiliser Storyboard That pour créer des modèles dans vos cours de sciences, peu importe le type de science!



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Exemples de modèles scientifiques

Les modèles analogiques sont une excellente façon de décrire quelque chose aux élèves qu'ils ne peuvent pas voir. Les enseignants les utilisent tout le temps quand ils comparent un système à quelque chose que les élèves connaissent mieux. Plus le modèle d'analogie présente de similarités avec le système cible, mieux c'est. Les représentations visuelles de ces modèles aident les élèves à faire ces liens conceptuels plus facilement. Il peut être encore plus efficace de demander aux élèves de créer leurs propres modèles analogiques sur Storyboard That! Les discussions autour des similitudes et des différences entre l'analogie sont essentielles. Ceux-ci peuvent être dirigés par l'enseignant dans un cadre de classe entier, ou de plus petites discussions dirigées par des étudiants. Les modèles analogiques peuvent être utiles lorsque les élèves apprennent un vaste éventail de sujets scientifiques, en particulier les sujets comportant des parties abstraites difficiles à visualiser, comme les circuits électriques.


Circuit Models
Circuit Models

Exemple

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Créer des Modèles Scientifiques  

Les modèles peuvent également être utilisés pour représenter des choses qui ne peuvent pas être vues, comme les forces. Comme pour les circuits électriques, les élèves peuvent avoir du mal à imaginer les forces parce qu'ils ne peuvent pas être vus physiquement. Les élèves peuvent créer des diagrammes de force en utilisant des personnages et des scènes, avec des flèches pour montrer la taille et l'ampleur des forces. Les élèves sont alors capables de réfléchir à la force résultante et à l'effet que cela a sur le mouvement des différents corps.


Force Diagrams
Force Diagrams

Exemple

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Créer des Modèles Scientifiques  

Même avec des phénomènes simples, demandez aux élèves de créer des diagrammes annotés simples 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. Montrez les processus qui seraient autrement invisibles, comme les molécules ou les forces. Ajoutez une loupe et donnez une vue agrandie de ce qui se passe.


Annotated Light Diagram
Annotated Light Diagram

Exemple

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Utilisez les représentations des différents systèmes corporels pour que les élèves comprennent les parties constituantes. Storyboard That d'une œuvre d'art spécifique qui a été conçue pour aider les élèves à comprendre divers domaines de la biologie, tels que les cellules et les systèmes corporels. Créer des storyboards narratifs pour regarder 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.


Digestion Narrative
Digestion Narrative

Exemple

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


Digestion
Digestion

Exemple

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Amener les élèves à réfléchir à la façon dont l'énergie se déplace entre les êtres vivants peut être difficile. Lorsque nous enseignons ce sujet, nous commençons normalement avec une chaîne alimentaire. Une chaîne alimentaire place les organismes dans l'ordre et utilise ensuite des flèches pour montrer le flux d'énergie d'une chose vivante à une autre. Après les chaînes alimentaires, nous orientons normalement les étudiants vers des relations de consommation plus complexes, modélisées par des 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 Animals.


Food Webs
Food Webs

Exemple

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


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

Exemple

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Après que les élèves ont examiné comment les atomes peuvent être disposés pour fabriquer des molécules, ils peuvent regarder comment les atomes peuvent être réarrangés pendant les réactions chimiques. Ces modèles peuvent être utiles pour permettre à vos élèves de comprendre que le nombre total d'atomes est conservé pendant une réaction chimique. Ils sont également très utiles pour enseigner aux élèves comment équilibrer les équations de symboles.


Modeling Reactions
Modeling Reactions

Exemple

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Créer des Modèles Scientifiques  

Regardez les différents états de la matière en modélisant les particules dans différentes situations. Dans l'activité ci-dessous, comparez ce qui se passe à un niveau réel, à grande échelle, à ce qui se passe au niveau des particules. Afin d'y parvenir avec succès, les élèves devront combiner leurs connaissances sur les particules, la température et l'énergie.


Water Particle
Water Particle

Exemple

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Créer des Modèles Scientifiques  

Les modèles peuvent être très utiles pour voir 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 planétaire, les flèches montrent le mouvement de l'énergie. Dans l'exemple du cycle du carbone, les flèches montrent le mouvement du carbone. Les élèves peuvent ensuite facilement intégrer du texte dans les storyboards, ce qui permet aux élèves d'expliquer leur modèle. Il y a même une fonction qui permet aux étudiants d'enregistrer leur voix et de l'attacher au storyboard.







Créer des Modèles Scientifiques  

Les modèles peuvent être utilisés de nombreuses façons pour enseigner les sciences spatiales. Dans l'exemple de scénario ci-dessous, les élèves dessinent des lignes à partir des positions relatives de la Terre, de la Lune et du Soleil par rapport à la façon dont la Lune regarde depuis la Terre. Comme avec de nombreux modèles d'espace et notre système solaire, il est très difficile d'obtenir l'échelle correcte; C'est une limite que vous pouvez discuter avec vos élèves.


Phases of the Moon
Phases of the Moon

Exemple

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Compétences d'évaluation

Les modèles ne sont jamais parfaits, car ils offrent une version simplifiée du phénomène du monde réel, offrant une occasion d'analyser et d'évaluer les modèles. Créez un tableau en soulignant les points forts 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 profondément 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 complétées individuellement. Créez vos propres rubriques d'évaluation pour un modèle particulier en utilisant la Quick Rubric.




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