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Metodo Scientifico Passi

Per Oliver Smith

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Qual è il metodo scientifico?



Il metodo scientifico è stato ampiamente utilizzato sin dal XVII secolo come un processo attraverso il quale gli scienziati "fanno scienza" nel mondo reale. È stato usato per scoprire molte cose incredibili sul mondo che ci circonda. Il metodo scientifico è un processo costante: una scoperta può portare a molte più domande che, se indagate, possono portare a più risposte. A seconda del livello dei tuoi studenti, del curriculum del tuo distretto e di altri fattori, i passaggi descritti di seguito potrebbero non corrispondere a ciò che insegni. Tuttavia, il processo dovrebbe comunque corrispondere concettualmente. Di seguito è riportato un riepilogo dei passaggi chiave del metodo scientifico e delle attività suggerite per coinvolgere gli studenti nel pensare alla scienza nel mondo reale.

Metodo scientifico Passi

1. Effettuare le osservazioni

Lo facciamo tutti in continuazione, dal secondo che ci svegliamo al secondo che andiamo a dormire. I bambini fin da piccoli assumono il ruolo di scienziati, facendo attente osservazioni sul mondo che li circonda. Storyboard That può essere usato per descrivere queste osservazioni sotto forma di brevi fumetti. Potresti pensare che le osservazioni siano solo cose che vediamo con i nostri occhi, ma includono un'intera gamma di cose diverse. Le osservazioni possono includere cose che proviamo, odori, sapori, tatto o udite. Possono anche provenire da informazioni raccolte utilizzando attrezzature scientifiche, come microscopi, termometri e sismometri.


Metodo Scientifico Passi
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Esempi di Osservazioni
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2. Fai una domanda

Le domande possono essere basate su qualsiasi cosa, anche se alcune domande sono più facili da rispondere rispetto ad altre. Una delle parti più importanti dell'indagine scientifica è il pensare ai "come" e ai "perché". Venire con le domande può essere una grande attività da completare con i tuoi studenti. Invita gli studenti a proporre uno storyboard della mappa mentale di tutte le domande che hanno sul mondo o limitare le domande a un argomento specifico.



Domande di Inchiesta Scientifica
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3. Ricerca

La ricerca potrebbe essere semplice come una ricerca su Internet o in biblioteca ed è un ottimo momento per parlare con i tuoi studenti di fonti affidabili e inaffidabili. Gli scienziati usano i diari per scoprire se altri scienziati hanno svolto un lavoro simile e quali suggerimenti hanno suggerito questi scienziati per ulteriori studi e sperimentazioni. Un'altra idea è leggere alcune ricerche che hai trovato agli studenti, evidenziando e spiegando qualsiasi vocabolario chiave stimolante.


4. Decidi su una ipotesi

Un'ipotesi è un'affermazione testabile o un'ipotesi istruita. L'ipotesi è importante perché l'esperimento cerca di determinare come una variabile può avere un effetto su un'altra. Quando si crea un'ipotesi, è importante identificare prima le variabili dipendenti e indipendenti nell'indagine. Pensa a quale effetto potrebbe avere la variabile indipendente sulla variabile dipendente. Da questo, forma una dichiarazione "se ... allora ...". Ad esempio, quando si effettua un'indagine per vedere come la temperatura influisce sulla crescita della muffa sul pane, la variabile indipendente è la temperatura e la variabile dipendente è la quantità di muffa che cresce sul pane. L'ipotesi "se ... allora ..." sarebbe: "Se la temperatura aumenta, aumenterà anche la quantità di muffa sul pane".


5. Raccogliere dati

I dati possono venire dal completamento di un'attività prescritta progettata da un insegnante, effettuando un esperimento basato su un'ipotesi verificabile o utilizzando i dati pubblicati sull'argomento. Per saperne di più su come far lavorare i tuoi studenti come scienziati e come progettare i propri esperimenti, vedi " Experimental Design ".


6. Analizzare i dati

Organizza i risultati dell'esperimento e cerca modelli, tendenze o altre informazioni. Spesso in questa fase, gli studenti possono creare tabelle e grafici per rendere più facile la comprensione delle informazioni. Questo può essere un ottimo modo per integrare le abilità matematiche nel tuo curriculum scientifico.


7. Disegnare le conclusioni dopo aver interpretato i dati

In questa fase, gli scienziati interpretano i dati per trarre conclusioni; decidono se i dati supportano o falsificano un'ipotesi.

Eseguendo un esperimento per vedere come la temperatura influisce sulla crescita delle muffe sul pane, prova due pezzi di pane: ne lasci uno in un luogo caldo e l'altro in un luogo freddo. Un'ipotesi potrebbe essere se la temperatura viene abbassata, quindi lo stampo crescerà più rapidamente . Dopo aver completato l'esperimento, se sul pezzo di pane rimasto nel luogo caldo fosse cresciuta altra muffa, i dati non supportano l'ipotesi.


8. Condividi i risultati con altri scienziati

È importante che i tuoi studenti condividano il loro lavoro con i loro colleghi per continuare a interessarsi alle indagini scientifiche. Gli studenti possono facilmente condividere i loro risultati e conclusioni in molti modi:

La condivisione dei risultati viene spesso effettuata attraverso la pubblicazione di articoli attraverso riviste scientifiche o parlando a conferenze scientifiche. Mostra agli studenti esempi di questi diari e vedi se riescono a trovare qualcosa di interessante.


9. Ripeti l'esperimento

Questo è normalmente effettuato da altri scienziati in tutto il mondo. Più persone riescono a riprodurre un esperimento e trovare gli stessi risultati, più aumenta il vantaggio di una teoria. Tuttavia, i tuoi studenti possono confrontare i risultati di altri studenti o svolgere anche degli esperimenti di follow-up.


Identificare le fasi del metodo scientifico con Storyboard That

Molte delle grandi scoperte scientifiche che seguono questo metodo sono anche grandi storie! Storyboard That può essere usato per far visualizzare agli studenti queste storie e sviluppare una comprensione di come si presenta il metodo scientifico in azione. Gli studenti possono identificare le diverse fasi del metodo scientifico seguendo la storia di famose scoperte. Nell'esempio seguente, lo storyboard esamina la scoperta della struttura elicoidale del DNA.


Scoperta della struttura del DNA

Il lavoro svolto da Oswald Avery, Colin MacLeod e Maclyn McCarty nel 1944 mostrò che l'acido desossiribonucleico (DNA) era la sostanza chimica che trasportava informazioni genetiche. Anche se lo sapevano, la comunità scientifica non era ancora sicura di quale fosse la forma della molecola di DNA. James Watson e Francis Crick ipotizzarono che la molecola sarebbe stata una forma elicoidale. Hanno previsto utilizzando calcoli matematici che il modello di diffrazione a raggi X per un'elica sarebbe una forma a X. Watson e Crick avevano lavorato alla produzione di un modello di DNA basato sulla loro ipotesi.

Rosalind Franklin, una giovane ricercatrice del King's College di Londra, stava conducendo una ricerca che esaminava i diversi modelli di diffrazione fatti quando i raggi X venivano riflessi su campioni diversi. Uno dei campioni che stava studiando era il DNA cristallizzato.

La fotografia 51 era un'immagine di diffrazione dei raggi X del DNA presa da Raymond Gosling (uno studente di dottorato sotto la supervisione di Franklin) senza il permesso o la conoscenza di Franklin. Questa immagine è stata mostrata a Watson e Crick. Quando Watson vide la fotografia, capì all'istante che la struttura doveva essere elicoidale dal modello a forma di X del modello di diffrazione dei raggi X.

Watson e Crick ricevettero il premio Nobel per la fisiologia o la medicina nel 1962 per le loro ricerche sulla struttura del DNA. Rosalind Franklin è morto di cancro ovarico all'età di 38 anni, quattro anni prima di questo premio. È comunemente accettato che le sue prove fossero fondamentali per identificare la struttura del DNA. È ancora discutibile se avrebbe identificato la struttura da sola senza il lavoro di Watson e Crick.


Metodo scientifico con DNA
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Storytelling in Science

Un'altra grande attività è quella di indurre gli studenti a usare Storyboard That per raccontare una storia nella storia come quella qui sotto. È importante notare che non tutte le grandi scoperte nella storia della scienza hanno seguito il metodo scientifico di cui sopra. Galileo e la sua scoperta delle lune di Giove ne sono un esempio affascinante.


Ci sono molte storie interessanti di scoperte scientifiche che puoi far studiare i tuoi studenti allo storyboard! Ecco alcune altre storie interessanti per gli studenti da ricercare e raccontare.



Per ulteriori risorse sull'impatto dell'indagine scientifica e della scoperta nella storia, controlla le nostre risorse storiche.

Galileo Galilei

Galileo Galilei nacque a Pisa, in Italia, il 15 febbraio 1564. Era figlio di un famoso musicista italiano. Sebbene fosse molto interessato a diventare un prete cattolico, iniziò la sua laurea per diventare dottore all'Università di Pisa. Si è innamorato della matematica e della fisica quando ha accidentalmente partecipato a una conferenza su Geometry.

Uno dei documenti più importanti e controversi di Galileo fu Siderus Nuncias , o Starry Messenger , che dettagliava le sue osservazioni sulle lune di Giove. Queste osservazioni hanno supportato un cambiamento nel modo in cui le persone hanno capito la struttura dell'universo. Fino a queste osservazioni sorprendenti, la gente era d'accordo con il filosofo e scienziato greco Aristotele , che per primo avanzò l'idea che la Terra fosse al centro dell'universo. Questo concetto dell'universo era conosciuto come il modello geocentrico .

Galileo fu uno dei primi pionieri del telescopio. I suoi primi telescopi spesso contenevano difetti e producevano immagini sfocate, ma potevano ancora ingrandire gli oggetti circa 30 volte per l'osservatore. Ha venduto i suoi telescopi e ha usato i soldi per finanziare la sua ricerca. Ha usato il suo telescopio per osservare il cielo notturno e fare osservazioni dettagliate di ciò che vedeva.

La notte del 7 gennaio 1610, Galileo guardò Giove in cielo. Notò "tre stelle fisse" molto vicine al pianeta tutte allineate. Nelle notti successive, scoprì che queste "stelle" non erano tutte fisse e sembravano muoversi rispetto a Giove. Ora sappiamo che queste "stelle" non erano in realtà stelle, ma lune di Giove. Si rese conto che se questi corpi stavano orbitando attorno a Giove, allora il Modello Geocentrico non aveva senso. Questi dati supportano il modello eliocentrico , l'idea che il Sole sia al centro del nostro universo e che altri corpi celesti orbitano attorno a esso. Niccolò Copernico era uno scienziato polacco che per primo ipotizzò che il Sole era al centro del nostro universo.

La Chiesa cattolica era una forza estremamente potente al mondo in quel momento e non erano affatto impressionati dalle scoperte di Galileo. La Chiesa sentiva che ogni menzione di un universo centrato sul Sole si opponeva alle sue opinioni e alla Bibbia e desiderava molto fermare la diffusione di questa idea. Galileo fu chiamato dall'Inquisizione romana, poiché la Chiesa pensava che stesse tentando di riscrivere la Bibbia. Galileo fu trovato "sospetto di eresia" e fu messo in prigione. Il giorno dopo, fu messo agli arresti domiciliari fino alla sua morte, otto anni dopo.

Gli scienziati moderni hanno capito che il Sole è il centro del nostro sistema solare, ma non l'universo. Il nostro Sole è una stella molto simile a miliardi di altri nel nostro Universo. Nel 1992, 350 anni dopo che Galileo fu imprigionato, la Chiesa cattolica ha ammesso che non erano corretti riguardo ai punti di vista di Galileo e che Papa Giovanni Paolo si scusò per l'evento.


Galileo
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