Onderzoek Naar de Kunst van Experimenteel Ontwerp: een Stapsgewijze Handleiding Voor Studenten en Docenten

Experimenteel ontwerp voor studenten

Bekijk hieronder de printvriendelijke pagina's en werkbladsjablonen!

Experimentele ontwerpstappen

1. Vraag

Dit is een belangrijk onderdeel van de wetenschappelijke methode en het experimentele ontwerpproces. Leerlingen vinden het leuk om vragen te bedenken. Het formuleren van vragen is een diepgaande en betekenisvolle activiteit die leerlingen eigenaarschap over hun werk kan geven. Een geweldige manier om studenten aan het denken te zetten over het visualiseren van hun vragen is het gebruik van een mindmap-storyboard.

Vraag de leerlingen welke vragen ze willen beantwoorden over het universum, of laat ze nadenken over vragen die ze hebben over een bepaald onderwerp. Alle vragen zijn goede vragen, maar sommige zijn gemakkelijker te testen dan andere.

2. Hypothese

Een hypothese staat bekend als een onderbouwde gok. Een hypothese moet een bewering zijn die wetenschappelijk kan worden getest. Kijk aan het einde van het experiment terug om te zien of de conclusie de hypothese ondersteunt of niet. Het vormen van goede hypothesen kan voor leerlingen lastig zijn om te begrijpen. Het is belangrijk om te onthouden dat de hypothese geen vraag is, maar een toetsbare bewering .

Eén manier om een ​​hypothese te vormen, is door deze te formuleren als een ‘als... dan…’-verklaring. Dit is zeker niet de enige of beste manier om een ​​hypothese te vormen, maar het kan een heel gemakkelijke formule zijn die leerlingen kunnen gebruiken als ze voor het eerst beginnen. Een 'als... dan...'-verklaring vereist dat leerlingen eerst de variabelen identificeren, en dat kan de volgorde veranderen waarin ze de fasen van de visuele organisator voltooien.

Nadat de variabelen zijn geïdentificeerd, neemt de hypothese de vorm aan: if [verandering in onafhankelijke variabele], dan [verandering in afhankelijke variabele]. Als een experiment bijvoorbeeld zou zoeken naar het effect van cafeïne op de reactietijd, zou de onafhankelijke variabele de hoeveelheid cafeïne zijn en de afhankelijke variabele de reactietijd. De ‘als, dan’-hypothese zou kunnen zijn: als je de hoeveelheid ingenomen cafeïne verhoogt, zal de reactietijd afnemen.

3. Verklaring van de hypothese

Wat bracht je tot deze hypothese? Wat is de wetenschappelijke achtergrond achter uw hypothese? Afhankelijk van leeftijd en vaardigheid gebruiken leerlingen hun voorkennis om uit te leggen waarom ze hun hypothesen hebben gekozen, of doen ze onderzoek met behulp van boeken of internet. Dit kan ook een goed moment zijn om met leerlingen te bespreken wat een betrouwbare bron is.

4. Voorspelling

De voorspelling wijkt enigszins af van de hypothese. Een hypothese is een toetsbare bewering, terwijl de voorspelling specifieker is voor het experiment. Bij de ontdekking van de structuur van DNA stelde de hypothese voor dat DNA een spiraalvormige structuur heeft. De voorspelling was dat het röntgendiffractiepatroon van DNA een X-vorm zou hebben.

5. Identificatie van variabelen

Hieronder ziet u een voorbeeld van een discussie-storyboard dat kan worden gebruikt om uw leerlingen aan het praten te krijgen over variabelen in experimenteel ontwerp.

6. Risicobeoordeling

Uiteindelijk moet dit worden ondertekend door een verantwoordelijke volwassene, maar het is belangrijk om leerlingen te laten nadenken over hoe ze zichzelf kunnen beschermen. In dit deel moeten de leerlingen potentiële risico's identificeren en vervolgens uitleggen hoe ze de risico's gaan minimaliseren. Een activiteit om leerlingen te helpen deze vaardigheden te ontwikkelen, is door ze risico's in verschillende situaties te laten identificeren en beheersen. Gebruik het onderstaande storyboard en laat de leerlingen de tweede kolom van het T-diagram invullen door te zeggen: "Wat is risico?", en vervolgens uit te leggen hoe ze dat risico kunnen beheersen. Dit storyboard kan ook worden geprojecteerd voor een klassikale discussie.

7. Materialen

In dit onderdeel zullen de leerlingen de materialen opsommen die ze nodig hebben voor de experimenten, inclusief alle veiligheidsuitrusting die ze in het risicobeoordelingsonderdeel als noodzakelijk hebben aangemerkt. Dit is een goed moment om met studenten te praten over het kiezen van hulpmiddelen die geschikt zijn voor de taak. Je gaat een ander hulpmiddel gebruiken om de breedte van een haar te meten dan om de breedte van een voetbalveld te meten!

8. Algemeen plan en diagram

Het is belangrijk om met studenten te praten over reproduceerbaarheid. Ze moeten een procedure schrijven waarmee hun experimentele methode gemakkelijk door een andere wetenschapper kan worden gereproduceerd. De eenvoudigste en meest beknopte manier waarop leerlingen dit kunnen doen, is door een genummerde lijst met instructies te maken. Een nuttige activiteit hierbij zou kunnen zijn dat leerlingen uitleggen hoe ze een kopje thee of een broodje moeten zetten. Voer het proces uit en wijs op eventuele stappen die ze hebben gemist.

Voor Engelse taalstudenten en studenten die moeite hebben met geschreven Engels, kunnen studenten de stappen in hun experiment visueel beschrijven met behulp van Storyboard That.

Niet elk experiment heeft een diagram nodig, maar sommige plannen zullen aanzienlijk worden verbeterd door er een op te nemen. Laat de leerlingen zich concentreren op het maken van duidelijke en gemakkelijk te begrijpen diagrammen.

9. Experiment uitvoeren

Vervolgens volgen de leerlingen hun plan en voeren het experiment uit. Het is belangrijk dat studenten hun resultaten op een betekenisvolle en gemakkelijk te begrijpen manier verzamelen. Gegevens worden vaak vastgelegd in een tabel, maar kunnen ook met foto's, tekeningen van waarnemingen of een combinatie daarvan. Het kan nuttig zijn om de leerlingen eventuele moeilijkheden en problemen te laten opschrijven die ze hadden bij het uitvoeren van het experiment. Dit zou later kunnen helpen bij het evalueren van hun experimentele methode.

Het is belangrijk om te vermelden dat alle experimenten die studenten ontwerpen grondig moeten worden beoordeeld door de verantwoordelijke volwassene voordat studenten hun praktische werk kunnen uitvoeren.

Nadat de procedure van het experiment is voltooid, analyseren de leerlingen de gegevens, trekken ze conclusies en delen ze hun resultaten. Afhankelijk van het niveau van de leerling kan dit een formeel laboratoriumrapport, grafieken, klassikale discussie of een andere methode zijn.

Voltooide voorbeelden

Hulpbronnen en voorbeelden van experimenteel ontwerp

Het gebruik van visuele organisatoren is een effectieve manier om uw leerlingen als wetenschappers in de klas aan het werk te krijgen.

Er zijn veel manieren om deze hulpmiddelen voor onderzoeksplanning te gebruiken om het werk van studenten te ondersteunen en te structureren terwijl ze als wetenschapper werken. Studenten kunnen de planningsfase op Storyboard That voltooien met behulp van de tekstvakken en diagrammen, of u kunt ze afdrukken en de studenten ze met de hand laten invullen. Een andere geweldige manier om ze te gebruiken is door het planningsblad op een interactief whiteboard te projecteren en als groep te bedenken hoe je het planningsmateriaal kunt voltooien. Projecteer het op een scherm en laat de leerlingen hun antwoorden op post-its schrijven en hun ideeën in het juiste gedeelte van het planningsdocument plaatsen.

Zeer jonge leerlingen kunnen nog steeds als wetenschappers gaan denken! Ze hebben heel veel vragen over de wereld om hen heen en je kunt deze gaan noteren in een mindmap. Soms kun je deze vragen zelfs spelenderwijs gaan 'onderzoeken'.

Het basishulpmiddel is bedoeld voor basisschoolleerlingen of studenten die meer ondersteuning nodig hebben. Het is ontworpen om precies hetzelfde proces te volgen als de hogere bronnen, maar iets eenvoudiger gemaakt. Het belangrijkste verschil tussen de twee bronnen zijn de details waar leerlingen over moeten nadenken en de gebruikte technische woordenschat. Het is bijvoorbeeld belangrijk dat leerlingen variabelen identificeren wanneer zij hun onderzoek ontwerpen. In de hogere versie moeten leerlingen niet alleen de variabelen identificeren, maar ook andere opmerkingen maken, zoals hoe ze de afhankelijke variabele gaan meten. Naast het verschil in ondersteuning tussen de twee niveaus van hulpmiddelen, wil je misschien verder onderscheid maken door de manier waarop de leerlingen worden ondersteund door docenten en assistenten in de klas.

Studenten zouden ook kunnen worden aangemoedigd om hun experimentele plan begrijpelijker te maken door gebruik te maken van grafische afbeeldingen, en dit zou ook kunnen worden gebruikt om ELL's te ondersteunen.

Onderzoek

Naast de beoordeling van hun kennis moeten studenten ook worden beoordeeld op hun wetenschappelijke onderzoeksvaardigheden. Hierdoor kunnen studenten zich niet alleen concentreren op het ontwikkelen van hun vaardigheden, maar kunnen ze hun beoordelingsinformatie ook gebruiken op een manier die hen helpt hun wetenschappelijke vaardigheden te verbeteren. Met Quick Rubric kunt u snel en eenvoudig een beoordelingskader creëren en dit delen met studenten, zodat zij weten hoe ze in elke fase kunnen slagen. Naast het bieden van formatieve beoordeling die het leren stimuleert, kan dit ook worden gebruikt om het werk van leerlingen aan het einde van een onderzoek te beoordelen en doelen te stellen voor de volgende poging om hun eigen onderzoek te plannen. De rubrieken zijn zo geschreven dat studenten er gemakkelijk toegang toe hebben. Op deze manier kunnen ze met studenten worden gedeeld terwijl ze het planningsproces doorlopen, zodat studenten weten hoe een goed experimenteel ontwerp eruit ziet.

Afdrukbare bronnen

Terug naar boven

Gerelateerde activiteiten

Extra werkbladen

Als u extra projecten wilt toevoegen of werkbladen wilt blijven aanpassen, bekijk dan de verschillende sjabloonpagina's die we hieronder voor u hebben samengesteld. Elk werkblad kan worden gekopieerd en aangepast aan uw projecten of studenten! Studenten kunnen ook worden aangemoedigd om hun eigen informatie te maken als ze willen proberen informatie op een gemakkelijk te begrijpen manier te ordenen.

• Lab-werkbladen
• Discussie werkbladen
• Controlelijst werkbladen

Gerelateerde bronnen

1. Wetenschappelijke methodestappen
2. Wetenschappelijke discussie Storyboards
3. Kritische denkvaardigheden ontwikkelen

Veelgestelde vragen over Experimenteel ontwerp voor studenten

Wat zijn enkele veelgebruikte experimentele ontwerptools en -technieken die studenten kunnen gebruiken?

Gebruikelijke experimentele ontwerptools en -technieken die studenten kunnen gebruiken, zijn onder meer willekeurige toewijzing, controlegroepen, blindering, replicatie en statistische analyse. Studenten kunnen ook observatiestudies, enquêtes en experimenten met natuurlijke of quasi-experimentele ontwerpen gebruiken. Ze kunnen ook datavisualisatietools gebruiken om hun resultaten te analyseren en te presenteren.

Hoe kan experimenteel ontwerp studenten helpen bij het ontwikkelen van kritische denkvaardigheden?

Experimenteel ontwerp helpt studenten kritische denkvaardigheden te ontwikkelen door hen aan te moedigen systematisch en logisch na te denken over wetenschappelijke problemen. Het vereist dat studenten gegevens analyseren, patronen identificeren en conclusies trekken op basis van bewijsmateriaal. Het helpt studenten ook om probleemoplossende vaardigheden te ontwikkelen door mogelijkheden te bieden om experimenten te ontwerpen en uit te voeren om hypothesen te testen.

Hoe kan experimenteel ontwerp worden gebruikt om echte problemen aan te pakken?

Experimenteel ontwerp kan worden gebruikt om echte problemen aan te pakken door variabelen te identificeren die bijdragen aan een bepaald probleem en interventies te testen om te zien of ze effectief zijn in het aanpakken van het probleem. Experimenteel ontwerp kan bijvoorbeeld worden gebruikt om de effectiviteit van nieuwe medische behandelingen te testen of om de impact van sociale interventies op het terugdringen van armoede of het verbeteren van onderwijsresultaten te evalueren.

Wat zijn enkele veelvoorkomende valkuilen bij experimenteel ontwerp die studenten moeten vermijden?

Veelvoorkomende valkuilen bij experimenteel ontwerp die studenten moeten vermijden, zijn onder meer het niet beheersen van variabelen, het gebruik van bevooroordeelde steekproeven, het vertrouwen op anekdotisch bewijs en het niet nauwkeurig meten van afhankelijke variabelen. Studenten moeten zich ook bewust zijn van ethische overwegingen bij het uitvoeren van experimenten, zoals het verkrijgen van geïnformeerde toestemming en het beschermen van de privacy van proefpersonen.