Vad är den vetenskapliga metoden?
Den vetenskapliga metoden har använts i stor utsträckning sedan 1600-talet som en process genom vilken forskare "gör vetenskap" i den verkliga världen. Det har använts för att upptäcka många otroliga saker om världen omkring oss. Den vetenskapliga metoden är en konstant process: en upptäckt kan leda till många fler frågor som, när de undersöks, kan leda till fler svar. Beroende på nivån för dina elever, ditt distrikts läroplan och andra faktorer kanske stegen som beskrivs nedan inte exakt matchar vad du undervisar. Processen bör dock fortfarande matcha konceptuellt. Förutom en sammanfattning av de viktigaste stegen i den vetenskapliga metoden, finns det föreslagna aktiviteter för att få dina studenter att engagera sig i att tänka på vetenskap i den verkliga världen.
De vetenskapliga metodstegen
1. Gör observationer
Alla gör detta hela tiden, från den andra vi vaknar till den andra vi sover. Från en mycket ung ålder tar barn rollen som forskare och gör noggranna observationer av världen omkring dem. Storyboard That kan användas för att beskriva dessa observationer i form av korta serier. Observationer är inte bara saker vi ser med våra ögon. De inkluderar en helt annan rad saker och inkluderar saker vi känner, luktar, smakar, berör eller hör. De kan också komma från information som samlas in med vetenskaplig utrustning, till exempel mikroskop, termometrar och seismometrar.
2. Ställ en fråga
Frågor kan baseras på vad som helst, även om vissa frågor är lättare att svara än andra. En av de viktigaste delarna av den vetenskapliga undersökningen är att tänka på "hur" och "whys". Att komma med frågor kan vara en stor aktivitet att slutföra med dina elever. Låt eleverna komma med en tankekarta storyboard om alla frågor de har om världen, eller begränsa frågor till ett specifikt ämne. Beroende på elevernas ålder kanske du märker att dessa frågor ofta överlappar varandra!
3. Forskning
Forskning kan vara så enkel som en internet- eller biblioteksökning och är en bra tid att prata med dina studenter om pålitliga och opålitliga källor. Forskare använder tidskrifter för att ta reda på om andra forskare har gjort liknande arbete och vilka förslag dessa forskare har gjort för ytterligare studier och experiment. En annan idé är att läsa en del forskning som du har hittat för studenter, belysa och förklara eventuella utmanande nyckelordförråd. Detta kommer att uppmuntra eleverna att undersöka sina frågor innan de genomför ett experiment, särskilt om det redan har gjorts.
4. Bestäm om en hypotes
En hypotes är ett testbart uttalande eller en utbildad gissning. Hypotesen är viktig eftersom experimentet försöker bestämma hur en variabel kan påverka en annan. När man skapar en hypotes är det viktigt att först identifiera de beroende och oberoende variablerna i utredningen. Tänk på vilken effekt som kan ändra den oberoende variabeln på den beroende variabeln. Från detta, bilda ett "om ... då ..." uttalande. Till exempel, när man genomför en undersökning för att se hur temperaturen påverkar mögeltillväxten på bröd, är den oberoende variabeln temperaturen och den beroende variabeln är mängden mögel som växer på bröd. Hypotesen "om ... då ..." skulle vara: "Om temperaturen ökar, kommer mängden mögel på brödet också att öka."
5. Samla in data
Data kan komma från att genomföra en föreskriven aktivitet utformad av en lärare, genomföra ett experiment baserat på en testbar hypotes eller genom att använda publicerade data om ämnet. För mer information om hur du får dina studenter att arbeta som forskare och utforma sina egna experiment, se " Experimental Design ". Detta kan också vara ett bra ögonblick för att hjälpa eleverna att ta reda på vilka data som är viktigast att samla in.
6. Analysera data
Organisera resultaten av experimentet och leta efter mönster, trender eller annan information. Ofta i detta skede kan elever skapa tabeller och grafer för att göra det lättare att förstå informationen. Detta kan vara ett bra sätt att integrera matematiska färdigheter i din vetenskapsplan.
7. Dra slutsatser efter tolkning av data
I detta skede tolkar forskare uppgifterna för att dra slutsatser; de avgör om uppgifterna stöder eller förfalskar en hypotes.
När du genomför ett experiment för att se hur temperaturen påverkar mögeltillväxten på brödet, testa två bitar bröd: lämna en på en varm plats och den andra på ett kallt ställe. En hypotes kan vara om temperaturen sänks, då kommer formen att växa snabbare . Efter att experimentet har avslutats, om mer mögel hade vuxit på den brödbit som var kvar på den varma platsen, stöder inte data hypotesen.
8. Dela resultat med andra forskare
Det är viktigt att få dina elever att dela sitt arbete med sina kamrater för att fortsätta intresset för vetenskaplig utredning. Studenter kan enkelt dela sina resultat och slutsatser på många sätt:
- Studenter kritiserar varandras skriftliga arbete och ger gruppbedömning
- Studenter arbetar med sina offentliga talfärdigheter genom att förbereda en presentation som beskriver deras arbete och diskuterar deras resultat och slutsatser
- Skapa en klassvetenskapsdagbok för att sammanställa elevernas arbete
- Lägg upp data, diagram eller resultat på en anslagstavla
- Eleverna deltar i en klassdiskussion efter ett experiment
- Värd en Science Fair för att få studenter att dela sina resultat och praktiska arbete
- Ett evenemang i skolan som bjuder in externa domare för att inspektera studentens arbete
- Ett informellt informationsutbyte mellan elever eller grupper i klassrummet med affischer eller utställningar
Resultatdelningen sker ofta genom publicering av artiklar genom vetenskapliga tidskrifter eller talar vid vetenskapliga konferenser. Visa eleverna exempel på dessa tidskrifter och se om de hittar något de tycker är intressant.
9. Upprepa experimentet
Detta utförs normalt av andra forskare runt om i världen. Ju fler människor som kan reproducera ett experiment och hitta samma resultat, desto mer stöd får en teori. Dina studenter kan dock jämföra resultat från andra studenter eller genomföra uppföljningsexperiment också. Detta är en särskilt bra övning om eleverna har utformat ett experiment. Flera grupper bör genomföra ett experiment för att se om de har samma slutsatser eller om experimentet inte är reproducerbart.
Använda Storyboard That att identifiera stegen för den vetenskapliga metoden
Många av de stora vetenskapliga upptäckterna som följde denna metod är också fantastiska berättelser! Storyboard That kan användas för att få eleverna att visualisera dessa berättelser och utveckla en förståelse för hur den vetenskapliga metoden ser ut i handling. Studenter kan identifiera de olika vetenskapliga metodstegen efter berättelsen om berömda upptäckter. I exemplet nedan tittar storyboard på upptäckten av den spiralformade strukturen för DNA.
Upptäckt av DNA-strukturen
Arbetet av Oswald Avery, Colin MacLeod och Maclyn McCarty 1944 visade att deoxyribonukleinsyra (DNA) var den kemikalie som bar genetisk information. Även om de visste detta var den vetenskapliga gemenskapen fortfarande osäker på vilken form DNA-molekylen hade. James Watson och Francis Crick ansåg att molekylen skulle ha en spiralform. De förutspådde med hjälp av matematiska beräkningar att röntgendiffraktionsmönstret för en spiral skulle vara en X-form. Watson och Crick hade arbetat med att producera en modell av DNA baserat på deras hypotes.
Rosalind Franklin, en ung forskare vid King's College London, genomförde forskning som tittade på de olika diffraktionsmönstren som gjordes när röntgenstrålarna lyste på olika prover. Ett av proverna hon undersökte var kristalliserat DNA.
Photography 51 var en röntgendiffraktionsbild av DNA taget av Raymond Gosling (en doktorand under övervakning av Franklin) utan Franklins tillstånd eller kunskap. Denna bild visades för Watson och Crick. När Watson såg fotografiet visste han omedelbart att strukturen måste vara spiralformad från röntgendiffraktionsmönstret.
Watson och Crick tilldelades Nobelpriset i fysiologi eller medicin 1962 för sin forskning om DNA-strukturen. Rosalind Franklin dog av äggstockscancer vid 38 års ålder, fyra år före utmärkelsen. Det är allmänt accepterat att hennes bevis var kritiska för att identifiera DNA-strukturen. Det kan fortfarande diskuteras om hon skulle ha identifierat strukturen på egen hand utan Watsons och Cricks arbete.
Storytelling in Science
En annan stor aktivitet är att få eleverna att använda Storyboard That att berätta en historia i historien som den nedan. Det är viktigt att notera att inte alla de stora upptäckterna i vetenskapshistoria har följt den vetenskapliga metoden ovan. Galileo och hans upptäckt av Jupiters månar är ett fascinerande exempel på detta.
Det finns många spännande historier om vetenskaplig upptäckt som du kan få dina elever till storyboard! Här är några andra intressanta berättelser för studenter att undersöka och återberätta.
- Edmond Halley och Halleys komet
- Isaac Newton och upptäckten av allvar
- Carl Wilhelm Scheele och upptäckten av syre
- Charles Darwin och processen för naturligt urval
- Louis Pasteur och upptäckten av hur man dödar bakterier
- Alexander Fleming och upptäckten av antibiotika
- Louis de Broglie med sitt arbete på materia och vågpartikeldualitet
- Dimitry Mendeleev och det periodiska systemet
- Wilhelm Roentgen och röntgenstrålar
- Thomas Young och vågteorin om ljus
- Manhattan-projektet och atombomben
För mer resurser om effekterna av vetenskaplig undersökning och upptäckt i historien, kolla in våra historikresurser.
Galileo Galilei
Galileo Galilei föddes i Pisa, Italien, den 15 februari 1564. Han var son till en berömd italiensk musiker. Även om han var mycket intresserad av att bli en katolsk präst, började han sin examen för att bli doktor vid universitetet i Pisa. Han blev kär i matematik och fysik när han av misstag deltog i en föreläsning om geometri.
En av Galileos viktigaste och mest kontroversiella artiklar var Siderus Nuncias , eller Starry Messenger , som detaljerade hans iakttagelser av Jupiters månar. Dessa observationer stödde en förändring i hur människor förstod universums struktur. Fram till dessa överraskande observationer hade människor kommit överens med den grekiska filosofen och forskaren Aristoteles , som först lade fram tanken att Jorden var i centrum av universum. Detta koncept av universum var känt som den geocentriska modellen .
Galileo var en tidig pionjär inom teleskopet. Hans tidiga teleskop innehöll ofta brister och producerade suddiga bilder, men kunde fortfarande förstora objekt cirka 30 gånger för observatören. Han sålde sina teleskoper och använde pengarna för att finansiera sin forskning. Han använde sitt teleskop för att observera natthimlen och göra detaljerade observationer av vad han såg.
Natten den 7 januari 1610 tittade Galileo på himlen på Jupiter. Han märkte ”tre fasta stjärnor” väldigt nära planeten som alla var uppradade. Under de kommande nätter upptäckte han att dessa "stjärnor" inte alla var fasta och tycktes flytta relativt Jupiter. Vi vet nu att dessa "stjärnor" egentligen inte var stjärnor, utan Jupiters månar. Han insåg att om dessa kroppar kretsade kring Jupiter, så gav inte den geocentriska modellen mening. Dessa data stöder den heliocentriska modellen , idén att solen är i centrum av vårt universum och att andra himmelkroppar kretsar kring den. Nicolaus Copernicus var en polsk forskare som först antog att solen var mitt i vårt universum.
Den katolska kyrkan var en extremt mäktig kraft i världen då och de var inte alls imponerade av Galileos upptäckter. Kyrkan ansåg att alla omnämnanden av ett solcentrerat universum motsatte sig dess åsikter och Bibeln och var mycket angelägna om att stoppa spridningen av denna idé. Galileo kallades av den romerska inkvisitionen, eftersom kyrkan trodde att han försökte skriva om Bibeln. Galileo befanns vara "misstänkt för kätteri" och sattes i fängelse. Nästa dag sattes han i husarrest tills han dog åtta år senare.
Moderna forskare har insett att solen är centrum i vårt solsystem, men inte universum. Vår sol är en stjärna som liknar miljarder andra i vårt universum. 1992, 350 år efter att Galileo fängslades, erkände den katolska kyrkan att de var felaktiga om Galileos åsikter och påven John Paul ber om ursäkt för händelsen.
Hur man Använder den Vetenskapliga Metoden
Gör Observationer
Uppmuntra eleverna att noggrant observera världen omkring dem och notera intressanta fenomen eller mönster. Använd visuella hjälpmedel, som storyboards eller diagram, för att hjälpa eleverna att registrera sina observationer.
Ställa en Fråga
Guide eleverna i att formulera frågor utifrån deras observationer. Uppmuntra dem att ställa "hur" och "varför" frågor som kan undersökas vetenskapligt. Skapa en tankekarta eller brainstorming för att skapa en lista med frågor.
Utföra Forskning
Lär eleverna hur man gör forskning med hjälp av tillförlitliga källor, som böcker eller välrenommerade webbplatser. Hjälp dem att samla information om deras frågor och ge vägledning om att utvärdera källornas trovärdighet.
Utveckla en Hypotes
Hjälp eleverna att formulera testbara hypoteser som ger möjliga förklaringar eller förutsägelser för deras frågor. Betona vikten av att identifiera oberoende och beroende variabler och använda "om...då..."-formatet för hypoteser.
Samla och Analysera Data
Guide eleverna i att designa och genomföra experiment eller undersökningar för att samla in data. Lär dem hur de samlar in data korrekt och organiserar dem i tabeller, grafer eller andra visuella representationer. Hjälp eleverna att analysera data för att identifiera mönster eller trender.
Dra Slutsatser
Stöd eleverna i att tolka data och dra slutsatser baserat på deras resultat. Uppmuntra kritiskt tänkande och resonemangsförmåga när de utvärderar om uppgifterna stödjer eller motbevisar deras hypoteser. Betona vikten av att överväga möjliga felkällor eller begränsningar i sina experiment.
Vanliga frågor om den vetenskapliga metoden
Varför är den vetenskapliga metoden viktig?
Den vetenskapliga metoden är viktig eftersom den ger ett systematiskt sätt att utforska och förstå den naturliga världen. Det låter forskare göra objektiva observationer, formulera testbara hypoteser och designa experiment för att testa dessa hypoteser. Genom att följa den vetenskapliga metoden kan forskare säkerställa att deras resultat är baserade på empiriska bevis och inte bara är resultatet av partiskhet eller spekulation.
Vad är en hypotes?
En hypotes är en preliminär förklaring till ett observerat fenomen. Det är ett testbart uttalande som förutsäger vad som kommer att hända under vissa förutsättningar om hypotesen är korrekt.
Vad är en kontrollgrupp?
En kontrollgrupp är en grupp i ett experiment som används som jämförelsestandard. Kontrollgruppen utsätts inte för den experimentella behandlingen och den används för att avgöra om resultaten av experimentet beror på behandlingen eller på någon annan faktor.
Vad är en variabel?
En variabel är vilken faktor som helst som kan förändras i ett experiment. Det finns två typer av variabler: oberoende variabler och beroende variabler. Den oberoende variabeln är den faktor som manipuleras av försöksledaren, medan den beroende variabeln är den faktor som mäts.
- X-ray ensemble • genomebiology • Licens Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
Prova 1 Månad för
30 dagars pengarna-tillbaka-garanti Endast nya kunder Fullt pris efter introduktionserbjudande
© 2024 - Clever Prototypes, LLC - Alla rättigheter förbehållna.
StoryboardThat är ett varumärke som tillhör Clever Prototypes , LLC och registrerat i US Patent and Trademark Office
