Eksperimentālā Dizaina Ceļvedis Studentiem un Pedagogiem

Eksperimentālais dizains studentiem

Eksperimentālais dizains ir galvenā metode, ko izmanto tādos priekšmetos kā bioloģija, ķīmija, fizika, psiholoģija un sociālās zinātnes. Tas palīdz mums saprast, kā dažādi faktori ietekmē to, ko mēs mācāmies, neatkarīgi no tā, vai tie ir augi, ķīmiskās vielas, fizikas likumi, cilvēka uzvedība vai sabiedrības darbība. Būtībā tas ir veids, kā sagatavot eksperimentus, lai mēs varētu pārbaudīt idejas, redzēt, kas notiek, un izprast mūsu rezultātus. Tas ir ļoti svarīgi studentiem un pētniekiem, kuri vēlas atbildēt uz lieliem jautājumiem zinātnē un labāk izprast pasauli. Eksperimentālā dizaina prasmes var pielietot dažādās situācijās, sākot no problēmu risināšanas līdz datu analīzei; tās ir plašas un bieži vien var tikt pielietotas ārpus klases. Šo prasmju mācīšana ir ļoti svarīga zinātnes izglītības sastāvdaļa, taču tās bieži tiek ignorētas, koncentrējoties uz satura mācīšanu. Kā zinātnes pedagogi mēs visi esam redzējuši praktiskā darba sniegtās priekšrocības studentu iesaistei un izpratnei. Tomēr, ņemot vērā mācību programmā noteiktos laika ierobežojumus, laiks, kas nepieciešams, lai skolēni attīstītu šīs eksperimentālā pētījuma dizaina un izpētes prasmes, var tikt izspiests. Pārāk bieži viņi saņem "recepti", kas viņiem jāievēro, kas neļauj uzņemties atbildību par savu praktisko darbu. Jau no ļoti agra vecuma viņi sāk domāt par apkārtējo pasauli. Viņi uzdod jautājumus un pēc tam izmanto novērojumus un pierādījumus, lai uz tiem atbildētu. Skolēniem parasti ir inteliģenti, interesanti un pārbaudāmi jautājumi, kurus viņi labprāt uzdod. Kā pedagogiem mums vajadzētu strādāt pie tā, lai veicinātu šos jautājumus un savukārt veicinātu šo dabisko zinātkāri par apkārtējo pasauli.

Eksperimentu dizaina mācīšana un skolēnu pašiem jautājumu un hipotēžu izstrāde prasa laiku. Šie materiāli ir izveidoti, lai atbalstītu un strukturētu procesu, ļaujot skolotājiem koncentrēties uz galveno ideju uzlabošanu eksperimentālajā dizainā. Ļaut skolēniem uzdot savus jautājumus, uzrakstīt savas hipotēzes un plānot un veikt savus pētījumus ir vērtīga pieredze. Tas novedīs pie tā, ka skolēni jutīs lielāku atbildību par savu darbu. Kad skolēni izmanto eksperimentālo metodi saviem jautājumiem, viņi pārdomā, kā zinātnieki vēsturiski ir sapratuši Visuma darbību.

Vairāk iespēju

Kopējiet šo Stāstu Tabulu

Start Free Trial

Apskatiet zemāk esošās printerim draudzīgās lapas un darblapu veidnes!

Kādi ir eksperimentālā dizaina soļi?

Zinātniskā atklājuma ceļojuma uzsākšana sākas ar eksperimentālā dizaina soļu apgūšanu. Šis pamatprocess ir būtisks, lai formulētu eksperimentus, kas sniedz ticamus un ieskatu sniedzošus rezultātus, vadot gan pētniekus, gan studentus detalizētā plānošanā, eksperimentālā pētījuma dizainā un pētījumu veikšanā. Izmantojot eksperimentālā dizaina veidni, dalībnieki var nodrošināt savu atklājumu integritāti un derīgumu. Neatkarīgi no tā, vai tas ir zinātniska eksperimenta izstrāde vai iesaistīšanās eksperimentālā dizaina aktivitātēs, mērķis ir veicināt dziļu izpratni par pamatprincipiem: Kā jāprojektē eksperimenti? Kādi ir 7 eksperimentālā dizaina soļi? Kā jūs varat izstrādāt savu eksperimentu?

Šis ir septiņu galveno eksperimentālo metožu soļu, eksperimentālā dizaina ideju un eksperimentu dizaina integrēšanas veidu izpēte. Studentu projekti var gūt lielu labumu no papildu darba lapām, un mēs nodrošināsim arī resursus, piemēram, darba lapas, kuru mērķis ir efektīvi mācīt eksperimentālo dizainu. Iedziļināsimies būtiskajos posmos, kas ir eksperimenta dizaina procesa pamatā, nodrošinot skolēnus ar rīkiem, lai izpētītu savu zinātnisko zinātkāri.

1. Jautājums

Šī ir zinātniskās metodes un eksperimentālā dizaina procesa galvenā sastāvdaļa. Skolēniem patīk izdomāt jautājumus. Jautājumu formulēšana ir dziļa un jēgpilna aktivitāte, kas var dot skolēniem atbildību par savu darbu. Lielisks veids, kā mudināt skolēnus domāt par to, kā vizualizēt savu pētījuma jautājumu, ir izmantot prāta kartes scenāriju.

Kopējiet šo Stāstu Tabulu

Kopējiet šo Stāstu Tabulu

Kopējiet šo Stāstu Tabulu

Palūdziet skolēniem padomāt par jebkādiem jautājumiem par Visumu, uz kuriem viņi vēlas atbildēt, vai arī lieciet viņiem padomāt par jautājumiem, kas viņiem ir par konkrētu tēmu. Visi jautājumi ir labi jautājumi, taču dažus ir vieglāk pārbaudīt nekā citus.

2. Hipotēze

Hipotēzi sauc par pamatotu minējumu. Hipotēzei jābūt apgalvojumam, ko var pārbaudīt zinātniski. Eksperimenta beigās atskatieties, lai redzētu, vai secinājums apstiprina hipotēzi vai nē.

Labu hipotēžu formulēšana studentiem var būt sarežģīta. Ir svarīgi atcerēties, ka hipotēze nav pētījuma jautājums, bet gan pārbaudāms apgalvojums . Viens no veidiem, kā formulēt hipotēzi, ir formulēt to kā apgalvojumu “ja..., tad...”. Šis noteikti nav vienīgais vai labākais veids, kā formulēt hipotēzi, taču tā var būt ļoti vienkārša formula, ko studenti var izmantot sākumā.

Apgalvojums “ja... tad...” prasa skolēniem vispirms identificēt mainīgos, un tas var mainīt secību, kādā viņi pabeidz vizuālā organizatora posmus. Pēc atkarīgo un neatkarīgo mainīgo identificēšanas hipotēze iegūst formu ja [neatkarīgā mainīgā izmaiņas], tad [atkarīgā mainīgā izmaiņas].

Piemēram, ja eksperimentā tiktu meklēta kofeīna ietekme uz reakcijas laiku, neatkarīgais mainīgais būtu kofeīna daudzums, bet atkarīgais mainīgais – reakcijas laiks. “Ja, tad” hipotēze varētu būt šāda: ja palielināsiet uzņemtā kofeīna daudzumu, reakcijas laiks samazināsies.

3. Hipotēzes skaidrojums

Kas jūs noveda pie šīs hipotēzes? Kāds ir jūsu hipotēzes zinātniskais pamatojums? Atkarībā no vecuma un spējām skolēni izmanto savas iepriekšējās zināšanas, lai paskaidrotu, kāpēc viņi ir izvēlējušies savas hipotēzes, vai arī veic izpēti, izmantojot grāmatas vai internetu. Šis varētu būt arī labs laiks, lai pārrunātu ar skolēniem, kas ir uzticams avots.

Piemēram, skolēni var atsaukties uz iepriekšējiem pētījumiem, kas parāda kofeīna ietekmi uz modrību, lai izskaidrotu, kāpēc viņi izvirza hipotēzi, ka kofeīna uzņemšana samazinās reakcijas laiku.

4. Prognoze

Prognoze nedaudz atšķiras no hipotēzes. Hipotēze ir pārbaudāms apgalvojums, savukārt prognoze ir specifiskāka eksperimentam. Atklājot DNS struktūru, hipotēze ierosināja, ka DNS ir spirālveida struktūra. Prognoze bija, ka DNS rentgenstaru difrakcijas diagramma būs X formā.

Skolēniem, balstoties uz viņu hipotēzi, jāformulē prognoze, kas ir konkrēts, izmērāms rezultāts. Tā vietā, lai vienkārši apgalvotu, ka "kofeīns samazinās reakcijas laiku", skolēni varētu paredzēt, ka "divu gāzētā dzēriena bundžu (90 mg kofeīna) izdzeršana samazinās vidējo reakcijas laiku par 50 milisekundēm salīdzinājumā ar kofeīna nedzeršanu".

5. Mainīgo identificēšana

Zemāk ir sniegts diskusiju scenārija piemērs, ko var izmantot, lai rosinātu skolēnus runāt par mainīgajiem lielumiem eksperimentālajā dizainā.

Vairāk iespēju

Kopējiet šo Stāstu Tabulu

Vairāk iespēju

Kopējiet šo Stāstu Tabulu

6. Riska novērtējums

Galu galā tam ir jāsaņem atbildīga pieaugušā apstiprinājums, taču ir svarīgi panākt, lai skolēni padomātu par to, kā viņi nodrošinās savu drošību. Šajā daļā skolēniem jāidentificē iespējamie riski un pēc tam jāpaskaidro, kā viņi tos samazinās līdz minimumam. Aktivitāte, kas palīdz skolēniem attīstīt šīs prasmes, ir panākt, lai viņi identificētu un pārvaldītu riskus dažādās situācijās. Izmantojot zemāk redzamo stāstu plānu, palūdziet skolēniem aizpildīt T-diagrammas otro kolonnu, sakot: "Kas ir risks?", un pēc tam paskaidrojot, kā viņi varētu pārvaldīt šo risku. Šo stāstu plānu varētu arī projicēt diskusijai klasē.

Vairāk iespēju

Kopējiet šo Stāstu Tabulu

7. Materiāli

Šajā sadaļā skolēni uzskaitīs materiālus, kas nepieciešami eksperimentiem, tostarp jebkuru drošības aprīkojumu, ko viņi ir izcēluši kā nepieciešamu riska novērtējuma sadaļā. Šis ir lielisks laiks, lai pārrunātu ar skolēniem piemērotu instrumentu izvēli darbam. Matu platuma mērīšanai izmantosiet citu instrumentu nekā futbola laukuma platuma mērīšanai!

8. Vispārējais plāns un shēma

Ir svarīgi runāt ar skolēniem par atkārtojamību. Viņiem vajadzētu uzrakstīt procedūru, kas ļautu citam zinātniekam viegli atkārtot viņu eksperimentālo metodi. Vienkāršākais un kodolīgākais veids, kā skolēniem to izdarīt, ir izveidot numurētu instrukciju sarakstu. Šeit noderīga aktivitāte varētu būt lūgt skolēniem paskaidrot, kā pagatavot tasi tējas vai sviestmaizi. Izspēlējiet procesu, norādot uz visiem soļiem, ko viņi ir palaiduši garām.

Angļu valodas apguvējiem un studentiem, kuriem ir grūtības ar rakstisko angļu valodu, studenti var vizuāli aprakstīt sava eksperimenta soļus, izmantojot Storyboard That.

Ne katram eksperimentam būs nepieciešama diagramma, taču daži plāni tiks ievērojami uzlaboti, iekļaujot to. Lieciet skolēniem koncentrēties uz skaidru un viegli saprotamu diagrammu izveidi, kas ilustrē eksperimentālo grupu.

Piemēram, procedūra, lai pārbaudītu saules gaismas ietekmi uz augu augšanu, izmantojot pilnīgi nejaušinātu dizainu, varētu detalizēti aprakstīt:

1. Atlasiet 10 vienāda vecuma un šķirnes stādus.
2. Sagatavojiet 2 identiskas paplātes ar vienādu augsnes maisījumu.
3. Katrā paplātē ievietojiet 5 augus; vienu komplektu apzīmējiet ar "saules gaisma" un vienu komplektu ar "ēna".
4. Novietojiet saules gaismas paliktni pie dienvidu loga, bet ēnojuma paliktni – tumšā skapī.
5. Ik pēc 2 dienām abas paplātes aplaistiet ar 50 ml ūdens.
6. Pēc 3 nedēļām izņemiet augus un izmēriet augstumu centimetros.

9. Veiciet eksperimentu

Kad procedūra ir apstiprināta, skolēniem rūpīgi jāveic plānotais eksperiments, ievērojot rakstiskos norādījumus. Datu vākšanas laikā skolēniem neapstrādātie rezultāti jāorganizē tabulās, grafikos, fotoattēlos vai zīmējumos. Tas rada skaidru dokumentāciju tendenču analīzei.

Daži datu vākšanas paraugprakses piemēri ir šādi:

• Reģistrējiet kvantitatīvos datus skaitliski ar mērvienībām
• Kvalitatīvos novērojumus ņemiet vērā ar detalizētiem aprakstiem.
• Uzņemšanas iestatīšana, izmantojot ilustrācijas vai fotoattēlus
• Pierakstiet negaidītu notikumu novērojumus
• Identificējiet datu novirzes un kļūdu avotus

Piemēram, augu audzēšanas eksperimentā skolēni varētu pierakstīt: