Variabili e fiera di test; insegnamento cuore di esperimenti scientifici

Insegnamento variabile di test per gli studenti

Mentre questo non è il più ‘divertente’ articolo scientifico per la copertura, si tratta di uno dei più importanti aspetti dell’insegnamento delle scienze che deve essere affrontato se si sta andando per garantire che la classe comprende esattamente come il metodo scientifico funziona davvero. Che tu stia insegnando scienza a bambini della primaria, studenti secondari, bambini in età prescolare o studenti universitari, la tua capacità di trasmettere l’importanza e l’abilità di testare le variabili è fondamentale per gli studenti che muovono i primi passi nel mondo scientifico. Abbiamo insegnato il metodo scientifico in incursioni scientifiche per diversi anni nelle scuole, e durante queste visite abbiamo spesso scoperto che le persone richiedono una semplice panoramica di come gli insegnanti possono insegnare la metodologia scientifica nelle proprie aule indipendentemente da quale sia lo scenario in realtà.

In un linguaggio semplice, la maggior parte del metodo scientifico, semplicemente si riduce ricercatori di capacità di identificare una domanda che si desidera chiedere, dove si possono utilizzare i controlli per modificare solo un aspetto di una data situazione, in modo che le misure possono essere prese e una valida conclusione può essere tratta. Questo in genere comporta un processo passo passo, di nuovo in un linguaggio semplice:

1. Identificare quali sono le cose in corso in una data situazione (temperatura, umidità, livelli di luce, altezza della pianta, ecc). Chiameremo queste condizioni d’ora in poi.
2. Determina se una qualsiasi delle condizioni di cui sopra può essere modificata. D’ora in poi, chiameremo cambiare “variare”.
3. Se una delle condizioni può essere variata, si può misurare con precisione questa condizione (ad es. temperatura)?
4. Determinare se il resto delle condizioni può essere controllato (ad es. mettere tutto in una serra?). Se è così, procedere ulteriormente. In caso contrario, pensi che sia importante o mettere in un altro modo-i tuoi risultati sarebbero aperti a qualcuno che dice che il tuo esperimento è stato fatto male in quanto c’era qualcos’altro che influenzava il tuo esperimento di cui avresti dovuto tenere conto?
5. Sapendo che è possibile modificare con precisione una condizione e misurarla mentre si controlla tutto il resto, c’è qualcosa sulla situazione in cui si desidera scoprire? Quello che voglio dire con questo è, si può creare un esperimento in cui è possibile modificare una condizione misurabile per vedere se ha alcun effetto su un’altra condizione misurabile dell’esperimento (ad es. l’altezza della pianta viene influenzata dalla temperatura)?
6. Fai una previsione in base alle tue conoscenze precedenti su come pensi che variare questa condizione influenzerà l’altra condizione (ad es. forse si potrebbe pensare che l’altezza della pianta aumenta come si aumenta la temperatura).
7. Esegui l’esperimento, per cui le condizioni di una situazione non cambiano mai (ad es. la pianta rimane alla stessa temperatura per 2 settimane) e allo stesso tempo esegue un’altra situazione in cui una delle condizioni viene modificata nello stesso periodo di tempo e si misurano gli effetti (ad esempio, l’altezza della pianta viene misurata regolarmente ogni volta che si aumenta la temperatura in un esperimento e non lo si fa in un altro esperimento).
8. Registrare i risultati con precisione ogni volta che si esegue l’esperimento. Speriamo che tu replichi il tuo studio molte volte per sbarazzarti di eventuali errori che potresti aver commesso.
9. Disegna una conclusione basata sui tuoi risultati
10. Scrivi l’esperimento in modo che qualcun altro possa riprodurre ciò che hai fatto usando le tue istruzioni e vedere se producono anche lo stesso risultato.

Ora, dopo aver spiegato quanto sopra ai tuoi studenti e aver permesso loro di abituarsi all’idea, puoi iniziare a introdurre il linguaggio scientifico. Cambiare la parola ” condizione “a” variabile “per un inizio ed evidenziare che la parola variabile deriva dalla parola” variare ” cioè per cambiare. Questo indica praticamente ciò che stiamo cercando di fare in molti modi! Così, una volta che lo studente venire alle prese che si dispone di variabili in un esperimento è il momento di introdurre i tipi di variabili senza confonderli. Personalmente ho trovato più facile chiedere quanto segue:

• che cosa abbiamo variato ogni volta nell’esperimento?
• cosa abbiamo misurato nella speranza di vedere un risultato diverso dopo aver variato l’esperimento?
• quali altre cose abbiamo controllato nel nostro esperimento?

Nell’esempio precedente, gli studenti identificheranno rapidamente che stavi cambiando la temperatura ogni volta e che speravamo di vedere un cambiamento nell’altezza della pianta, con tutto il resto che rimane costante nella serra. Ora è il momento di mettere una lista sul consiglio delle domande di cui sopra tranne che questa volta diamo loro i loro nomi scientifici:

• La variabile indipendente è quella che abbiamo variato ogni volta nell’esperimento.
• La variabile dipendente era quella che abbiamo misurato nella speranza di vedere un cambiamento di risultato in risposta alla modifica della variabile indipendente.
• Le variabili controllate erano le altre variabili che abbiamo controllato durante l’esperimento.

Solo una leggera ripetizione e ora gli studenti possono vedere da dove vieni. Ci sei quasi! Chiedi agli studenti di scoprire se sono felici di come è andato l’esperimento. Ovviamente diranno sì / no / forse / non sono sicuro, ma puoi ripetere la frase chiedendo direttamente “L’esperimento è stato giusto o no?”. I bambini hanno un’idea intrinseca di ciò che è giusto o no,devi solo guardarli discutere nel parco giochi a turno! Tutto quello che dovete fare è farli valutare l’esperimento e capire se il modo in cui hai eseguito l’esperimento ti ha permesso di testare in modo equo la domanda che hai sollevato, cioè ‘ La temperatura influisce sulla crescita delle piante?’. In questo puoi chiedere loro una varietà di domande:

• Abbiamo misurato con precisione la temperatura? C’era qualcosa che potrebbe portare a un errore qui?
• Abbiamo misurato con precisione l’altezza della pianta? C’era qualcosa che potrebbe portare a un errore anche qui?
• Abbiamo controllato accuratamente le altre variabili? C’era qualcosa che potrebbe portare a un errore qui?
• C’era qualcos’altro nelle repliche dell’esperimento che ha dato un risultato che potrebbe essere considerato ingiusto?

Questo è un buon momento per discutere del motivo per cui gli studenti hanno eseguito l’esperimento più volte. Perché? Per ottenere una lettura media attraverso gli esperimenti per ridurre l’errore sperimentale. A questo punto, hai più o meno inchiodato! Avendo gli studenti seguono la sequenza di identificare e controllare le variabili e misurare con precisione il risultato, il tutto mentre ponendo domande sul fatto che l’esperimento è giusto o no si andrà un lungo cammino per impostare la mentalità necessaria per eseguire qualsiasi esperimento in qualsiasi disciplina. Quello che stai effettivamente insegnando è il design sperimentale, un processo di pensiero critico che non dovrebbe mai essere saltato prima di eseguire un esperimento nel mondo reale. Un grande scenario da porre agli studenti sui valori del buon design sperimentale è questo: immagina se hai speso 3 anni e migliaia di dollari per uno studio particolare solo per scoprire alla fine che il tuo esperimento è stato imperfetto fin dall’inizio. Saresti piu ‘ che arrabbiato!

Infine, è necessario menzionare che il punto di scrivere l’esperimento è in modo che qualcun altro possa ripetere il modo in cui l’hai eseguito e verificare se ottengono gli stessi risultati. Nel linguaggio scientifico, stai creando un esperimento falsificabile e ripetibile. In altre parole, stai solo inventando cose o qualcuno può testare la validità delle tue affermazioni? Questo mi ricorda una citazione molto famosa!

“Nessuna quantità di sperimentazione può mai dimostrarmi giusta; un singolo esperimento può dimostrarmi sbagliata.”Albert Einstein

Naturalmente, ora è il momento di rafforzare il concetto proponendo un esperimento completamente nuovo e guidandoli attraverso l’identificazione dei tipi di variabili, test equi e infine valutando ciò che hanno fatto. Se ripeti questo esercizio abbastanza volte, i processi mentali di un ricercatore saranno radicati nei tuoi studenti e l’intero processo di lavoro degli scienziati sarà meno misterioso. Saranno quindi in grado di identificare rapidamente le variabili in un dato esperimento e porre una domanda verificabile che produce un risultato valido che può essere ripetuto da qualcun altro. Vale sicuramente la pena chiacchierare con gli studenti su come potrebbero applicare il processo scientifico alle loro vite;

• Qual è il miglior rapporto di ingredienti da utilizzare in una torta al cioccolato?
• Quale shampoo dà più forza ai miei capelli?
• Quale fertilizzante per prato è il migliore da usare?
• Quale livello di ottano produce il miglior risparmio di carburante in un’auto?

Per la stragrande maggioranza delle situazioni che stai guardando, c’è spesso un modo per verificare scientificamente cosa sta realmente accadendo. Essenzialmente, il metodo scientifico sta dicendo ” se ho una situazione di X, Y, Z what cosa accadrebbe a Z se variassi X e controllassi Y Y e come posso testarlo abbastanza per registrare una risposta valida che sia riproducibile e testabile da qualcun altro?’

Se segui tutto questo e inizi ad applicarlo nella tua classe, le menti dei bambini possono solo crescere come risultato. È stato l’avvento stesso del metodo scientifico che ha davvero accelerato la civiltà per produrre il nostro attuale modo di vivere. Capire come funzionano gli scienziati è un compito molto importante per tutti gli insegnanti da instillare nei nostri studenti indipendentemente dal fatto che siano dotati accademicamente o meno. Sfortunatamente non farlo rischia di creare una generazione con una mancanza di comprensione dei processi scientifici che possono rapidamente portare sfiducia pubblica e persino animosità contro le stesse persone che lavorano duramente per usare prove verificabili per migliorare le nostre vite. Oltre a ciò, non sarebbe bello avere le capacità per capire perché le cose accadono tutto il tempo? Mi sembra un piano!

Insegnamento felice,

Ben