Variabler og rettferdig testing; undervisning i hjertet av vitenskapseksperimenter

Undervisning i variabel testing til studenter

selv om dette ikke er den mest ‘morsomme’ vitenskapsartikkelen som skal dekke, dekker den en av de viktigste aspektene ved vitenskapsundervisning som må tas opp hvis du skal sikre at klassen din er i god form.forstår nøyaktig hvordan den vitenskapelige metoden faktisk fungerer. Enten du underviser vitenskap til primære barn, videregående studenter, førskolebarn eller studenter, er din evne til å formidle betydningen og ferdighetene til å teste variabler ganske avgjørende for elevene som tar sine første skritt inn i den vitenskapelige verden. Vi har undervist i den vitenskapelige metoden i et vitenskapelig inngrep i flere år i skolene, og under disse besøkene har vi ofte funnet ut at folk ber om en enkel oversikt over hvordan lærere kan undervise i vitenskapelig metodikk i sine egne klasserom, uansett hva scenariet egentlig er.

i vanlig språk koker det meste av den vitenskapelige metoden bare ned til en forskers evne til å identifisere et spørsmål de vil spørre, hvor De kan bruke kontroller for å endre bare ett aspekt av en gitt situasjon slik at målinger kan tas og en gyldig konklusjon kan trekkes. Dette innebærer vanligvis en trinnvis prosess, igjen i vanlig språk:

1. Identifiser hva som skjer i en gitt situasjon(temperatur ,fuktighet, lysnivå, plantehøyde etc). Vi kaller disse betingelsene fra nå av.
2. Bestem om noen av betingelsene ovenfor kan endres i det hele tatt. Fra nå av kaller vi endring ‘varierende’.
3. hvis en av betingelsene kan varieres, kan du måle denne tilstanden nøyaktig (f.eks. temperatur)?
4. Bestem om resten av forholdene kan kontrolleres (f.eks. sett alt i et drivhus?). Hvis ja, fortsett videre. Hvis ikke, tror du det betyr noe eller å sette på en annen måte – ville resultatene dine være åpne for noen som sier at eksperimentet ditt ble gjort dårlig, da det var noe annet som påvirket eksperimentet ditt som du burde ha tatt hensyn til?
5. Å Vite at du nøyaktig kan endre en tilstand og måle den mens du kontrollerer alt annet, er det noe om situasjonen der du vil finne ut om? Hva jeg mener med dette er, kan du lage et eksperiment der du kan endre en målbar tilstand for å se om den har noen effekt på en annen målbar tilstand av eksperimentet (f.eks . blir plantehøyde påvirket av temperatur)?
6. lag en prediksjon basert på din forkunnskap om hvordan du tror at varierende denne tilstanden vil påvirke den andre tilstanden (f.eks. kanskje du kanskje tror at plantehøyden øker etter hvert som du øker temperaturen).
7. Kjør eksperimentet, hvor en situasjons forhold aldri endres i det hele tatt (f.eks. anlegget forblir på samme temperatur i 2 uker) og samtidig kjøre en annen situasjon der en av betingelsene endres over samme gitte tidsramme, og du måler påvirkningene (for eksempel måles plantehøyden regelmessig hver gang du øker temperaturen i ett eksperiment og ikke gjør det i et annet eksperiment).
8. Ta opp resultatene nøyaktig hver gang du gjør eksperimentet. Forhåpentligvis kopierer du studien mange ganger for å bli kvitt eventuelle feil du måtte ha gjort.
9. Tegn en konklusjon basert på resultatene dine
10. Skriv opp eksperimentet slik at noen andre kan gjengi det du gjorde ved hjelp av instruksjonene dine og se om de også gir det samme resultatet.

nå etter å ha forklart det ovenfor til elevene dine og la dem bli vant til ideen, kan du begynne å introdusere vitenskapelig språk. Endre ordet ” tilstand “til” variabel “for en start og markere at ordet variabelen kommer fra ordet” variere ” dvs.å endre. Dette indikerer ganske mye hva vi prøver å gjøre på mange måter! Så når studenten har forstått at du har variabler i et eksperiment, er det på tide å introdusere variabeltypene uten å forvirre dem. Personlig har jeg funnet det lettere å spørre følgende:

• hva varierte vi hver gang i eksperimentet?
• hva målte vi i håp om å se et annet resultat etter å ha variert eksperimentet?
• hvilke andre ting kontrollerte vi i eksperimentet vårt?

i eksemplet ovenfor vil studentene raskt identifisere at du endret temperaturen hver gang, og at vi håpet å se en endring i plantehøyden, med alt annet som forblir konstant i drivhuset. Nå er det på tide å sette en liste opp på tavlen over spørsmålene ovenfor, bortsett fra denne gangen gir vi dem deres vitenskapelige navn:

• den uavhengige variabelen er den vi varierte hver gang i forsøket.
• den avhengige variabelen var den som vi målte i håp om å se en resultatendring som svar på endring av den uavhengige variabelen.
• de kontrollerte variablene var de andre variablene vi kontrollerte under forsøket.

Bare en liten repetisjon, og nå kan elevene se hvor du kommer fra. Du er nesten der! Be elevene finne ut om de er fornøyd med hvordan eksperimentet gikk. De vil selvfølgelig si ja / nei / kanskje / ikke sikker, men du kan re-setning ved å spørre direkte ” var eksperimentet rettferdig eller ikke ?”. Barn har en iboende ide om hva som er rettferdig eller ikke, du må bare se dem argumentere på lekeplassen over å ta svinger! Alt du trenger å gjøre er å få dem til å evaluere eksperimentet og finne ut om måten du kjørte eksperimentet, tillot deg å teste spørsmålet du reiste, dvs.’. I dette kan du stille dem en rekke spørsmål:

• har vi målt temperaturen nøyaktig? Var det noe som kunne føre til en feil her?
• målte vi plantehøyden nøyaktig? Var det noe som kunne føre til en feil her også?
• kontrollerte vi nøyaktig de andre variablene? Var det noe som kunne føre til en feil her?
• var det noe annet i eksperimentreplikasjonene som ga et resultat som kunne anses urettferdig?

dette er en god tid nå for å diskutere hvorfor du hadde elevene kjøre eksperimentet flere ganger. Hvorfor? For å få en gjennomsnittlig lesing på tvers av forsøkene for å redusere eksperimentell feil. På dette punktet har du mer eller mindre spikret det! Ved å få elevene til å følge sekvensen for å identifisere og kontrollere variabler og nøyaktig måle resultatet, alt mens du stiller spørsmål om eksperimentet er rettferdig eller ikke, vil du gå langt for å sette opp tankegangen som trengs for å kjøre et eksperiment i en hvilken som helst disiplin. Det du faktisk lærer er eksperimentell design, en kritisk tenkningsprosess som aldri bør hoppes over før du kjører et eksperiment i den virkelige verden. Et flott scenario å stille til elevene om verdiene av god eksperimentell design er dette: tenk deg om du brukte 3 år og tusenvis av dollar på en bestemt studie bare for å finne ut på slutten at eksperimentet ditt var feil fra begynnelsen. Du ville være mer enn opprørt!

Til Slutt må Du nevne at poenget med å skrive opp eksperimentet er slik at noen andre kan gjenta måten du kjørte på og sjekke om de får de samme resultatene. I vitenskapelig tale skaper du et forfalskbart og repeterbart eksperiment. Med andre ord, er du bare å gjøre ting opp eller kan noen teste gyldigheten av dine krav? Dette minner meg om et veldig kjent sitat!

” Ingen mengde eksperimentering kan noen gang bevise at jeg har rett; et enkelt eksperiment kan bevise at jeg tar feil.”Albert Einstein

selvfølgelig er det nå på tide å forsterke konseptet ved å utgjøre et helt nytt eksperiment og veilede dem gjennom å identifisere variabeltypene, rettferdig testing og endelig evaluere hva de gjorde. Hvis du gjentar denne øvelsen nok ganger, vil tankeprosessene til en forsker bli innblandet i elevene dine, og hele prosessen med hvordan forskere jobber, vil være mindre av et mysterium. De vil da kunne identifisere variabler raskt i et gitt eksperiment og utgjøre et testbart spørsmål som gir et gyldig resultat som kan gjentas av noen andre. Det er definitivt verdt å chatte med elevene om hvordan de kan bruke den vitenskapelige prosessen til sine egne liv;

• Hva er det beste forholdet mellom ingredienser som skal brukes i en sjokoladekake?
• hvilken sjampo gir håret mitt mest styrke?
• Hvilken plengjødsel er best å bruke?
• hvilket oktannivå gir den beste drivstofføkonomien i en bil?

for de aller fleste situasjoner du ser på, er det ofte en måte å vitenskapelig sjekke hva som faktisk skjer. I hovedsak sier den vitenskapelige metoden ‘ hvis jeg har situasjon For X, Y, Z … hva ville skje Med Z hvis Jeg varierer X Og kontrollerer Y … og hvordan kan jeg teste dette for å registrere et gyldig svar som er reproduserbart og testbart av noen andre?’

hvis du følger alt dette og begynner å bruke det i klasserommet, kan barnas sinn bare vokse som resultat. Det var selve adventen av den vitenskapelige metoden som virkelig akselererte sivilisasjonen for å produsere vår nåværende livsstil. Å forstå hvordan forskere jobber er en svært viktig oppgave for alle lærere å innpode i våre studenter, uansett om de er akademisk begavede eller ikke. Dessverre risikerer det ikke å skape en generasjon med mangel på forståelse av vitenskapelige prosesser som raskt kan føre til offentlig mistillit og til og med fiendskap mot de menneskene som jobber hardt for å bruke verifiserbare bevis for å forbedre våre liv. Dessuten ville det ikke være bare flott å ha ferdighetene til å finne ut hvorfor ting skjer hele tiden? Høres ut som en plan for meg!

God undervisning,

Ben