Variáveis & justo testes; ensino coração de experiências científicas

Ensino variável de teste para estudantes

Enquanto isso não é o mais “divertido” artigo científico para cobrir, ele cobre um dos mais importantes aspectos do ensino de ciências, que precisa ser abordado, se você estiver indo para garantir que a sua classe compreende exatamente como o método científico funciona de verdade. Se você está ensinando ciência para crianças primárias, alunos do Ensino Médio, pré-escolares ou estudantes de graduação, sua capacidade de transmitir a importância e a habilidade de testar variáveis de forma justa é fundamental para que os alunos dêem seus primeiros passos no mundo científico. Ensinamos o método científico em incursões científicas há vários anos nas escolas e, durante essas visitas, muitas vezes descobrimos que as pessoas solicitam uma visão geral simples de como os professores podem ensinar metodologia científica em suas próprias salas de aula, independentemente de qual seja o cenário.

Em linguagem simples, a maioria do método científico simplesmente se resume a uma investigadores capacidade de identificar uma questão que eles querem pedir, onde eles podem usar controles para modificar apenas um aspecto de uma determinada situação para que medidas podem ser tomadas e uma conclusão válida pode ser desenhado. Isso normalmente envolve um processo passo a passo, novamente em linguagem simples:

1. identifique quais são as coisas acontecendo em uma determinada situação (temperatura, umidade, níveis de luz, altura da planta, etc.). Vamos chamar essas condições a partir de agora.
2. Determine se alguma das condições acima pode ser alterada. A partir de agora, vamos chamar de “variação”.
3. se uma das condições pode ser variada, você pode medir com precisão esta condição (por exemplo. temperatura)?
4. Determine se o restante das condições pode ser controlado (por exemplo. colocar tudo em uma estufa?). Em caso afirmativo, prossiga. Caso contrário, você acha que é importante ou colocar de outra maneira-seus resultados estariam abertos a alguém dizendo que seu experimento foi mal feito, pois havia algo mais afetando seu experimento que você deveria ter levado em consideração?
5. sabendo que você pode modificar com precisão uma condição e medi-la enquanto controla todo o resto, há algo sobre a situação em que você gostaria de descobrir? O que quero dizer com isso é, você pode criar um experimento onde você pode mudar uma condição mensurável para ver se ela tem algum efeito em outra condição mensurável do experimento (por exemplo. a altura da planta é afetada pela temperatura)?
6. faça uma previsão com base em seu conhecimento prévio sobre como você acha que variar essa condição afetará a outra condição (por exemplo. talvez você possa pensar que a altura da planta aumenta à medida que aumenta a temperatura).
7. execute o experimento, pelo qual as condições de uma situação nunca mudam (por exemplo. planta permanece na mesma temperatura por 2 semanas) e, ao mesmo tempo, executar outra situação em que uma das condições é alterado durante o mesmo período de tempo determinado e você medir a afeta (por exemplo, a altura da planta é medido em uma base regular, a cada vez que você aumentar a temperatura em um experimento e não fazê-lo em outro experimento).
8. registre os resultados com precisão cada vez que fizer o experimento. Espero que você replique seu estudo muitas vezes para se livrar de quaisquer erros que você possa ter cometido.
9. Tire uma conclusão com base em seus resultados
10. escreva o experimento para que outra pessoa possa reproduzir o que você fez usando suas instruções e ver se eles também produzem o mesmo resultado.

agora, depois de explicar o acima para seus alunos e deixá-los se acostumar com a ideia, você pode começar a introduzir a linguagem científica. Altere a palavra “condição” para “variável” para começar e destaque que a palavra variável vem da palavra “variar”, ou seja, mudar. Isso indica o que estamos tentando fazer de várias maneiras! Portanto, uma vez que o aluno entenda que você tem variáveis em um experimento, é hora de introduzir os tipos de variáveis sem confundi-las. Pessoalmente, achei mais fácil perguntar o seguinte:

• o que variamos a cada vez no experimento?O que medimos na esperança de ver um resultado diferente depois de variar o experimento?Que outras coisas controlamos em nosso experimento?

no exemplo acima, os alunos identificarão rapidamente que você estava mudando a temperatura a cada vez e que esperávamos ver uma mudança na altura da planta, com todo o resto permanecendo constante na estufa. Agora é hora de colocar uma lista no quadro das perguntas acima, exceto que desta vez damos a eles seus nomes científicos:

• a variável independente é aquela que variamos cada vez no experimento.
• a variável dependente foi a que medimos na esperança de ver uma mudança de resultado em resposta à mudança da variável independente.
• as variáveis controladas foram as outras variáveis que controlamos durante o experimento.

apenas uma ligeira repetição e agora os alunos podem ver de onde você está vindo. Você está quase lá! Peça aos alunos para descobrir se eles estão felizes com a forma como o experimento foi. É claro que eles dirão sim / não / talvez / não tenho certeza, mas você pode repetir perguntando diretamente ” o experimento foi justo ou não?”. As crianças têm uma idéia inerente do que é justo ou não, você só tem que vê-los discutir no playground sobre se revezando! Tudo o que você precisa fazer é fazer com que eles avaliem o experimento e descubram se a maneira como você executou o experimento permitiu que você testasse razoavelmente a pergunta que você levantou, ou seja, ‘a temperatura afeta o crescimento das plantas?’. Nisso você pode fazer-lhes uma variedade de perguntas:

• medimos com precisão a temperatura? Havia algo que poderia levar a um erro aqui?
• medimos com precisão a altura da planta? Havia algo que poderia levar a um erro aqui também?
• controlamos com precisão as outras variáveis? Havia algo que poderia levar a um erro aqui?
• havia mais alguma coisa nas replicações do experimento que desse um resultado que poderia ser considerado injusto?

este é um bom momento agora para discutir por que você fez os alunos executarem o experimento várias vezes. Por quê? Para obter uma leitura média nos experimentos para reduzir o erro experimental. Neste ponto, você mais ou menos acertou! Pedindo aos alunos que siga a seqüência de identificação e controle de variáveis e medir com precisão o resultado, ao mesmo tempo fazendo perguntas como se o experimento é justo ou não você vai percorrer um longo caminho para configurar a mentalidade necessária para executar qualquer experimento em qualquer disciplina. O que você está realmente ensinando É design experimental, um processo de pensamento crítico que nunca deve ser ignorado antes de executar um experimento no mundo real. Um ótimo cenário para representar aos alunos sobre os valores de um bom design experimental é este: imagine se você gastasse 3 anos e milhares de dólares em um estudo específico apenas para descobrir no final que seu experimento foi falho desde o início. Você ficaria mais do que chateado!

finalmente, você precisa mencionar que o ponto de escrever o experimento é para que outra pessoa possa repetir a maneira como você o executou e verificar se obtém os mesmos resultados. Em termos científicos, você está criando um experimento falsificável e repetível. Em outras palavras, você está apenas inventando coisas ou alguém pode testar a validade de suas reivindicações? Isso me lembra uma citação muito famosa!

” nenhuma quantidade de experimentação pode me provar certo; um único experimento pode me provar errado.”Albert Einstein

claro, agora é a hora de reforçar o conceito, apresentando um experimento totalmente novo e orientando-os através da identificação dos tipos de variáveis, testes justos e, finalmente, avaliando o que eles fizeram. Se você repetir este exercício vezes suficientes, os processos de pensamento de um pesquisador serão enraizados em seus alunos e todo o processo de como os cientistas trabalham será menos um mistério. Eles serão capazes de identificar variáveis rapidamente em qualquer experimento e colocar uma pergunta testável que produz um resultado válido que pode ser repetido por outra pessoa. Definitivamente, vale a pena conversar com os alunos sobre como eles poderiam aplicar o processo científico às suas próprias vidas;

• Qual é a melhor proporção de ingredientes para usar em um bolo de chocolate?
• qual shampoo dá mais força ao meu cabelo?
• qual fertilizante de gramado é o melhor para usar?
• qual nível de octano produz a melhor economia de combustível em um carro?

para a grande maioria das situações que você está olhando, muitas vezes há uma maneira de verificar cientificamente o que realmente está acontecendo. Essencialmente, o método científico está dizendo ‘ Se eu tiver situação de X, Y, Z … O que aconteceria com Z se eu variasse X e controlasse Y…e como posso testar isso de forma justa para registrar uma resposta válida que seja reproduzível e testável por outra pessoa?Se você seguir tudo isso e começar a aplicá-lo em sua sala de aula, as mentes das crianças só podem crescer como resultado. Foi o próprio advento do método científico que realmente acelerou a civilização para produzir nosso modo de vida atual. Entender como os cientistas trabalham é uma tarefa muito importante para todos os professores para incutir em nossos alunos, independentemente se eles são academicamente dotados ou não. Infelizmente, não fazer isso corre o risco de criar uma geração com falta de compreensão dos processos científicos que podem rapidamente gerar desconfiança pública e até animosidade contra as próprias pessoas que usam o trabalho duro para usar evidências verificáveis para melhorar nossas vidas. Além disso, não seria ótimo ter as habilidades para descobrir por que as coisas acontecem o tempo todo? Parece um plano para mim!

ensino feliz,

Ben