variabile și testare corectă; predarea inimii experimentelor științifice

predarea testării variabile studenților

deși acesta nu este cel mai distractiv articol științific de acoperit, acesta acoperă unul dintre cele mai importante aspecte ale predării științei care trebuie abordate dacă vă veți asigura că înțelege exact cum funcționează metoda științifică. Indiferent dacă predați știința copiilor primari, studenților secundari, preșcolarilor sau studenților de licență, capacitatea dvs. de a transmite importanța și abilitatea de a testa corect variabilele este esențială pentru cursanții care fac primii pași în lumea științifică. Predăm metoda științifică într-o incursiune științifică de câțiva ani în școli, iar în timpul acestor vizite am descoperit adesea că oamenii solicită o simplă imagine de ansamblu a modului în care profesorii pot preda metodologia științifică în propriile săli de clasă, indiferent de scenariu.

în limbaj simplu, cea mai mare parte a metodei științifice se reduce pur și simplu la capacitatea cercetătorilor de a identifica o întrebare pe care doresc să o pună, unde pot folosi controale pentru a modifica doar un aspect al unei situații date, astfel încât măsurătorile să poată fi luate și să se poată trage o concluzie validă. Acest lucru implică de obicei un proces pas cu pas, din nou în limbaj simplu:

1. identificați care sunt lucrurile care se întâmplă într-o anumită situație (temperatură, umiditate, niveluri de lumină, înălțimea plantelor etc.). Vom numi aceste condiții de acum încolo.
2. determinați dacă oricare dintre condițiile de mai sus poate fi modificată deloc. De acum încolo, vom numi schimbarea ‘variabilă’.
3. dacă una dintre condiții poate fi variată, puteți măsura cu exactitate această condiție (de ex. temperatura)?
4. determinați dacă restul condițiilor pot fi controlate (de ex. pune totul într-o seră?). Dacă da, continuați mai departe. Dacă nu, credeți că contează sau să puneți un alt mod – rezultatele dvs. ar fi deschise pentru cineva care spune că experimentul dvs. a fost făcut prost, deoarece a existat altceva care afectează experimentul dvs. de care ar fi trebuit să țineți cont?
5. știind că puteți modifica cu exactitate o condiție și o puteți măsura în timp ce controlați orice altceva, există ceva despre situația în care doriți să aflați? Ceea ce vreau să spun prin aceasta este, puteți crea un experiment în care puteți schimba o condiție măsurabilă pentru a vedea dacă are vreun efect asupra unei alte condiții măsurabile a experimentului (de ex. înălțimea plantelor este afectată de temperatură)?
6. faceți o predicție bazată pe cunoștințele dvs. anterioare despre modul în care credeți că modificarea acestei condiții va afecta cealaltă condiție (de ex. poate ați putea crede că înălțimea plantelor crește pe măsură ce creșteți temperatura).
7. rulați experimentul, prin care condițiile unei situații nu se schimbă deloc (de ex. la aceeași temperatură timp de 2 săptămâni) și, în același timp, executați o altă situație în care una dintre condiții este schimbată în același interval de timp dat și măsurați efectele (de exemplu, înălțimea plantei este măsurată în mod regulat de fiecare dată când creșteți temperatura într-un experiment și nu faceți acest lucru într-un alt experiment).
8. înregistrați rezultatele cu precizie de fiecare dată când faceți experimentul. Sperăm că vă reproduceți studiul de multe ori pentru a scăpa de orice greșeli pe care le-ați fi făcut.
9. trage o concluzie pe baza rezultatelor tale
10. scrie experimentul astfel încât altcineva să poată reproduce ceea ce ai făcut folosind instrucțiunile tale și să vadă dacă și ele produc același rezultat.

acum, după ce le explicați elevilor dvs. cele de mai sus și le lăsați să se obișnuiască cu ideea, puteți începe să introduceți limbajul științific. Schimbați cuvântul ” condiție “în” Variabilă “pentru început și evidențiați faptul că cuvântul variabilă provine de la cuvântul” variază”, adică a schimba. Acest lucru indică destul de mult ceea ce încercăm să facem în multe feluri! Deci, odată ce elevul ajunge la trântă că aveți variabile într-un experiment, este timpul să introduceți tipurile de variabile fără a le confunda. Personal mi-a fost mai ușor să întreb următoarele:

• ce am variat de fiecare dată în experiment?
• ce am măsurat în speranța de a vedea un rezultat diferit după variația experimentului?
• ce alte lucruri am controlat în experimentul nostru?

în exemplul de mai sus, elevii vor identifica rapid că schimbați temperatura de fiecare dată și că sperăm să vedem o schimbare a înălțimii plantei, restul rămânând constant în seră. Acum este timpul pentru a pune o listă pe placa de întrebările de mai sus, cu excepția de data aceasta le-am da numele lor științifice:

• variabila independentă este cea pe care am variat-o de fiecare dată în experiment.
• variabila dependentă a fost cea pe care am măsurat-o în speranța de a vedea o schimbare de rezultat ca răspuns la schimbarea variabilei independente.
• variabilele controlate au fost celelalte variabile pe care le-am controlat în timpul experimentului.

doar o mică repetiție și acum elevii pot vedea de unde veniți. Aproape ai ajuns! Cereți elevilor să afle dacă sunt mulțumiți de modul în care a decurs experimentul. Desigur, vor spune da / nu / poate / nu sunt sigur, dar puteți re-fraza întrebând direct ” a fost experimentul corect sau nu?”. Copiii au o idee inerentă a ceea ce este corect sau nu, trebuie doar să urmăriți-le susțin în locul de joacă peste a lua transformă! Tot ce trebuie să faceți este să le evaluați experimentul și să aflați dacă modul în care ați condus experimentul v-a permis să testați corect întrebarea pe care ați ridicat-o, adică temperatura afectează creșterea plantelor?’. În aceasta le puteți pune o varietate de întrebări:

• am măsurat cu exactitate temperatura? A existat ceva care ar putea duce la o eroare aici?
• am măsurat cu exactitate înălțimea plantei? A existat ceva care ar putea duce la o eroare și aici?
• am controlat cu exactitate celelalte variabile? A existat ceva care ar putea duce la o eroare aici?
• a mai existat ceva în replicările experimentului care a dat un rezultat care ar putea fi considerat nedrept?

acesta este un moment bun acum pentru a discuta De ce i-ați pus pe studenți să conducă experimentul de mai multe ori. De ce? Pentru a obține o citire medie a experimentelor pentru a reduce eroarea experimentală. În acest moment, l-ați bătut mai mult sau mai puțin! Prin faptul că elevii urmează secvența de identificare și control al variabilelor și măsurarea cu exactitate a rezultatului, toate în timp ce pun întrebări dacă experimentul este corect sau nu, veți merge mult până la stabilirea mentalității necesare pentru a rula orice experiment în orice disciplină. Ceea ce predați de fapt este designul experimental, un proces de gândire critică care nu ar trebui omis niciodată înainte de a rula un experiment în lumea reală. Un scenariu excelent pentru a pune studenților despre valorile unui design experimental bun este acesta: imaginați-vă dacă ați petrecut 3 ani și mii de dolari pe un anumit studiu doar pentru a afla la final că experimentul dvs. a fost defect de la început. Ai fi mai mult decât supărat!

în cele din urmă, trebuie să menționați că punctul de a scrie experimentul este astfel încât altcineva să poată repeta modul în care l-ați rulat și să verifice dacă obține aceleași rezultate. În vorbirea științifică, creați un experiment falsificabil și repetabil. Cu alte cuvinte, doar inventezi lucruri sau poate cineva să testeze validitatea revendicărilor tale? Acest lucru îmi amintește de un citat foarte celebru!

“nici o cantitate de experimentare nu mă poate dovedi vreodată corect; un singur experiment mă poate dovedi greșit.”Albert Einstein

desigur, acum este momentul să consolidăm conceptul prezentând un experiment complet nou și ghidându-i prin identificarea tipurilor de variabile, testarea corectă și, în cele din urmă, evaluarea a ceea ce au făcut. Dacă repetați acest exercițiu de suficiente ori, procesele de gândire ale unui cercetător vor fi înrădăcinate în elevii dvs. și întregul proces al modului în care lucrează oamenii de știință va fi mai puțin un mister. Ei vor putea apoi să identifice rapid variabilele în orice experiment dat și să pună o întrebare testabilă care produce un rezultat valid care poate fi repetat de altcineva. Cu siguranță merită să discutați cu studenții despre modul în care ar putea aplica procesul științific în propria lor viață;

• care este cel mai bun raport de ingrediente de utilizat într-un tort de ciocolată?
• ce șampon dă părului meu cea mai mare putere?
• ce îngrășământ de gazon este cel mai bun de utilizat?
• care Nivel octanic produce cea mai bună economie de combustibil într-o mașină?

pentru marea majoritate a situațiilor la care vă uitați, există adesea o modalitate de a verifica științific ce se întâmplă de fapt. În esență, metoda științifică spune ‘ dacă am situația X, Y, Z … ce s-ar întâmpla cu Z dacă variez X și controlez Y…și cum pot testa corect acest lucru pentru a înregistra un răspuns valid care este reproductibil și testabil de altcineva?’

dacă urmați toate acestea și începeți să le aplicați în clasă, mințile copiilor pot crește doar ca rezultat. A fost însăși apariția metodei științifice care a accelerat cu adevărat civilizația pentru a produce modul nostru actual de viață. Înțelegerea modului în care lucrează oamenii de știință este o sarcină foarte importantă pentru toți profesorii de a insufla studenților noștri, indiferent dacă sunt înzestrați academic sau nu. Din păcate, a nu face acest lucru riscă să creeze o generație cu o lipsă de înțelegere a proceselor științifice care pot aduce rapid neîncredere publică și chiar animozitate împotriva oamenilor care folosesc munca grea pentru a folosi dovezi verificabile pentru a ne îmbunătăți viața. În afară de care, nu ar fi doar o mare pentru a avea abilitățile de a lucra de ce lucrurile se întâmplă tot timpul? Sună ca un plan pentru mine!

învățătură fericită,

Ben