Научни Стъпки на Метода

Какво е научният метод?

Научният метод се използва широко от 17 век като процес, чрез който учените "правят наука" в реалния свят. Използван е за откриване на много невероятни неща за света около нас. Научният метод е постоянен процес: едно откритие може да доведе до много повече въпроси, които при изследване могат да доведат до повече отговори. В зависимост от нивото на вашите ученици, учебната програма на вашия район и други фактори, описаните по-долу стъпки може да не съвпадат точно с това, което преподавате. Процесът обаче все пак трябва да съвпада концептуално. В допълнение към обобщението на ключовите стъпки на научния метод се предлагат дейности, които да ангажират вашите студенти да мислят за науката в реалния свят.

Повече опций

Копирайте Тази Разказка

Start Free Trial

1. Направете наблюдения

Всеки прави това през цялото време, от второто се събуждаме до второто, лягаме да спим. От много ранна възраст децата поемат ролята на учени, като внимателно наблюдават света около тях. Storyboard That за разказване, Storyboard That може да се използва за описание на тези наблюдения под формата на кратки комикси. Наблюденията не са само неща, които виждаме с очите си. Те включват съвсем различен набор от неща и включват неща, които усещаме, ухаем, вкусваме, докосваме или чуваме. Те могат да произхождат и от информация, събрана с помощта на научно оборудване, като микроскопи, термометри и сеизмометри.

Повече опций

Копирайте Тази Разказка

2. Задайте въпрос

Въпросите могат да се основават на всичко, въпреки че на някои въпроси е по-лесно да се отговори от други. Една от най-важните части на научното проучване е мисленето за "хау" и "уай". Изпълнението с въпроси може да бъде чудесна дейност, която да завършите с вашите ученици. Накарайте учениците да измислят картинката на ума на всякакви въпроси, които имат по света, или да стесните въпросите до определена тема. В зависимост от възрастта на вашите ученици, може да забележите, че тези въпроси често се припокриват!

Повече опций

Копирайте Тази Разказка

3. Изследвания

Изследването може да бъде толкова просто като търсене в интернет или библиотека и е чудесно време да поговорите с вашите студенти за надеждни и ненадеждни източници. Учените използват списания, за да установят дали други учени са свършили подобна работа и какви предложения са направили тези учени за по-нататъшно проучване и експерименти. Друга идея е да прочетете някои изследвания, които сте намерили пред учениците, като подчертаете и обясните всеки предизвикателен ключов речник. Това ще насърчи студентите да направят изследвания, за да отговорят на техните въпроси, преди да завършат експеримент, особено ако такъв вече е направен.

4. Решете хипотеза

Хипотезата е изпитателно твърдение или образовано предположение. Хипотезата е важна, тъй като експериментът се опитва да определи как една променлива може да има ефект върху друга. При създаването на хипотеза е важно първо да се идентифицират зависимите и независими променливи в разследването. Помислете какъв ефект може да има промяната на независимата променлива върху зависимата променлива. От това формирайте изявление "ако ... тогава ...". Например, когато провеждате проучване, за да видите как температурата влияе върху растежа на плесен върху хляба, независимата променлива е температурата, а зависимата променлива е количеството мухъл, което расте върху хляба. Хипотезата "ако ... тогава ..." ще бъде: "Ако температурата се повиши, тогава количеството на плесен върху хляба също ще се увеличи."

5. Съберете данни

Данните могат да идват от завършване на предписана дейност, разработена от учител, извършване на експеримент на базата на тестируема хипотеза или чрез използване на публикувани данни по темата. За да разберете повече за това как да накарате студентите си да работят като учени и да проектират свои собствени експерименти, вижте " Експериментален дизайн ". Това също може да бъде чудесен момент, за да помогнете на учениците да разберат кои данни са най-важни за събиране.

6. Анализирайте данните

Организирайте резултатите от експеримента и потърсете модели, тенденции или друга информация. Често на този етап учениците могат да създават таблици и графики, за да улеснят разбирането на информацията. Това може да бъде чудесен начин за включване на математическите умения във вашия учебен план по наука.

7. Направете заключения след интерпретиране на данни

На този етап учените интерпретират данните, за да направят заключения; те решават дали данните поддържат или фалшифицират хипотеза.

Когато провеждате експеримент, за да видите как температурата влияе върху растежа на плесен върху хляба, тествайте две парчета хляб: едното оставете на топло място, а другото на студено. Една хипотеза би могла да бъде, ако температурата се понижи, тогава плесенът ще расте по-бързо . След приключване на експеримента, ако върху парчето хляб, останало на топло място, е нараснала повече плесен, данните не подкрепят хипотезата.

8. Споделете резултатите с други учени

Важно е да накарате вашите студенти да споделят работата си с връстниците си, за да продължат да проявяват интерес към научните изследвания. Студентите могат лесно да споделят своите резултати и заключения по много начини:

• Студентите критикуват взаимните писмени работи и предоставят партньорска оценка
• Студентите работят върху своите умения за публично говорене, като подготвят презентация, в която подробно описват работата си и обсъждат резултатите и заключенията си
• Създайте журнал за класна наука, за да съпоставите тялото на работа на учениците
• Публикувайте данни, диаграми или резултати на табла за обяви
• Студенти участват в дискусия в клас след експеримент
• Организирайте научен панаир, за да накарате студентите да споделят своите резултати и практическа работа
• Общоучилищно събитие, приканващо външни съдии да инспектират работата на ученика
• Неофициално споделяне на информация между ученици или групи в класната стая с плакати или експонати

Споделянето на резултатите често става чрез публикуване на доклади чрез научни списания или изказване на научни конференции. Покажете на учениците примери за тези списания и вижте дали намират нещо, което смятат за интересно.

9. Повторете експеримента

Това обикновено се извършва от други учени по целия свят. Колкото повече хора могат да възпроизведат експеримент и да намерят едни и същи резултати, толкова повече подкрепя една теория. Въпреки това, вашите студенти могат да сравняват резултатите от други студенти или да извършват последващи експерименти. Това е особено страхотно упражнение, ако учениците са проектирали експеримент. Множество групи трябва да проведат един експеримент, за да проверят дали имат еднакви заключения или експериментът не е възпроизводим.

Много от големите научни открития, последвали този метод, също са страхотни истории! Storyboard That разказване Storyboard That може да се използва, за да накарате учениците да визуализират тези истории и да развият разбиране за това как изглежда научният метод в действие. Студентите могат да идентифицират различните стъпки на научния метод, следвайки историята на известни открития. В примера по-долу, разделителната площадка разглежда откриването на спиралната структура на ДНК.

Откриване на структурата на ДНК

Работата, извършена от Освалд Ейвъри, Колин Маклеод и Маклин Маккарти през 1944 г., показва, че дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК) е химичното вещество, носещо генетична информация. Въпреки че знаеха това, научната общност все още не беше сигурна каква форма има ДНК молекулата. Джеймс Уотсън и Франсис Крик предположиха, че молекулата ще има спирална форма. Те предвиждаха с помощта на математически изчисления, че рентгеновата дифракционна схема за спирала ще бъде X форма. Уотсън и Крик работеха върху създаването на модел на ДНК, базиран на тяхната хипотеза.

Розалинд Франклин, млад изследовател от King's College London, провежда изследвания, които разглеждат различните модели на дифракция, направени, когато рентгеновите лъчи са били осветени на различни проби. Една от пробите, която изследва, беше кристализирана ДНК.

Фотография 51 представлява рентгенова дифракционна снимка на ДНК, взета от Реймънд Гослинг (докторант под ръководството на Франклин) без разрешението или знанието на Франклин. Този образ беше показан на Уотсън и Крик. Когато Уотсън видя фотографията, веднага разбра, че структурата трябва да е спирална от рентгеновата форма на рентгеновата дифракционна картина.

Уотсън и Крик са наградени с Нобелова награда за физиология или медицина през 1962 г. за своите изследвания върху структурата на ДНК. Розалинд Франклин почина от рак на яйчниците на 38 години, четири години преди тази награда. Общоприето е, че нейните доказателства са били критични при идентифицирането на структурата на ДНК. Все още е спорно дали тя би определила структурата сама без работата на Уотсън и Крик.

Повече опций

Копирайте Тази Разказка

Друга голяма дейност е да накарате учениците да използват Storyboard That да разкажат история в историята като тази по-долу. Важно е да се отбележи, че не всички големи открития в историята на науката са следвали научния метод по-горе. Галилей и неговото откриване на луните на Юпитер е завладяващ пример за това.

Има много вълнуващи истории за научно откритие, които бихте могли да накарате вашите ученици да разкажат! Ето още няколко интересни истории за изследване и преразказване на студентите.

• Едмонд Халей и кометата на Халей
• Исак Нютон и откриването на гравитацията
• Карл Вилхелм Шеле и откриването на кислород
• Чарлз Дарвин и процесът на естествен подбор
• Луи Пастьор и откритието как да убиваме бактериите
• Александър Флеминг и откриването на антибиотици
• Луи дьо Брой с работата си върху материята и двойствеността на вълновите частици
• Димитри Менделеев и периодичната таблица
• Вилхелм Рентген и рентгенови лъчи
• Томас Йънг и вълновата теория на светлината
• Проектът в Манхатън и атомната бомба

За повече ресурси относно въздействието на научните проучвания и открития в историята, разгледайте нашите ресурси за история.

Галилей Галилей

Галилео Галилей е роден в Пиза, Италия, на 15 февруари 1564 г. Той е син на известен италиански музикант. Въпреки че е бил много заинтересован да стане католически свещеник, той започва своята степен да стане лекар в Пизанския университет. Той се влюби в математиката и физиката, когато случайно посети лекция по геометрия.

Един от най-важните и най-противоречиви документи на Галилео беше Siderus Nuncias или Starry Messenger , който подробно описва своите наблюдения върху луните на Юпитер. Тези наблюдения подкрепиха промяна в начина, по който хората разбират структурата на Вселената. До тези изненадващи наблюдения хората се бяха съгласили с гръцкия философ и учен Аристотел , който пръв изложи идеята, че Земята е в центъра на Вселената. Тази концепция за Вселената е била известна като Геоцентричен модел .

Галилей беше ранен пионер на телескопа. Ранните му телескопи често съдържаха недостатъци и създаваха размазани изображения, но все пак можеха да увеличат обекти около 30 пъти за наблюдателя. Той продаде телескопите си и използва парите, за да финансира своите изследвания. Той използва телескопа си, за да наблюдава нощното небе и да направи подробни наблюдения на видяното.

В нощта на 7 януари 1610 г. Галилей погледна в небето Юпитер. Той забеляза "три неподвижни звезди" много близо до планетата, всичките бяха подредени. През следващите няколко нощи той откри, че тези „звезди“ не са всички фиксирани и изглежда се движи по отношение на Юпитер. Вече знаем, че тези „звезди“ всъщност не са били звезди, а лунни Юпитер. Той осъзна, че ако тези тела обикалят около Юпитер, тогава геоцентричният модел няма смисъл. Тези данни подкрепят хелиоцентричния модел , идеята, че Слънцето е в центъра на нашата Вселена и че други небесни тела го орбитират. Николай Коперник беше полски учен, който за пръв път предположи, че Слънцето е в центъра на нашата Вселена.

Католическата църква по онова време беше изключително мощна сила в света и те изобщо не бяха впечатлени от откритията на Галилей. Църквата смяташе, че всяко споменаване на вселена, центрирана към Слънцето, противоречи на възгледите и Библията и много желае да спре разпространението на тази идея. Римската инквизиция е наречена Галилей, тъй като Църквата смятала, че се опитва да пренапише Библията. Беше установено, че Галилей е „заподозрян в ерес“ и беше вкаран в затвора. На следващия ден той беше поставен под домашен арест, докато не умря осем години по-късно.

Учените от съвременния ден са разбрали, че Слънцето е центърът на нашата Слънчева система, но не и Вселената. Нашето Слънце е много звезда като милиарди други в нашата Вселена. През 1992 г., 350 години след като Галилей е хвърлен в затвора, католическата църква призна, че не са правилни във възгледите на Галилей и папа Йоан Павел се извини за събитието.

Повече опций

Копирайте Тази Разказка

Често задавани въпроси относно научния метод

Защо научният метод е важен?

Научният метод е важен, защото осигурява систематичен начин за изследване и разбиране на естествения свят. Тя позволява на учените да правят обективни наблюдения, да формулират хипотези, които могат да се проверят, и да проектират експерименти, за да тестват тези хипотези. Като следват научния метод, учените могат да гарантират, че техните открития се основават на емпирични доказателства, а не са просто резултат от пристрастия или спекулации.

Какво е хипотеза?

Хипотезата е условно обяснение за наблюдавано явление. Това е изявление, подлежащо на проверка, което предвижда какво ще се случи при определени условия, ако хипотезата е вярна.

Какво е контролна група?

Контролна група е група в експеримент, която се използва като стандарт за сравнение. Контролната група не е изложена на експериментално лечение и се използва, за да се определи дали резултатите от експеримента се дължат на лечението или на някакъв друг фактор.

Какво е променлива?

Променлива е всеки фактор, който може да се промени в експеримент. Има два вида променливи: независими променливи и зависими променливи. Независимата променлива е факторът, който се манипулира от експериментатора, докато зависимата променлива е факторът, който се измерва.