Mallinnus tieteessä ja Storyboard That

Tiedemallien käyttö

Auttaaksemme meitä ymmärtämään ympäröivää maailmaa luomme ilmiöistä mentaalimalleja. Näiden mallien avulla voimme saada oman käsityksensä siitä, mitä ja miksi jotain tapahtuu. Nämä mallit ovat henkilökohtaisia, eivätkä ne välttämättä aina vastaa jonkun muun mallia. Ne voivat usein olla epävakaita, epätäydellisiä tai viallisia. Toisaalta käsitteelliset mallit ovat ilmiöiden yhteisiä ja eksplisiittisiä esityksiä tai analogioita. Tiedemiehet voivat käyttää näitä malleja auttaakseen heitä ymmärtämään ympäröivää maailmaa. Malleja käytetään kaikilla tieteenaloilla ja ne tarjoavat ulkoisia versioita mentaalikäsitteistä. Mallit eivät ole täydellinen esitys; ne ovat yksinkertaistettu versio järjestelmästä, joka korostaa tiettyjä alueita ja jättää muut huomiotta.

Seuraavan sukupolven tiedestandardeissa (NGSS) on "mallien kehittäminen ja käyttö" listattu yhdeksi kahdeksasta tieteen ja tekniikan käytännöstä. Opettajia rohkaistaan kehittämään opiskelijoiden mallintamistaitoja lapsen koulutuksen kaikissa vaiheissa. Varhaisvuosina opiskelijat voivat tuottaa leimattuja kuvia ilmiöistä. Lukiossa opiskelijat voivat edistää mallikehitystaitojaan korostamalla erilaisia muuttujia ja niiden välisiä suhteita.

Storyboard That luodut visuaaliset mallit voivat olla loistavia opetusvälineitä. Opiskelijoiden saaminen kehittämään ja käyttämään omia mallejaan on kuitenkin myös tärkeää useista syistä. Tarkan mallin luomiseksi opiskelijoiden on ymmärrettävä aihe yksityiskohtaisesti. Kaikki oppilaiden malleissaan tekemät virheet voivat korostaa ymmärryksen puutteita tai väärinkäsityksiä. Aiheen alkuun ja loppuun voidaan luoda malleja nähdäkseen kuinka opiskelijoiden ajattelu on muuttunut.

Mallit voivat myös olla monenlaisia, piirroksista ja fyysisistä kopioista analogioihin ja tietokonesimulaatioihin. Kaiken tyyppisiä malleja ei voi tehdä Storyboard That, mutta on joitakin, jotka sopivat hyvin, kuten visuaaliset käsitteelliset mallit. Alla on joitain esimerkkejä, jotka osoittavat, kuinka voit käyttää Storyboard That -malleja luonnontieteiden luokissasi luonnontieteiden tyypistä riippumatta!

Tiedemalliesimerkkejä

Analogiset mallit ovat loistava tapa kuvata jotain opiskelijoille, joita he eivät voi nähdä. Opettajat käyttävät niitä jatkuvasti, kun he vertaavat järjestelmää johonkin, johon oppilaat ovat tutumpia. Mitä enemmän samankaltaisuuksia analogiamallilla on kohdejärjestelmän kanssa, sitä parempi. Näiden mallien visuaaliset esitykset auttavat opiskelijoita luomaan konseptilinkkejä helpommin. Voi olla vieläkin tehokkaampaa, jos opiskelijat luovat omia analogiamallejaan Storyboard That! Keskustelut samankaltaisuuksista ja eroista analogian välillä ovat välttämättömiä niiden luomisen jälkeen. Ne voivat olla opettajan johtamia koko luokan puitteissa tai pienempiä oppilaiden johtamia keskusteluja. Analogiset mallit voivat olla hyödyllisiä, kun opiskelijat oppivat monenlaisista luonnontieteiden aiheista, erityisesti aiheista, joissa on abstrakteja vaikeasti visualisoitavia osia, kuten sähköpiirejä.

Malleja voidaan käyttää myös kuvaamaan asioita, joita ei voi nähdä, kuten voimia. Kuten sähköpiireissä, opiskelijoiden voi olla vaikea kuvitella voimia, koska niitä ei voida fyysisesti nähdä. Opiskelijat voivat luoda voimakaavioita hahmojen ja kohtausten avulla, joissa nuolet osoittavat voimien koon ja suuruuden. Opiskelija osaa sitten miettiä resultanttivoimaa ja sen vaikutusta eri kappaleiden liikkeisiin.

Pyydä oppilaita luomaan selitettyjä kaavioita tieteellisen prosessin selittämiseksi jopa yksinkertaisissa ilmiöissä. Annotoidut kaaviot ovat yhdistelmä tekstiä ja kuvia, jotka auttavat vastaamaan tieteelliseen kysymykseen. Ne voivat näyttää prosesseja, jotka muuten olisivat näkymättömiä, kuten molekyylejä tai voimia. Lisää suurennuslasi ja anna "zoomattu" näkymä siitä, mitä tapahtuu, ja korostaa, että malli ei ole mittakaavassa.

Käytä esityksiä kehon eri järjestelmistä, jotta opiskelijat ymmärtävät eri komponentit. Storyboard That sisältää erityisiä taideteoksia, jotka on suunniteltu auttamaan opiskelijoita ymmärtämään erilaisia biologian alueita, kuten soluja ja kehon järjestelmiä. Luo kerronnallisia kuvakäsikirjoituksia tarkastellaksesi kehossa tapahtuvia prosesseja. Näitä malleja luodessaan opiskelijat voivat omistaa solun kuvaamaan, mitä kussakin vaiheessa tapahtuu.

Opiskelijat voivat myös tarkastella ruoansulatusjärjestelmää molekyylitasolla ja mallintaa eri makromolekyylien hajoamista pienempiin, käyttökelpoisempiin osiin. Opiskelija osaa käyttää erilaisia muotoja edustamaan molekyylejä ja entsyymejä ja viivoja kuvaamaan molekyylien välisiä sidoksia.

Oppilaiden saaminen pohtimaan energian liikkumista elävien olentojen välillä voi olla hankalaa. Tätä aihetta opetettaessa aloitamme yleensä ravintoketjusta. Ravintoketju asettaa organismit järjestykseen ja näyttää sitten nuolien avulla energian kulkua elävästä olennosta toiseen. Ruokaketjujen jälkeen siirrämme opiskelijat yleensä tarkastelemaan monimutkaisempia kulutussuhteita ravintoverkkojen mallintamina. Nämä visuaaliset mallit voidaan luoda nopeasti ja helposti Storyboard That käyttämällä nuolia ja kuvia eri eläimistä Photos for Class tai Animals-kategoriassa.

Opiskelijat voivat helposti tuottaa atomimalleja ja näyttää niiden järjestyksen. On olemassa useita tapoja, joilla opiskelijat voivat esittää tämän, mutta yleinen tapa on luoda maila- ja pallomalleja. Tikku- ja pallomalleissa voidaan näyttää erityyppisiä atomeja ja niiden välisiä sidoksia. Ne ovat kuitenkin rajallisia, koska ne osoittavat järjestelyn ja sidokset vain kahdessa ulottuvuudessa. Oppilaat voivat käyttää näitä 2D-kuvia luodakseen molekyyleistä 3D-malleja muovailusavesta tai -paperista.

Kun opiskelijat ovat tutkineet, kuinka atomit voidaan järjestää molekyylien muodostamiseksi, he voivat tarkastella, kuinka atomit voidaan järjestää uudelleen kemiallisten reaktioiden aikana. Nämä mallit ovat hyödyllisiä, koska niiden avulla oppilaat ymmärtävät, että atomien kokonaismäärä säilyy kemiallisen reaktion aikana. Ne ovat myös erittäin hyödyllisiä opetettaessa oppilaita tasapainottamaan symboliyhtälöitä.

Tarkastele aineen eri tiloja mallintamalla hiukkasia eri tilanteissa. Alla olevassa tehtävässä opiskelijat voivat verrata sitä, mitä tapahtuu todellisessa, suuressa mittakaavassa, siihen, mitä tapahtuu hiukkastason tasolla. Suorittaakseen tämän onnistuneesti opiskelijoiden on yhdistettävä tiedot hiukkasista, lämpötilasta ja energiasta.

Mallit voivat olla erittäin hyödyllisiä, kun tarkastellaan, kuinka prosessit toimivat yhdessä maan järjestelmissä. Oppilaat voivat lisätä nuolia osoittamaan energian tai aineen liikettä. Ilmaston lämpenemisen esimerkissä nuolet osoittavat energian liikettä. Hiilen kiertoesimerkissä nuolet osoittavat hiilen liikettä. Oppilaat voivat sitten helposti sekoittaa tekstiä kuvakäsikirjoitukseen ja antaa heille mahdollisuuden selittää malliaan. On jopa toiminto, jonka avulla opiskelijat voivat tallentaa äänensä ja liittää sen kuvakäsikirjoitukseen.

On monia tapoja, joilla malleja voidaan käyttää avaruustieteen opetuksessa. Alla olevassa esimerkkikäsikirjoituksessa oppilaat piirtävät viivoja Maan, Kuun ja Auringon suhteellisista paikoista siihen, miten Kuu näyttää maasta. Kuten monien avaruusmallien ja aurinkokuntamme kohdalla, on erittäin vaikea saada oikea mittakaava; Tämä on rajoitus, josta voit keskustella oppilaidesi kanssa.

Arviointitaidot

Mallit eivät ole koskaan täydellisiä, koska ne tarjoavat yksinkertaistetun version todellisen maailman ilmiöstä. Tämä antaa opiskelijoille mahdollisuuden analysoida ja arvioida malleja. Luo T-kaavio, joka tuo esiin vahvuudet ja rajoitukset ja keskustele mallin tarkkuudesta. Tämän avulla voidaan sitten keksiä ideoita mallien parantamiseksi ja lähentämiseksi kohdeilmiötä. Näitä arviointitaitoja voi harjoitella pienestä pitäen. Nuoret opiskelijat voivat alkaa osoittaa eroja mallien ja todellisen järjestelmän välillä. Nämä analysointi- ja arviointitaidot antavat opiskelijoille mahdollisuuden ajatella syvällisesti käyttämällä korkeamman asteen prosessointitaitoja pohtiakseen mallin hiomista ja parantamista. Nämä arviointitehtävät voidaan suorittaa yksitellen. Luo omat arviointirubriikit tietylle mallille käyttämällä Quick Rubric -ohjelmaa.

Aiheeseen liittyvät toiminnot

Usein kysyttyjä kysymyksiä mallintamisesta tieteessä Storyboard That avulla

Mitä ovat tieteen mallit?

Tiedemallit ovat mentaalisia tai eksplisiittisiä esityksiä ilmiöistä, joiden avulla voimme ymmärtää ympäröivää maailmaa. Ne voivat olla henkilökohtaisia, jaettuja, epävakaita, epätäydellisiä tai viallisia.

Miksi mallit ovat tärkeitä tiedekasvatuksessa?

Mallien kehittäminen ja käyttö on listattu yhdeksi kahdeksasta Science and Engineering -käytännöstä Next Generation Science Standardsissa. Opettajia rohkaistaan kehittämään opiskelijoiden mallintamistaitoja kaikissa lapsen koulutuksen vaiheissa, sillä mallien avulla oppilaat voivat ymmärtää aiheen yksityiskohtaisesti, tuoda esiin ymmärryspuutteita tai väärinkäsityksiä ja näyttää kuinka oppilaiden ajattelu on muuttunut.

Mitä esimerkkejä tiedemalleista, joita voidaan luoda Storyboard That?

Storyboard That avulla voidaan luoda monenlaisia tieteellisiä malleja, kuten analogiamalleja, voimakaavioita, selitettyjä kaavioita, esityksiä kehon järjestelmistä, atomien ja molekyylien malleja sekä visuaalisia malleja ravintoketjuista ja -verkkoista.

Miten analogiamalleja voidaan käyttää luonnontieteiden koulutuksessa?

Analogiset mallit ovat hyödyllisiä luonnontieteiden koulutuksessa, koska ne voivat auttaa opiskelijoita ymmärtämään abstrakteja tai vaikeasti visualisoitavia aiheita, kuten sähköpiirejä. Opiskelijat voivat luoda omia analogiamalleja Storyboard That, ja keskustelu analogian ja kohdejärjestelmän yhtäläisyyksistä ja eroista on välttämätöntä.