Modelēšana zinātnē ar Storyboard That

Zinātnes modeļu izmantošana

Lai palīdzētu mums izprast apkārtējo pasauli, mēs veidojam parādību mentālos modeļus. Šie modeļi ļauj mums pašiem saprast, kas un kāpēc kaut kas notiek. Šie modeļi ir personiski un ne vienmēr var atbilst kāda cita modelim. Tie bieži var būt nestabili, nepilnīgi vai bojāti. No otras puses, konceptuālie modeļi ir kopīgas un skaidri izteiktas parādību reprezentācijas vai analoģijas. Šos modeļus zinātnieki var izmantot, lai palīdzētu viņiem izprast apkārtējo pasauli. Modeļi tiek izmantoti visās zinātnes jomās un piedāvā ārējās garīgo koncepciju versijas. Modeļi nav ideāls attēlojums; tie ir vienkāršota sistēmas versija, kas izceļ noteiktas jomas, vienlaikus ignorējot citas.

Nākamās paaudzes zinātnes standartos (NGSS) "modeļu izstrāde un izmantošana" ir norādīta kā viena no astoņām zinātnes un inženierijas praksēm. Skolotāji tiek aicināti attīstīt skolēnu prasmes modelēšanā visos bērna izglītības posmos. Pirmajos gados skolēni var radīt marķētas parādību ilustrācijas. Vidusskolā skolēni var uzlabot savas modeļu izstrādes prasmes, izceļot dažādus mainīgos lielumus un attiecības starp tiem.

Storyboard That izveidotie vizuālie modeļi var būt lieliski mācību rīki. Tomēr vairāku iemeslu dēļ ir svarīgi arī likt studentiem izstrādāt un izmantot savus modeļus. Lai izveidotu precīzu modeli, skolēniem ir detalizēti jāizprot tēma. Jebkuras kļūdas, ko skolēni pieļauj savos modeļos, var izcelt izpratnes nepilnības vai nepareizus priekšstatus. Modeļus var izveidot tēmas sākumā un atkal beigās, lai redzētu, kā mainījusies skolēnu domāšana.

Modeļiem var būt arī plašs dažādu formu klāsts, sākot no zīmējumiem un fiziskām kopijām līdz analoģijām un datorsimulācijām. Ne visu veidu modeļus var izveidot Storyboard That, taču ir daži, kas ir ļoti piemēroti, piemēram, vizuālie konceptuālie modeļi. Tālāk ir sniegti daži piemēri, lai parādītu, kā varat izmantot Storyboard That, lai izveidotu modeļus savās dabaszinātņu stundās neatkarīgi no zinātnes veida.

Zinātnes modeļu piemēri

Analogie modeļi ir lielisks veids, kā aprakstīt kaut ko studentiem, ko viņi nevar redzēt. Skolotāji tos izmanto visu laiku, kad viņi salīdzina sistēmu ar kaut ko, kas skolēniem ir vairāk pazīstams. Jo vairāk līdzību analoģijas modelim ir ar mērķa sistēmu, jo labāk. Šo modeļu vizuālie attēlojumi palīdz studentiem vieglāk izveidot koncepcijas saites. Var būt vēl efektīvāk likt studentiem izveidot savus analoģijas modeļus Storyboard That! Diskusijas par analoģijas līdzībām un atšķirībām ir būtiskas pēc to izveides. Tās var būt skolotāja vadītas visas klases ietvaros vai mazākas studentu vadītas diskusijas. Analogie modeļi var būt noderīgi, ja studenti apgūst plašu dabaszinātņu tēmu loku, jo īpaši tēmas ar abstraktām grūti vizualizējamām daļām, piemēram, elektriskām ķēdēm.

Modeļus var izmantot arī, lai attēlotu lietas, kuras nevar redzēt, piemēram, spēkus. Tāpat kā elektriskās ķēdes gadījumā, studentiem var būt grūti iedomāties spēkus, jo tos nevar fiziski redzēt. Studenti var izveidot spēka diagrammas, izmantojot rakstzīmes un ainas, ar bultiņām, lai parādītu spēku lielumu un lielumu. Pēc tam skolēni var domāt par rezultējošo spēku un tā ietekmi uz dažādu ķermeņu kustību.

Pat ar vienkāršām parādībām lieciet studentiem izveidot anotētas diagrammas, lai izskaidrotu zinātnisko procesu. Anotētās diagrammas ir teksta un ilustrāciju kombinācija, kas palīdz atbildēt uz zinātnes jautājumu. Tie var parādīt procesus, kas citādi būtu neredzami, piemēram, molekulas vai spēkus. Pievienojiet palielināmo stiklu un sniedziet "tuvinātu" skatu uz notiekošo un lai uzsvērtu, ka modelis nav mērogots.

Izmantojiet dažādu ķermeņa sistēmu attēlojumus, lai skolēni saprastu dažādās sastāvdaļas. Storyboard That ir īpaši mākslas darbi, kas ir izstrādāti, lai palīdzētu skolēniem izprast dažādas bioloģijas jomas, piemēram, šūnas un ķermeņa sistēmas. Izveidojiet stāstījuma plānus, lai apskatītu procesus, kas notiek organismā. Veidojot šos modeļus, studenti var veltīt šūnu, lai aprakstītu, kas notiek katrā posmā.

Skolēni varēja arī aplūkot gremošanas sistēmu molekulārā līmenī un modelēt dažādu makromolekulu sadalīšanos mazākās, vairāk izmantojamās daļās. Studenti var izmantot dažādas formas, lai attēlotu molekulas un fermentus, un līnijas, lai attēlotu saites starp molekulām.

Var būt sarežģīti likt studentiem domāt par to, kā enerģija pārvietojas starp dzīvām būtnēm. Mācot šo tēmu, mēs parasti sākam ar barības ķēdi. Barības ķēde sakārto organismus un pēc tam izmanto bultiņas, lai parādītu enerģijas plūsmu no vienas dzīvas būtnes uz otru. Pēc pārtikas ķēdēm mēs parasti virzām studentus uz sarežģītākām patēriņa attiecībām, ko modelē pārtikas tīkli. Šos vizuālos modeļus var ātri un vienkārši izveidot Storyboard That, izmantojot bultiņas un dažādu dzīvnieku attēlus no Photos for Class vai kategorijas Animals.

Studenti var viegli izveidot atomu modeļus un parādīt, kā tie ir sakārtoti. Ir vairāki veidi, kā skolēni to var attēlot, taču izplatīts veids ir izveidot nūju un bumbiņu modeļus. Nūju un lodīšu modeļi var parādīt dažādu veidu atomus un saites starp tiem. Tomēr tie ir ierobežoti, jo tie parāda izvietojumu un saites tikai divās dimensijās. Studenti var izmantot šos 2D attēlus, lai izveidotu molekulu 3D modeļus no modelējamā māla vai papīra.

Pēc tam, kad skolēni ir apskatījuši, kā atomus var sakārtot, lai izveidotu molekulas, viņi var apskatīt, kā atomus var pārkārtot ķīmisko reakciju laikā. Šie modeļi ir noderīgi, jo tie ļauj jūsu skolēniem saprast, ka ķīmiskās reakcijas laikā tiek saglabāts kopējais atomu skaits. Tie ir arī ļoti noderīgi, mācot studentiem, kā līdzsvarot simbolu vienādojumus.

Aplūkojiet dažādus matērijas stāvokļus, modelējot daļiņas dažādās situācijās. Zemāk esošajā aktivitātē skolēni var salīdzināt to, kas notiek reālajā pasaulē, liela mēroga līmenī ar to, kas notiek daļiņu līmenī. Lai to veiksmīgi pabeigtu, studentiem būs jāapvieno zināšanas par daļiņām, temperatūru un enerģiju.

Modeļi var būt ļoti noderīgi, aplūkojot, kā procesi darbojas kopā Zemes sistēmās. Studenti var pievienot bultiņas, lai parādītu enerģijas vai matērijas kustību. Globālās sasilšanas piemērā bultiņas parāda enerģijas kustību. Oglekļa cikla piemērā bultiņas parāda oglekļa kustību. Pēc tam skolēni var viegli sapludināt tekstu stāstu tabulās, dodot viņiem iespēju izskaidrot savu modeli. Ir pat funkcija, kas ļauj studentiem ierakstīt savu balsi un pievienot to storyboard.

Ir daudz veidu, kā modeļus var izmantot, mācot par kosmosa zinātni. Tālāk sniegtajā piemērā skolēni zīmē līnijas no Zemes, Mēness un Saules relatīvajām pozīcijām līdz tam, kā Mēness izskatās no Zemes. Tāpat kā daudzos kosmosa un mūsu Saules sistēmas modeļos, ir ļoti grūti noteikt pareizu mērogu; tas ir ierobežojums, ko varat apspriest ar saviem studentiem.

Vērtēšanas prasmes

Modeļi nekad nav ideāli, jo tie piedāvā vienkāršotu reālās pasaules fenomena versiju. Tas sniedz studentiem iespēju analizēt un novērtēt modeļus. Izveidojiet T-diagrammu, izceļot priekšrocības un ierobežojumus, un pārrunājiet modeļa precizitāti. Pēc tam to var izmantot, lai radītu idejas, kā uzlabot modeļus un tuvināt tos mērķa parādībai. Šīs vērtēšanas prasmes var praktizēt jau no mazotnes. Jaunie studenti var sākt norādīt uz atšķirībām starp modeļiem un reālo sistēmu. Šīs analīzes un novērtēšanas prasmes ļauj studentiem dziļi domāt, izmantojot augstākas pasūtījuma apstrādes prasmes, lai domātu par to, kā uzlabot un uzlabot modeli. Šos vērtēšanas uzdevumus var veikt individuāli. Izveidojiet savas novērtēšanas rubrikas konkrētam modelim, izmantojot Quick Rubric.

Saistītās aktivitātes

Bieži uzdotie jautājumi par modelēšanu zinātnē ar Storyboard That

Kas ir zinātnes modeļi?

Zinātnes modeļi ir mentāli vai skaidri attēloti parādības, kas ļauj mums izprast apkārtējo pasauli. Tie var būt personiski, koplietoti, nestabili, nepilnīgi vai kļūdaini.

Kāpēc modeļi ir svarīgi dabaszinātņu izglītībā?

Modeļu izstrāde un izmantošana ir iekļauta kā viena no astoņām zinātnes un inženierijas praksēm nākamās paaudzes zinātnes standartos. Skolotāji tiek aicināti attīstīt skolēnu modelēšanas prasmes visos bērna izglītības posmos, jo modeļi var palīdzēt skolēniem detalizēti izprast tēmu, izcelt izpratnes nepilnības vai maldīgus priekšstatus un parādīt, kā mainījusies skolēnu domāšana.

Kādi ir daži zinātnes modeļu piemēri, kurus var izveidot, izmantojot Storyboard That?

Storyboard That var izmantot, lai izveidotu plašu zinātnes modeļu klāstu, piemēram, analoģijas modeļus, spēku diagrammas, anotētas diagrammas, ķermeņa sistēmu attēlojumus, atomu un molekulu modeļus un barības ķēžu un tīklu vizuālos modeļus.

Kā dabaszinātņu izglītībā var izmantot analoģijas modeļus?

Analogie modeļi ir noderīgi dabaszinātņu izglītībā, jo tie var palīdzēt skolēniem saprast abstraktas vai grūti vizualizējamas tēmas, piemēram, elektriskās ķēdes. Studenti var izveidot savus analoģijas modeļus Storyboard That, un diskusijas par līdzībām un atšķirībām starp analoģiju un mērķa sistēmu ir būtiskas.