Metoda Științifică Pași

Care este metoda științifică?

Metoda științifică a fost folosită pe scară largă încă din secolul al XVII-lea ca proces prin care oamenii de știință „fac știință” în lumea reală. A fost folosit pentru a descoperi multe lucruri incredibile despre lumea din jurul nostru. Metoda științifică este un proces constant: o descoperire poate duce la mai multe întrebări care, atunci când sunt cercetate, pot duce la mai multe răspunsuri. În funcție de nivelul studenților, de programa de district și de alți factori, pașii descriși mai jos pot să nu se potrivească exact cu ceea ce înveți. Cu toate acestea, procesul ar trebui să se potrivească încă conceptual. În plus față de un rezumat al etapelor cheie ale metodei științifice, sunt sugerate activități pentru ca studenții dvs. să se implice în gândirea științei în lumea reală.

Mai multe opțiuni

Copiați Acest Storyboard

Start Free Trial

1. Faceți observații

Toată lumea face asta tot timpul, de la a doua ne trezim până la a doua mergem să dormim. De la o vârstă foarte mică, copiii își asumă rolul de oameni de știință, făcând observații atente ale lumii din jurul lor. Storyboard That poate fi folosit pentru a descrie aceste observații sub formă de benzi desenate scurte. Observațiile nu sunt doar lucruri pe care le vedem cu ochii noștri. Acestea includ o gamă diferită de lucruri și includ lucruri pe care le simțim, le mirosim, le gustăm, le atingem sau le auzim. De asemenea, pot proveni din informații culese folosind echipamente științifice, precum microscopuri, termometre și seismometre.

Mai multe opțiuni

Copiați Acest Storyboard

2. Pune o întrebare

Întrebările se pot baza pe orice, deși unele întrebări sunt mai ușor de răspuns decât altele. Una dintre cele mai importante părți ale anchetei științifice este gândirea la „hows” și „whys”. A veni cu întrebări poate fi o activitate excelentă pentru a completa cu elevii. Lăsați-i pe elevi să vină cu o foaie de idei despre orice întrebare pe care o au despre lume sau să restrângeți la un subiect specific. În funcție de vârsta studenților dvs., puteți observa că aceste întrebări se suprapun deseori!

Mai multe opțiuni

Copiați Acest Storyboard

3. Cercetare

Cercetarea ar putea fi la fel de simplă ca o căutare pe internet sau în bibliotecă și este un moment excelent pentru a vorbi cu elevii dvs. despre surse fiabile și nesigure. Oamenii de știință folosesc jurnale pentru a afla dacă alți oameni de știință au făcut lucrări similare și ce sugestii au făcut acești oameni de știință pentru studii și experimentări ulterioare. O altă idee este să citiți câteva cercetări pe care le-ați găsit elevilor, evidențiind și explicând orice vocabular cheie provocator. Acest lucru va încuraja elevii să facă cercetări pentru a răspunde la întrebările lor înainte de a finaliza un experiment, mai ales dacă unul a fost deja făcut.

4. Decideți-vă asupra unei ipoteze

O ipoteză este o afirmație testabilă sau o presupunere educată. Ipoteza este importantă deoarece experimentul încearcă să determine modul în care o variabilă poate avea efect asupra alteia. Când se creează o ipoteză, este important să se identifice mai întâi variabilele dependente și independente din anchetă. Gândiți-vă ce efect poate avea schimbarea variabilei independente asupra variabilei dependente. Din aceasta, formați o declarație „dacă ... apoi…”. De exemplu, la efectuarea unei investigații pentru a vedea cum temperatura afectează creșterea mucegaiului pe pâine, variabila independentă este temperatura și variabila dependentă este cantitatea de mucegai care crește pe pâine. Ipoteza „dacă… atunci…” ar fi „Dacă temperatura crește, atunci cantitatea de mucegai de pe pâine va crește și ea.”

5. Adunați date

Datele pot proveni de la finalizarea unei activități prescrise proiectate de un profesor, de la efectuarea unui experiment bazat pe o ipoteză testabilă sau de la utilizarea datelor publicate pe subiect. Pentru a afla mai multe despre modul în care elevii dvs. lucrează ca oameni de știință și despre proiectarea propriilor lor experimente, consultați „ Proiectare experimentală ”. Acesta poate fi, de asemenea, un moment minunat pentru a ajuta elevii să-și dea seama care date sunt cele mai importante de colectat.

6. Analizați datele

Organizați rezultatele experimentului și căutați modele, tendințe sau alte informații. Adesea, în această etapă, elevii pot crea tabele și grafice pentru a ușura înțelegerea informațiilor. Aceasta poate fi o modalitate excelentă de a încorpora abilitățile de matematică în programa dvs. științifică.

7. Desenați concluzii după interpretarea datelor

În această etapă, oamenii de știință interpretează datele pentru a trage concluzii; ei decid dacă datele acceptă sau falsifică o ipoteză.

Când efectuați un experiment pentru a vedea cum temperatura afectează creșterea mucegaiului pe pâine, testați două bucăți de pâine: lăsați una într-un loc cald, iar cealaltă într-un loc rece. O ipoteză ar putea fi dacă temperatura este scăzută, atunci mucegaiul va crește mai repede . După finalizarea experimentului, dacă mai mulți mucegai au crescut pe bucata de pâine rămasă în locația caldă, datele nu acceptă ipoteza.

8. Partajați rezultatele cu alți oameni de știință

Este important să-i determinați pe studenți să își împărtășească munca cu colegii lor pentru a continua interesul pentru ancheta științifică. Studenții își pot împărtăși cu ușurință rezultatele și concluziile în multe feluri:

• Studenții își critică reciproc lucrările scrise și oferă evaluarea colegilor
• Elevii lucrează la abilitățile lor de a vorbi în public pregătind o prezentare în detaliu despre munca lor și discutând rezultatele și concluziile lor
• Creați un jurnal științific de clasă pentru a colabora corpul de lucru al studenților
• Postați date, diagrame sau rezultate pe un forum
• Elevii se angajează într-o discuție în clasă în urma unui experiment
• Găzduiește un târg științific pentru a-i determina pe elevi să-și împărtășească rezultatele și munca practică
• Un eveniment la nivel școlar, care invită judecători externi să inspecteze munca elevului
• Un schimb de informații informale între studenți sau grupuri din clasă cu afișe sau exponate

Împărtășirea rezultatelor se face adesea prin publicarea lucrărilor prin reviste științifice sau prin discuții la conferințe științifice. Arătați studenților exemple din aceste reviste și vedeți dacă găsesc ceva care cred că este interesant.

9. Repetați experimentul

Acest lucru este realizat în mod normal de alți oameni de știință din întreaga lume. Cu cât sunt mai mulți oameni care pot reproduce un experiment și pot găsi aceleași rezultate, cu atât o teorie câștigă mai mult. Cu toate acestea, studenții dvs. pot compara rezultatele de la alți studenți sau pot efectua și experimente de urmărire. Acesta este un exercițiu deosebit de grozav dacă studenții au proiectat un experiment. Mai multe grupuri ar trebui să efectueze un experiment pentru a vedea dacă au aceleași concluzii sau dacă experimentul nu este reproductibil.

Multe dintre marile descoperiri științifice care au urmat această metodă sunt, de asemenea, povești grozave! Storyboard That poate fi folosit pentru a-i determina pe elevi să vizualizeze aceste povești și să dezvolte o înțelegere a aspectului metodei științifice în acțiune. Studenții pot identifica diferiți pași ai metodei științifice urmând povestea descoperirilor celebre. În exemplul de mai jos, scenariul analizează descoperirea structurii elicoidale a ADN-ului.

Descoperirea structurii ADN-ului

Lucrările efectuate de Oswald Avery, Colin MacLeod și Maclyn McCarty în 1944 au arătat că acidul dezoxiribonucleic (ADN) era substanța chimică care transporta informații genetice. Deși știau acest lucru, comunitatea științifică nu era încă sigură de ce formă avea molecula de ADN. James Watson și Francis Crick au emis ipoteza că molecula ar fi o formă elicoidală. Ei au prezis folosind calcule matematice că modelul de difracție de raze X pentru o helix ar fi o formă X. Watson și Crick au lucrat la producerea unui model de ADN bazat pe ipoteza lor.

Rosalind Franklin, o tânără cercetătoare la King's College London, a efectuat cercetări care au analizat diferitele modele de difracție făcute atunci când razele X au strălucit pe diferite probe. Una dintre probele pe care le-a cercetat a fost ADN-ul cristalizat.

Fotografia 51 a fost o imagine de difracție cu raze X a ADN-ului luat de Raymond Gosling (un doctorand sub supravegherea lui Franklin) fără permisiunea sau cunoștințele lui Franklin. Această imagine a fost arătată lui Watson și Crick. Când Watson a văzut fotografia, a știut imediat că structura trebuie să fie elicoidală din modelul în formă de X al modelului de difracție cu raze X.

Watson și Crick au primit premiul Nobel pentru fiziologie sau medicină în 1962 pentru cercetările lor asupra structurii ADN-ului. Rosalind Franklin a murit de cancer ovarian la 38 de ani, cu patru ani înainte de acest premiu. Este de obicei acceptat faptul că dovezile sale au fost critice în identificarea structurii ADN-ului. Este încă discutabil dacă ar fi identificat singură structura ei fără lucrarea lui Watson și Crick.

Mai multe opțiuni

Copiați Acest Storyboard

O altă mare activitate este de a-i determina pe elevi să folosească Storyboard That pentru a spune o poveste din istorie precum cea de mai jos. Este important de menționat că nu toate marile descoperiri din istoria științei nu au urmat metoda științifică de mai sus. Galileo și descoperirea lui despre lunile lui Jupiter este un exemplu fascinant în acest sens.

Există o mulțime de povești interesante despre descoperirea științifică pe care i-ai putea duce pe studenți la storyboard! Iată câteva alte povești interesante pentru studenți să-și cerceteze și să-l retragă.

• Edmond Halley și cometa lui Halley
• Isaac Newton și descoperirea gravitației
• Carl Wilhelm Scheele și descoperirea oxigenului
• Charles Darwin și procesul de selecție naturală
• Louis Pasteur și descoperirea modului de a ucide bacteriile
• Alexander Fleming și descoperirea antibioticelor
• Louis de Broglie cu munca sa asupra materiei și dualității undă-particule
• Dimitry Mendeleev și tabelul periodic
• Wilhelm Roentgen și radiografii
• Thomas Young și teoria undelor luminii
• Proiectul Manhattan și bomba atomică

Pentru mai multe resurse cu privire la impactul cercetării științifice și al descoperirii în istorie, consultați resursele noastre de istorie.

Galileo Galilei

Galileo Galilei s-a născut la Pisa, Italia, la 15 februarie 1564. Era fiul unui celebru muzician italian. Deși a fost foarte interesat să devină preot catolic, el și-a început diploma pentru a deveni doctor la Universitatea din Pisa. S-a îndrăgostit de matematică și fizică când a participat accidental la o prelegere despre Geometrie.

Una dintre cele mai importante și mai controversate lucrări ale lui Galileo a fost Siderus Nuncias sau Starry Messenger , care a detaliat observațiile sale despre lunile lui Jupiter. Aceste observații au susținut o schimbare a modului în care oamenii înțelegeau structura universului. Până la aceste observații surprinzătoare, oamenii au fost de acord cu filosoful și omul de știință grec, Aristotel , care au propus pentru prima dată ideea că Pământul era în centrul universului. Acest concept de univers a fost cunoscut sub numele de Modelul Geocentric .

Galileo a fost un pionier timpuriu al telescopului. Telescoapele sale timpurii conțineau de multe ori defecte și produceau imagini încețoșate, dar încă puteau mări obiecte de aproximativ 30 de ori pentru observator. Și-a vândut telescoapele și a folosit banii pentru a-și finanța cercetările. Și-a folosit telescopul pentru a observa cerul nopții și pentru a face observații detaliate despre ceea ce a văzut.

În noaptea de 7 ianuarie 1610, Galilei s-a uitat pe cer la Jupiter. El a observat „trei stele fixe” foarte aproape de planetă, toate aliniate. În următoarele nopți, a descoperit că aceste „stele” nu erau toate fixate și păreau să se mute în raport cu Jupiter. Știm acum că aceste „stele” nu erau de fapt stele, ci lunile lui Jupiter. Și-a dat seama că dacă aceste corpuri orbitează pe Jupiter, atunci Modelul Geocentric nu avea sens. Aceste date susțin Modelul Heliocentric , ideea că Soarele este în centrul universului nostru și că alte corpuri cerești orbitează. Nicolaus Copernicus a fost un om de știință polonez care a ipotezat pentru prima dată că Soarele era în centrul universului nostru.

Biserica Catolică era o forță extrem de puternică în lume la acea vreme și nu au fost deloc impresionați de descoperirile lui Galileo. Biserica a considerat că orice mențiune despre un univers centrat pe Soare s-a opus părerilor sale și al Bibliei și a fost foarte dornică să oprească răspândirea acestei idei. Galilei a fost chemat de Inchiziția Romană, deoarece Biserica a crezut că încearcă să rescrie Biblia. S-a găsit că Galileo a fost „suspect de erezie” și a fost introdus în închisoare. A doua zi, el a fost pus în arest la domiciliu până când a murit opt ani mai târziu.

Oamenii de știință moderni au realizat că Soarele este centrul sistemului nostru solar, dar nu și universul. Soarele nostru este o stea care seamănă foarte mult cu miliarde de persoane din Universul nostru. În 1992, la 350 de ani după ce Galileo a fost încarcerat, Biserica Catolică a recunoscut că sunt incorecte cu privire la opiniile lui Galileo și Papa Ioan Paul a cerut scuze cu privire la eveniment.

Mai multe opțiuni

Copiați Acest Storyboard

Întrebări frecvente despre metoda științifică

De ce este importantă metoda științifică?

Metoda științifică este importantă deoarece oferă o modalitate sistematică de a explora și înțelege lumea naturală. Permite oamenilor de știință să facă observații obiective, să formuleze ipoteze testabile și să proiecteze experimente pentru a testa acele ipoteze. Urmând metoda științifică, oamenii de știință se pot asigura că descoperirile lor se bazează pe dovezi empirice și nu sunt doar rezultatul unor părtiniri sau speculații.

Ce este o ipoteză?

O ipoteză este o explicație tentativă pentru un fenomen observat. Este o afirmație testabilă care prezice ce se va întâmpla în anumite condiții dacă ipoteza este corectă.

Ce este un grup de control?

Un grup de control este un grup dintr-un experiment care este utilizat ca standard de comparație. Grupul de control nu este expus la tratamentul experimental și este utilizat pentru a determina dacă rezultatele experimentului se datorează tratamentului sau unui alt factor.

Ce este o variabilă?

O variabilă este orice factor care se poate schimba într-un experiment. Există două tipuri de variabile: variabile independente și variabile dependente. Variabila independentă este factorul care este manipulat de experimentator, în timp ce variabila dependentă este factorul care este măsurat.