Vedecké Kroky

Čo je to vedecká metóda?

Vedecká metóda sa od 17. storočia vo veľkej miere používa ako proces, pomocou ktorého vedci „robia vedu“ v reálnom svete. Používa sa na objavovanie mnohých neuveriteľných vecí o svete okolo nás. Vedecká metóda je neustály proces: jeden objav môže viesť k mnohým ďalším otázkam, ktoré po preskúmaní môžu viesť k viacerým odpovediam. V závislosti od úrovne vašich študentov, učebných osnov vášho okresu a ďalších faktorov sa kroky uvedené nižšie nemusia presne zhodovať s tým, čo učíte. Tento proces by sa však mal stále koncepčne zhodovať. Okrem zhrnutia kľúčových krokov vedeckej metódy sú tu navrhnuté činnosti, ktoré majú zapojiť vašich študentov do premýšľania o vede v reálnom svete.

Viac možností

Skopírujte Tento Scenár

Start Free Trial

1. Vykonajte pozorovania

Každý to robí stále, od druhého prebudenia až po druhý ideme spať. Od veľmi malého veku preberajú úlohu vedcov deti a pozorne sledujú svet okolo seba. Storyboard That sa dá použiť na opis týchto pozorovaní vo forme krátkych komiksov. Pozorovania nie sú iba veci, ktoré vidíme na vlastné oči. Zahŕňajú celý rad vecí a zahŕňajú veci, ktoré cítime, cítime, cítime, dotýkame sa alebo počúvame. Môžu tiež pochádzať z informácií získaných pomocou vedeckých zariadení, ako sú mikroskopy, teplomery a seizmometre.

Viac možností

Skopírujte Tento Scenár

2. Položte otázku

Otázky môžu byť založené na čomkoľvek, aj keď na niektoré otázky je ľahšie odpovedať ako na iné. Jednou z najdôležitejších častí vedeckého bádania je premýšľanie o „hows“ a „whys“. Príchod na otázky môže byť skvelou činnosťou, ktorú môžete dokončiť so svojimi študentmi. Nechajte študentov, aby prišli s storyboardom s mapou mysle o akýchkoľvek otázkach týkajúcich sa sveta alebo zúžili otázky na konkrétnu tému. V závislosti od veku vašich študentov si môžete tieto otázky často prekrývať!

Viac možností

Skopírujte Tento Scenár

3. Výskum

Prieskum by mohol byť rovnako jednoduchý ako vyhľadávanie na internete alebo v knižnici a je to vynikajúci čas na rozhovor so svojimi študentmi o spoľahlivých a nespoľahlivých zdrojoch. Vedci používajú časopisy, aby zistili, či iní vedci vykonali podobnú prácu a aké návrhy títo vedci predložili na ďalšie štúdium a experimentovanie. Ďalšou myšlienkou je prečítať si prieskum, ktorý ste našli študentom, a zdôrazniť a vysvetliť každú náročnú slovnú zásobu. Toto povzbudí študentov, aby urobili výskum, aby odpovedali na svoje otázky pred dokončením experimentu, najmä ak už bol nejaký vykonaný.

4. Rozhodnite sa pre hypotézu

Hypotéza je preukázateľné vyhlásenie alebo vzdelaný odhad. Hypotéza je dôležitá, pretože experiment sa pokúša zistiť, ako môže jedna premenná mať vplyv na inú. Pri vytváraní hypotézy je dôležité najprv zistiť závislé a nezávislé premenné vo vyšetrovaní. Zamyslite sa nad tým, aký vplyv môže mať zmena nezávislej premennej na závislú premennú. Z toho vytvorte vyhlásenie „ak ... potom ...“. Napríklad pri skúmaní, ako teplota ovplyvňuje rast plesní na chlebe, nezávislou premennou je teplota a závislou premennou je množstvo plesne, ktorá rastie na chlebe. Hypotéza „ak ... potom ...“ by bola „Ak sa teplota zvýši, zvýši sa aj množstvo plesne na chlebe.“

5. Zhromaždiť údaje

Údaje môžu pochádzať z ukončenia predpísanej činnosti navrhnutej učiteľom, z vykonania experimentu na základe testovateľnej hypotézy, alebo z použitia publikovaných údajov o predmete. Ak sa chcete dozvedieť viac o tom, ako prinútiť študentov pracovať ako vedci a navrhovať vlastné experimenty, prečítajte si článok Experimentálny dizajn. Môže to byť tiež skvelý okamih, ktorý študentom pomôže zistiť, ktoré údaje sú najdôležitejšie zhromaždiť.

6. Analyzujte údaje

Usporiadajte výsledky experimentu a vyhľadajte vzory, trendy alebo iné informácie. V tomto štádiu môžu študenti často vytvárať tabuľky a grafy, aby uľahčili pochopenie informácií. To môže byť skvelý spôsob, ako začleniť matematické zručnosti do vášho prírodovedného kurikula.

7. Po interpretácii údajov vyvodzujte závery

V tejto fáze vedci interpretujú údaje, aby vyvodili závery; rozhodujú, či údaje podporujú alebo falšujú hypotézu.

Pri vykonávaní experimentu s cieľom zistiť, ako teplota ovplyvňuje rast plesní na chlebe, vyskúšajte dva kusy chleba: jeden nechajte na teplom mieste a druhý na chladnom mieste. Jednou hypotézou by mohlo byť, ak sa teplota zníži, potom bude pleseň rásť rýchlejšie . Ak po dokončení experimentu narástla viac plesne na kus chleba, ktorý zostal na teplom mieste, údaje nepodporujú hypotézu.

8. Zdieľajte výsledky s ostatnými vedcami

Je dôležité prinútiť svojich študentov, aby sa podelili o svoju prácu so svojimi rovesníkmi, aby pokračovali v záujme vedeckého bádania. Študenti môžu ľahko zdieľať svoje výsledky a závery mnohými spôsobmi:

• Študenti si navzájom kritizujú písomnú prácu a poskytujú vzájomné hodnotenie
• Študenti pracujú na svojich rečníckych schopnostiach tak, že pripravia prezentáciu, v ktorej podrobne opíšu svoju prácu a diskutujú o svojich výsledkoch a záveroch
• Vytvorte triedny vedecký denník, ktorý by usporiadal prácu študentov
• Uverejňujte údaje, diagramy alebo výsledky na nástenke
• Po experimente sa študenti zapoja do diskusie v triede
• Usporiadajte vedecký veľtrh s cieľom prinútiť študentov, aby zdieľali svoje výsledky a praktickú prácu
• Celoškolská udalosť, na ktorej sa pozvú externí sudcovia, aby preskúmali prácu študentov
• Neformálne zdieľanie informácií medzi študentmi alebo skupinami v triede pomocou plagátov alebo výstav

Zdieľanie výsledkov sa často uskutočňuje vydávaním príspevkov vo vedeckých časopisoch alebo vystúpením na vedeckých konferenciách. Ukážte študentom príklady týchto časopisov a zistite, či nájdu niečo, čo považujú za zaujímavé.

9. Opakujte experiment

Zvyčajne to vykonávajú iní vedci z celého sveta. Čím viac ľudí dokáže reprodukovať experiment a nájsť rovnaké výsledky, tým viac podporuje teória. Vaši študenti však môžu porovnávať výsledky od iných študentov alebo vykonávať následné experimenty. Toto je obzvlášť skvelé cvičenie, ak študenti navrhli experiment. Viaceré skupiny by mali vykonať jeden experiment, aby zistili, či majú rovnaké závery alebo či experiment nie je reprodukovateľný.

Mnohé z veľkých vedeckých objavov, ktoré nasledovali túto metódu, sú tiež skvelými príbehmi! Storyboard That sa dá použiť na to, aby študenti vizualizovali tieto príbehy a porozumeli tomu, ako vyzerá vedecká metóda v akcii. Študenti môžu identifikovať rôzne kroky vedeckej metódy po príbehu slávnych objavov. V nižšie uvedenom príklade sa storyboard zameriava na objavenie špirálovej štruktúry DNA.

Objav štruktúry DNA

Práca Oswalda Averyho, Colina MacLeoda a Maclyna McCartyho v roku 1944 ukázala, že kyselina deoxyribonukleová (DNA) bola chemická látka, ktorá nesie genetické informácie. Aj keď to vedeli, vedecká komunita si stále nebola istá, aký tvar má molekula DNA. James Watson a Francis Crick predpokladali, že molekula bude špirálovitá. Pomocou matematických výpočtov predpovedali, že rôntgenový difraktogram špirály bude mať tvar X. Watson a Crick pracovali na vytvorení modelu DNA na základe ich hypotézy.

Rosalind Franklin, mladá výskumná pracovníčka na King's College London, uskutočňovala výskum, ktorý sa zaoberal rôznymi difrakčnými vzormi vytvorenými pri žiarení röntgenového žiarenia na rôzne vzorky. Jednou zo vzoriek, ktoré skúmala, bola kryštalizovaná DNA.

Fotografia 51 bola röntgenovým difrakčným obrazom DNA zhotoveným Raymondom Goslingom (študentom doktorandského štúdia pod dohľadom Franklina) bez súhlasu alebo vedomia Franklina. Tento obrázok sa ukázal Watsonovi a Crickovi. Keď Watson videl fotografiu, okamžite vedel, že štruktúra musí byť špirálovitá z röntgenového difraktogramu.

Watson a Crick získali v roku 1962 Nobelovu cenu za fyziológiu alebo medicínu za výskum štruktúry DNA. Rosalind Franklinová zomrela na rakovinu vaječníkov vo veku 38 rokov, štyri roky pred týmto ocenením. Všeobecne sa uznáva, že jej dôkazy boli pri identifikácii štruktúry DNA kritické. Stále je sporné, či by túto štruktúru identifikovala sama bez práce Watsona a Cricka.

Viac možností

Skopírujte Tento Scenár

Ďalšou vynikajúcou aktivitou je prinútiť študentov, aby používali Storyboard That na rozprávanie príbehu v histórii, ako je ten uvedený nižšie. Je dôležité poznamenať, že nie všetky veľké objavy v histórii vedy sa riadili vyššie uvedenou vedeckou metódou. Galileo a jeho objavenie mesiacov Jupitera sú fascinujúcim príkladom.

Existuje veľa zaujímavých príbehov vedeckého objavu, ktoré by ste mohli dostať svojich študentov do storyboardu! Tu sú niektoré ďalšie zaujímavé príbehy, ktoré môžu študenti skúmať a opakovať.

• Edmond Halley a Halleyova kométa
• Izák Newton a objav gravitácie
• Carl Wilhelm Scheele a objav kyslíka
• Charles Darwin a proces prirodzeného výberu
• Louis Pasteur a objav, ako usmrtiť baktérie
• Alexander Fleming a objav antibiotík
• Louis de Broglie so svojou prácou na dualite látok a vlnových častíc
• Dimitry Mendeleev a periodická tabuľka
• Wilhelm Roentgen a röntgenové lúče
• Thomas Young a vlnová teória svetla
• Projekt Manhattan a atómová bomba

Ďalšie zdroje informácií o vplyve vedeckého bádania a objavovania v histórii nájdete v našich historických zdrojoch.

Galileo Galilei

Galileo Galilei sa narodil v talianskej Pise 15. februára 1564. Bol synom slávneho talianskeho hudobníka. Hoci sa veľmi zaujímal o to, aby sa stal katolíckym kňazom, začal študovať na univerzite v Pise. Keď sa náhodou zúčastnil prednášky o geometrii, zamiloval sa do matematiky a fyziky.

Jedným z najdôležitejších a najkontroverznejších článkov Galilea bol Siderus Nuncias alebo Starry Messenger , ktorý podrobne opísal svoje pozorovania mesiacov Jupitera. Tieto pozorovania podporili zmenu spôsobu, akým ľudia chápali štruktúru vesmíru. Až do týchto prekvapujúcich pozorovaní ľudia súhlasili s gréckym filozofom a vedcom Aristotelesom , ktorý najprv predložil myšlienku, že Zem je v strede vesmíru. Táto koncepcia vesmíru bola známa ako geocentrický model .

Galileo bol prvým priekopníkom teleskopu. Jeho skoré teleskopy často obsahovali nedostatky a produkovali rozmazané obrazy, ale pre pozorovateľa stále mohli zväčšovať objekty asi 30-krát. Predal svoje ďalekohľady a peniaze použil na financovanie svojho výskumu. Použil svoj ďalekohľad na pozorovanie nočnej oblohy a na podrobné pozorovanie toho, čo videl.

V noci 7. januára 1610 sa Galileo pozrel do neba na Jupitera. Všimol si, že „tri pevné hviezdy“ veľmi blízko k planéte sú zoradené. Počas niekoľkých nasledujúcich nocí zistil, že tieto „hviezdy“ nie sú všetky pevné a zdá sa, že sa pohybujú relatívne k Jupiteru. Teraz vieme, že tieto „hviezdy“ neboli v skutočnosti hviezdami, ale mesiacmi Jupitera. Uvedomil si, že ak tieto telá obiehajú okolo Jupitera, potom geocentrický model nedal zmysel. Tieto údaje podporujú heliocentrický model , myšlienku, že Slnko je v centre nášho vesmíru a že ho obiehajú ďalšie nebeské telá. Nicolaus Copernicus bol poľský vedec, ktorý najprv predpokladal, že Slnko je v centre nášho vesmíru.

Katolícka cirkev bola v tom čase mimoriadne silnou silou na svete a na Galileo objavy neboli nijako zapôsobené. Cirkev cítila, že akákoľvek zmienka o vesmíre zameranom na Slnko je proti jeho názorom a Biblii a veľmi by rada zastavila šírenie tejto myšlienky. Galileo bol povolaný rímskou inkvizíciou, pretože cirkev si myslela, že sa pokúša prepísať Bibliu. Zistilo sa, že Galileo je „podozrivý z herézy“ a bol uväznený. Nasledujúci deň bol uväznený, kým nezomrel o osem rokov neskôr.

Dnešní vedci si uvedomili, že Slnko je centrom našej slnečnej sústavy, ale nie vesmíru. Naše Slnko je hviezda veľmi podobná miliardám ďalších v našom Vesmíre. V roku 1992, 350 rokov po uväznení Galilea, katolícka cirkev uznala, že majú nesprávne názory na Galileo a pápež John Paul sa ospravedlnil za túto udalosť.

Viac možností

Skopírujte Tento Scenár

Často kladené otázky o vedeckej metóde

Prečo je vedecká metóda dôležitá?

Vedecká metóda je dôležitá, pretože poskytuje systematický spôsob skúmania a porozumenia prírodného sveta. Umožňuje vedcom robiť objektívne pozorovania, formulovať testovateľné hypotézy a navrhovať experimenty na testovanie týchto hypotéz. Dodržiavaním vedeckej metódy môžu vedci zabezpečiť, že ich zistenia sú založené na empirických dôkazoch a nie sú len výsledkom zaujatosti alebo špekulácií.

Čo je to hypotéza?

Hypotéza je predbežné vysvetlenie pozorovaného javu. Je to testovateľné tvrdenie, ktoré predpovedá, čo sa stane za určitých podmienok, ak je hypotéza správna.

Čo je kontrolná skupina?

Kontrolná skupina je skupina v experimente, ktorá sa používa ako štandard porovnávania. Kontrolná skupina nie je vystavená experimentálnej liečbe a používa sa na určenie, či sú výsledky experimentu spôsobené liečbou alebo iným faktorom.

Čo je to premenná?

Premenná je akýkoľvek faktor, ktorý sa môže v experimente zmeniť. Existujú dva typy premenných: nezávislé premenné a závislé premenné. Nezávislá premenná je faktor, s ktorým experimentátor manipuluje, zatiaľ čo závislá premenná je faktor, ktorý sa meria.