Modelování ve vědě s Storyboard That

Použití vědeckých modelů

Abychom nám pomohli porozumět světu kolem nás, vytváříme mentální modely jevů. Tyto modely nám umožňují porozumět tomu, co a proč se něco děje. Tyto modely jsou osobní a nemusí vždy odpovídat modelu někoho jiného. Často mohou být nestabilní, neúplné nebo vadné. Na druhé straně konceptuální modely jsou sdílené a explicitní reprezentace nebo analogie jevů. Tyto modely mohou vědci využít, aby jim pomohli porozumět světu kolem nás. Modely se používají ve všech oblastech vědy a nabízejí externí verze mentálních konceptů. Modely nejsou dokonalou reprezentací; jsou zjednodušenou verzí systému, který zvýrazňuje určité oblasti, zatímco jiné ignoruje.

Vědecké standardy nové generace (NGSS) mají „vývoj a používání modelů“ uveden jako jeden z osmi vědeckých a technických postupů. Učitelé jsou vedeni k tomu, aby rozvíjeli dovednosti studentů v modelování ve všech fázích vzdělávání dítěte. Během prvních let mohou studenti vytvářet označené ilustrace jevů. Na střední škole mohou studenti posouvat svůj model rozvoje dovedností zdůrazněním různých proměnných a vztahů mezi nimi.

Vizuální modely vytvořené na Storyboard That mohou být skvělými výukovými nástroji. Přimět studenty k vývoji a používání vlastních modelů je však také důležité z mnoha důvodů. Aby studenti mohli vytvořit přesný model, musí téma podrobně porozumět. Jakékoli chyby, které studenti ve svých modelech udělají, mohou upozornit na mezery v porozumění nebo mylné představy. Modely lze vytvářet na začátku a znovu na konci tématu, abyste viděli, jak se myšlení studentů změnilo.

Modely mohou mít také širokou škálu různých forem, od kreseb a fyzických replik až po analogie a počítačové simulace. Ne všechny typy modelů lze vytvořit na Storyboard That, ale existují některé, které se velmi dobře hodí, například vizuální koncepční modely. Níže uvádíme několik příkladů, které vám ukážou, jak můžete použít Storyboard That k vytváření modelů ve vašich hodinách vědy, bez ohledu na typ vědy!

Příklady vědeckých modelů

Analogové modely jsou skvělým způsobem, jak studentům popsat něco, co nejsou schopni vidět. Učitelé je používají neustále, když porovnávají systém s něčím, co studenti znají lépe. Čím více podobností má analogový model s cílovým systémem, tím lépe. Vizuální reprezentace těchto modelů pomáhají studentům snadněji vytvářet koncepční vazby. Ještě efektivnější může být nechat studenty vytvářet vlastní analogické modely na Storyboard That! Diskuse o podobnostech a rozdílech mezi analogiemi jsou zásadní poté, co byly vytvořeny. Ty mohou být vedeny učitelem v prostředí celé třídy nebo menší diskuse vedené studenty. Analogové modely mohou být užitečné, když se studenti učí o širokém spektru vědeckých témat, zejména o tématech s abstraktními obtížně zobrazitelnými částmi, jako jsou elektrické obvody.

Modely lze také použít k zobrazení věcí, které nelze vidět, jako jsou síly. Stejně jako u elektrických obvodů mohou být síly pro studenty obtížně představitelné, protože je nelze fyzicky vidět. Studenti mohou vytvářet silové diagramy pomocí postav a scén se šipkami znázorňujícími velikost a velikost sil. Studenti jsou pak schopni uvažovat o výsledné síle a jejím vlivu na pohyb různých těles.

I v případě jednoduchých jevů nechte studenty vytvořit anotované diagramy k vysvětlení vědeckého procesu. Komentované diagramy jsou kombinací textu a ilustrací, které pomáhají odpovědět na vědeckou otázku. Mohou zobrazovat procesy, které by jinak byly neviditelné, jako jsou molekuly nebo síly. Přidejte lupu a poskytněte „přiblížený“ pohled na to, co se děje, a zdůrazněte, že model není v měřítku.

Použijte reprezentace různých tělesných systémů, aby studenti porozuměli různým složkám. Storyboard That má specifická umělecká díla, která byla navržena tak, aby pomohla studentům pochopit různé oblasti biologie, jako jsou buňky a tělesné systémy. Vytvořte narativní storyboardy, abyste se podívali na procesy, které se vyskytují v těle. Při vytváření těchto modelů mohou studenti věnovat buňku k popisu toho, co se děje v každé fázi.

Studenti se také mohli podívat na trávicí systém na molekulární úrovni a modelovat rozklad různých makromolekul na menší, lépe využitelné části. Studenti mohou použít řadu tvarů k znázornění molekul a enzymů a čar k znázornění vazeb mezi molekulami.

Přimět studenty, aby přemýšleli o tom, jak se energie pohybuje mezi živými věcmi, může být složité. Při výuce tohoto tématu běžně začínáme potravním řetězcem. Potravní řetězec uspořádá organismy a poté pomocí šipek ukazuje tok energie z jedné živé bytosti do druhé. Po potravních řetězcích normálně studenty přesuneme, aby se podívali na komplikovanější konzumní vztahy modelované potravinovými sítěmi. Tyto vizuální modely lze rychle a snadno vytvořit na Storyboard That pomocí šipek a obrázků různých zvířat z Photos for Class nebo z kategorie Animals.

Studenti mohou snadno vytvořit modely atomů a ukázat, jak jsou uspořádány. Existuje řada způsobů, jak to studenti mohou znázornit, ale běžným způsobem je vytváření modelů tyčí a míčků. Modely tyčinek a koulí mohou zobrazovat různé typy atomů a vazby mezi nimi. Jsou však omezené, protože zobrazují uspořádání a vazby pouze ve dvou rozměrech. Studenti mohou tyto 2D obrázky použít k vytvoření 3D modelů molekul z modelovací hlíny nebo papíru.

Poté, co se studenti podívali na to, jak lze atomy uspořádat, aby vytvořily molekuly, mohou se podívat na to, jak mohou být atomy přeskupovány během chemických reakcí. Tyto modely jsou užitečné, protože umožňují vašim studentům pochopit, že celkový počet atomů je během chemické reakce zachován. Jsou také mimořádně užitečné při výuce studentů, jak vyvažovat rovnice symbolů.

Podívejte se na různé stavy hmoty modelováním částic v různých situacích. V níže uvedené aktivitě mohou studenti porovnat, co se děje na úrovni reálného světa ve velkém měřítku, s tím, co se děje na úrovni částic. K úspěšnému dokončení budou studenti muset spojit znalosti o částicích, teplotě a energii.

Modely mohou být velmi užitečné při pohledu na to, jak procesy spolupracují v systémech Země. Studenti mohou přidat šipky pro znázornění pohybu energie nebo hmoty. V příkladu globálního oteplování ukazují šipky pohyb energie. V příkladu uhlíkového cyklu ukazují šipky pohyb uhlíku. Studenti pak mohou snadno míchat text do storyboardů, což jim dává příležitost vysvětlit svůj model. K dispozici je dokonce funkce, která umožňuje studentům nahrát svůj hlas a připojit jej k storyboardu.

Existuje mnoho způsobů, jak lze modely použít při výuce o vesmírné vědě. V níže uvedeném příkladu scénáře by studenti nakreslili čáry od relativních poloh Země, Měsíce a Slunce k tomu, jak Měsíc vypadá ze Země. Stejně jako u mnoha modelů vesmíru a naší sluneční soustavy je velmi obtížné získat správné měřítko; toto je omezení, o kterém můžete diskutovat se svými studenty.

Hodnotící dovednosti

Modely nejsou nikdy dokonalé, protože nabízejí zjednodušenou verzi fenoménu skutečného světa. To dává studentům příležitost analyzovat a hodnotit modely. Vytvořte T-graf zdůrazňující silné stránky a omezení a diskutujte o přesnosti modelu. Toho lze následně využít k vymýšlení nápadů, jak modely vylepšit a přiblížit je cílovému jevu. Tyto hodnotící dovednosti lze praktikovat již od útlého věku. Mladí studenti mohou začít poukazovat na rozdíly mezi modely a reálným systémem. Tyto schopnosti analýzy a hodnocení umožňují studentům hluboce přemýšlet pomocí dovedností zpracování vyšších řádů k přemýšlení o tom, jak model vylepšit a vylepšit. Tyto hodnotící úkoly lze plnit individuálně. Vytvořte si vlastní rubriky hodnocení pro konkrétní model pomocí Quick Rubric rubriky.

Související aktivity

Často kladené otázky o modelování ve vědě pomocí Storyboard That

Co jsou vědecké modely?

Vědecké modely jsou mentální nebo explicitní reprezentace jevů, které nám umožňují pochopit svět kolem nás. Mohou být osobní, sdílené, nestabilní, neúplné nebo chybné.

Proč jsou modely důležité v přírodovědném vzdělávání?

Vývoj a používání modelů je uvedeno jako jedna z osmi vědeckých a inženýrských praxí ve standardech vědy nové generace. Učitelé jsou povzbuzováni, aby rozvíjeli dovednosti studentů v modelování ve všech fázích vzdělávání dítěte, protože modely mohou studentům pomoci porozumět tématu do detailu, upozornit na mezery v porozumění nebo mylné představy a ukázat, jak se myšlení studentů změnilo.

Jaké jsou příklady vědeckých modelů, které lze vytvořit pomocí Storyboard That?

Storyboard That lze použít k vytvoření široké řady vědeckých modelů, jako jsou analogické modely, silové diagramy, komentované diagramy, reprezentace tělesných systémů, modely atomů a molekul a vizuální modely potravních řetězců a sítí.

Jak lze analogické modely použít v přírodovědném vzdělávání?

Analogové modely jsou užitečné ve výuce přírodních věd, protože mohou studentům pomoci pochopit abstraktní nebo obtížně vizualizovatelná témata, jako jsou elektrické obvody. Studenti mohou vytvářet své vlastní modely analogie na Storyboard That a diskuse o podobnostech a rozdílech mezi analogií a cílovým systémem jsou zásadní.