Vědecká Metoda Steps

Co je to vědecká metoda?

Vědecká metoda byla hojně používána od 17. století jako proces, kterým vědci „vědou“ v reálném světě. To bylo zvyklé objevovat mnoho neuvěřitelných věcí o světě kolem nás. Vědecká metoda je neustálý proces: jeden objev může vést k mnoha dalším otázkám, které, pokud jsou vyšetřovány, mohou vést k více odpovědím. V závislosti na úrovni vašich studentů, učebních osnovách vašeho okresu a dalších faktorech nemusí níže uvedené kroky přesně odpovídat tomu, co učíte. Proces by se však měl stále koncepčně shodovat. Kromě shrnutí klíčových kroků vědecké metody jsou zde navrženy činnosti, které přimějí vaše studenty zapojit se do přemýšlení o vědě v reálném světě.

Více možností

Zkopírujte Tento Scénář

Start Free Trial

1. Proveďte pozorování

Všichni to dělají pořád, od chvíle, kdy se probudíme, až do druhého, kdy jdeme spát. Od velmi mladého věku se děti ujímají role vědců a pečlivě sledují svět kolem sebe. Storyboard That lze použít k popisu těchto pozorování ve formě krátkých komiksů. Pozorování nejsou jen věci, které vidíme na vlastní oči. Zahrnují celou řadu různých věcí a zahrnují věci, které cítíme, cítíme, cítíme, dotýkáme se nebo slyšíme. Mohou také pocházet z informací získaných pomocí vědeckého vybavení, jako jsou mikroskopy, teploměry a seismometry.

Více možností

Zkopírujte Tento Scénář

2. Zeptejte se

Otázky mohou být založeny na čemkoli, i když na některé otázky je snazší odpovědět než na jiné. Jednou z nejdůležitějších částí vědeckého bádání je přemýšlení o „hows“ a „whys“. Přijít s otázkami může být skvělá aktivita pro dokončení se svými studenty. Nechte studenty, aby přišli s příběhovou mapou myšlenkových map o všech otázkách, které mají ohledně světa, nebo zúžte otázky na konkrétní téma. V závislosti na věku vašich studentů si můžete tyto otázky často překrývat!

Více možností

Zkopírujte Tento Scénář

3. Výzkum

Výzkum může být stejně jednoduchý jako vyhledávání na internetu nebo v knihovně a je to skvělý čas na rozhovor se svými studenty o spolehlivých a nespolehlivých zdrojích. Vědci používají časopisy, aby zjistili, zda jiní vědci odvedli podobnou práci a jaké návrhy tito vědci učinili pro další studium a experimentování. Další myšlenkou je přečíst si výzkum, který jste našli studentům, zdůraznit a vysvětlit jakoukoli náročnou klíčovou slovní zásobu. To povzbudí studenty, aby provedli výzkum, aby odpověděli na své otázky před dokončením experimentu, zejména pokud již byl proveden.

4. Rozhodněte se pro hypotézu

Hypotéza je prokazatelné prohlášení nebo vzdělaný odhad. Hypotéza je důležitá, protože experiment se snaží zjistit, jak může mít jedna proměnná vliv na jinou. Při vytváření hypotézy je důležité nejprve zjistit závislé a nezávislé proměnné při vyšetřování. Zamyslete se nad tím, jaký vliv může mít změna nezávislé proměnné na závislou proměnnou. Z toho vytvořte prohlášení „if ... then…“. Například při provádění zkoumání, jak teplota ovlivňuje růst plísní na chlebu, je nezávislou proměnnou teplota a závislá proměnná je množství plísně, která roste na chlebu. Hypotéza „pokud ... pak…“ by byla: „Pokud se teplota zvýší, zvýší se také množství plísní na chlebu.“

5. Shromažďovat data

Data mohou pocházet z dokončení předepsané činnosti navržené učitelem, provedení experimentu na základě testovatelné hypotézy, nebo z použití publikovaných údajů o subjektu. Chcete-li se dozvědět více o tom, jak přimět své studenty, aby pracovali jako vědci a navrhovali své vlastní experimenty, přečtěte si část „ Experimentální návrh “. Může to být také skvělý okamžik, který studentům pomůže zjistit, která data jsou nejdůležitější pro sběr.

6. Analyzujte data

Uspořádejte výsledky experimentu a hledejte vzory, trendy nebo jiné informace. V této fázi mohou studenti často vytvářet tabulky a grafy, aby usnadnili porozumění informacím. To může být skvělý způsob, jak do matematických osnov začlenit matematické dovednosti.

7. Nakreslete závěry po interpretaci dat

V této fázi vědci interpretují data, aby vyvodili závěry; rozhodují, zda data podporují nebo falšují hypotézu.

Při provádění experimentu s cílem zjistit, jak teplota ovlivňuje růst plísní na chlebu, vyzkoušejte dva kusy chleba: jeden nechte na teplém místě a druhý na chladném místě. Jednou hypotézou by mohlo být, pokud by se teplota snížila, pak by forma rostla rychleji . Pokud po dokončení experimentu naroste na kus chleba, který byl ponechán na teplém místě, více plísní, pak data nepodporují hypotézu.

8. Sdílejte výsledky s dalšími vědci

Je důležité přimět své studenty, aby sdíleli svou práci se svými vrstevníky, aby pokračovali v zájmu vědeckého bádání. Studenti mohou snadno sdílet své výsledky a závěry mnoha způsoby:

• Studenti si navzájem kritizují písemnou práci a poskytují vzájemné hodnocení
• Studenti pracují na svých schopnostech mluvení na veřejnosti tím, že připravují prezentaci podrobně popisující jejich práci a diskutují o jejich výsledcích a závěrech
• Vytvořte třídní vědecký časopis, který by uspořádal práci studentů
• Uveďte data, diagramy nebo výsledky na nástěnce
• Po experimentu se studenti zapojí do diskuse
• Pořádejte vědecký veletrh, který umožní studentům sdílet své výsledky a praktickou práci
• Celoevropská akce, která zve externí soudce, aby zkontrolovali práci studenta
• Neformální sdílení informací mezi studenty nebo skupinami ve třídě s plakáty nebo exponáty

Sdílení výsledků se často provádí vydáváním článků prostřednictvím vědeckých časopisů nebo přednášením na vědeckých konferencích. Ukažte studentům příklady těchto časopisů a zjistěte, zda najdou něco, co považují za zajímavé.

9. Opakujte experiment

Obvykle to provádějí jiní vědci z celého světa. Čím více lidí dokáže reprodukovat experiment a najít stejné výsledky, tím více podporují teorii. Vaši studenti však mohou porovnat výsledky jiných studentů nebo provést také následné experimenty. Toto je obzvláště skvělé cvičení, pokud studenti navrhli experiment. Více skupin by mělo provést jeden experiment, aby zjistilo, zda mají stejné závěry nebo zda experiment není reprodukovatelný.

Mnoho velkých vědeckých objevů, které následovaly tuto metodu, jsou také skvělé příběhy! Storyboard That může být použito k tomu, aby studenti vizualizovali tyto příběhy a rozvíjeli porozumění tomu, jak vědecká metoda vypadá v akci. Studenti mohou identifikovat různé kroky vědecké metody po příběhu slavných objevů. V níže uvedeném příkladu se scénář dívá na objev spirálové struktury DNA.

Objev struktury DNA

Práce Oswalda Averyho, Colina MacLeoda a Maclyna McCartyho v roce 1944 ukázala, že deoxyribonukleová kyselina (DNA) byla chemikálií, která nesla genetické informace. I když to věděli, vědecká komunita si stále nebyla jistá, jaký tvar má molekula DNA. James Watson a Francis Crick předpokládali, že molekula bude spirálovitá. Pomocí matematických výpočtů předpovídali, že rentgenový difraktogram pro šroubovici bude mít tvar X. Watson a Crick pracovali na vytvoření modelu DNA na základě jejich hypotézy.

Rosalind Franklin, mladá badatelka na King's College London, prováděla výzkum, který se zabýval různými difrakčními vzory, které vznikly, když rentgenové paprsky zářily na různých vzorcích. Jedním ze vzorků, které zkoumala, byla krystalizovaná DNA.

Fotografie 51 byl rentgenový difrakční obraz DNA pořízený Raymondem Goslingem (student PhD pod dohledem Franklina) bez Franklinova povolení nebo znalostí. Tento obrázek byl ukázán Watsonovi a Crickovi. Když Watson viděl fotografii, okamžitě věděl, že struktura musí být spirálová z rentgenového difraktogramu ve tvaru X.

V roce 1962 byly Watsonovi a Crickovi uděleny Nobelovy ceny za fyziologii nebo medicínu za výzkum struktury DNA. Rosalind Franklinová zemřela na rakovinu vaječníků ve věku 38 let, čtyři roky před tímto oceněním. Obecně se uznává, že její důkazy byly při určování struktury DNA kritické. Stále je sporné, zda by sama strukturu identifikovala bez práce Watsona a Cricka.

Více možností

Zkopírujte Tento Scénář

Další velkou aktivitou je dostat studenty používat Storyboard That vyprávět příběh v historii jako ten dole. Je důležité si uvědomit, že ne všechny velké objevy v historii vědy se řídily výše uvedenou vědeckou metodou. Galileo a jeho objev měsíců Jupitera je fascinujícím příkladem.

Existuje spousta zajímavých příběhů vědeckého objevu, které byste mohli dostat své studenty do storyboardu! Zde jsou některé další zajímavé příběhy pro studenty k výzkumu a opakování.

• Edmond Halley a Halleyova kometa
• Isaac Newton a objev gravitace
• Carl Wilhelm Scheele a objev kyslíku
• Charles Darwin a proces přirozeného výběru
• Louis Pasteur a objev toho, jak zabít bakterie
• Alexander Fleming a objev antibiotik
• Louis de Broglie se svou prací na dualitě hmoty a vlnových částic
• Dimitry Mendeleev a periodická tabulka
• Wilhelm Roentgen a rentgen
• Thomas Young a vlnová teorie světla
• Projekt Manhattan a atomová bomba

Další zdroje o dopadu vědeckého bádání a objevování v historii najdete v našich historických zdrojích.

Galileo Galilei

Galileo Galilei se narodil v italské Pise 15. února 1564. Byl synem slavného italského hudebníka. Přestože se velmi zajímal o to, aby se stal katolickým knězem, začal studovat doktorát na univerzitě v Pise. Když se náhodou zúčastnil přednášky o geometrii, zamiloval se do matematiky a fyziky.

Jeden z Galileových nejdůležitějších a nejkontroverznějších článků byl Siderus Nuncias , nebo Starry Messenger , který podrobně popsal jeho pozorování měsíců Jupitera. Tato pozorování podporovala změnu ve způsobu, jakým lidé chápali strukturu vesmíru. Až do těchto překvapivých pozorování lidé souhlasili s řeckým filosofem a vědcem Aristotelem , který nejprve předložil myšlenku, že Země je ve středu vesmíru. Tento koncept vesmíru byl známý jako geocentrický model .

Galileo byl časným průkopníkem dalekohledu. Jeho časné dalekohledy často obsahovaly nedostatky a vytvářely rozmazané obrazy, ale pro pozorovatele stále dokázal zvětšit předměty asi 30krát. Prodal své dalekohledy a peníze použil na financování svého výzkumu. Pomocí svého dalekohledu pozoroval noční oblohu a podrobně sledoval, co viděl.

V noci 7. ledna 1610 se Galileo podíval do nebe na Jupitera. Všiml si, že „tři pevné hvězdy“ velmi blízko k planetě seřadily. Během několika příštích nocí zjistil, že tyto „hvězdy“ nebyly všechny pevné a zdálo se, že se pohybují relativně vůči Jupiteru. Nyní víme, že tyto 'hvězdy' nebyly ve skutečnosti hvězdy, ale měsíce Jupitera. Uvědomil si, že pokud tato těla obíhají kolem Jupitera, pak geocentrický model nedal smysl. Tato data podporují heliocentrický model , myšlenku, že Slunce je ve středu našeho vesmíru a že ho obíhají jiná nebeská těla. Nicolaus Copernicus byl polský vědec, který nejprve předpokládal, že Slunce je středem našeho vesmíru.

Katolická církev byla v té době na světě nesmírně mocnou silou a na Galileovy objevy na ni vůbec nepůsobily. Církev cítila, že jakákoli zmínka o vesmíru zaměřeném na slunce byla proti jeho názorům a Bibli a velmi chtěla zastavit šíření této myšlenky. Galileo byl povolán římskou inkvizicí, protože církev si myslela, že se pokouší přepsat Bibli. Bylo zjištěno, že Galileo je „podezřelým z kacířství“ a byl uvězněn. Další den byl uvězněn, dokud nezemřel o osm let později.

Moderní vědci si uvědomili, že Slunce je středem naší sluneční soustavy, ale ne vesmírem. Naše Slunce je hvězdou velmi podobnou miliardám dalších v našem vesmíru. V roce 1992, 350 let poté, co byl Galileo uvězněn, katolická církev připustila, že byli o Galileových názorech nesprávní a papež John Paul se za tuto událost omluvil.

Více možností

Zkopírujte Tento Scénář

Často kladené otázky o vědecké metodě

Proč je vědecká metoda důležitá?

Vědecká metoda je důležitá, protože poskytuje systematický způsob, jak prozkoumat a pochopit přírodní svět. Umožňuje vědcům provádět objektivní pozorování, formulovat testovatelné hypotézy a navrhovat experimenty k testování těchto hypotéz. Dodržováním vědecké metody mohou vědci zajistit, že jejich zjištění jsou založena na empirických důkazech a nejsou pouze výsledkem zaujatosti nebo spekulací.

Co je to hypotéza?

Hypotéza je předběžné vysvětlení pozorovaného jevu. Je to testovatelné tvrzení, které předpovídá, co se stane za určitých podmínek, pokud je hypotéza správná.

Co je kontrolní skupina?

Kontrolní skupina je skupina v experimentu, která se používá jako standard pro srovnání. Kontrolní skupina není vystavena experimentální léčbě a používá se ke stanovení, zda jsou výsledky experimentu způsobeny léčbou nebo nějakým jiným faktorem.

Co je to proměnná?

Proměnná je jakýkoli faktor, který se může v experimentu změnit. Existují dva typy proměnných: nezávislé proměnné a závislé proměnné. Nezávislá proměnná je faktor, se kterým experimentátor manipuluje, zatímco závislá proměnná je faktor, který je měřen.