Teaduslikku meetodit on laialdaselt kasutatud alates 17. sajandist protsessina, mille abil teadlased reaalses maailmas teadust teevad. Seda on kasutatud paljude uskumatute asjade avastamiseks meie ümbritseva maailma kohta. Teaduslik meetod on pidev protsess: üks avastus võib tekitada palju rohkem küsimusi, mille uurimisel võib saada rohkem vastuseid. Sõltuvalt teie õpilaste tasemest, linnaosa õppekavast ja muudest teguritest ei pruugi alltoodud sammud täpselt vastata teie õpetatule. Protsess peaks siiski põhimõtteliselt vastama. Lisaks teadusliku meetodi põhietappide kokkuvõttele pakutakse välja ka tegevusi, mille abil saate oma õpilasi tegelikkuses loodusteaduste peale mõtlema.
Kõik teevad seda kogu aeg, alates teisest ärkame teiseni, kui läheme magama. Juba väga noorest ajast alates võtavad lapsed teadlaste rolli, jälgides tähelepanelikult ümbritsevat maailma. Storyboard That saab kasutada nende tähelepanekute kirjeldamiseks Storyboard That kujul. Vaatlused pole ainult asjad, mida me oma silmaga näeme. Need hõlmavad palju erinevaid asju ja asju, mida tunneme, lõhname, maitsme, puudutame või kuuleme. Need võivad pärineda ka teaduslikke seadmeid, näiteks mikroskoope, termomeetreid ja seismomeetreid kasutades kogutud teabest.
Küsimused võivad põhineda ükskõik milles, kuigi mõnele küsimusele on lihtsam vastata kui teistele. Teadusuuringute üks olulisemaid osi on mõtisklemine "kuidas" ja "miks". Küsimustega vastamine võib olla suurepärane tegevus, mida oma õpilastega lõpule viia. Paluge õpilastel välja pakkuda mõttekaardi süžeeskeem kõigist maailmaga seotud küsimustest või kitsendada küsimused konkreetse teema juurde. Sõltuvalt õpilaste vanusest võite märgata, et need küsimused kattuvad sageli!
Uurimistöö võib olla sama lihtne kui Interneti või raamatukogu otsing ning see on hea aeg rääkida oma õpilastega usaldusväärsetest ja ebausaldusväärsetest allikatest. Teadlased kasutavad ajakirju, et teada saada, kas teised teadlased on sarnast tööd teinud ja milliseid ettepanekuid need teadlased on teinud edasiseks uurimiseks ja katsetamiseks. Teine idee on lugeda mõnda uurimistööd, mille olete tudengitele leidnud, tuues välja ja selgitades väljakutsuvat võtmesõnavara. See julgustab õpilasi enne katse lõpuleviimist uurima oma küsimustele vastama, eriti kui see on juba tehtud.
Hüpotees on kontrollitav väide või haritud oletus. Hüpotees on oluline, kuna eksperimendis üritatakse kindlaks teha, kuidas üks muutuja võib teist mõjutada. Hüpoteesi koostamisel on oluline uurimisel kõigepealt kindlaks teha sõltuvad ja sõltumatud muutujad . Mõelge, milline mõju võib sõltumatu muutuja muutmisel olla sõltuvale muutujale. Sellest moodustage avaldus „kui ... siis…”. Näiteks kui uuritakse, kuidas temperatuur mõjutab leiva hallitusseente kasvu, on sõltumatu muutuja temperatuur ja sõltuvaks muutujaks hallituse kogus, mis leival kasvab. Hüpotees "kui ... siis ..." oleks järgmine: "Kui temperatuur tõuseb, suureneb ka hallituse hulk leival."
Andmed võivad pärineda õpetaja kavandatud ettekirjutatud tegevuse lõpetamisest, kontrollitava hüpoteesi põhjal eksperimendi läbiviimisest või selle teema kohta avaldatud andmete kasutamisest. Lisateavet selle kohta, kuidas saada oma õpilased teadlastena tööle ja oma katseid kavandada, leiate jaotisest " Eksperimentaalne disain ". See võib olla ka suurepärane hetk, mis aitab õpilastel aru saada, milliseid andmeid on kõige olulisem koguda.
Korraldage katse tulemused ja otsige mustreid, suundumusi või muud teavet. Sageli saavad õpilased selles etapis koostada tabeleid ja graafikuid teabe mõistmise hõlbustamiseks. See võib olla suurepärane viis matemaatikaoskuste lisamiseks oma loodusteaduste õppekavasse.
Selles etapis tõlgendavad teadlased andmeid järelduste tegemiseks; nad otsustavad, kas andmed toetavad või võltsivad hüpoteesi.
Katse läbiviimisel, et näha, kuidas temperatuur mõjutab leiva hallituse kasvu, katsetage kahte leivatükki: jätke üks soojas ja teine külmas. Üks hüpotees võiks olla, kui temperatuuri alandatakse, siis kasvab hallitus kiiremini . Kui katse lõpetamise järel oli sooja kohta jäetud leivatüki peale kasvanud rohkem hallitust, siis andmed seda hüpoteesi ei toeta.
On oluline, et õpilased jagaksid oma töid kaaslastega, et jätkata huvi teadusuuringute vastu. Õpilased saavad oma tulemusi ja järeldusi hõlpsalt jagada mitmel viisil:
Tulemuste jagamine toimub sageli artiklite avaldamise kaudu teadusajakirjade kaudu või teaduskonverentsidel esinedes. Näidake õpilastele nende ajakirjade näiteid ja vaadake, kas nad leiavad midagi, mis nende arvates on huvitav.
Seda viivad tavaliselt läbi teised teadlased kogu maailmas. Mida rohkem on inimesi, kes saavad eksperimenti korrata ja samad tulemused leida, seda rohkem teooria toetab. Kuid teie õpilased saavad võrrelda teiste õpilaste tulemusi või teha ka järelkatseid. See on eriti hea harjutus, kui õpilased on kavandanud eksperimendi. Mitu rühma peaksid läbi viima ühe katse, et teha kindlaks, kas neil on samad järeldused või kas katset ei saa korrata.
Paljud sellest meetodist järgnenud suurepärased teaduslikud avastused on ka suurepärased lood! Storyboard That abil õpilased saavad neid lugusid visualiseerida ja mõista, kuidas teaduslik meetod praktikas välja näeb. Õpilased saavad kuulsate avastuste järgselt tuvastada erinevad teadusliku meetodi etapid. Allolevas näites vaatleb süžeeskeem DNA spiraalse struktuuri avastamist.
Oswald Avery, Colin MacLeodi ja Maclyn McCarty poolt 1944. aastal tehtud töö näitas, et desoksüribonukleiinhape (DNA) oli kemikaal, mis kandis geneetilist teavet. Ehkki nad teadsid seda, polnud teadlaskond siiski kindel, millises vormis DNA molekul oli. James Watson ja Francis Crick püstitasid hüpoteesi, et molekul on spiraalse kujuga. Nad ennustasid matemaatiliste arvutuste abil, et spiraali röntgendifraktsiooni muster on X-kujuline. Watson ja Crick töötasid hüpoteesi põhjal välja DNA mudeli.
Londoni King's College'i noor teadlane Rosalind Franklin viis läbi uurimistööd, milles vaadeldi erinevaid difraktsioonimustreid, mis tekkisid, kui röntgenikiirgus säras erinevatel proovidel. Üks proovidest, mida ta uuris, oli kristalliseeritud DNA.
Fotograafia 51 oli Raymond Goslingi (Franklini juhendamisel doktorant) tehtud röntgendifraktsioon DNA-st ilma Franklini loata või teadmata. Seda pilti näidati Watsonile ja Crickile. Kui Watson fotot nägi, teadis ta koheselt, et struktuur peab olema röntgenkiirte difraktsioonimustri X-kujulise mustri järgi spiraalne.
Watson ja Crick pälvisid 1962. aastal Nobeli füsioloogia või meditsiini preemia DNA struktuuri uurimise eest. Rosalind Franklin suri munasarjavähki 38-aastaselt, neli aastat enne selle auhinna saamist. On üldteada, et tema tõendusmaterjal oli DNA struktuuri tuvastamisel kriitiline. On endiselt vaieldav, kas ta oleks Watsoni ja Cricki tööta suutnud struktuuri iseseisvalt kindlaks teha.
Veel üks suurepärane tegevus on saada õpilastelt kasutada Storyboard That et rääkida ajaloos mõni lugu, nagu allpool. Oluline on märkida, et mitte kõik teadusloo suured avastused pole järginud ülaltoodud teaduslikku meetodit. Galileo ja tema Jupiteri kuude avastamine on sellest põnev näide.
Teaduslikest avastustest on palju põnevaid lugusid, mille abil saate oma õpilasi süžeeskeemile viia! Siin on mõned muud huvitavad lood, mida õpilased saavad uurida ja ümber jutustada.
Ajalooliste teaduslike uuringute ja avastuste mõju kohta lisateabe saamiseks lugege meie ajaloo ressursse.
Galileo Galilei sündis Itaalias Pisas 15. veebruaril 1564. Ta oli kuulsa itaalia muusiku poeg. Kuigi ta oli katoliku preestriks saamise vastu väga huvitatud, alustas ta kraadi omandamist Pisa ülikooli arstiks. Ta armus matemaatikasse ja füüsikasse, kui osales kogemata geomeetria loengus.
Üks Galileo kõige olulisemaid ja vastuolulisemaid pabereid oli Siderus Nuncias ehk Starry Messenger , milles kirjeldati üksikasjalikult tema tähelepanekuid Jupiteri kuude kohta. Need tähelepanekud toetasid inimeste arusaama muutumist universumi struktuurist. Kuni nende üllatavate tähelepanekuteni olid inimesed kokku leppinud kreeka filosoofi ja teadlase Aristotelesega , kes esitas kõigepealt idee, et Maa on universumi keskpunktis. See universumi kontseptsioon oli tuntud kui geotsentriline mudel .
Galileo oli teleskoobi varajane pioneer. Tema varased teleskoobid sisaldasid sageli vigu ja tekitasid uduseid pilte, kuid suutsid vaatleja jaoks objekte umbes 30 korda suurendada. Ta müüs oma teleskoobid ja kasutas seda raha oma uuringute rahastamiseks. Ta kasutas oma teleskoobiga öötaeva vaatlemiseks ja nähtu üksikasjalike vaatluste tegemiseks.
Ööl vastu 7. jaanuari 1610 vaatas Galileo Jupiteri poole taevasse. Ta märkas, et planeedile väga lähedal asuvad kolm fikseeritud tähte - need kõik on rivis. Järgmise paari öö jooksul avastas ta, et need "tähed" polnud kõik fikseeritud ja näisid liikuvat Jupiteri suhtes. Nüüd teame, et need 'tähed' polnud tegelikult mitte tähed, vaid Jupiteri kuud. Ta mõistis, et kui need kehad tiirlevad Jupiteri ümber, siis pole geotsentrilisel mudelil mõtet. Need andmed toetavad heliotsentrilist mudelit , ideed, et Päike on meie universumi keskpunktis ja et teised taevakehad seda tiirlevad. Nicolaus Copernicus oli Poola teadlane, kes esitas kõigepealt hüpoteesi, et Päike asub meie universumi keskmes.
Katoliku kirik oli omal ajal maailmas äärmiselt võimas jõud ja Galileo avastused polnud neile üldse muljet avaldanud. Kirik leidis, et igasugune päikesekeskse universumi mainimine on vastuolus tema vaadete ja Piibliga ning oli väga huvitatud selle idee leviku peatamisest. Rooma inkvisitsioon kutsus Galileot, kuna kirik arvas, et ta üritab Piiblit ümber kirjutada. Galileo leiti olevat kahtlustatav ketserluses ja ta pandi vangi. Järgmisel päeval pandi ta koduaresti, kuni ta kaheksa aastat hiljem suri.
Tänapäeva teadlased on mõistnud, et Päike on meie päikesesüsteemi keskpunkt, kuid mitte universum. Meie Päike on täht, nagu miljardid teised meie Universumis. 1992. aastal, 350 aastat pärast Galileo vangistamist, tunnistas katoliku kirik Galileo seisukohtades ekslikult ja paavst Johannes Paulus vabandas sündmuse pärast.
{Microdata type="HowTo" id="854"}Teaduslik meetod on oluline, kuna see annab süstemaatilise viisi loodusmaailma uurimiseks ja mõistmiseks. See võimaldab teadlastel teha objektiivseid tähelepanekuid, sõnastada testitavaid hüpoteese ja kavandada katseid nende hüpoteeside kontrollimiseks. Teaduslikku meetodit järgides saavad teadlased tagada, et nende leiud põhinevad empiirilistel tõenditel ega ole lihtsalt eelarvamuste või spekulatsioonide tulemus.
Hüpotees on vaadeldava nähtuse esialgne seletus. See on testitav väide, mis ennustab, mis juhtub teatud tingimustel, kui hüpotees on õige.
Kontrollrühm on rühm katses, mida kasutatakse võrdlusstandardina. Kontrollrühm ei puutu kokku eksperimentaalse raviga ja selle põhjal tehakse kindlaks, kas katse tulemused on tingitud ravist või mõnest muust tegurist.
Muutuja on mis tahes tegur, mis võib katses muutuda. Muutujaid on kahte tüüpi: sõltumatud muutujad ja sõltuvad muutujad. Sõltumatu muutuja on tegur, mida eksperimenteerija manipuleerib, samas kui sõltuv muutuja on tegur, mida mõõdetakse.