Postupci Znanstvene Metode

Što je znanstvena metoda?

Znanstvena metoda se intenzivno koristi od 17. stoljeća kao proces kojim znanstvenici "rade znanost" u stvarnom svijetu. Korišten je za otkrivanje mnogih nevjerojatnih stvari o svijetu oko nas. Znanstvena metoda je stalan proces: jedno otkriće može dovesti do mnogo više pitanja koja, kada se istražuju, mogu dovesti do više odgovora. Ovisno o razini vaših učenika, školskom programu vašeg okruga i drugim čimbenicima, koraci navedeni u nastavku ne mogu točno odgovarati onome što predajete. Međutim, postupak bi se još trebao konceptualno podudarati. Uz sažetak ključnih koraka znanstvene metode, predlažu se aktivnosti za uključivanje učenika u razmišljanje o znanosti u stvarnom svijetu.

Više mogućnosti

Kopiraj ovu Storyboard

Start Free Trial

1. Promatrajte

Svi to rade stalno, od drugog kada se probudimo do drugog idemo spavati. Od malih nogu djeca preuzimaju ulogu znanstvenika, pažljivo promatrajući svijet oko sebe. Storyboard That se može upotrijebiti za opisivanje ovih opažanja u obliku kratkih stripova. Promatranja nisu samo stvari koje vidimo očima. Uključuju potpuno različit niz stvari, a uključuju stvari koje osjećamo, mirišemo, okusimo, dodirujemo ili čujemo. Oni također mogu poticati iz podataka prikupljenih pomoću znanstvene opreme, poput mikroskopa, termometra i seizmometra.

Više mogućnosti

Kopiraj ovu Storyboard

2. Postavite pitanje

Pitanja se mogu temeljiti na bilo čemu, mada je na neka pitanja lakše odgovoriti nego na druga. Jedan od najvažnijih dijelova znanstvenog istraživanja je razmišljanje o "kako" i "kako". Suočavanje s pitanjima može biti izvrsna aktivnost koju upotpunite sa svojim učenicima. Neka uèenici smisle slikovnu mapu bilo kakvih pitanja o svijetu ili suze pitanja na određenu temu. Ovisno o dobi vaših učenika, možete primijetiti da se ova pitanja često preklapaju!

Više mogućnosti

Kopiraj ovu Storyboard

3. Istraživanje

Istraživanje bi moglo biti jednostavno poput pretraživanja interneta ili biblioteke i odličan je trenutak za razgovor sa učenicima o pouzdanim i nepouzdanim izvorima. Znanstvenici koriste časopise kako bi otkrili jesu li i drugi znanstvenici učinili sličan rad i koje su prijedloge ti znanstvenici dali za daljnje proučavanje i eksperimentiranje. Druga je ideja pročitati neka istraživanja koja ste pronašli studentima, ističući i objašnjavajući svaki izazovni ključni rječnik. To će potaknuti studente da istražuju kako bi odgovorili na njihova pitanja prije završetka eksperimenta, posebno ako je jedan već završen.

4. Odlučite se za hipotezu

Hipoteza je ispitivačka izjava ili obrazovana pretpostavka. Hipoteza je važna jer se eksperimentom pokušava utvrditi kako jedna varijabla može utjecati na drugu. Prilikom stvaranja hipoteze važno je najprije identificirati ovisne i neovisne varijable u istraživanju. Razmislite kakav bi učinak promjena nezavisne varijable mogla imati na ovisnu varijablu. Iz toga oblikujte izjavu "ako ... onda ...". Na primjer, kada provodimo istraživanje kako bismo vidjeli kako temperatura utječe na rast plijesni na kruhu, neovisna varijabla je temperatura, a ovisna varijabla je količina plijesni koja raste na kruhu. Hipoteza "ako ... tada ..." glasila je: "Ako se temperatura poveća, tada će se povećati i količina plijesni na kruhu."

5. Prikupljanje podataka

Podaci mogu poticati izvršavanjem propisane aktivnosti koju je osmislio učitelj, provođenjem eksperimenta na temelju provjerljive hipoteze ili korištenjem objavljenih podataka o predmetu. Da biste saznali više o tome kako svoje studente natjerati da rade kao znanstvenici i dizajniraju vlastite eksperimente, pogledajte " Eksperimentalni dizajn ". Ovo također može biti sjajan trenutak da pomognete učenicima da shvate koji su podaci najvažniji za prikupljanje.

6. Analizirajte podatke

Organizirajte rezultate eksperimenta i potražite obrasce, trendove ili druge informacije. U ovoj fazi učenici često mogu kreirati tablice i grafikone kako bi olakšali razumijevanje informacija. Ovo može biti izvrstan način uključivanja matematičkih vještina u vaš znanstveni kurikulum.

7. Nakon interpretacije podataka donijeti zaključke

U ovoj fazi znanstvenici tumače podatke kako bi izvukli zaključke; oni odlučuju podržavaju li podaci hipotezu ili lažiraju li podatke.

Kada provodite eksperiment kako biste vidjeli kako temperatura utječe na rast plijesni na kruhu, testirajte dva komada kruha: jedan ostavite na toplom, a drugog na hladnom. Jedna bi hipoteza mogla biti ako se temperatura snizi, tada će kalup brže rasti . Nakon završetka eksperimenta, ako je na komadu kruha ostavljenog na toplom mjestu narastalo više plijesni, tada podaci ne podržavaju hipotezu.

8. Dijelite rezultate s drugim znanstvenicima

Važno je navesti vaše studente da podijele rad sa svojim vršnjacima kako bi nastavili zanimanje za znanstvena istraživanja. Studenti mogu lako podijeliti svoje rezultate i zaključke na više načina:

• Studenti međusobno kritiziraju pismeni rad i daju ocjenu ravnopravnosti
• Studenti rade na svojim javnim govornim sposobnostima pripremajući prezentaciju u kojoj je detaljno prikazan njihov rad i raspravljaju o njihovim rezultatima i zaključcima
• Napravite časopis za razrednu znanost kako biste objedinili tijelo rada učenika
• Objavite podatke, dijagrame ili rezultate na oglasnoj ploči
• Studenti sudjeluju u razrednoj raspravi nakon eksperimenta
• Organizirajte sajam znanosti kako bi studenti mogli podijeliti svoje rezultate i praktični rad
• Događaj u cijeloj školi, na koji se pozivaju vanjski suci da pregledaju rad učenika
• Neformalna razmjena informacija između učenika ili skupina u učionici s posterima ili eksponatima

Dijeljenje rezultata često se događa objavljivanjem radova u znanstvenim časopisima ili na znanstvenim skupovima. Pokažite učenicima primjere tih časopisa i pogledajte pronalaze li nešto što smatraju zanimljivim.

9. Ponovite eksperiment

To inače rade drugi znanstvenici širom svijeta. Što više ljudi može reproducirati eksperiment i pronaći iste rezultate, to je veća podrška teoriji. Međutim, vaši učenici mogu usporediti rezultate s drugim učenicima ili izvesti daljnje eksperimente. Ovo je posebno sjajna vježba ako su studenti osmislili eksperiment. Višestruke skupine trebale bi provesti jedan eksperiment da vide imaju li iste zaključke ili eksperiment nije ponovljiv.

Mnoga velika znanstvena otkrića koja su pratila ovu metodu također su sjajne priče! Storyboard That studenti mogu vizualizirati te priče i razviti razumijevanje o tome kako znanstvena metoda izgleda u djelovanju. Studenti mogu prepoznati različite korake znanstvene metode prateći priču o poznatim otkrićima. U primjeru u nastavku, ploča s pričama razmatra otkriće spiralne strukture DNK.

Otkriće strukture DNK

Rad koji su 1944. izvršili Oswald Avery, Colin MacLeod i Maclyn McCarty pokazao je da je deoksiribonukleinska kiselina (DNA) kemikalija koja je prenosila genetske informacije. Iako su to znali, znanstvena zajednica još uvijek nije bila sigurna kakav je oblik molekula DNA. James Watson i Francis Crick pretpostavili su da bi molekula bila spiralnog oblika. Pomoću matematičkih izračuna predviđali su da će obrazac difrakcije X-zraka za helix biti X-oblik. Watson i Crick radili su na izradi modela DNK temeljenom na svojoj hipotezi.

Rosalind Franklin, mlada istraživačica sa King's College London, provela je istraživanje koje je razmatralo različite difrakcijske obrasce nastale kada su rendgenski zraci svjetlucani na različitim uzorcima. Jedan od uzoraka koji je istraživala bila je kristalizirana DNA.

Fotografija 51 bila je rendgenska difrakcijska slika DNA koju je snimio Raymond Gosling (doktorski studij pod Franklinovim nadzorom) bez Franklinovog dopuštenja ili znanja. Ta je slika prikazana Watsonu i Cricku. Kad je Watson ugledao fotografiju, odmah je znao da struktura mora biti spiralna od X-uzorka difrakcijskog uzorka.

Watson i Crick nagrađeni su Nobelovom nagradom za fiziologiju ili medicinu 1962. za istraživanje strukture DNK. Rosalind Franklin umrla je od raka jajnika u 38. godini, četiri godine prije ove nagrade. Opšte je prihvaćeno da su njezini dokazi bili kritični u identificiranju strukture DNK. Još uvijek se raspravlja hoće li sama prepoznati strukturu bez djela Watson-a i Cricka.

Više mogućnosti

Kopiraj ovu Storyboard

Druga velika aktivnost je naterati studente da koriste Storyboard That će ispričati priču u povijesti poput one u nastavku. Važno je napomenuti da nisu sva velika otkrića u povijesti znanosti slijedila gore navedenu znanstvenu metodu. Galileo i njegovo otkriće Mjeseca Jupitera fascinantan su primjer toga.

Puno je uzbudljivih priča o znanstvenim otkrićima pomoću kojih biste svoje studente mogli privesti na ploču s knjigama! Evo još nekoliko zanimljivih priča koje studenti istražuju i prepričavaju.

• Edmond Halley i Halleyev komet
• Isaac Newton i otkriće gravitacije
• Carl Wilhelm Scheele i otkriće kisika
• Charles Darwin i postupak prirodne selekcije
• Louis Pasteur i otkriće kako ubiti bakterije
• Alexander Fleming i otkriće antibiotika
• Louis de Broglie svojim radom na materiji i dualnosti valova
• Dimitry Mendeleev i periodična tablica
• Wilhelm Roentgen i rendgenski zraci
• Thomas Young i valna teorija svjetlosti
• Manhattanski projekt i atomska bomba

Za više izvora o utjecaju znanstvenih istraživanja i otkrića na povijest, provjerite naše izvore iz povijesti.

Galileo Galilei

Galileo Galilei rođen je u Pisi, Italija, 15. veljače 1564. Bio je sin poznatog talijanskog glazbenika. Iako je bio vrlo zainteresiran za katoličkog svećenika, stupio je na doktoratu na Sveučilištu u Pisi. Zaljubio se u matematiku i fiziku kada je slučajno pohađao predavanje o geometriji.

Jedan od najvažnijih i najspornijih radova Galilea bio je Siderus Nuncias ili Zvjezdani glasnik , koji je detaljno opisao svoja zapažanja o Jupiterovim mjesecima. Ta su promatranja poduprla promjenu u načinu na koji su ljudi razumjeli strukturu svemira. Do ovih iznenađujućih opažanja ljudi su se složili s grčkim filozofom i znanstvenikom Aristotelom koji je prvi iznio ideju da je Zemlja u središtu svemira. Ovaj je koncept svemira bio poznat kao Geocentrični model .

Galileo je bio rani pionir teleskopa. Njegovi rani teleskopi često su sadržavali nedostatke i stvarali zamagljene slike, ali još uvijek su mogli promatrati predmete oko 30 puta za promatrača. Prodao je svoje teleskope i novac upotrijebio za financiranje svojih istraživanja. Upotrijebio je svoj teleskop za promatranje noćnog neba i detaljna promatranja onoga što je vidio.

U noći 7. siječnja 1610. Galileo je pogledao u nebo Jupitera. Primijetio je da su "tri fiksne zvijezde" vrlo blizu planete sve postrojene. Sljedećih nekoliko noći otkrio je da ove 'zvijezde' nisu sve fiksirane, a činilo se da se kreću u odnosu na Jupiter. Sada znamo da te "zvijezde" nisu bile zvijezde, već mjesečevi Jupitera. Shvatio je da ako ova tijela orbitiraju oko Jupitera, onda geocentrični model nema smisla. Ovi podaci podržavaju Heliocentrični model , ideju da je Sunce u središtu našeg svemira i da ga orbitiraju druga nebeska tijela. Nicolaus Kopernik bio je poljski znanstvenik koji je prvi pretpostavio da je Sunce u središtu našeg svemira.

Katolička crkva je u to vrijeme bila izuzetno snažna sila u svijetu i nisu bili nimalo impresionirani Galilejevim otkrićima. Crkva je smatrala da se bilo kakvo spominjanje univerzuma usredotočenog na Sunce protivi njegovim pogledima i Bibliji i jako je željela zaustaviti širenje ove ideje. Rimljana je inkvizicija prozvala Galilea jer je Crkva mislila da pokušava prepisati Bibliju. Otkriveno je da je Galileo "osumnjičen za krivicu" i stavljen je u zatvor. Sutradan su ga stavili u kućni pritvor dok nije umro osam godina kasnije.

Znanstvenici modernog dana shvatili su da je Sunce središte našeg Sunčevog sustava, ali ne i svemir. Naše Sunce je zvijezda vrlo slična milijardama drugih u našem Svemiru. Godine 1992., 350 godina nakon što je Galileo zatvoren, Katolička crkva priznala je da nije u pravu zbog Galilejevih stavova i papa Ivan Pavao se ispričao zbog događaja.

Više mogućnosti

Kopiraj ovu Storyboard

Često postavljana pitanja o znanstvenoj metodi

Zašto je znanstvena metoda važna?

Znanstvena metoda je važna jer pruža sustavan način za istraživanje i razumijevanje prirodnog svijeta. Znanstvenicima omogućuje objektivna opažanja, formuliranje provjerljivih hipoteza i osmišljavanje eksperimenata za testiranje tih hipoteza. Slijedeći znanstvenu metodu, znanstvenici mogu osigurati da se njihovi nalazi temelje na empirijskim dokazima, a ne samo rezultat pristranosti ili nagađanja.

Što je hipoteza?

Hipoteza je provizorno objašnjenje promatranog fenomena. To je provjerljiva izjava koja predviđa što će se dogoditi pod određenim uvjetima ako je hipoteza točna.

Što je kontrolna grupa?

Kontrolna skupina je skupina u eksperimentu koja se koristi kao standard za usporedbu. Kontrolna skupina nije izložena eksperimentalnom tretmanu, a njime se utvrđuje jesu li rezultati eksperimenta rezultat tretmana ili nekog drugog faktora.

Što je varijabla?

Varijabla je svaki faktor koji se može promijeniti u eksperimentu. Postoje dvije vrste varijabli: nezavisne varijable i ovisne varijable. Neovisna varijabla je faktor kojim manipulira eksperimentator, dok je zavisna varijabla faktor koji se mjeri.