Modellezés a tudományban a Storyboard That

Tudományos modellek használata

Hogy segítsünk megérteni a körülöttünk lévő világot, mentális modelleket készítünk a jelenségekről. Ezek a modellek lehetővé teszik számunkra, hogy megértsük, mi és miért történik valami. Ezek a modellek személyesek, és nem mindig egyeznek meg valaki más modelljével. Gyakran instabilok, hiányosak vagy hibásak lehetnek. Másrészt a fogalmi modellek a jelenségek közös és explicit reprezentációi vagy analógiái. Ezeket a modelleket a tudósok felhasználhatják a minket körülvevő világ megértésében. A modelleket a tudomány minden területén használják, és a mentális fogalmak külső változatait kínálják. A modellek nem tökéletesek; egy olyan rendszer egyszerűsített változata, amely kiemel bizonyos területeket, míg másokat figyelmen kívül hagy.

A Next Generation Science Standards (NGSS) a "modellek kifejlesztését és használatát" a nyolc tudományos és mérnöki gyakorlat egyikeként sorolja fel. A tanárokat arra ösztönzik, hogy fejlesszék a tanulók modellezési készségeit a gyermek oktatásának minden szakaszában. A korai években a tanulók címkézett illusztrációkat készíthetnek a jelenségekről. A középiskolában a tanulók a különböző változók és a köztük lévő kapcsolatok kiemelésével fejleszthetik modellfejlesztő készségeiket.

A Storyboard That -en létrehozott vizuális modellek nagyszerű oktatási eszközök lehetnek. Azonban több okból is fontos, hogy rávegyék a tanulókat saját modelljük kidolgozására és használatára. A pontos modell létrehozásához a tanulóknak részletesen meg kell érteniük a témát. A tanulók által a modellekben elkövetett hibák rávilágíthatnak a megértés hiányosságaira vagy tévhitekre. Modellek készíthetők a téma elején, majd a végén, hogy megnézzék, hogyan változott a tanulók gondolkodása.

A modellek sokféle formát ölthetnek, a rajzoktól és a fizikai replikáktól az analógiákig és a számítógépes szimulációkig. Nem minden típusú modell készíthető a Storyboard That -en, de vannak olyanok, amelyek nagyon jól illeszkednek, például a vizuális koncepcionális modellek. Az alábbiakban néhány példa bemutatja, hogyan használhatja a Storyboard That a természettudományos órákon modellek létrehozására, a tudomány típusától függetlenül!

Tudományos modellpéldák

Az analóg modellek nagyszerű módja annak, hogy valamit leírjunk a tanulóknak, amit nem látnak. A tanárok mindig használják ezeket, amikor egy rendszert összehasonlítanak valamivel, amit a tanulók jobban ismernek. Minél több hasonlóságot mutat az analógia modell a célrendszerrel, annál jobb. Ezeknek a modelleknek a vizuális ábrázolásai segítségével a tanulók könnyebben hozhatnak létre fogalmi hivatkozásokat. Még hatékonyabb lehet, ha a tanulók saját analógia modelleket készítenek a Storyboard That! Az analógiák közötti hasonlóságok és különbségek megvitatása elengedhetetlen a létrehozásuk után. Ezek lehetnek tanárok vezetésével egy egész osztály keretein belül, vagy kisebb, tanulók által vezetett megbeszéléseken. Az analóg modellek hasznosak lehetnek, ha a tanulók a természettudományok széles skálájáról tanulnak, különösen olyan témákról, amelyek nehezen megjeleníthető absztrakt részeket tartalmaznak, mint például az elektromos áramkörök.

A modellek nem látható dolgok, például erők ábrázolására is használhatók. Az elektromos áramkörökhöz hasonlóan a tanulók nehezen tudják elképzelni az erőket, mert fizikailag nem láthatók. A tanulók karakterek és jelenetek segítségével erődiagramokat készíthetnek, amelyeken nyilak mutatják az erők méretét és nagyságát. A tanulók ezután képesek gondolkodni az eredő erőről és ennek a különböző testek mozgására gyakorolt hatásáról.

Még egyszerű jelenségek esetén is kérje meg a tanulókat, hogy készítsenek megjegyzésekkel ellátott diagramokat a tudományos folyamat magyarázatára. A megjegyzésekkel ellátott diagramok szöveg és illusztrációk kombinációja, amelyek segítenek megválaszolni a tudományos kérdéseket. Olyan folyamatokat mutathatnak be, amelyek egyébként láthatatlanok lennének, például molekulákat vagy erőket. Tegyen hozzá egy nagyítót, és adjon „nagyított” képet arról, hogy mi történik, és hangsúlyozzuk, hogy a modell nem méretezhető.

Használja a különböző testrendszerek ábrázolását, hogy a tanulók megértsék a különböző összetevőket. Storyboard That speciális grafikával rendelkezik, amelyet úgy terveztek, hogy segítse a tanulókat a biológia különböző területeinek, például a sejtek és a testrendszerek megértésében. Hozzon létre narratív forgatókönyveket, hogy megvizsgálja a testben előforduló folyamatokat. E modellek létrehozásakor a tanulók egy cellát szentelhetnek az egyes szakaszok eseményeinek leírására.

A tanulók molekuláris szinten is megvizsgálhatták az emésztőrendszert, és modellezhették a különböző makromolekulák kisebb, használhatóbb részekre való bomlását. A tanulók számos formát használhatnak a molekulák és enzimek, vonalak pedig a molekulák közötti kötések ábrázolására.

Nehéz lehet rávenni a tanulókat, hogy elgondolkodjanak azon, hogyan mozog az energia az élőlények között. Amikor ezt a témát tanítjuk, általában egy tápláléklánccal kezdjük. Egy tápláléklánc rendezi az élőlényeket, majd nyilak segítségével mutatja az energia áramlását egyik élőlényről a másikra. A táplálékláncok után általában a bonyolultabb fogyasztási kapcsolatokra irányítjuk a tanulókat, amelyeket táplálékhálózatok modelleznek. Ezek a vizuális modellek gyorsan és egyszerűen létrehozhatók a Storyboard That -en a Photos for Class vagy az Animals kategóriából származó nyilak és különböző állatok képei segítségével.

A tanulók könnyen elkészíthetik az atommodelleket, és megmutathatják, hogyan vannak elrendezve. A tanulók ezt számos módon ábrázolhatják, de gyakori módszer a bot- és labdamodellek létrehozása. A bot- és golyómodellek különböző típusú atomokat és a köztük lévő kötéseket mutatják be. Ezek azonban korlátozottak, mivel csak két dimenzióban mutatják az elrendezést és a kötéseket. A tanulók ezekkel a 2D-s képekkel 3D-s modelleket készíthetnek a molekulákról modellagyagból vagy papírból.

Miután a tanulók megvizsgálták, hogyan rendezhetők el az atomok molekulákká, megvizsgálhatják, hogyan rendeződhetnek át az atomok a kémiai reakciók során. Ezek a modellek hasznosak, mert lehetővé teszik a tanulók számára, hogy megértsék, hogy egy kémiai reakció során az atomok teljes száma megmarad. Rendkívül hasznosak a szimbólumegyenletek egyensúlyozásának megtanítására is.

Tekintse meg az anyag különböző állapotait a részecskék különböző helyzetekben való modellezésével. Az alábbi tevékenységben a tanulók összehasonlíthatják a valós világban, nagy léptékben zajló eseményeket a részecskék szintjén. Ennek sikeres teljesítéséhez a tanulóknak egyesíteniük kell a részecskékkel, a hőmérséklettel és az energiával kapcsolatos ismereteiket.

A modellek nagyon hasznosak lehetnek, ha megvizsgáljuk, hogyan működnek együtt a folyamatok a földi rendszerekben. A tanulók nyilakat adhatnak hozzá az energia vagy az anyag mozgásának megjelenítéséhez. A globális felmelegedés példájában a nyilak az energia mozgását mutatják. A szénciklus példájában a nyilak a szén mozgását mutatják. A tanulók ezután könnyen belekeverhetik a szöveget a forgatókönyvbe, így lehetőség nyílik a modelljük magyarázatára. Van még egy funkció, amely lehetővé teszi a hallgatók számára, hogy rögzítsék hangjukat, és csatolják a storyboardhoz.

A modellek sokféleképpen használhatók az űrtudomány oktatása során. Az alábbi példa forgatókönyvben a tanulók vonalakat rajzolnak a Föld, a Hold és a Nap relatív helyzetétől ahhoz, hogy a Hold hogyan néz ki a Földről. Mint sok űrmodellnél és a mi naprendszerünknél, itt is nagyon nehéz a méretarány pontos meghatározása; ez egy korlátozás, amelyet megbeszélhet a hallgatóival.

Értékelési készségek

A modellek soha nem tökéletesek, mert a való világ jelenségének leegyszerűsített változatát kínálják. Ez lehetőséget ad a hallgatóknak a modellek elemzésére és értékelésére. Hozzon létre egy T-diagramot, amely kiemeli a modell erősségeit és korlátait, és beszélje meg a modell pontosságát. Ezt felhasználva ötletek születhetnek a modellek fejlesztésére és a céljelenséghez való közelítésükre. Ezeket az értékelési készségeket már kiskoruktól kezdve lehet gyakorolni. A fiatal diákok rámutathatnak a modellek és a valós rendszer közötti különbségekre. Ezek az elemzési és értékelési készségek lehetővé teszik a hallgatók számára, hogy mélyrehatóan gondolkodjanak azáltal, hogy magasabb rendű feldolgozási készségeket használnak, hogy átgondolják, hogyan finomítsák és javítsák a modellt. Ezek az értékelési feladatok egyénileg is elvégezhetők. Hozzon létre saját értékelési rubrikákat egy adott modellhez a Quick Rubric segítségével.

Kapcsolódó tevékenységek

Gyakran ismételt kérdések a természettudományos modellezésről Storyboard That segítségével

Mik azok a tudományos modellek?

A tudományos modellek a jelenségek mentális vagy explicit reprezentációi, amelyek lehetővé teszik számunkra, hogy megértsük a minket körülvevő világot. Lehetnek személyesek, megosztottak, instabilok, hiányosak vagy hibásak.

Miért fontosak a modellek a természettudományos oktatásban?

A modellek fejlesztése és használata a következő generációs tudományos szabványok nyolc tudományos és mérnöki gyakorlatának egyikeként szerepel. A tanárokat arra ösztönzik, hogy fejlesszék a tanulók modellezési készségeit a gyermek oktatásának minden szakaszában, mert a modellek segíthetnek a tanulóknak a téma részletes megértésében, rávilágíthatnak a megértés hiányosságaira vagy a tévhitekre, és megmutathatják, hogyan változott a tanulók gondolkodása.

Milyen példák vannak Storyboard That segítségével létrehozható tudományos modellekre?

Storyboard That tudományos modellek széles skálájának létrehozására használható, mint például analógiás modellek, erődiagramok, megjegyzésekkel ellátott diagramok, testrendszerek ábrázolásai, atomok és molekulák modelljei, valamint táplálkozási láncok és hálók vizuális modelljei.

Hogyan használhatók az analógia modellek a természettudományos oktatásban?

Az analóg modellek hasznosak a természettudományos oktatásban, mert segíthetnek a tanulóknak megérteni az elvont vagy nehezen vizualizálható témákat, például az elektromos áramköröket. A tanulók saját analógia modelleket készíthetnek Storyboard That en, és elengedhetetlenek az analógia és a célrendszer közötti hasonlóságok és különbségek megvitatása.