Il metodo scientifico è stato ampiamente utilizzato dal 17 ° secolo come processo attraverso il quale gli scienziati "fanno scienza" nel mondo reale. È stato usato per scoprire molte cose incredibili sul mondo che ci circonda. Il metodo scientifico è un processo costante: una scoperta può portare a molte più domande che, se indagate, possono portare a più risposte. A seconda del livello dei tuoi studenti, del curriculum del tuo distretto e di altri fattori, i passaggi descritti di seguito potrebbero non corrispondere esattamente a ciò che insegni. Tuttavia, il processo dovrebbe ancora corrispondere concettualmente. Oltre a un riepilogo dei passaggi chiave del metodo scientifico, ci sono attività suggerite per coinvolgere i tuoi studenti nel pensare alla scienza nel mondo reale.
Tutti lo fanno sempre, dal secondo in cui ci svegliamo al secondo in cui andiamo a dormire. Fin da piccoli, i bambini assumono il ruolo di scienziati, facendo attente osservazioni sul mondo che li circonda. Storyboard That può essere usato per descrivere queste osservazioni sotto forma di brevi fumetti. Le osservazioni non sono solo cose che vediamo con i nostri occhi. Includono una gamma completamente diversa di cose e includono cose che sentiamo, odoriamo, assaggiamo, tocchiamo o sentiamo. Possono anche provenire da informazioni raccolte utilizzando apparecchiature scientifiche, come microscopi, termometri e sismometri.
Le domande possono essere basate su qualsiasi cosa, anche se alcune sono più facili da rispondere di altre. Una delle parti più importanti dell'indagine scientifica è pensare ai "come" e ai "perché". Fare domande può essere una grande attività da completare con i tuoi studenti. Chiedi agli studenti di elaborare uno storyboard sulla mappa mentale di tutte le domande che hanno sul mondo o restringere le domande a un argomento specifico. A seconda dell'età dei tuoi studenti, potresti notare che queste domande spesso si sovrappongono!
La ricerca potrebbe essere semplice come una ricerca su Internet o in biblioteca ed è un ottimo momento per parlare ai tuoi studenti di fonti affidabili e inaffidabili. Gli scienziati usano le riviste per scoprire se altri scienziati hanno svolto un lavoro simile e quali suggerimenti hanno dato questi scienziati per ulteriori studi e sperimentazioni. Un'altra idea è quella di leggere alcune ricerche che hai trovato agli studenti, evidenziando e spiegando qualsiasi vocabolario chiave stimolante. Questo incoraggerà gli studenti a fare ricerche per rispondere alle loro domande prima di completare un esperimento, specialmente se uno è già stato fatto.
Un'ipotesi è un'affermazione verificabile o un'ipotesi colta. L'ipotesi è importante perché l'esperimento cerca di determinare come una variabile può avere un effetto su un'altra. Quando si crea un'ipotesi, è importante identificare prima le variabili dipendenti e indipendenti nell'indagine. Pensa a quale effetto potrebbe avere la modifica della variabile indipendente sulla variabile dipendente. Da questo, forma un'istruzione "if ... then ...". Ad esempio, quando si esegue un'indagine per vedere come la temperatura influenza la crescita di muffa sul pane, la variabile indipendente è la temperatura e la variabile dipendente è la quantità di muffa che cresce sul pane. L'ipotesi "se ... allora ..." sarebbe: "Se la temperatura aumenta, aumenterà anche la quantità di muffa sul pane".
I dati possono provenire dal completamento di un'attività prescritta progettata da un insegnante, dallo svolgimento di un esperimento basato su un'ipotesi verificabile o dall'utilizzo di dati pubblicati sull'argomento. Per saperne di più su come far lavorare i tuoi studenti come scienziati e progettare i propri esperimenti, vedi " Disegno sperimentale ". Questo può anche essere un grande momento per aiutare gli studenti a capire quali sono i dati più importanti da raccogliere.
Organizza i risultati dell'esperimento e cerca modelli, tendenze o altre informazioni. Spesso in questa fase, gli studenti possono creare tabelle e grafici per facilitare la comprensione delle informazioni. Questo può essere un ottimo modo per integrare le abilità matematiche nel tuo curriculum scientifico.
In questa fase, gli scienziati interpretano i dati per trarre conclusioni; decidono se i dati supportano o falsificano un'ipotesi.
Quando si esegue un esperimento per vedere in che modo la temperatura influisce sulla crescita della muffa sul pane, testare due pezzi di pane: lasciare uno in un luogo caldo e l'altro in un luogo freddo. Un'ipotesi potrebbe essere se la temperatura viene abbassata, quindi lo stampo crescerà più rapidamente . Dopo aver completato l'esperimento, se sul pezzo di pane rimasto nella posizione calda era cresciuta la muffa, i dati non supportano l'ipotesi.
È importante indurre i tuoi studenti a condividere il loro lavoro con i loro pari per continuare a interessarsi all'indagine scientifica. Gli studenti possono facilmente condividere i loro risultati e conclusioni in molti modi:
La condivisione dei risultati avviene spesso attraverso la pubblicazione di articoli attraverso riviste scientifiche o parlando a conferenze scientifiche. Mostra agli studenti esempi di queste riviste e vedi se trovano qualcosa che pensano sia interessante.
Questo è normalmente eseguito da altri scienziati in tutto il mondo. Più persone sono in grado di riprodurre un esperimento e trovare gli stessi risultati, più guadagna una teoria. Tuttavia, i tuoi studenti possono confrontare i risultati di altri studenti o eseguire anche esperimenti di follow-up. Questo è un esercizio particolarmente utile se gli studenti hanno progettato un esperimento. Più gruppi dovrebbero condurre un esperimento per vedere se hanno le stesse conclusioni o se l'esperimento non è riproducibile.
Molte delle grandi scoperte scientifiche che hanno seguito questo metodo sono anche grandi storie! Storyboard That può essere usato per indurre gli studenti a visualizzare queste storie e sviluppare una comprensione di come appare il metodo scientifico in azione. Gli studenti possono identificare i diversi passaggi del metodo scientifico seguendo la storia di scoperte famose. Nell'esempio seguente, lo storyboard esamina la scoperta della struttura elicoidale del DNA.
Il lavoro svolto da Oswald Avery, Colin MacLeod e Maclyn McCarty nel 1944 dimostrò che l'acido desossiribonucleico (DNA) era la sostanza chimica che trasportava informazioni genetiche. Sebbene lo sapessero, la comunità scientifica non era ancora sicura di quale forma avesse la molecola di DNA. James Watson e Francis Crick hanno ipotizzato che la molecola sarebbe una forma elicoidale. Hanno predetto usando calcoli matematici che il modello di diffrazione dei raggi X per un'elica sarebbe una forma a X. Watson e Crick avevano lavorato alla produzione di un modello di DNA basato sulla loro ipotesi.
Rosalind Franklin, un giovane ricercatore del King's College di Londra, stava conducendo una ricerca che esaminava i diversi modelli di diffrazione realizzati quando i raggi X venivano proiettati su diversi campioni. Uno dei campioni che stava cercando era il DNA cristallizzato.
La fotografia 51 era un'immagine di diffrazione di raggi X del DNA presa da Raymond Gosling (uno studente di dottorato sotto la supervisione di Franklin) senza il permesso o la conoscenza di Franklin. Questa immagine è stata mostrata a Watson e Crick. Quando Watson vide la fotografia, capì immediatamente che la struttura doveva essere elicoidale rispetto al modello a forma di X del modello di diffrazione dei raggi X.
Watson e Crick ricevettero il premio Nobel per la fisiologia o la medicina nel 1962 per le loro ricerche sulla struttura del DNA. Rosalind Franklin è morto di cancro alle ovaie all'età di 38 anni, quattro anni prima di questo premio. È comunemente accettato che le sue prove fossero fondamentali per identificare la struttura del DNA. È ancora discutibile se avrebbe identificato la struttura da sola senza il lavoro di Watson e Crick.
Un'altra grande attività è convincere gli studenti a usare Storyboard That per raccontare una storia nella storia come quella qui sotto. È importante notare che non tutte le grandi scoperte nella storia della scienza hanno seguito il metodo scientifico di cui sopra. Galileo e la sua scoperta delle lune di Giove ne sono un affascinante esempio.
Ci sono molte storie emozionanti di scoperta scientifica che potresti portare i tuoi studenti nello storyboard! Ecco alcune altre storie interessanti che gli studenti possono ricercare e raccontare.
Per ulteriori risorse sull'impatto dell'indagine scientifica e della scoperta nella storia, consulta le nostre risorse sulla storia.
Galileo Galilei nacque a Pisa, in Italia, il 15 febbraio 1564. Era il figlio di un famoso musicista italiano. Sebbene fosse molto interessato a diventare un prete cattolico, iniziò la sua laurea per diventare medico all'Università di Pisa. Si innamorò di matematica e fisica quando per caso frequentò una lezione di Geometria.
Uno dei documenti più importanti e controversi di Galileo fu Siderus Nuncias , o Messaggero stellato , che descriveva in dettaglio le sue osservazioni sulle lune di Giove. Queste osservazioni hanno supportato un cambiamento nel modo in cui le persone hanno capito la struttura dell'universo. Fino a queste sorprendenti osservazioni, la gente era d'accordo con il filosofo e scienziato greco, Aristotele , che per primo aveva avanzato l'idea che la Terra fosse al centro dell'universo. Questo concetto di universo era noto come Modello Geocentrico .
Galileo fu uno dei primi pionieri del telescopio. I suoi primi telescopi contenevano spesso difetti e producevano immagini sfocate, ma potevano ancora ingrandire gli oggetti circa 30 volte per l'osservatore. Ha venduto i suoi telescopi e ha usato i soldi per finanziare le sue ricerche. Ha usato il suo telescopio per osservare il cielo notturno e fare osservazioni dettagliate di ciò che ha visto.
La notte del 7 gennaio 1610, Galileo guardò Giove in cielo. Notò "tre stelle fisse" molto vicine al pianeta tutte allineate. Nelle notti successive scoprì che queste "stelle" non erano tutte fisse e sembrava muoversi rispetto a Giove. Ora sappiamo che queste "stelle" non erano in realtà stelle, ma lune di Giove. Si rese conto che se questi corpi stavano orbitando attorno a Giove, allora il Modello Geocentrico non aveva senso. Questi dati supportano il Modello eliocentrico , l'idea che il Sole sia al centro del nostro universo e che altri corpi celesti lo orbitino attorno. Nicolaus Copernicus era uno scienziato polacco che per primo ipotizzò che il Sole fosse al centro del nostro universo.
La Chiesa cattolica era una forza estremamente potente nel mondo in quel momento e non furono affatto colpiti dalle scoperte di Galileo. La Chiesa sentiva che qualsiasi menzione di un universo centrato sul Sole si opponeva alle sue opinioni e alla Bibbia ed era molto desiderosa di fermare la diffusione di questa idea. Galileo fu chiamato dall'Inquisizione romana, poiché la Chiesa pensava che stesse tentando di riscrivere la Bibbia. Si scoprì che Galileo era "sospetto di eresia" e fu messo in prigione. Il giorno successivo, fu messo agli arresti domiciliari fino alla sua morte otto anni dopo.
Gli scienziati di oggi hanno capito che il Sole è il centro del nostro sistema solare, ma non l'universo. Il nostro Sole è una stella molto simile a miliardi di altri nel nostro Universo. Nel 1992, 350 anni dopo l'incarcerazione di Galileo, la Chiesa cattolica ha ammesso di non aver corretto le opinioni di Galileo e Papa Giovanni Paolo si è scusato per l'evento.
{Microdata type="HowTo" id="854"}Il metodo scientifico è importante perché fornisce un modo sistematico per esplorare e comprendere il mondo naturale. Consente agli scienziati di effettuare osservazioni oggettive, formulare ipotesi verificabili e progettare esperimenti per verificare tali ipotesi. Seguendo il metodo scientifico, gli scienziati possono garantire che le loro scoperte siano basate su prove empiriche e non siano semplicemente il risultato di pregiudizi o speculazioni.
Un'ipotesi è una spiegazione provvisoria per un fenomeno osservato. È un'affermazione verificabile che predice cosa accadrà in determinate condizioni se l'ipotesi è corretta.
Un gruppo di controllo è un gruppo in un esperimento che viene utilizzato come standard di confronto. Il gruppo di controllo non è esposto al trattamento sperimentale e viene utilizzato per determinare se i risultati dell'esperimento sono dovuti al trattamento oa qualche altro fattore.
Una variabile è qualsiasi fattore che può cambiare in un esperimento. Esistono due tipi di variabili: variabili indipendenti e variabili dipendenti. La variabile indipendente è il fattore che viene manipolato dallo sperimentatore, mentre la variabile dipendente è il fattore che viene misurato.