Kopš 17. gadsimta zinātniskā metode tiek plaši izmantota kā process, kurā zinātnieki reālistiskajā pasaulē "veic zinātni". Tas ir izmantots, lai atklātu daudzas neticamas lietas par apkārtējo pasauli. Zinātniskā metode ir nemainīgs process: viens atklājums var radīt daudz vairāk jautājumu, kuri, izpētot, var radīt vairāk atbilžu. Atkarībā no jūsu studentu līmeņa, jūsu rajona mācību programmas un citiem faktoriem, turpmāk aprakstītās darbības var precīzi neatbilst jūsu mācītajiem. Tomēr procesam joprojām būtu jāsakrīt konceptuāli. Papildus zinātniskās metodes galveno soļu kopsavilkumam ir ierosinātas aktivitātes, lai mudinātu jūsu studentus domāt par zinātni reālajā pasaulē.
(Tas sāks 2 nedēļu bezmaksas izmēģinājuma versiju - kredītkartes nav nepieciešamas)
Visi to dara visu laiku, sākot no otrās, kad pamodāmies, līdz otrajai mēs ejam gulēt. Jau no mazotnes bērni uzņemas zinātnieka lomu, rūpīgi novērojot apkārtējo pasauli. Storyboard That var izmantot, lai aprakstītu šos novērojumus īsu komiksu veidā. Novērojumi nav tikai lietas, ko redzam savām acīm. Tie ietver pavisam citu lietu klāstu, kā arī lietas, kuras mēs jūtam, smaržojam, garšojam, pieskaramies vai dzirdam. Tie var rasties arī no informācijas, kas savākta, izmantojot zinātnisku aprīkojumu, piemēram, mikroskopus, termometrus un seismometrus.
(Tas sāks 2 nedēļu bezmaksas izmēģinājuma versiju - kredītkartes nav nepieciešamas)
Jautājumi var balstīties uz jebko, kaut arī uz dažiem jautājumiem ir vieglāk atbildēt nekā uz citiem. Viena no vissvarīgākajām zinātniskās izpētes daļām ir domāšana par “kā” un “kāpēc”. Atbildēšana uz jautājumiem var būt lieliska aktivitāte, ko varat pavadīt kopā ar saviem studentiem. Aiciniet studentus nākt klajā ar prāta kartes scenāriju par visiem jautājumiem, kas viņiem ir par pasauli, vai sašaurināt jautājumus līdz noteiktai tēmai. Atkarībā no studentu vecuma, jūs varat pamanīt, ka šie jautājumi bieži pārklājas!
(Tas sāks 2 nedēļu bezmaksas izmēģinājuma versiju - kredītkartes nav nepieciešamas)
Pētniecība varētu būt tikpat vienkārša kā meklēšana internetā vai bibliotēkā, un tas ir lielisks laiks, lai sarunātos ar saviem studentiem par uzticamiem un neuzticamiem avotiem. Zinātnieki izmanto žurnālus, lai noskaidrotu, vai citi zinātnieki ir paveikuši līdzīgu darbu un kādus ieteikumus šie zinātnieki izteikuši turpmākiem pētījumiem un eksperimentiem. Vēl viena ideja ir izlasīt dažus pētījumus, kurus esat atradis studentiem, izceļot un izskaidrojot jebkuru izaicinošo galveno vārdu krājumu. Tas mudinās studentus veikt pētījumus, lai atbildētu uz viņu jautājumiem pirms eksperimenta pabeigšanas, it īpaši, ja tāds jau ir izdarīts.
Hipotēze ir pārbaudāms apgalvojums vai pamatots minējums. Hipotēze ir svarīga, jo eksperimentā mēģina noteikt, kā viens mainīgais var ietekmēt otru. Veidojot hipotēzi, ir svarīgi izmeklēšanā vispirms identificēt atkarīgos un neatkarīgos mainīgos . Padomājiet par to, kāda ietekme neatkarīgā mainīgā mainīšanai varētu būt uz atkarīgo mainīgo. Pēc tam veidojiet paziņojumu “ja ... tad…”. Piemēram, veicot izmeklēšanu, lai noskaidrotu, kā temperatūra ietekmē pelējuma augšanu maizē, neatkarīgais mainīgais ir temperatūra un atkarīgais mainīgais ir pelējuma daudzums, kas aug uz maizes. Hipotēze “ja ... tad…” būtu šāda: “Ja temperatūra paaugstinās, palielināsies arī pelējuma daudzums uz maizes.”
Dati var rasties, pabeidzot noteiktas aktivitātes, kuras izstrādājis skolotājs, veicot eksperimentu, pamatojoties uz pārbaudāmu hipotēzi, vai izmantojot publicētus datus par šo tēmu. Lai uzzinātu vairāk par to, kā panākt, lai jūsu studenti strādātu par zinātniekiem un paši izstrādātu eksperimentus, skatiet sadaļu " Eksperimentālais dizains ". Šis var būt arī lielisks brīdis, lai palīdzētu studentiem izdomāt, kādi dati ir vissvarīgākie, lai tos savāktu.
Organizējiet eksperimenta rezultātus un meklējiet modeļus, tendences vai citu informāciju. Bieži vien šajā posmā studenti var izveidot tabulas un grafikus, lai būtu vieglāk saprast informāciju. Tas var būt lielisks veids, kā matemātikas prasmes iekļaut zinātnes mācību programmā.
Šajā posmā zinātnieki datus interpretē, lai izdarītu secinājumus; viņi izlemj, vai dati atbalsta vai vilto hipotēzi.
Veicot eksperimentu, lai noskaidrotu, kā temperatūra ietekmē pelējuma augšanu uz maizes, pārbaudiet divus maizes gabalus: vienu atstājiet siltā vietā, bet otru aukstā vietā. Viena hipotēze varētu būt, ja tiek pazemināta temperatūra, tad pelējums augs ātrāk . Pēc eksperimenta pabeigšanas, ja uz maizes gabala, kas tika atstāts siltā vietā, bija izaudzis vairāk pelējuma, tad šie dati hipotēzi neatbalsta.
Ir svarīgi panākt, lai jūsu studenti dalās savā darbā ar vienaudžiem, lai turpinātu interesēties par zinātnisko izpēti. Studenti var viegli dalīties ar rezultātiem un secinājumiem dažādos veidos:
Rezultātu apmaiņa bieži notiek, publicējot rakstus zinātniskos žurnālos vai uzstājoties zinātniskās konferencēs. Parādiet studentiem šo žurnālu piemērus un pārbaudiet, vai viņi atrod kaut ko, viņuprāt, interesantu.
To parasti veic citi zinātnieki visā pasaulē. Jo vairāk cilvēku var atkārtot eksperimentu un atrast tos pašus rezultātus, jo vairāk atbalsta teorija. Tomēr jūsu studenti var salīdzināt citu studentu rezultātus vai arī veikt papildu eksperimentus. Tas ir īpaši lielisks vingrinājums, ja studenti ir izstrādājuši eksperimentu. Vairākām grupām jāveic viens eksperiments, lai noskaidrotu, vai tām ir vienādi secinājumi vai eksperiments nav reproducējams.
Daudzi no lielajiem zinātniskajiem atklājumiem, kas sekoja šai metodei, ir arī lieliski stāsti! Storyboard That var izmantot, lai liktu studentiem iztēloties šos stāstus un attīstīt izpratni par to, kā zinātniskā metode izskatās darbībā. Studenti var noteikt dažādus zinātniskās metodes soļus, ievērojot stāstu par slaveniem atklājumiem. Zemāk redzamajā piemērā scenārijs aplūko DNS spirālveida struktūras atklāšanu.
Darbs, ko 1944. gadā veica Oswald Avery, Colin MacLeod un Maclyn McCarty, parādīja, ka dezoksiribonukleīnskābe (DNS) bija ķīmiskā viela, kas pārnesa ģenētisko informāciju. Lai gan viņi to zināja, zinātniskā sabiedrība joprojām nebija pārliecināta par to, kāda forma bija DNS molekulai. Džeimss Vatsons un Fransiss Kriks izvirzīja hipotēzi, ka molekula būs spirālveida forma. Izmantojot matemātiskos aprēķinus, viņi paredzēja, ka spirāles rentgenstaru difrakcijas shēma būs X forma. Vatsons un Kriks strādāja pie DNS modeļa izgatavošanas, pamatojoties uz viņu hipotēzi.
Jaunais pētnieks King's College London pētnieks Rosalinds Franklins veica pētījumu, kurā apskatīja dažādus difrakcijas modeļus, kas tika veikti, kad dažādiem paraugiem spīdēja rentgenstari. Viens no paraugiem, ko viņa pētīja, bija izkristalizēta DNS.
51. fotogrāfija bija DNS rentgenstaru difrakcijas attēls, ko uzņēmis Raimonds Goslings (doktorants Franklina uzraudzībā) bez Franklina atļaujas vai zināšanām. Šis attēls tika parādīts Vatsonam un Krikam. Kad Vatsons ieraudzīja fotogrāfiju, viņš uzreiz zināja, ka struktūrai jābūt spirālveida no rentgenstaru difrakcijas modeļa X-formas.
Vatsons un Kriks 1962. gadā saņēma Nobela prēmiju fizioloģijā vai medicīnā par pētījumiem par DNS struktūru. Rosalinda Franklina nomira no olnīcu vēža 38 gadu vecumā, četrus gadus pirms šīs balvas saņemšanas. Ir vispārpieņemts, ka viņas pierādījumiem bija izšķiroša nozīme DNS struktūras noteikšanā. Joprojām ir diskutējams, vai viņa pati būtu identificējusi struktūru bez Vatsona un Krika darba.
(Tas sāks 2 nedēļu bezmaksas izmēģinājuma versiju - kredītkartes nav nepieciešamas)
Vēl viena lieliska aktivitāte ir panākt, lai studenti izmanto Storyboard That lai pastāstītu tādu vēsturi vēsturē, kāds aprakstīts zemāk. Ir svarīgi atzīmēt, ka ne visi lielie atklājumi zinātnes vēsturē ir sekojuši iepriekš minētajai zinātniskajai metodei. Galileo un viņa Jupitera pavadoņu atklāšana ir aizraujošs piemērs tam.
Ir daudz aizraujošu zinātnisko atklājumu stāstu, kurus varat piesaistīt jūsu studentiem scenārijam! Šeit ir daži citi interesanti stāsti studentiem, lai viņi varētu izpētīt un pārpētīt.
Lai iegūtu vairāk informācijas par zinātnisko pētījumu un atklājumu ietekmi vēsturē, apskatiet mūsu vēstures resursus.
Galileo Galilejs dzimis Pizā, Itālijā, 1564. gada 15. februārī. Viņš bija slavenā itāļu mūziķa dēls. Lai arī viņš bija ļoti ieinteresēts kļūt par katoļu priesteri, viņš uzsāka grādu par ārstu Pizas universitātē. Viņš iemīlēja matemātiku un fiziku, kad nejauši apmeklēja lekciju par ģeometriju.
Viens no Galileo vissvarīgākajiem un diskutablākajiem dokumentiem bija Siderus Nuncias jeb Zvaigžņotais vēstnesis , kurā bija detalizēti aprakstīti viņa novērojumi par Jupitera pavadoņiem. Šie novērojumi apstiprināja izmaiņas tajā, kā cilvēki izprot Visuma struktūru. Līdz šiem pārsteidzošajiem novērojumiem cilvēki bija vienojušies ar grieķu filozofu un zinātnieku Aristoteli , kurš vispirms izvirzīja ideju, ka Zeme atrodas Visuma centrā. Šis Visuma jēdziens bija pazīstams kā ģeocentriskais modelis .
Galileo bija agrīnais teleskopa pionieris. Viņa agrīnajos teleskopos bieži bija trūkumi un radīti izplūduši attēli, taču novērotājam objekti aptuveni 30 reizes varēja palielināt objektus. Viņš pārdeva savus teleskopus un naudu izmantoja savu pētījumu finansēšanai. Viņš izmantoja savu teleskopu, lai novērotu nakts debesis un veiktu sīkus novērojumus par redzēto.
Naktī uz 1610. gada 7. janvāri Galileo ieskatījās debesīs pie Jupitera. Viņš pamanīja, ka visas trīs planētas, kas atrodas ļoti tuvu planētai, ir sakārtotas. Nākamajās naktīs viņš atklāja, ka šīs “zvaigznes” nav visas fiksētas un, šķiet, pārvietojas attiecībā pret Jupiteru. Mēs tagad zinām, ka šīs “zvaigznes” patiesībā nebija zvaigznes, bet gan Jupitera pavadoņi. Viņš saprata, ka, ja šie ķermeņi riņķoja ap Jupiteru, tad ģeocentriskajam modelim nebija jēgas. Šie dati atbalsta Heliocentrisko modeli , ideju, ka Saule ir mūsu Visuma centrā un citi orbītā esošie debess ķermeņi to riņķo. Nikolajs Koperniks bija poļu zinātnieks, kurš vispirms izvirzīja hipotēzi, ka Saule ir mūsu Visuma centrā.
Katoļu baznīca tajā laikā bija ārkārtīgi spēcīgs spēks pasaulē, un viņi nemaz nebija pārsteigti par Galileo atklājumiem. Baznīca uzskatīja, ka ikviena uz Sauli vērsta Visuma pieminēšana ir pretrunā ar tās uzskatiem un Bībeli, un ļoti vēlējās apturēt šīs idejas izplatīšanos. Galileju sauca Romas inkvizīcija, jo Baznīca domāja, ka viņš mēģina pārrakstīt Bībeli. Galileo tika atzīts par “aizdomām par ķecerību” un tika ievietots cietumā. Nākamajā dienā viņam tika piemērots mājas arests, līdz viņš nomira astoņus gadus vēlāk.
Mūsdienu zinātnieki ir sapratuši, ka Saule ir mūsu Saules sistēmas centrs, bet ne Visums. Mūsu saule ir zvaigzne, ļoti līdzīga miljardiem citu mūsu Visuma. 1992. gadā, 350 gadus pēc Galileo ieslodzījuma, katoļu baznīca atzina, ka viņi ir nepareizi uzskatījuši Galileo uzskatus, un pāvests Jānis Pāvils atvainojās par notikumu.
(Tas sāks 2 nedēļu bezmaksas izmēģinājuma versiju - kredītkartes nav nepieciešamas)
Zinātniskā metode ir svarīga, jo tā nodrošina sistemātisku veidu, kā izpētīt un izprast dabisko pasauli. Tas ļauj zinātniekiem veikt objektīvus novērojumus, formulēt pārbaudāmas hipotēzes un izstrādāt eksperimentus, lai pārbaudītu šīs hipotēzes. Izmantojot zinātnisko metodi, zinātnieki var nodrošināt, ka viņu atklājumi ir balstīti uz empīriskiem pierādījumiem un nav tikai aizspriedumu vai spekulāciju rezultāts.
Hipotēze ir nosacīts izskaidrojums novērotajai parādībai. Tas ir pārbaudāms apgalvojums, kas paredz, kas notiks noteiktos apstākļos, ja hipotēze ir pareiza.
Kontroles grupa ir grupa eksperimentā, ko izmanto kā salīdzināšanas standartu. Kontroles grupa netiek pakļauta eksperimentālajai apstrādei, un to izmanto, lai noteiktu, vai eksperimenta rezultāti ir saistīti ar ārstēšanu vai kādu citu faktoru.
Mainīgais ir jebkurš faktors, kas var mainīties eksperimentā. Ir divu veidu mainīgie: neatkarīgie mainīgie un atkarīgie mainīgie. Neatkarīgais mainīgais ir faktors, ar kuru manipulē eksperimentētājs, savukārt atkarīgais mainīgais ir faktors, kas tiek mērīts.