Den vitenskapelige metoden har blitt brukt mye siden 1600-tallet som en prosess der forskere "gjør vitenskap" i den virkelige verden. Det har blitt brukt til å oppdage mange utrolige ting om verden rundt oss. Den vitenskapelige metoden er en konstant prosess: en oppdagelse kan føre til mange flere spørsmål som, når de undersøkes, kan føre til flere svar. Avhengig av studentenes nivå, distrikts læreplan og andre faktorer, er det ikke sikkert at trinnene som er beskrevet nedenfor stemmer overens med det du lærer. Imidlertid bør prosessen fortsatt samsvare konseptuelt. I tillegg til et sammendrag av nøkkeltrinnene i den vitenskapelige metoden, foreslås det aktiviteter for å få studentene dine til å tenke på vitenskap i den virkelige verden.
(Dette vil starte en 2 ukers gratis prøveversjon - ingen kredittkort nødvendig)
Alle gjør dette hele tiden, fra det andre vi våkner til det andre vi legger oss. Fra en veldig ung alder tar barn på seg rollen som forskere og gjør nøye observasjoner av verden rundt dem. Storyboard That kan brukes til å beskrive disse observasjonene i form av korte tegneserier. Observasjoner er ikke bare ting vi ser med øynene. De inkluderer et helt annet spekter av ting, og inkluderer ting vi føler, lukter, smaker, berører eller hører. De kan også komme fra informasjon samlet inn ved hjelp av vitenskapelig utstyr, for eksempel mikroskoper, termometre og seismometre.
(Dette vil starte en 2 ukers gratis prøveversjon - ingen kredittkort nødvendig)
Spørsmål kan være basert på hva som helst, selv om noen spørsmål er lettere å svare på enn andre. En av de viktigste delene av vitenskapelig undersøkelse er å tenke på "hvordan" og "whys". Å komme med spørsmål kan være en flott aktivitet å fullføre med elevene dine. Be elevene komme med et tankekart-storyboard med spørsmål de har om verden, eller begrense spørsmål til et bestemt tema. Avhengig av studentenes alder, kan du se at disse spørsmålene ofte overlapper hverandre!
(Dette vil starte en 2 ukers gratis prøveversjon - ingen kredittkort nødvendig)
Forskning kan være så enkelt som et internett- eller biblioteksøk, og er et flott tidspunkt å snakke med studentene dine om pålitelige og upålitelige kilder. Forskere bruker tidsskrifter for å finne ut om andre forskere har gjort lignende arbeid og hvilke forslag disse forskerne har kommet med for videre studier og eksperimentering. En annen idé er å lese litt forskning du har funnet for studentene, fremheve og forklare eventuelle utfordrende nøkkelord. Dette vil oppmuntre studentene til å gjøre research for å svare på spørsmålene sine før de gjennomfører et eksperiment, spesielt hvis det allerede er gjort.
En hypotese er en testbar uttalelse eller en utdannet gjetning. Hypotesen er viktig fordi eksperimentet prøver å bestemme hvordan en variabel kan ha effekt på en annen. Når du lager en hypotese, er det viktig å først identifisere de avhengige og uavhengige variablene i undersøkelsen. Tenk på hvilken effekt å endre den uavhengige variabelen kan ha på den avhengige variabelen. Fra dette, dann en uttalelse "hvis ... da ...". For eksempel når du utfører en undersøkelse for å se hvordan temperaturen påvirker muggveksten på brød, er den uavhengige variabelen temperatur og den avhengige variabelen mengden mugg som vokser på brød. Hypotesen om "da ... da ..." vil være: "Hvis temperaturen øker, vil mengden mugg på brødet også øke."
Data kan komme fra å fullføre en foreskrevet aktivitet designet av en lærer, gjennomføre et eksperiment basert på en testbar hypotese, eller ved å bruke publiserte data om emnet. For å finne ut mer om hvordan du får studentene dine til å jobbe som forskere og designe egne eksperimenter, se " Eksperimentell design ". Dette kan også være et flott øyeblikk for å hjelpe elevene med å finne ut hvilke data som er viktigst å samle inn.
Organiser resultatene av eksperimentet og se etter mønstre, trender eller annen informasjon. Ofte på dette stadiet kan elevene lage tabeller og grafer for å gjøre det lettere å forstå informasjonen. Dette kan være en flott måte å integrere matteferdigheter i vitenskapsplanen din.
På dette stadiet tolker forskere dataene for å trekke konklusjoner; de bestemmer om dataene støtter eller forfalsker en hypotese.
Når du utfører et eksperiment for å se hvordan temperaturen påvirker muggveksten på brød, må du teste to brødstykker: la den ene være på et varmt sted, og den andre på et kaldt sted. En hypotese kan være hvis temperaturen senkes, og formen vil vokse raskere . Etter å ha fullført eksperimentet, hvis det hadde vokst mer mugg på brødstykket som var igjen på det varme stedet, støtter ikke dataene hypotesen.
Det er viktig å få studentene dine til å dele arbeidet sitt med sine jevnaldrende for å fortsette interessen for vitenskapelig undersøkelse. Studentene kan enkelt dele sine resultater og konklusjoner på mange måter:
Resultatdelingen skjer ofte gjennom publisering av artikler gjennom vitenskapelige tidsskrifter eller tale på vitenskapelige konferanser. Vis elevene eksempler på disse tidsskriftene og se om de finner noe de synes er interessant.
Dette utføres normalt av andre forskere over hele verden. Jo flere mennesker som kan reprodusere et eksperiment og finne de samme resultatene, jo mer oppslutning får en teori. Studentene dine kan imidlertid sammenligne resultater fra andre studenter eller gjennomføre oppfølgingseksperimenter også. Dette er en spesielt flott øvelse hvis elevene har designet et eksperiment. Flere grupper bør utføre ett eksperiment for å se om de har de samme konklusjonene eller om eksperimentet ikke er reproduserbart.
Mange av de store vitenskapelige funnene som fulgte denne metoden, er også gode historier! Storyboard That kan brukes til å få elevene til å visualisere disse historiene og utvikle en forståelse av hvordan den vitenskapelige metoden ser ut i handling. Studentene kan identifisere de forskjellige vitenskapelige metodetrinnene etter historien om kjente oppdagelser. I eksemplet nedenfor ser storyboard på oppdagelsen av den spiralformede strukturen til DNA.
Arbeid utført av Oswald Avery, Colin MacLeod og Maclyn McCarty i 1944 viste at deoksyribonukleinsyre (DNA) var kjemikaliet som bar genetisk informasjon. Selv om de visste dette, var det vitenskapelige samfunnet fremdeles usikkert på hvilken form DNA-molekylet hadde. James Watson og Francis Crick antok at molekylet ville være en spiralform. De spådde ved bruk av matematiske beregninger at røntgendiffraksjonsmønsteret for en helix ville være en X-form. Watson og Crick hadde arbeidet med å produsere en modell av DNA basert på deres hypotese.
Rosalind Franklin, en ung forsker ved King's College London, utførte forskning som så på de forskjellige diffraksjonsmønstrene som ble laget da røntgenstråler ble strålt på forskjellige prøver. En av prøvene hun undersøkte var krystallisert DNA.
Photography 51 var et røntgenstrålediffraksjonsbilde av DNA tatt av Raymond Gosling (en doktorgradsstudent under tilsyn av Franklin) uten Franklins tillatelse eller kunnskap. Dette bildet ble vist til Watson og Crick. Da Watson så fotografiet, visste han øyeblikkelig at strukturen må være helisk fra det røntgenformede mønsteret til røntgendiffraksjonsmønsteret.
Watson og Crick ble tildelt Nobelprisen i fysiologi eller medisin i 1962 for deres forskning på strukturen til DNA. Rosalind Franklin døde av kreft i eggstokkene i en alder av 38 år, fire år før denne utmerkelsen. Det er ofte akseptert at bevisene hennes var kritiske for å identifisere strukturen til DNA. Det kan fortsatt diskuteres om hun ville ha identifisert strukturen på egen hånd uten arbeidet til Watson og Crick.
(Dette vil starte en 2 ukers gratis prøveversjon - ingen kredittkort nødvendig)
En annen stor aktivitet er å få elevene til å bruke Storyboard That å fortelle en historie i historien som den nedenfor. Det er viktig å merke seg at ikke alle de store funnene i vitenskapshistorie har fulgt den vitenskapelige metoden ovenfor. Galileo og hans oppdagelse av månene til Jupiter er et fascinerende eksempel på dette.
Det er mange spennende historier om vitenskapelig oppdagelse som du kan få studentene dine til storyboard! Her er noen andre interessante historier for studenter å forske og gjenfortelle.
Hvis du vil ha flere ressurser om virkningen av vitenskapelig undersøkelse og funn i historien, kan du sjekke historikkressursene våre.
Galileo Galilei ble født i Pisa, Italia, 15. februar 1564. Han var sønn av en berømt italiensk musiker. Selv om han var veldig interessert i å bli en katolsk prest, startet han graden for å bli lege ved University of Pisa. Han ble forelsket i matematikk og fysikk da han ved et uhell deltok på et foredrag om geometri.
Et av Galileos viktigste og mest kontroversielle papirer var Siderus Nuncias , eller Starry Messenger , som detaljerte hans observasjoner av månene til Jupiter. Disse observasjonene støttet en endring i måten folk forsto strukturen i universet. Fram til disse overraskende observasjonene hadde folk blitt enige med den greske filosofen og forskeren Aristoteles , som først la frem ideen om at Jorden var i sentrum av universet. Dette konseptet av universet ble kjent som den geocentriske modellen .
Galileo var en tidlig pioner for teleskopet. De tidlige teleskopene hans inneholdt ofte feil og produserte uskarpe bilder, men kunne fortsatt forstørre gjenstander omtrent 30 ganger for observatøren. Han solgte teleskopene sine og brukte pengene til å finansiere forskningen sin. Han brukte teleskopet sitt for å observere nattehimmelen og gjøre detaljerte observasjoner av det han så.
Natten 7. januar 1610 så Galileo på himmelen på Jupiter. Han la merke til "tre faste stjerner" veldig nær planeten som alle er på linje. I løpet av de neste nettene oppdaget han at disse 'stjernene' ikke alle var faste, og så ut til å bevege seg i forhold til Jupiter. Vi vet nå at disse 'stjernene' ikke egentlig var stjerner, men måner fra Jupiter. Han innså at hvis disse kroppene gikk i bane rundt Jupiter, da hadde ikke den geocentriske modellen mening. Disse dataene støtter Heliocentric Model , ideen om at Solen er i sentrum av vårt univers og at andre himmellegemer går i bane rundt den. Nicolaus Copernicus var en polsk vitenskapsmann som først antok at solen var i sentrum av vårt univers.
Den katolske kirken var en ekstremt mektig styrke i verden på den tiden, og de var overhode ikke imponert over Galileos oppdagelser. Kirken følte at enhver omtale av et solsentrert univers motsatte seg synene og Bibelen og var veldig opptatt av å stoppe spredningen av denne ideen. Galileo ble kalt av den romerske inkvisisjonen, da kirken trodde han forsøkte å omskrive Bibelen. Galileo ble funnet å være "mistenkt for kjetteri" og ble satt i fengsel. Dagen etter ble han satt i husarrest til han døde åtte år senere.
Moderne forskere har innsett at Solen er sentrum av solsystemet vårt, men ikke universet. Solen vår er en stjerne veldig mye som milliarder av andre i vårt univers. I 1992, 350 år etter at Galileo ble fengslet, innrømte den katolske kirke at de var uriktige om Galileos synspunkter, og pave John Paul ba om unnskyldning om hendelsen.
(Dette vil starte en 2 ukers gratis prøveversjon - ingen kredittkort nødvendig)
Den vitenskapelige metoden er viktig fordi den gir en systematisk måte å utforske og forstå den naturlige verden på. Det lar forskere gjøre objektive observasjoner, formulere testbare hypoteser og designe eksperimenter for å teste disse hypotesene. Ved å følge den vitenskapelige metoden kan forskere sikre at funnene deres er basert på empiriske bevis og ikke bare er et resultat av skjevheter eller spekulasjoner.
En hypotese er en tentativ forklaring på et observert fenomen. Det er et testbart utsagn som forutsier hva som vil skje under visse forhold hvis hypotesen er riktig.
En kontrollgruppe er en gruppe i et eksperiment som brukes som sammenligningsstandard. Kontrollgruppen er ikke eksponert for den eksperimentelle behandlingen, og den brukes til å avgjøre om resultatene av forsøket skyldes behandlingen eller en annen faktor.
En variabel er enhver faktor som kan endres i et eksperiment. Det er to typer variabler: uavhengige variabler og avhengige variabler. Den uavhengige variabelen er faktoren som blir manipulert av eksperimentatoren, mens den avhengige variabelen er faktoren som måles.