Kroki Metod Naukowych

Jaka jest metoda naukowa?

Metoda naukowa jest szeroko stosowana od XVII wieku jako proces, w którym naukowcy „uprawiają naukę” w prawdziwym świecie. Wykorzystano go do odkrycia wielu niesamowitych rzeczy na temat otaczającego nas świata. Metoda naukowa jest procesem ciągłym: jedno odkrycie może prowadzić do wielu innych pytań, które po zbadaniu mogą prowadzić do większej liczby odpowiedzi. W zależności od poziomu uczniów, programu nauczania twojej dzielnicy i innych czynników, kroki opisane poniżej mogą nie odpowiadać dokładnie temu, czego uczysz. Jednak proces ten powinien być nadal zgodny koncepcyjnie. Oprócz podsumowania kluczowych etapów metody naukowej, sugerowane są działania, które pozwolą twoim uczniom zaangażować się w myślenie o nauce w prawdziwym świecie.

Więcej opcji

Skopiuj ten Scenariusz

Start Free Trial

1. Dokonaj obserwacji

Wszyscy robią to cały czas, od chwili, gdy się budzimy, do chwili, gdy idziemy spać. Od najmłodszych lat dzieci przyjmują rolę naukowców, dokonując uważnych obserwacji otaczającego ich świata. Storyboard That może być użyte do opisania tych obserwacji w formie krótkich komiksów. Obserwacje to nie tylko rzeczy, które widzimy na własne oczy. Obejmują one całą gamę różnych rzeczy i obejmują to, co czujemy, wąchamy, smakujemy, dotykamy lub słyszymy. Mogą również pochodzić z informacji zebranych przy użyciu sprzętu naukowego, takiego jak mikroskopy, termometry i sejsmometry.

Więcej opcji

Skopiuj ten Scenariusz

2. Zadaj pytanie

Pytania mogą opierać się na czymkolwiek, chociaż na niektóre pytania łatwiej odpowiedzieć niż na inne. Jedną z najważniejszych części badań naukowych jest myślenie o „hows” i „dlaczego”. Wymyślanie pytań może być świetnym zajęciem dla uczniów. Poproś uczniów, aby opracowali scenariusz z mapą myśli na wszelkie pytania dotyczące świata lub zawęźli pytania do konkretnego tematu. W zależności od wieku uczniów możesz zauważyć, że pytania te często się pokrywają!

Więcej opcji

Skopiuj ten Scenariusz

3. Badania

Badania mogą być tak proste, jak wyszukiwanie w Internecie lub w bibliotece, i jest to świetny czas, aby porozmawiać z uczniami na temat wiarygodnych i niewiarygodnych źródeł. Naukowcy korzystają z czasopism, aby dowiedzieć się, czy inni naukowcy wykonali podobną pracę i jakie sugestie ci naukowcy zgłosili do dalszych badań i eksperymentów. Innym pomysłem jest przeczytanie niektórych badań, które znalazłeś dla studentów, podkreślenie i wyjaśnienie każdego trudnego słownictwa kluczowego. Zachęci to uczniów do przeprowadzenia badań w celu udzielenia odpowiedzi na pytania przed zakończeniem eksperymentu, szczególnie jeśli już zostało to zrobione.

4. Wybierz hipotezę

Hipoteza jest stwierdzeniem, które można sprawdzić lub zgadywaniem. Hipoteza jest ważna, ponieważ eksperyment próbuje ustalić, w jaki sposób jedna zmienna może wpływać na drugą. Podczas tworzenia hipotezy ważne jest, aby najpierw zidentyfikować zmienne zależne i niezależne w badaniu. Zastanów się, jaki wpływ może mieć zmiana zmiennej niezależnej na zmienną zależną. Na tej podstawie utwórz zdanie „jeśli ... to ...”. Na przykład podczas przeprowadzania dochodzenia w celu sprawdzenia, jak temperatura wpływa na wzrost pleśni na chlebie, zmienną niezależną jest temperatura, a zmienną zależną jest ilość pleśni, która rośnie na chlebie. Hipoteza „jeśli ... to ...” brzmiałaby następująco: „Jeśli temperatura wzrośnie, wówczas wzrośnie również ilość pleśni na chlebie”.

5. Zbierz dane

Dane mogą pochodzić z ukończenia przepisanego ćwiczenia zaprojektowanego przez nauczyciela, przeprowadzenia eksperymentu opartego na testowalnej hipotezie lub z wykorzystaniem opublikowanych danych na ten temat. Aby dowiedzieć się więcej o tym, jak zachęcić uczniów do pracy jako naukowcy i projektowania własnych eksperymentów, zobacz „ Projektowanie eksperymentalne ”. Może to być również świetny moment, aby pomóc uczniom dowiedzieć się, jakie dane są najważniejsze do zebrania.

6. Analizuj dane

Uporządkuj wyniki eksperymentu i poszukaj wzorców, trendów lub innych informacji. Często na tym etapie uczniowie mogą tworzyć tabele i wykresy, aby ułatwić zrozumienie informacji. Może to być świetny sposób na włączenie umiejętności matematycznych do programu nauczania przedmiotów ścisłych.

7. Wyciągaj wnioski po interpretacji danych

Na tym etapie naukowcy interpretują dane, aby wyciągnąć wnioski; decydują, czy dane potwierdzają lub fałszują hipotezę.

Przeprowadzając eksperyment, aby sprawdzić, jak temperatura wpływa na wzrost pleśni na chlebie, przetestuj dwa kawałki chleba: zostaw jeden w ciepłym miejscu, a drugi w zimnym miejscu. Jedną z hipotez może być obniżenie temperatury, a następnie pleśń będzie rosła szybciej . Po zakończeniu eksperymentu, jeśli na kawałku chleba pozostawionym w ciepłym miejscu wyrosła więcej pleśni, dane nie potwierdzają hipotezy.

8. Podziel się wynikami z innymi naukowcami

Ważne jest, aby zachęcić uczniów do dzielenia się pracą z rówieśnikami, aby kontynuować zainteresowanie badaniami naukowymi. Uczniowie mogą łatwo udostępniać swoje wyniki i wnioski na wiele sposobów:

• Studenci krytykują nawzajem swoje prace pisemne i zapewniają wzajemną ocenę
• Uczniowie pracują nad umiejętnościami wystąpień publicznych, przygotowując prezentację opisującą ich pracę oraz omawiając ich wyniki i wnioski
• Utwórz czasopismo naukowe dla klasy, aby zestawić całość pracy uczniów
• Publikuj dane, diagramy lub wyniki na tablicy ogłoszeń
• Uczniowie biorą udział w dyskusji klasowej po eksperymencie
• Zorganizuj Science Fair, aby uczniowie mogli podzielić się swoimi wynikami i praktyczną pracą
• Wydarzenie dla całej szkoły, zapraszające zewnętrznych sędziów do kontroli pracy ucznia
• Nieformalne dzielenie się informacjami między uczniami lub grupami w klasie z plakatami lub eksponatami

Udostępnianie wyników często odbywa się poprzez publikację artykułów w czasopismach naukowych lub przemawianie na konferencjach naukowych. Pokaż uczniom przykłady tych czasopism i zobacz, czy znajdą coś, co według nich jest interesujące.

9. Powtórz eksperyment

Zwykle przeprowadzają to inni naukowcy z całego świata. Im więcej osób może odtworzyć eksperyment i znaleźć te same wyniki, tym większe poparcie zyskuje teoria. Jednak uczniowie mogą porównywać wyniki od innych uczniów lub przeprowadzać eksperymenty uzupełniające. Jest to szczególnie świetne ćwiczenie, jeśli uczniowie zaprojektowali eksperyment. Wiele grup powinno przeprowadzić jeden eksperyment, aby sprawdzić, czy mają takie same wnioski lub czy eksperyment nie jest powtarzalny.

Wiele wielkich odkryć naukowych, które nastąpiły tą metodą, to także wspaniałe historie! Storyboard That Można tego użyć, aby zachęcić uczniów do wizualizacji tych historii i zrozumienia, jak wygląda metoda naukowa w działaniu. Uczniowie mogą zidentyfikować różne etapy metody naukowej po historii słynnych odkryć. W poniższym przykładzie scenorys analizuje odkrycie helikalnej struktury DNA.

Odkrycie struktury DNA

Prace wykonane przez Oswalda Avery'ego, Colina MacLeoda i Maclyn McCarty w 1944 r. Wykazały, że kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) był substancją chemiczną niosącą informacje genetyczne. Chociaż wiedzieli o tym, społeczność naukowa wciąż nie była pewna, jaki kształt ma cząsteczka DNA. James Watson i Francis Crick postawili hipotezę, że cząsteczka miałaby kształt helikalny. Na podstawie obliczeń matematycznych przewidzieli, że dyfrakcja rentgenowska dla helisy będzie kształtem X. Watson i Crick pracowali nad stworzeniem modelu DNA na podstawie ich hipotezy.

Rosalind Franklin, młoda badaczka z King's College London, przeprowadzała badania, w których analizowano różne wzory dyfrakcyjne powstałe, gdy promienie X padały na różne próbki. Jedną z próbek, które badała, było krystalizowane DNA.

Fotografia 51 była dyfrakcyjnym zdjęciem rentgenowskim DNA wykonanym przez Raymonda Goslinga (doktoranta pod nadzorem Franklina) bez zgody i wiedzy Franklina. Ten obraz został pokazany Watson i Crickowi. Kiedy Watson zobaczył zdjęcie, od razu wiedział, że struktura musi być helikalna z wzorca dyfrakcji rentgenowskiej w kształcie X.

Watson i Crick otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny w 1962 roku za badania nad strukturą DNA. Rosalind Franklin zmarła na raka jajnika w wieku 38 lat, cztery lata przed tą nagrodą. Powszechnie przyjmuje się, że jej dowody miały kluczowe znaczenie w identyfikacji struktury DNA. Wciąż jest dyskusyjne, czy sama rozpoznałaby strukturę bez pracy Watsona i Cricka.

Więcej opcji

Skopiuj ten Scenariusz

Innym świetnym działaniem jest zachęcenie uczniów do używania Storyboard That do opowiadania historii w historii, takiej jak ta poniżej. Należy zauważyć, że nie wszystkie wielkie odkrycia w historii nauki wykorzystały powyższą metodę naukową. Galileusz i jego odkrycie księżyców Jowisza jest tego fascynującym przykładem.

Istnieje wiele ekscytujących historii odkryć naukowych, które możesz zachęcić swoich uczniów do tworzenia scenariuszy! Oto kilka innych ciekawych historii dla studentów do zbadania i powtórzenia.

• Edmond Halley i kometa Halleya
• Izaak Newton i odkrycie grawitacji
• Carl Wilhelm Scheele i odkrycie tlenu
• Charles Darwin i proces doboru naturalnego
• Louis Pasteur i odkrycie, jak zabijać bakterie
• Alexander Fleming i odkrycie antybiotyków
• Louis de Broglie ze swoją pracą nad materią i dualizmem cząstek i fal
• Dimitry Mendeleev i układ okresowy pierwiastków
• Wilhelm Roentgen i prześwietlenia
• Thomas Young i falowa teoria światła
• Projekt Manhattan i bomba atomowa

Aby uzyskać więcej zasobów na temat wpływu badań naukowych i odkryć w historii, sprawdź nasze zasoby historyczne.

Galileo Galilei

Galileo Galilei urodził się w Pizie we Włoszech 15 lutego 1564 roku. Był synem słynnego włoskiego muzyka. Chociaż bardzo chciał zostać katolickim księdzem, rozpoczął studia doktoranckie na uniwersytecie w Pizie. Zakochał się w matematyce i fizyce, gdy przypadkowo uczestniczył w wykładzie z geometrii.

Jednym z najważniejszych i najbardziej kontrowersyjnych artykułów Galileusza był Siderus Nuncias lub Gwieździsty Posłaniec , który szczegółowo opisał jego obserwacje księżyców Jowisza. Te obserwacje potwierdziły zmianę w sposobie, w jaki ludzie rozumieli strukturę wszechświata. Do czasu tych zaskakujących obserwacji ludzie zgodzili się z greckim filozofem i naukowcem, Arystotelesem , który pierwszy wysunął pogląd, że Ziemia jest w centrum wszechświata. Ta koncepcja wszechświata była znana jako Model Geocentryczny .

Galileo był wczesnym pionierem teleskopu. Jego wczesne teleskopy często zawierały wady i wytwarzały rozmyte obrazy, ale nadal mogły powiększać obiekty około 30 razy dla obserwatora. Sprzedał swoje teleskopy i wykorzystał pieniądze na finansowanie swoich badań. Użył swojego teleskopu do obserwacji nocnego nieba i szczegółowych obserwacji tego, co widział.

W nocy 7 stycznia 1610 r. Galileusz spojrzał w niebo na Jowisza. Zauważył, że „trzy stałe gwiazdy” ustawione bardzo blisko planety są ustawione w jednej linii. W ciągu następnych kilku nocy odkrył, że te „gwiazdy” nie były w pełni ustalone i wydawało się, że poruszają się względem Jowisza. Wiemy teraz, że te „gwiazdy” nie były tak naprawdę gwiazdami, ale księżycami Jowisza. Uświadomił sobie, że jeśli ciała te krążą wokół Jowisza, wówczas model geocentryczny nie miałby sensu. Dane te wspierają model heliocentryczny , ideę, że Słońce znajduje się w centrum naszego wszechświata i że krążą wokół niego inne ciała niebieskie. Mikołaj Kopernik był polskim naukowcem, który jako pierwszy wysunął hipotezę, że Słońce znajduje się w centrum naszego wszechświata.

Kościół katolicki był wówczas niezwykle potężną siłą na świecie i nie byli pod wrażeniem odkryć Galileusza. Kościół uważał, że wszelkie wzmianki o wszechświecie skoncentrowanym na Słońcu sprzeciwiają się jego poglądom i Biblii i bardzo chciał powstrzymać rozprzestrzenianie się tej idei. Galileusz został powołany przez inkwizycję rzymską, ponieważ Kościół myślał, że próbuje przepisać Biblię. Galileo został uznany za „podejrzanego o herezję” i został osadzony w więzieniu. Następnego dnia został aresztowany do czasu, gdy zmarł osiem lat później.

Współcześni naukowcy zdali sobie sprawę, że Słońce jest centrum naszego Układu Słonecznego, ale nie wszechświatem. Nasze Słońce jest gwiazdą bardzo podobną do miliardów innych w naszym Wszechświecie. W 1992 r., 350 lat po uwięzieniu Galileusza, Kościół katolicki przyznał, że mylił się co do poglądów Galileusza, a papież Jan Paweł przeprosił za to wydarzenie.

Więcej opcji

Skopiuj ten Scenariusz

Często zadawane pytania dotyczące metody naukowej

Dlaczego metoda naukowa jest ważna?

Metoda naukowa jest ważna, ponieważ zapewnia systematyczny sposób poznawania i rozumienia świata przyrody. Umożliwia naukowcom dokonywanie obiektywnych obserwacji, formułowanie weryfikowalnych hipotez i projektowanie eksperymentów w celu sprawdzenia tych hipotez. Postępując zgodnie z metodą naukową, naukowcy mogą mieć pewność, że ich odkrycia opierają się na dowodach empirycznych, a nie są po prostu wynikiem uprzedzeń lub spekulacji.

Co to jest hipoteza?

Hipoteza to wstępne wyjaśnienie obserwowanego zjawiska. Jest to testowalne stwierdzenie, które przewiduje, co stanie się w określonych warunkach, jeśli hipoteza jest poprawna.

Co to jest grupa kontrolna?

Grupa kontrolna to grupa w eksperymencie, która jest używana jako standard porównania. Grupa kontrolna nie jest narażona na leczenie eksperymentalne i służy do określenia, czy wyniki eksperymentu są spowodowane leczeniem, czy jakimś innym czynnikiem.

Co to jest zmienna?

Zmienna to dowolny czynnik, który może ulec zmianie w eksperymencie. Istnieją dwa rodzaje zmiennych: zmienne niezależne i zmienne zależne. Zmienna niezależna to czynnik, którym eksperymentator manipuluje, podczas gdy zmienna zależna to czynnik, który jest mierzony.