Modelowanie w nauce dzięki Storyboard That

Korzystanie z modeli naukowych

Aby pomóc nam zrozumieć otaczający nas świat, tworzymy mentalne modele zjawisk. Modele te pozwalają nam zrozumieć, co i dlaczego coś się dzieje. Te modele są osobiste i nie zawsze mogą pasować do modelu kogoś innego. Często mogą być niestabilne, niekompletne lub wadliwe. Z drugiej strony modele pojęciowe to wspólne i wyraźne reprezentacje lub analogie zjawisk. Modele te mogą być wykorzystywane przez naukowców, aby pomóc im zrozumieć otaczający nas świat. Modele są stosowane we wszystkich dziedzinach nauki i oferują zewnętrzne wersje koncepcji umysłowych. Modele nie są idealną reprezentacją; są uproszczoną wersją systemu, który podkreśla pewne obszary, ignorując inne.

Standardy nauki nowej generacji (NGSS) wymieniają „opracowywanie i wykorzystywanie modeli” jako jedną z ośmiu praktyk w dziedzinie nauki i inżynierii. Nauczycieli zachęca się do rozwijania umiejętności uczniów w zakresie modelowania na wszystkich etapach edukacji dziecka. We wczesnych latach uczniowie mogą tworzyć oznakowane ilustracje zjawisk. W szkole średniej uczniowie mogą rozwijać swoje umiejętności opracowywania modeli, podkreślając różne zmienne i relacje między nimi.

Modele wizualne stworzone na Storyboard That mogą być świetnymi narzędziami dydaktycznymi. Jednak zachęcanie uczniów do opracowywania i używania własnych modeli jest również ważne z wielu powodów. Aby stworzyć dokładny model, uczniowie muszą szczegółowo zrozumieć temat. Wszelkie błędy, które uczniowie popełniają w swoich modelach, mogą uwypuklić luki w zrozumieniu lub nieporozumienia. Modele można tworzyć na początku i ponownie na końcu tematu, aby zobaczyć, jak zmieniło się myślenie uczniów.

Modele mogą również przybierać różne formy, od rysunków i fizycznych replik po analogie i symulacje komputerowe. Nie wszystkie typy modeli można tworzyć w Storyboard That, ale są takie, które są bardzo dobrze dopasowane, jak wizualne modele koncepcyjne. Poniżej znajduje się kilka przykładów pokazujących, w jaki sposób możesz użyć Storyboard That do tworzenia modeli na lekcjach przedmiotów ścisłych, bez względu na rodzaj nauki!

Przykłady modeli naukowych

Modele analogiczne to świetny sposób na opisanie uczniom czegoś, czego nie są w stanie zobaczyć. Nauczyciele używają ich cały czas, kiedy porównują system z czymś, co jest bardziej znane uczniom. Im więcej podobieństw modelu analogicznego do systemu docelowego, tym lepiej. Wizualne reprezentacje tych modeli ułatwiają uczniom tworzenie powiązań koncepcyjnych. Jeszcze skuteczniejsze może być tworzenie przez uczniów własnych modeli analogii w Storyboard That! Dyskusje na temat podobieństw i różnic między analogiami są niezbędne po ich utworzeniu. Mogą być prowadzone przez nauczyciela w całej klasie lub w mniejszych dyskusjach prowadzonych przez uczniów. Modele analogiczne mogą być przydatne, gdy uczniowie uczą się szerokiego zakresu tematów z nauk ścisłych, zwłaszcza tematów z abstrakcyjnymi, trudnymi do wizualizacji częściami, takimi jak obwody elektryczne.

Modeli można również używać do przedstawiania rzeczy, których nie można zobaczyć, takich jak siły. Podobnie jak w przypadku obwodów elektrycznych, uczniom trudno jest wyobrazić sobie siły, ponieważ nie można ich fizycznie zobaczyć. Uczniowie mogą tworzyć diagramy sił, używając postaci i scen, ze strzałkami pokazującymi wielkość i wielkość sił. Następnie uczniowie mogą pomyśleć o wypadkowej sile i jej wpływie na ruch różnych ciał.

Nawet w przypadku prostych zjawisk poproś uczniów, aby stworzyli diagramy z adnotacjami, aby wyjaśnić proces naukowy. Diagramy z adnotacjami to połączenie tekstu i ilustracji, które pomagają odpowiedzieć na pytanie w nauce. Mogą pokazywać procesy, które w przeciwnym razie byłyby niewidoczne, takie jak cząsteczki lub siły. Dodaj szkło powiększające i daj „powiększony” widok tego, co się dzieje, i podkreśl, że model nie jest w skali.

Użyj reprezentacji różnych układów ciała, aby uczniowie zrozumieli różne komponenty. Storyboard That ma specyficzną grafikę, która została zaprojektowana, aby pomóc uczniom zrozumieć różne obszary biologii, takie jak komórki i układy ciała. Twórz narracyjne storyboardy, aby przyjrzeć się procesom zachodzącym w ciele. Tworząc te modele, uczniowie mogą poświęcić komórkę na opisanie tego, co dzieje się na każdym etapie.

Uczniowie mogli również przyjrzeć się układowi trawiennemu na poziomie molekularnym i modelować rozkład różnych makrocząsteczek na mniejsze, bardziej użyteczne części. Uczniowie mogą używać szeregu kształtów do przedstawiania cząsteczek i enzymów oraz linii do przedstawiania wiązań między cząsteczkami.

Nakłonienie uczniów do zastanowienia się, w jaki sposób energia przepływa między żywymi istotami, może być trudne. Ucząc tego tematu, zwykle zaczynamy od łańcucha pokarmowego. Łańcuch pokarmowy porządkuje organizmy, a następnie za pomocą strzałek pokazuje przepływ energii od jednej żywej istoty do drugiej. Po łańcuchach pokarmowych zwykle przenosimy uczniów do bardziej skomplikowanych relacji konsumpcyjnych, modelowanych przez sieci pokarmowe. Te modele wizualne można szybko i łatwo tworzyć w Storyboard That za pomocą strzałek i obrazów różnych zwierząt z Photos for Class lub z kategorii Animals.

Uczniowie mogą z łatwością tworzyć modele atomów i pokazywać, w jaki sposób są one ułożone. Istnieje wiele sposobów, w jakie uczniowie mogą to przedstawić, ale powszechnym sposobem jest tworzenie modeli z kijem i piłką. Modele w kształcie pałeczek i kulek mogą przedstawiać różne typy atomów i wiązania między nimi. Są jednak ograniczone, ponieważ pokazują układ i wiązania tylko w dwóch wymiarach. Uczniowie mogą używać tych obrazów 2D do tworzenia modeli 3D cząsteczek z modeliny lub papieru.

Po tym, jak uczniowie przyjrzą się, jak atomy mogą być ułożone w cząsteczki, mogą przyjrzeć się, jak atomy mogą być przegrupowane podczas reakcji chemicznych. Modele te są pomocne, ponieważ pozwalają uczniom zrozumieć, że całkowita liczba atomów jest zachowana podczas reakcji chemicznej. Są również niezwykle przydatne podczas nauczania uczniów, jak równoważyć równania symboli.

Przyjrzyj się różnym stanom materii, modelując cząstki w różnych sytuacjach. W poniższym ćwiczeniu uczniowie mogą porównać to, co dzieje się w rzeczywistym świecie na dużą skalę, z tym, co dzieje się na poziomie cząstek. Aby pomyślnie ukończyć to zadanie, uczniowie będą musieli połączyć wiedzę o cząstkach, temperaturze i energii.

Modele mogą być bardzo przydatne, gdy patrzymy, jak procesy współpracują ze sobą w systemach Ziemi. Uczniowie mogą dodać strzałki, aby pokazać ruch energii lub materii. W przykładzie globalnego ocieplenia strzałki pokazują ruch energii. W przykładzie cyklu węglowego strzałki pokazują ruch węgla. Uczniowie mogą następnie łatwo wtapiać tekst w storyboardy, dając im możliwość wyjaśnienia swojego modelu. Istnieje nawet funkcja, która pozwala uczniom nagrać swój głos i dołączyć go do scenorysu.

Istnieje wiele sposobów wykorzystania modeli podczas nauczania nauk o kosmosie. W przykładowym scenariuszu poniżej uczniowie rysowaliby linie od względnych pozycji Ziemi, Księżyca i Słońca do tego, jak Księżyc wygląda z Ziemi. Podobnie jak w przypadku wielu modeli kosmosu i naszego Układu Słonecznego, bardzo trudno jest uzyskać poprawną skalę; jest to ograniczenie, które możesz omówić ze swoimi uczniami.

Umiejętności oceny

Modele nigdy nie są idealne, ponieważ oferują uproszczoną wersję zjawiska świata rzeczywistego. Daje to studentom możliwość analizy i oceny modeli. Utwórz wykres T podkreślający mocne strony i ograniczenia oraz przedyskutuj precyzję modelu. Można to następnie wykorzystać do wymyślenia pomysłów na ulepszenie modeli i zbliżenie ich do docelowego zjawiska. Te umiejętności oceniania można ćwiczyć od najmłodszych lat. Młodzi uczniowie mogą zacząć wskazywać różnice między modelami a rzeczywistym systemem. Te umiejętności analizy i oceny pozwalają uczniom głęboko myśleć, wykorzystując umiejętności przetwarzania wyższego rzędu, aby zastanowić się, jak udoskonalić i ulepszyć model. Te zadania ewaluacyjne można wykonać indywidualnie. Twórz własne rubryki oceny dla konkretnego modelu za pomocą Quick Rubric rubryki .

Powiązane zajęcia

Często zadawane pytania dotyczące modelowania w nauce za pomocą Storyboard That

Czym są modele naukowe?

Modele naukowe to mentalne lub jawne reprezentacje zjawisk, które pozwalają nam zrozumieć otaczający nas świat. Mogą być osobiste, wspólne, niestabilne, niekompletne lub wadliwe.

Dlaczego modele są ważne w nauczaniu przedmiotów ścisłych?

Opracowywanie i wykorzystywanie modeli jest wymienione jako jedna z ośmiu praktyk naukowo-inżynieryjnych w Standardach nauki nowej generacji. Nauczycieli zachęca się do rozwijania umiejętności uczniów w zakresie modelowania na wszystkich etapach edukacji dziecka, ponieważ modele mogą pomóc uczniom w szczegółowym zrozumieniu tematu, wskazać luki w zrozumieniu lub nieporozumienia oraz pokazać, jak zmieniło się myślenie uczniów.

Jakie są przykłady modeli naukowych, które można stworzyć za pomocą Storyboard That?

Storyboard That może służyć do tworzenia szerokiej gamy modeli naukowych, takich jak modele analogiczne, diagramy sił, diagramy z adnotacjami, reprezentacje układów ciała, modele atomów i cząsteczek oraz wizualne modele łańcuchów pokarmowych i sieci.

W jaki sposób można wykorzystać modele analogii w nauczaniu przedmiotów ścisłych?

Modele analogii są przydatne w nauczaniu przedmiotów ścisłych, ponieważ mogą pomóc uczniom zrozumieć abstrakcyjne lub trudne do zobrazowania tematy, takie jak obwody elektryczne. Uczniowie mogą tworzyć własne modele analogii na Storyboard That, a dyskusje na temat podobieństw i różnic między analogią a systemem docelowym są niezbędne.