O método científico tem sido amplamente utilizado desde o século XVII como um processo pelo qual os cientistas "fazem ciência" no mundo real. Ele tem sido usado para descobrir muitas coisas incríveis sobre o mundo ao nosso redor. O método científico é um processo constante: uma descoberta pode levar a muitas outras questões que, quando investigadas, podem levar a mais respostas. Dependendo do nível de seus alunos, do currículo do distrito e de outros fatores, as etapas descritas abaixo podem não corresponder exatamente ao que você ensina. No entanto, o processo ainda deve corresponder conceitualmente. Além de um resumo dos principais passos do método científico, há atividades sugeridas para envolver seus alunos no pensamento sobre a ciência no mundo real.
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Todo mundo faz isso o tempo todo, desde o segundo em que acordamos até o segundo em que vamos dormir. Desde muito cedo, as crianças assumem o papel de cientistas, fazendo observações cuidadosas do mundo ao seu redor. Storyboard That pode ser usado para descrever essas observações na forma de quadrinhos curtos. Observações não são apenas coisas que vemos com nossos olhos. Eles incluem um conjunto totalmente diferente de coisas e incluem coisas que sentimos, cheiramos, sentimos, tocamos ou ouvimos. Eles também podem vir de informações coletadas por meio de equipamentos científicos, como microscópios, termômetros e sismômetros.
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As perguntas podem ser baseadas em qualquer coisa, embora algumas perguntas sejam mais fáceis de responder do que outras. Uma das partes mais importantes da investigação científica é pensar nos "como" e "porquês". Apresentar perguntas pode ser uma ótima atividade para concluir com seus alunos. Peça aos alunos que criem um storyboard do mapa mental de todas as perguntas que tiverem sobre o mundo, ou restrinjam perguntas para um tópico específico. Dependendo da idade de seus alunos, você poderá notar que essas perguntas geralmente se sobrepõem!
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A pesquisa pode ser tão simples quanto uma pesquisa na Internet ou na biblioteca, e é um ótimo momento para conversar com seus alunos sobre fontes confiáveis e não confiáveis. Os cientistas usam revistas para descobrir se outros cientistas fizeram um trabalho semelhante e quais sugestões esses cientistas fizeram para estudos e experimentações. Outra ideia é ler algumas pesquisas que você encontrou para os alunos, destacando e explicando qualquer vocabulário-chave desafiador. Isso incentivará os alunos a fazer pesquisas para responder suas perguntas antes de concluir um experimento, especialmente se um já tiver sido feito.
Uma hipótese é uma afirmação testável ou uma suposição instruída. A hipótese é importante porque o experimento tenta determinar como uma variável pode ter um efeito sobre outra. Ao criar uma hipótese, é importante primeiro identificar as variáveis dependentes e independentes na investigação. Pense no efeito que a mudança da variável independente pode ter na variável dependente. A partir disso, forme uma declaração "se ... então ...". Por exemplo, ao realizar uma investigação para ver como a temperatura afeta o crescimento do molde no pão, a variável independente é a temperatura e a variável dependente é a quantidade de molde que cresce no pão. A hipótese "se ... então ..." seria: "Se a temperatura aumentar, a quantidade de bolor no pão também aumentará".
Os dados podem vir do preenchimento de uma atividade prescrita elaborada por um professor, da realização de um experimento com base em uma hipótese testável ou do uso de dados publicados sobre o assunto. Para saber mais sobre como fazer com que seus alunos trabalhem como cientistas e projetem seus próprios experimentos, consulte " Design experimental ". Esse também pode ser um ótimo momento para ajudar os alunos a descobrir quais dados são mais importantes para coletar.
Organize os resultados do experimento e procure padrões, tendências ou outras informações. Muitas vezes, nesta fase, os alunos podem criar tabelas e gráficos para facilitar a compreensão das informações. Esta pode ser uma ótima maneira de incorporar habilidades matemáticas em seu currículo de ciências.
Nesse estágio, os cientistas interpretam os dados para tirar conclusões; eles decidem se os dados apóiam ou falsificam uma hipótese.
Ao realizar um experimento para ver como a temperatura afeta o crescimento de fungos no pão, teste dois pedaços de pão: deixe um em um local quente e o outro em um local frio. Uma hipótese poderia ser se a temperatura baixasse, então o molde cresceria mais rapidamente . Depois de completar o experimento, se mais mofo tivesse crescido no pedaço de pão deixado na posição quente, então os dados não suportam a hipótese.
É importante que seus alunos compartilhem seu trabalho com seus colegas para continuarem interessados em investigações científicas. Os alunos podem compartilhar facilmente seus resultados e conclusões de várias maneiras:
A partilha de resultados é muitas vezes feita através da publicação de artigos através de revistas científicas ou palestras em conferências científicas. Mostre aos alunos exemplos dessas revistas e veja se eles acham algo que acham interessante.
Isso normalmente é realizado por outros cientistas ao redor do mundo. Quanto mais pessoas puderem reproduzir um experimento e encontrar os mesmos resultados, mais apoio uma teoria ganha. No entanto, seus alunos podem comparar os resultados de outros alunos ou realizar experiências de acompanhamento também. Este é um exercício particularmente bom se os alunos tiverem projetado um experimento. Vários grupos devem realizar uma experiência para ver se têm as mesmas conclusões ou se a experiência não é reprodutível.
Muitas das grandes descobertas científicas que seguiram esse método também são ótimas histórias! Storyboard That pode ser usado para fazer os alunos visualizarem essas histórias e desenvolverem uma compreensão de como o método científico se parece em ação. Os alunos podem identificar os diferentes passos do método científico seguindo a história das famosas descobertas. No exemplo abaixo, o storyboard analisa a descoberta da estrutura helicoidal do DNA.
Trabalhos realizados por Oswald Avery, Colin MacLeod e Maclyn McCarty em 1944 mostraram que o ácido desoxirribonucleico (DNA) era a substância química que transportava informação genética. Embora eles soubessem disso, a comunidade científica ainda não tinha certeza do formato da molécula de DNA. James Watson e Francis Crick supuseram que a molécula seria uma forma helicoidal. Eles previram usando cálculos matemáticos que o padrão de difração de raios X para uma hélice seria uma forma de X. Watson e Crick estavam trabalhando na produção de um modelo de DNA baseado em suas hipóteses.
Rosalind Franklin, uma jovem pesquisadora do King's College de Londres, estava realizando uma pesquisa que analisou os diferentes padrões de difração feitos quando os raios X brilhavam em diferentes amostras. Uma das amostras que ela estava pesquisando era o DNA cristalizado.
A fotografia 51 era uma imagem de difração de raios X do DNA tirada por Raymond Gosling (um estudante de doutoramento sob a supervisão de Franklin) sem a permissão ou conhecimento de Franklin. Esta imagem foi mostrada para Watson e Crick. Quando Watson viu a fotografia, ele soube instantaneamente que a estrutura deveria ser helicoidal a partir do padrão em X do padrão de difração de raios X.
Watson e Crick receberam o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina em 1962 por suas pesquisas sobre a estrutura do DNA. Rosalind Franklin morreu de câncer de ovário aos 38 anos, quatro anos antes desse prêmio. É comumente aceito que suas evidências foram críticas na identificação da estrutura do DNA. Ainda é discutível se ela teria identificado a estrutura por conta própria sem o trabalho de Watson e Crick.
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Outra ótima atividade é fazer com que os alunos usem Storyboard That para contar uma história na história como a abaixo. É importante notar que nem todas as grandes descobertas na história da ciência seguiram o método científico acima. Galileu e sua descoberta das luas de Júpiter é um exemplo fascinante disso.
Há muitas histórias interessantes de descobertas científicas que você pode levar seus alunos ao storyboard! Aqui estão algumas outras histórias interessantes para os estudantes pesquisarem e recontarem.
Para mais recursos sobre o impacto da investigação científica e descoberta na história, confira nossos recursos de história.
Galileo Galilei nasceu em Pisa, Itália, em 15 de fevereiro de 1564. Ele era filho de um famoso músico italiano. Embora ele estivesse muito interessado em se tornar um padre católico, ele começou seu diploma para se tornar um médico na Universidade de Pisa. Ele se apaixonou por matemática e física quando acidentalmente assistiu a uma palestra sobre geometria.
Um dos trabalhos mais importantes e controversos de Galileu foi Siderus Nuncias , ou Starry Messenger , que detalhou suas observações das luas de Júpiter. Essas observações apoiaram uma mudança na forma como as pessoas entendiam a estrutura do universo. Até essas observações surpreendentes, as pessoas haviam concordado com o filósofo e cientista grego Aristóteles , que primeiro apresentou a ideia de que a Terra estava no centro do universo. Este conceito do universo era conhecido como o modelo geocêntrico .
Galileu foi um dos primeiros pioneiros do telescópio. Seus primeiros telescópios freqüentemente continham falhas e produziam imagens borradas, mas ainda podiam ampliar objetos cerca de 30 vezes para o observador. Ele vendeu seus telescópios e usou o dinheiro para financiar sua pesquisa. Ele usou seu telescópio para observar o céu noturno e fazer observações detalhadas do que viu.
Na noite de 7 de janeiro de 1610, Galileu olhou para o céu em Júpiter. Ele notou “três estrelas fixas” muito próximas do planeta, todas alinhadas. Nas noites seguintes, ele descobriu que essas "estrelas" não eram todas fixas e pareciam estar se movendo em relação a Júpiter. Nós agora sabemos que essas "estrelas" não eram realmente estrelas, mas luas de Júpiter. Ele percebeu que, se esses corpos estivessem em órbita de Júpiter, então o Modelo Geocêntrico não fazia sentido. Esses dados apóiam o Modelo Heliocêntrico , a ideia de que o Sol está no centro de nosso universo e que outros corpos celestes o orbitam. Nicolau Copérnico foi um cientista polonês que primeiro formulou a hipótese de que o Sol estava no centro do nosso universo.
A Igreja Católica era uma força extremamente poderosa no mundo na época e eles não ficaram impressionados com as descobertas de Galileu. A Igreja sentiu que qualquer menção a um universo centrado no Sol opunha seus pontos de vista e a Bíblia e estava muito interessada em impedir a disseminação dessa idéia. Galileu foi chamado pela Inquisição Romana, pois a Igreja achava que ele estava tentando reescrever a Bíblia. Galileu foi considerado "suspeito de heresia" e foi preso. No dia seguinte, ele foi colocado em prisão domiciliar até morrer oito anos depois.
Os cientistas modernos perceberam que o Sol é o centro do nosso sistema solar, mas não o universo. Nosso Sol é uma estrela muito parecida com bilhões de outros em nosso Universo. Em 1992, 350 anos depois que Galileu foi preso, a Igreja Católica admitiu que estava errada sobre as opiniões de Galileu e o papa João Paulo pediu desculpas pelo evento.
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O método científico é importante porque fornece uma maneira sistemática de explorar e entender o mundo natural. Ele permite que os cientistas façam observações objetivas, formulem hipóteses testáveis e projetem experimentos para testar essas hipóteses. Ao seguir o método científico, os cientistas podem garantir que suas descobertas sejam baseadas em evidências empíricas e não sejam simplesmente o resultado de viés ou especulação.
Uma hipótese é uma tentativa de explicação para um fenômeno observado. É uma declaração testável que prevê o que acontecerá sob certas condições se a hipótese estiver correta.
Um grupo de controle é um grupo em um experimento que é usado como padrão de comparação. O grupo de controle não é exposto ao tratamento experimental e é usado para determinar se os resultados do experimento são devidos ao tratamento ou a algum outro fator.
Uma variável é qualquer fator que pode mudar em um experimento. Existem dois tipos de variáveis: variáveis independentes e variáveis dependentes. A variável independente é o fator que é manipulado pelo experimentador, enquanto a variável dependente é o fator que está sendo medido.