Моделирование в науке с помощью Storyboard That

Использование научных моделей

Чтобы помочь нам понять окружающий мир, мы создаем мысленные модели явлений. Эти модели позволяют нам понять, что и почему происходит. Эти модели являются личными и не всегда могут соответствовать чьей-либо модели. Они часто могут быть нестабильными, неполными или ошибочными. С другой стороны, концептуальные модели являются общими и явными представлениями или аналогиями явлений. Эти модели могут использоваться учеными, чтобы помочь им понять мир вокруг нас. Модели используются во всех областях науки и предлагают внешние версии ментальных понятий. Модели не являются идеальным представлением; они представляют собой упрощенную версию системы, которая выделяет одни области и игнорирует другие.

В научных стандартах следующего поколения (NGSS) «разработка и использование моделей» указана как одна из восьми научных и инженерных практик. Учителям рекомендуется развивать у учащихся навыки моделирования на всех этапах обучения ребенка. В первые годы учащиеся могут создавать помеченные иллюстрации явлений. В старших классах учащиеся могут совершенствовать свои навыки разработки моделей, выделяя различные переменные и отношения между ними.

Визуальные модели, созданные на Storyboard That, могут быть отличными учебными пособиями. Однако побудить учащихся разрабатывать и использовать свои собственные модели также важно по ряду причин. Чтобы создать точную модель, учащимся необходимо детально разобраться в теме. Любые ошибки, которые учащиеся допускают в своих моделях, могут выявить пробелы в понимании или неправильные представления. Модели можно создавать в начале и в конце темы, чтобы увидеть, как изменилось мышление учащихся.

Модели также могут принимать самые разные формы, от чертежей и физических копий до аналогий и компьютерных симуляций. Не все типы моделей можно сделать на Storyboard That, но есть такие, которые очень хорошо подходят, например визуальные концептуальные модели. Ниже приведены несколько примеров, чтобы показать вам, как вы можете использовать Storyboard That для создания моделей на ваших уроках науки, независимо от типа науки!

Примеры научной модели

Аналоговые модели — отличный способ описать учащимся то, что они не могут увидеть. Учителя постоянно используют их, когда сравнивают систему с чем-то, с чем учащиеся более знакомы. Чем больше сходства модели аналогии с целевой системой, тем лучше. Визуальные представления этих моделей помогают учащимся легче создавать концептуальные связи. Может быть еще эффективнее, если учащиеся создадут свои собственные модели аналогий в Storyboard That! Обсуждения сходств и различий между аналогиями необходимы после того, как они были созданы. Они могут проводиться под руководством учителя в рамках всего класса или в рамках небольших дискуссий под руководством учащихся. Аналоговые модели могут быть полезны, когда учащиеся изучают широкий круг тем в науке, особенно темы с абстрактными трудно визуализируемыми частями, такими как электрические цепи.

Модели также можно использовать для представления невидимых вещей, например сил. Как и в случае с электрическими цепями, учащимся может быть трудно представить силы, потому что их нельзя увидеть физически. Учащиеся могут создавать диаграммы сил, используя персонажей и сцены, со стрелками, показывающими размер и величину сил. Затем учащиеся могут подумать о результирующей силе и ее влиянии на движение различных тел.

Пусть даже для простых явлений учащиеся создадут аннотированные диаграммы для объяснения научного процесса. Аннотированные диаграммы представляют собой комбинацию текста и иллюстраций, которые помогают ответить на научный вопрос. Они могут показать процессы, которые в противном случае были бы невидимы, такие как молекулы или силы. Добавьте увеличительное стекло и дайте «увеличенное» представление о том, что происходит, и подчеркните, что модель не в масштабе.

Используйте изображения различных систем организма, чтобы учащиеся могли понять различные компоненты. Storyboard That имеет специальные иллюстрации, которые были разработаны, чтобы помочь учащимся понять различные области биологии, такие как клетки и системы организма. Создавайте повествовательные раскадровки, чтобы посмотреть на процессы, происходящие в организме. При создании этих моделей учащиеся могут выделить ячейку для описания того, что происходит на каждом этапе.

Студенты также могли изучить пищеварительную систему на молекулярном уровне и смоделировать расщепление различных макромолекул на более мелкие и более полезные части. Учащиеся могут использовать различные формы для обозначения молекул и ферментов, а также линии для представления связей между молекулами.

Заставить студентов подумать о том, как энергия перемещается между живыми существами, может быть непросто. Изучая эту тему, мы обычно начинаем с пищевой цепи. Пищевая цепочка упорядочивает организмы, а затем стрелками показывает поток энергии от одного живого существа к другому. После пищевых цепей мы обычно переходим к изучению более сложных отношений потребления, моделируемых пищевыми сетями. Эти визуальные модели можно быстро и легко создать в Storyboard That с помощью стрелок и изображений разных животных из « Photos for Class » или из категории «Животные».

Студенты могут легко создавать модели атомов и показывать, как они устроены. Есть несколько способов, которыми учащиеся могут представить это, но наиболее распространенным способом является создание моделей клюшки и мяча. Модели палочки и шара могут отображать различные типы атомов и связи между ними. Однако они ограничены, поскольку показывают расположение и связи только в двух измерениях. Учащиеся могут использовать эти 2D-изображения для создания 3D-моделей молекул из пластилина или бумаги.

После того, как учащиеся узнают, как атомы могут образовывать молекулы, они могут посмотреть, как атомы могут перестраиваться во время химических реакций. Эти модели полезны, потому что они позволяют вашим учащимся понять, что общее количество атомов сохраняется во время химической реакции. Они также чрезвычайно полезны при обучении студентов тому, как сбалансировать уравнения символов.

Посмотрите на различные состояния материи, моделируя частицы в разных ситуациях. В приведенном ниже упражнении учащиеся могут сравнить то, что происходит в реальном мире на крупномасштабном уровне, с тем, что происходит на уровне частиц. Для того, чтобы завершить это успешно, студенты должны будут объединить знания о частицах, температуре и энергии.

Модели могут быть очень полезны при рассмотрении того, как процессы взаимодействуют в системах Земли. Студенты могут добавить стрелки, чтобы показать движение энергии или материи. В примере с глобальным потеплением стрелки показывают движение энергии. В примере с углеродным циклом стрелки показывают движение углерода. Затем учащиеся могут легко вставлять текст в раскадровки, что дает им возможность объяснить свою модель. Существует даже функция, которая позволяет ученикам записывать свой голос и прикреплять его к раскадровке.

Существует множество способов использования моделей при обучении космонавтике. В приведенном ниже примере раскадровки учащиеся будут рисовать линии от относительного положения Земли, Луны и Солнца до того, как Луна выглядит с Земли. Как и во многих моделях космоса и нашей Солнечной системы, очень трудно получить правильный масштаб; это ограничение, которое вы можете обсудить со своими учениками.

Навыки оценки

Модели никогда не бывают идеальными, потому что они предлагают упрощенную версию явления реального мира. Это дает учащимся возможность анализировать и оценивать модели. Создайте Т-образную диаграмму с указанием сильных и слабых сторон и обсудите точность модели. Затем это можно использовать для выдвижения идей о том, как улучшить модели и сделать их ближе к целевому явлению. Эти навыки оценки можно практиковать с раннего возраста. Молодые студенты могут начать указывать на различия между моделями и реальной системой. Эти навыки анализа и оценки позволяют учащимся глубоко мыслить, используя навыки обработки более высокого порядка, чтобы думать о том, как уточнить и улучшить модель. Эти оценочные задачи могут быть выполнены индивидуально. Создайте свои собственные критерии оценивания для конкретной модели с помощью Quick Rubric.

Связанные действия

Часто задаваемые вопросы о моделировании в науке с помощью Storyboard That

Что такое научные модели?

Научные модели — это мысленные или явные представления явлений, которые позволяют нам понять мир вокруг нас. Они могут быть личными, общими, нестабильными, неполными или ошибочными.

Почему модели важны в естественнонаучном образовании?

Разработка и использование моделей указана как одна из восьми научных и инженерных практик в научных стандартах следующего поколения. Учителям рекомендуется развивать у учащихся навыки моделирования на всех этапах обучения ребенка, потому что модели могут помочь учащимся понять тему в деталях, выявить пробелы в понимании или неправильные представления и показать, как изменилось мышление учащихся.

Какие примеры научных моделей можно создать с помощью Storyboard That?

Storyboard That можно использовать для создания широкого спектра научных моделей, таких как модели аналогий, силовые диаграммы, аннотированные диаграммы, представления систем организма, модели атомов и молекул, а также визуальные модели пищевых цепей и сетей.

Как можно использовать модели аналогии в естественнонаучном образовании?

Аналоговые модели полезны в естественнонаучном образовании, потому что они могут помочь учащимся понять абстрактные или трудно визуализируемые темы, такие как электрические цепи. Учащиеся могут создавать свои собственные модели аналогий на Storyboard That, и очень важно обсуждать сходства и различия между аналогией и целевой системой.