https://sbt-test.azurewebsites.net/da/articles/e/eksperimentelt-design

Eksperimentel Design

Lære Eleverne Design af Eksperimenter

Af Oliver Smith

Sørg for at tjekke flere af vores videnskabelige ressourcer!

Eksperimentelt design til studerende


Videnskab er en blanding af historisk akkumuleret viden og færdigheder. Disse praktiske færdigheder spænder fra problemløsning til dataanalyse; de er vidtgående og kan ofte anvendes uden for klasseværelset. Undervisningen i disse færdigheder er en meget vigtig del af videnskabsuddannelsen, men overses ofte, når man fokuserer på at undervise indholdet. Som videnskabslærere har vi alle set fordelene ved praktisk arbejde for studerendes engagement og forståelse. Med de tidsbegrænsninger, der er lagt på læseplanen, kan den tid, der er nødvendige for studerende til at udvikle disse efterforskningsevner, blive presset ud. Alt for ofte giver vi studerende en 'opskrift' at følge, som ikke tillader studerende at tage ejerskab af deres praktiske arbejde. Fra en meget ung alder begynder de studerende at tænke på verden omkring dem. De stiller spørgsmål og bruger derefter observationer og bevis for at besvare dem. Studerende har en tendens til at have intelligente, interessante og testbare spørgsmål, som de elsker at stille. Som undervisere bør vi arbejde for at opmuntre disse spørgsmål og på sin side pleje denne naturlige nysgerrighed i verden omkring dem.

Det tager tid at undervise i design af eksperimenter og lade eleverne udvikle deres egne spørgsmål og hypoteser. Disse materialer er skabt for at stillads og strukturere processen, så lærere kan fokusere på at forbedre de vigtigste ideer i eksperimentel design. At give studerende mulighed for at stille deres egne spørgsmål, skrive deres egne hypoteser og planlægge og gennemføre deres egne undersøgelser er en værdifuld oplevelse for dem. Dette vil føre til, at studerende har mere ejerskab af deres arbejde. Når studerende udfører den eksperimentelle metode til deres egne spørgsmål, reflekterer de over, hvordan forskere historisk har forstået, hvordan universet fungerer.



Design an Experiment  

Se på de printervenlige sider og skabelonskabeloner nedenfor!

Eksperimentelle designtrin

1. Spørgsmål

Dette er en vigtig del af den videnskabelige metode og den eksperimentelle designproces. Studerende nyder at komme med spørgsmål. Formulering af spørgsmål er en dyb og meningsfuld aktivitet, der kan give de studerende ejerskab over deres arbejde. En god måde at få studerende til at tænke på at visualisere deres spørgsmål er ved hjælp af et tankekort storyboard.




Design an Experiment  

Bed eleverne om at tænke på de spørgsmål, de vil svare på universet, eller få dem til at tænke på spørgsmål, de har om et bestemt emne. Alle spørgsmål er gode spørgsmål, men nogle er lettere at teste end andre.


2. Hypotese

En hypotese er kendt som en uddannet gæt. En hypotese skal være en erklæring, der kan testes videnskabeligt. I slutningen af eksperimentet skal du se tilbage for at se, om konklusionen understøtter hypotesen eller ej. At danne gode hypoteser kan være udfordrende for studerende at forstå. Det er vigtigt at huske, at hypotesen ikke er et spørgsmål, det er en testbar erklæring .

En måde at danne en hypotese er at danne den som en "hvis ... så ..." -sagn. Dette er bestemt ikke den eneste eller bedste måde at danne en hypotese på, men kan være en meget nem formel for studerende at bruge, når de først starter. En "hvis ... så ..." -sætning kræver, at eleverne først identificerer variablerne, og det kan ændre rækkefølgen, i hvilken de afslutter stadierne i den visuelle arrangør.

Efter identifikation af variablerne tager hypotesen derefter formen, hvis [ændring i uafhængig variabel] og derefter [ændring i afhængig variabel]. For eksempel, hvis et eksperiment var på udkig efter effekten af koffein på reaktionstiden, ville den uafhængige variabel være mængden koffein, og den afhængige variabel ville være reaktionstid. "Hvis, så" -hypotesen kan være: Hvis du øger den mængde koffein, der er taget, vil reaktionstiden falde.


3. Forklaring af hypotese

Hvad førte dig til denne hypotese? Hvad er den videnskabelige baggrund bag din hypotese? Afhængig af alder og evne bruger studerende deres forkundskaber til at forklare, hvorfor de har valgt deres hypoteser, eller alternativt, ved hjælp af bøger eller internettet. Dette kan også være et godt tidspunkt at diskutere med studerende, hvad en pålidelig kilde er.


4. Forudsigelse

Forudsigelsen er lidt anderledes end hypotesen. En hypotese er en testbar erklæring, hvorimod forudsigelsen er mere specifik for eksperimentet. I opdagelsen af DNA-strukturen foreslog hypotesen, at DNA har en spiralformet struktur. Forudsigelsen var, at røntgendiffraktionsmønsteret af DNA ville være en X-form.


5. Identifikation af variabler

Nedenfor er et eksempel på et diskussionsfortællingsbord, der kan bruges til at få dine studerende til at tale om variabler i eksperimentelt design.



Design an Experiment  

De tre typer variabler, som du bliver nødt til at diskutere med dine studerende, er afhængige, uafhængige og kontrollerede variabler. For at holde dette enkelt skal du henvise til disse som "hvad du vil måle", "hvad du vil ændre" og "hvad du vil holde det samme". Med mere avancerede studerende skal du opmuntre dem til at bruge det rigtige ordforråd.

Afhængige variabler er, hvad der måles eller observeres af videnskabsmanden. Disse målinger gentages ofte, fordi gentagne målinger gør dine data mere pålidelige.

Den uafhængige variabel er en variabel, som forskere beslutter at ændre for at se, hvilken effekt den har på den afhængige variabel. Kun én er valgt, fordi det ville være vanskeligt at finde ud af, hvilken variabel der forårsager enhver ændring, du observerer.

Kontrollerede variabler er mængder eller faktorer, som forskere ønsker at forblive de samme i hele eksperimentet. De kontrolleres for at forblive konstante for ikke at påvirke den afhængige variabel. Styring af disse giver forskere mulighed for at se, hvordan den uafhængige variabel påvirker den afhængige variabel.

Brug dette eksempel nedenfor i dine lektioner, eller slet svarene og indstil det som en aktivitet, som eleverne skal gennemføre på Storyboard That.

Hvordan temperaturen påvirker den mængde sukker, der kan opløses i vand
Uafhængige variabel Vandtemperatur
(Område 5 forskellige prøver ved 10 ° C, 20 ° C, 30 ° C, 40 ° C og 50 ° C)
Afhængig variabel Mængden af sukker, der kan opløses i vandet, målt i teskefulde.
Kontrollerede variabler
  • Vandmængde (500 ml - målt ved hjælp af en gradueret cylinder)
  • Vandtype (hent vandet fra den samme hanen)
  • Om vandet omrøres eller ej
  • Type sukker
  • Kornstørrelse på sukkeret



Design an Experiment  

6. Risikovurdering

I sidste ende skal dette være underskrevet af en ansvarlig voksen, men det er vigtigt at få eleverne til at tænke over, hvordan de vil holde sig selv sikre. I denne del skal studerende identificere potentielle risici og derefter forklare, hvordan de vil minimere risikoen. En aktivitet, der hjælper studerende med at udvikle disse færdigheder, er at få dem til at identificere og styre risici i forskellige situationer. Brug storyboardet nedenfor til at få eleverne til at gennemføre den anden kolonne i T-chart ved at sige, "Hvad er risiko?" Og derefter forklare, hvordan de kunne håndtere denne risiko. Dette storyboard kunne også projiceres til en klassediskussion.



Design an Experiment  

7. Materialer

I dette afsnit viser de studerende de materialer, de har brug for til eksperimenterne, inklusive alt sikkerhedsudstyr, som de har fremhævet som behov i afsnittet om risikovurdering. Dette er et godt tidspunkt at tale med studerende om at vælge værktøjer, der er egnede til jobbet. Du vil bruge et andet værktøj til at måle bredden på et hår end til at måle bredden på en fodboldbane!


8. Generel plan og diagram

Det er vigtigt at tale med studerende om reproducerbarhed. De skulle skrive en procedure, der giver deres eksperimentelle metode let gengivelse af en anden forsker. Den nemmeste og mest præcise måde for studerende at gøre dette på er ved at lave en nummereret liste over instruktioner. En nyttig aktivitet her kunne være at få studerende til at forklare, hvordan man laver en kop te eller en sandwich. Handle processen, påpeg alle trin, de har gået glip af.

For elever på engelsksprog og studerende, der kæmper med skriftlig engelsk, kan studerende beskrive trinene i deres eksperiment visuelt ved hjælp af Storyboard That.

Ikke hvert eksperiment har brug for et diagram, men nogle planer vil blive meget forbedret ved at inkludere et. Lad eleverne fokusere på at fremstille klare og letforståelige diagrammer.


9. Gennemfør eksperiment

Studerende følger derefter deres plan og udfører eksperimentet. Det er vigtigt, at de studerende samler deres resultater på en meningsfuld og letforståelig måde. Data registreres ofte i en tabel, men kan også gøres med fotografier, tegninger af observationer eller en kombination. Det kan være nyttigt at få eleverne til at skrive ned eventuelle vanskeligheder og problemer, de havde, når de gennemførte eksperimentet. Dette kan hjælpe senere med at evaluere deres eksperimentelle metode.

Det er vigtigt at nævne, at eventuelle eksperimenter, som studerendes design skal vurderes grundigt af den ansvarlige voksen, før de lader studerende udføre deres praktiske arbejde.


Efter afslutningen af eksperimentets procedure analyserer de studerende dataene, drager konklusioner og deler derefter deres resultater. Afhængig af studerendes niveau kan dette være en formel labrapport, grafer, klassediskussion eller anden metode.


Udførte eksempler




Design an Experiment  

Ressourcer og eksperimentelle designeksempler

Brug af visuelle arrangører er en effektiv måde at få dine studerende til at arbejde som videnskabsfolk i klasseværelset.

Der er mange måder at bruge disse undersøgelsesplanlægningsværktøjer til at stillads og strukturere studerendes arbejde, mens de arbejder som forskere. Studerende kan gennemføre planlægningstrinnet på Storyboard That ved hjælp af tekstbokse og diagrammer, eller du kan udskrive dem og få eleverne til at fuldføre dem for hånd. En anden god måde at bruge dem på er at projicere planlægningsarket på en interaktiv tavle og arbejde igennem, hvordan man færdiggør planlægningsmaterialerne som en gruppe. Projekter det på en skærm, og lad eleverne skrive deres svar på sticky notes og lægge deres ideer i det rigtige afsnit i planlægningsdokumentet.

Meget unge elever kan stadig begynde at tænke som videnskabsfolk! De har masser af spørgsmål om verden omkring dem, og du kan begynde at notere disse på et tankekort. Nogle gange kan du endda begynde at 'undersøge' disse spørgsmål gennem spil.

Fundamentressourcen er beregnet til elementære studerende eller studerende, der har brug for mere støtte. Det er designet til at følge nøjagtigt den samme proces som de højere ressourcer, men gjort lidt lettere. Den vigtigste forskel mellem de to ressourcer er de detaljer, som studerende er nødt til at tænke på, og det anvendte tekniske ordforråd. For eksempel er det vigtigt, at studerende identificerer variabler, når de designer deres undersøgelser. I den højere version er studerende ikke kun nødt til at identificere variablerne, men også fremsætte andre kommentarer, såsom hvordan de vil måle den afhængige variabel. Ud over forskellen i stilladser mellem de to ressourceniveauer, kan du eventuelt yderligere skelne mellem, hvordan eleverne understøttes af lærere og assistenter i rummet.

Studerende kunne også opfordres til at gøre deres eksperimentelle plan lettere at forstå ved hjælp af grafik, og dette kunne også bruges til at støtte ELL'er.




Design an Experiment  

Vurdering

Studerende skal vurderes ud fra deres videnskabsundersøgelsesevner sammen med vurderingen af deres viden. Det giver ikke kun studerende fokus på at udvikle deres færdigheder, men vil også give dem mulighed for at bruge deres vurderingsoplysninger på en måde, der kan hjælpe dem med at forbedre deres videnskabelige færdigheder. Ved hjælp af Quick Rubric kan du oprette en hurtig og nem evalueringsramme og dele den med studerende, så de ved, hvordan de skal lykkes på alle trin. Ud over at give en formativ vurdering, der vil føre til læring, kan dette også bruges til at vurdere studerendes arbejde efter afslutningen af en undersøgelse og sætte mål for, hvornår de næste forsøger at planlægge deres egen undersøgelse. Rubrikkerne er skrevet på en måde, der giver studerende let adgang til dem. På denne måde kan de deles med studerende, når de arbejder gennem planlægningsprocessen, så de studerende ved, hvordan et godt eksperimentelt design ser ud.




Udskrivbare ressourcer

Vend tilbage til toppen




Design an Experiment  

Yderligere arbejdsark

Hvis du ønsker at tilføje yderligere projekter eller fortsætte med at tilpasse regneark, kan du se på flere skabelonsider, vi har samlet til dig nedenfor. Hvert regneark kan kopieres og skræddersys til dine projekter eller studerende! Studerende kan også opfordres til at oprette deres egne, hvis de vil prøve at organisere information på en letforståelig måde.



Billede Tilskrivelser


Hjælp Del Storyboard That!

Leder du Efter Mere?

Tjek resten af ​​vores lærer Guider og lektionsplaner!


Se alle lærerressourcer


Vores Plakater på ZazzleVores Lektioner på Lærerne Pay Lærere



Clever Logo Google Classroom Logo Student Privacy Pledge signatory
https://sbt-test.azurewebsites.net/da/articles/e/eksperimentelt-design
© 2019 - Clever Prototypes, LLC - Alle rettigheder forbeholdes.
Start My Gratis Prøveversion
Udforsk Vores Artikler og Eksempler

Filmressourcer

FilmressourcerVideo Marketing

Illustrerede vejledninger

ErhvervUddannelse
Prøv Vores Andre Hjemmesider!

Photos for Class - Søg efter skole-Safe, Creative Commons Billeder! (Det Selv Cites for dig!)
Quick Rubric - Nemt Lav and Share stor leder rubrikker!
Foretrækker et andet sprog?

•   (English) Experimental Design   •   (Español) Diseño Experimental   •   (Français) Conception Expérimentale   •   (Deutsch) Experimentelles Design   •   (Italiana) Design Sperimentale   •   (Nederlands) Experimenteel Ontwerp   •   (Português) Design Experimental   •   (עברית) עיצוב נסיוני   •   (العَرَبِيَّة) تصميم تجريبي   •   (हिन्दी) प्रयोगात्मक डिजाइन   •   (ру́сский язы́к) Экспериментальная Дизайн   •   (Dansk) Eksperimentel Design   •   (Svenska) Experimentell Design   •   (Suomi) Kokeellinen Suunnittelu   •   (Norsk) Eksperimentelt Design   •   (Türkçe) Deneysel Tasarım   •   (Polski) Eksperymentalny Projekt   •   (Româna) Design Experimental   •   (Ceština) Experimentální Design   •   (Slovenský) Experimentálny Dizajn   •   (Magyar) Kísérleti Terv   •   (Hrvatski) Eksperimentalni Dizajn   •   (български) Експериментален Дизайн   •   (Lietuvos) Eksperimentinis Dizainas   •   (Slovenščina) Eksperimentalni Oblikovanje   •   (Latvijas) Eksperimentālā Design   •   (eesti) Koetoiminta