Role experimentu ve vědecké metodě

Role experimentu ve vědecké metodě Erika Mechlová Ostravská univerzita v Ostravě

České Budějovice, 8.-9. říjen 2012

Obsah Úvod 1. Pozorování 2. Uvedení a formulace problému. Sbírání 3. 4. 5.

informací Stanovení hypotéz řešení problému Provedení experimentu Záznam a analýza výsledků experimentu nebo pozorování experimentu Uvedení závěrečného tvrzení

6. Závěr


Úvod Projekt 

Zlepšení podmínek pro implementaci inovativních metod a forem výuky přírodovědných předmětů



Podpora výzkumné kompetence žáků



PISA 2000, 2006, 2003, 2009 – patnáctiletí žáci   

Trvalý pokles v umístění žáků ČR v přírodovědné gramotnosti Žáci největší rozdíl mezi teoretickými vědomostmi a jejich praktickým využitím Velké nedostatky u žáků v oblasti metodologie přírodních věd – žáci nemají základy vědecké metody, neumějí vyslovit hypotézu a ověřit ji



Vědecká metoda se používá při každém výzkumu ve všech vědách



Co je vědecká metoda neboli badatelská metoda? 

Základní etapy vědecké metody


Úvod Základní etapy vědecké metody Pozorování, sběr informací Formulace problému formou otázky 3. Stanovení hypotéz řešení problému – jak má experiment dopadnout 4. Provedení experimentu 5. Záznam a analýza výsledků experimentu nebo pozorování experimentu – provedení experimentu několikrát, záznam dat 6. Závěrečné tvrzení – výsledek experimentu + hypotéza byla přijata nebo zamítnuta 1. 2.


1. Pozorování 

Vědecká metoda začíná pozorováním.



Pozorována je viditelná nebo prokazatelná událost (v určitém místě a v určitém čase), např. tady a teď. 



Experiment: Výskok míčku puštěného z ruky po dopadu z výšky na podlahu.

Na základě pozorované události je vysloven soud, což je názor nebo závěr založený na pozorované události. České Budějovice, 8.-9. říjen 2012

2. Uvedení a formulace problému 

Pečlivé pozorování vede ke vzniku otázek.



Formulovaný problém je otázka, která porovnává proměnné. 

Příklad: Má vliv výška, ze které míček padá, na výšku jeho výskoku? České Budějovice, 8.-9. říjen 2012

Co jsou proměnné? 

Proměnná je něco, co se mění.



Jsou nezávisle proměnné veličiny a  závisle proměnné veličiny. 


Co je nezávisle proměnná veličina? 

Nezávisle proměnná veličina je proměnná veličina, která se mění nezávisle vzhledem k jiným faktorům. Je to proměnná veličina, kterou manipulujeme nebo měníme ji záměrně.



Nezávisle proměnná veličina je proměnná veličina, jejíž hodnotu známe již před začátkem experimentu – volíme si ji sami.  

Příklad: Má vliv výška, ze které padá míček, na výšku jeho výskoku? Před začátkem pokusu známe výšky, ze kterých padá míček, které volíme sami.


Co je závisle proměnná veličina? 

Závisle proměnná veličina je proměnná veličina, jejíž změny závisejí na některých dalších faktorech. Je to proměnná veličina, kterou se snažíme nalézt.



Závisle proměnná veličina je proměnná veličina, jejíž hodnotu neznáme před začátkem experimentu.  

Příklad: Má vliv výška, ze které padá míček, na výšku jeho výskoku? Před začátkem pokusu neznáme výšky výskoků míčku po jeho pádu, míček ještě nespadl.


Co je konstanta? 

Konstanta je veličina, která se nemění během trvání experimentu, její hodnota zůstává stejná. Příklad: Má vliv výška, ze které padá míček, a výška výskoku míčku na samotný míček?  Míček se nemění během experimentu. 


3. Stanovení hypotéz řešení problému 

Hypotéza neboli hypotetické tvrzení je tvrzení, které vyjadřuje očekávanou odpověď na problémové tvrzení.



Co si myslíte, že ukážou výsledky experimentu? 

Příklad: Jestliže míček padá z větších výšek, potom i výšky výskoků míčku jsou větší.


4. Provedení experimentu 

Experiment je plánovaný způsob testování hypotézy a nalezení odpovědi na problémovou otázku.



Experiment je způsob sběru dat a určení hodnoty závisle proměnné.



Experiment porovnává nezávisle proměnnou se závisle proměnnou.



Experiment může pouze testovat jednu závisle proměnnou v daném čase – klasický experiment.


Jaký může být experiment? 

Klasický experiment  

Reálný experiment Myšlenkový experiment



Počítačem podporovaný experiment



Počítačem řízený experiment



Vzdálený experiment



Klasický experiment Reálný experiment – provedený žákem  Myšlenkový experiment 

Galileo Galilei – zákon setrvačnosti  Albert Einstein – teorie relativity  plánování experimentu – provedení experimentu v myšlení žáka při plánování reálného experimentu 



Počítačem podporovaný experiment 

měření jedné závisle proměnné, nezávisle proměnnou je často čas – měření vlhkosti vzduchu v učebně během vyučovací hodiny



současné měření několika závisle proměnných, nezávisle proměnnou je čas – měření vlhkosti vzduchu, teploty, kyslíku, oxidu uhličitého během vyučovací hodiny České Budějovice, 8.-9. říjen 2012

Jaký může být experiment?



Počítačem řízený experiment 



vyžaduje tvorbu programu – roboty – experiment „Skleník“

Vzdálený experiment – role počítače a internetu, MFF UK Praha


5. Záznam a analýza výsledků experimentu nebo pozorování 

Provedení experimentu několikrát za stejných vnějších podmínek



Záznam dat Výška pádu míčku  Výška výskoku míčku 



Analýza výsledků – role grafů České Budějovice, 8.-9. říjen 2012

Proč používáme grafy? 

Grafy pomáhají vizualizovat číselná data.



Existuje několik různých typů grafů. Sloupcové grafy  Kruhové grafy (koláčové grafy)  Čárové grafy 


Proč používáme grafy? 

Typy grafů Sloupcové grafy jsou zpravidla užívány k porovnání skupin objektů, dat.  Kruhové grafy (koláčové grafy) jsou zpravidla užívány k porovnání částí jednoho celku.  Čárové grafy jsou zpravidla užívány k porovnání vztahů mezi proměnnými, nezávisle proměnná je na vodorovné ose, závisle proměnná na vertikální ose. 


6. Závěrečné tvrzení



Závěrečné tvrzení (závěr) je tvrzení, které prezentuje výsledek, co data ukazují, a  tvrzení, jestli hypotéza byla správná (byla přijata jako správná) nebo nesprávná (byla odmítnuta). 


Závěr 

Žáci jsou schopni používat vědeckou metodu (badatelskou metodu), když se jedná o autentické úlohy, projekty – role experimentu



Propedeutická práce učitele: základní etapy vědecké metody


Závěr 

Základní etapy vědecké metody

1.

Pozorování, sběr informací Formulace problému formou otázky Stanovení hypotéz řešení problému – jak má experiment dopadnout Provedení experimentu Záznam a analýza výsledků experimentu nebo pozorování experimentu – provedení experimentu několikrát, záznam dat Závěrečné tvrzení – výsledek experimentu + hypotéza byla přijata nebo zamítnuta

2.

3. 4. 5. 6.


Děkuji za pozornost!


Role experimentu ve vědecké metodě

Recommend Documents