Role experimentu ve vědecké metodě

Transkript

1 Role experimentu ve vědecké metodě Erika Mechlová Ostravská univerzita v Ostravě

2 Obsah Úvod 1. Pozorování 2. Uvedení a formulace problému. Sbírání informací 3. Stanovení hypotéz řešení problému 4. Provedení experimentu 5. Záznam a analýza výsledků experimentu nebo pozorování experimentu 6. Uvedení závěrečného tvrzení Závěr

3 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

4 Úvod Základní etapy vědecké metody 1. Pozorování, sběr informací 2. 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

5 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.

6 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?

7 Co jsou proměnné? Proměnná je něco, co se mění. Jsou nezávisle proměnné veličiny a závisle proměnné veličiny.

8 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.

9 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.

10 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.

11 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.

12 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.

13 Jaký může být experiment? Klasický experiment Reálný experiment Myšlenkový experiment Počítačem podporovaný experiment Počítačem řízený experiment Vzdálený experiment

14 Jaký může být 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

15 Jaký může být experiment? 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

16 Jaký může být experiment? Počítačem řízený experiment vyžaduje tvorbu programu roboty experiment Skleník Vzdálený experiment role počítače a internetu, MFF UK Praha

17 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

18 Proč používáme grafy? Grafy pomáhají vizualizovat číselná data. Existuje několik různých typů grafů. Sloupcové grafy Kruhové grafy (koláčové grafy) Čárové grafy

19 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.

20 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).

21 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

22 Závěr Základní etapy vědecké metody 1. Pozorování, sběr informací 2. 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

23 Děkuji za pozornost!