Role experimentu ve vědecké metodě Erika Mechlová Ostravská univerzita v Ostravě
Obsah Úvod 1. Pozorování, sbírání informací 2. Formulace problému 3. Stanovení hypotéz řešení problému 4. Provedení experimentu 5. Záznam a analýza výsledků experimentu nebo pozorování experimentu 6. Uvedení závěrečného tvrzení Závěr
Úvod Projekt CZ.1.07/2.3.00/09.0024 Systém využití počítačem podporovaných experimentů k posilování výzkumných kompetencí žáků základních a středních škol Podporovali jsme výzkumné kompetence žáků Vědecká metoda se používá při každém výzkumu Co je vědecká metoda? Základní etapy vědecké metody
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
1. Pozorování Vědecká metoda začíná pozorováním. Pozorována je viditelná nebo prokazatelná událost v daném čase a místě. Na základě pozorované události je vysloven soud, což je názor nebo závěr založený na pozorované události. Příklad: Pozorovaná událost je pád míčku na podlahu a jeho výskok. Experimentuje Ondra.
2. Uvedení a formulace problému Pečlivé pozorování vede ke vzniku otázek. Formulovaný problém je otázka, která porovnává proměnné. Příklad: Ondra pouští míček z různých výšek a míček se odráží do různých výšek. Otázka = problém: Má vliv výška, ze které míček padá, na výšku jeho výskoku?
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 ji měníme 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 nebo si je volí Ondra.
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 Hypotetické tvrzení je tvrzení, které vyjadřuje očekávanou odpověď na problémové tvrzení. Je to odpověď na otázku: Co si myslíte, že ukážou výsledky experimentu? Příklad hypotézy (předpovědi): 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.
Provedení experimentu Ondřej provádí klasický reálný experiment: Ze tří různých postupně rostoucích výšek pouští míček změna nezávisle proměnné veličiny, tj. výšky pádu míčku Výskok míčku postupně roste s rostoucí výškou pádu odpověď na problémovou otázku. Závisle proměnná veličina, tj. výška výskoku míčku, závisí na nezávisle proměnné veličině, tj. výšce pádu: Výskok míčku roste s rostoucí výškou pádu míčku.
Experiment- foto
Jaký může být experiment? Klasický experiment Reálný experiment Myšlenkový experiment Historie: Galileo Galilei zákon setrvačnosti, Albert Einstein teorie relativity Dnešní doba: myšlenkové plánování provedení experimentu Počítačem podporovaný experiment měření jedné závisle proměnné, nezávisle proměnnou je často čas experiment současné měření několika závisle proměnných, nezávisle proměnnou je čas Počítačem řízený experiment vyžaduje tvorbu programu roboty experiment Skleník Slezského gymnázia v Opavě Vzdálený experiment role počítače a internetu
5. Záznam a analýza výsledků experimentu nebo pozorování Ondra provádí experiment několikrát za stejných vnějších podmínek s větším míčkem Záznam dat Ondra provádí experimentu několikrát za stejných vnějších podmínek s menším míčkem Záznam dat Analýza výsledků experimentů role grafů
Proč používáme grafy? Grafy pomáhají vizualizovat číselná data. Existuje několik různých typů 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). Příklad výsledku: Jestliže míček padá z větších výšek, potom i výšky výskoků míčku jsou větší. Hypotéza byla správná, hypotéza byla přijata.
Závěr Žáci při práci v kroužku používali vědeckou metodu (badatelskou metodu). Při soutěži a prezentaci svých projektů ukázali, že jsou tvořiví při provádění výzkumu. 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
Děkuji za pozornost!