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Diseño Experimental

Enseñe a los Estudiantes el Diseño de Experimentos

Por Oliver Smith

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Haga que sus estudiantes aprendan como científicos.

La ciencia es una mezcla de conocimientos y habilidades acumulados históricamente. Estas habilidades

prácticas van desde la resolución de problemas hasta el análisis de datos; Son de gran alcance y pueden

aplicarse mucho fuera del aula. La enseñanza de estas habilidades es una parte muy importante de la

educación científica, pero a menudo es pasada por alto por la enseñanza del contenido. Como

educadores de ciencias, todos hemos visto los beneficios de los estudiantes haciendo trabajo práctico

sobre el compromiso y la comprensión. Sin embargo, con las presiones de tiempo colocadas en el plan de

estudios, el tiempo necesario para que los estudiantes desarrollen estas habilidades de investigación

pueden ser expulsados. Demasiado a menudo damos a los estudiantes una "receta" a seguir que no

permite a los estudiantes tomar posesión de su trabajo práctico. Los estudiantes de una edad muy

temprana comienzan a pensar en el mundo alrededor de ellos. Hacen preguntas y luego usan

observaciones y pruebas para contestarlas. Los estudiantes tienden a tener preguntas inteligentes,

interesantes y probables que les encanta preguntar. Nosotros, como educadores, debemos trabajar para

fomentar estas preguntas y, a su vez, fomentar esta curiosidad natural en el mundo que nos rodea.

Enseñar el diseño de experimentos y dejar que los estudiantes desarrollen sus propias preguntas e

hipótesis toma tiempo. Estos materiales se han creado para scaffold y estructurar el proceso para permitir

que los profesores se centren en mejorar las ideas claves en diseño experimental. Permitir que los

estudiantes hagan sus propias preguntas, escriban sus propias hipótesis, planifiquen y lleven a cabo sus

propias investigaciones es una experiencia valiosa para sus estudiantes. Esto llevará a que los

estudiantes tengan más propiedad de su trabajo. Cuando los estudiantes realizan el método experimental

para sus propias preguntas, reflexionan sobre cómo los científicos han llegado a comprender

históricamente cómo funciona el universo.

Hoja de Diseño Experimental Superior

Proceso de diseño experimental

1 Pregunta

Esta es una parte clave del método científico y el diseño experimental. Los estudiantes realmente

disfrutan con preguntas. Formular preguntas es una actividad profunda y significativa que puede

realmente dar a los estudiantes la propiedad sobre su trabajo. Una gran manera de hacer que los

estudiantes piensen en visualizar sus preguntas es usando un storyboard de mapas mentales.

Pida a los estudiantes que piensen en cualquier pregunta que quieran responder sobre el universo o que

piensen en las preguntas que tienen sobre un tema en particular. Todas las preguntas son buenas

preguntas, pero algunas son más fáciles de probar que otras.

2. Hipótesis

Una hipótesis también puede ser conocida como una conjetura educada. Una hipótesis debe ser una

afirmación que se pueda probar científicamente. Al final del experimento, mirar hacia atrás para ver si la

conclusión apoya la hipótesis o no. La formación de buenas hipótesis puede ser un reto para los

estudiantes a captar. Es importante recordar que la hipótesis no es una pregunta, es una declaración

comprobable.

Una forma de formar una hipótesis es formarla como una declaración "si ... entonces ...". Esto ciertamente

no es la única o mejor manera de formar una hipótesis, pero puede ser una fórmula muy fácil de usar por

los estudiantes cuando comienza. Una declaración "si ... entonces ..." requiere que los estudiantes

identifiquen primero las variables, y eso puede cambiar el orden en el que completan las etapas del

organizador visual.

Después de identificar las variables, la hipótesis toma la forma si [cambio en variable independiente],

entonces [cambio en variable dependiente]. Por ejemplo, si un experimento buscaba el efecto de la

cafeína en el tiempo de reacción, la variable independiente sería la cantidad de cafeína y la variable

dependiente sería el tiempo de reacción. La hipótesis "si, entonces" podría ser: Si aumenta la cantidad de

cafeína tomada, entonces el tiempo de reacción disminuirá.

3. Explicación de hipótesis

¿Qué te llevó a esta hipótesis? ¿Cuál es el trasfondo científico de su hipótesis? Dependiendo de la edad y

habilidad, los estudiantes usan sus conocimientos previos para explicar por qué han elegido sus hipótesis,

o alternativamente, la investigación usando libros o Internet. Esto también podría ser un buen momento

para discutir con los estudiantes lo que es una fuente confiable.

4. Predicción

La predicción es ligeramente diferente a la hipótesis. Una hipótesis es una declaración comprobable,

mientras que la predicción es más específica para el experimento. Para tomar el ejemplo del

descubrimiento de la estructura del ADN, la hipótesis era que el ADN tiene una estructura helicoidal. La

predicción era que el patrón de difracción de rayos X del ADN sería una forma de X.

5. Identificación de variables

Los tres tipos de variables que necesitará discutir con sus estudiantes son variables dependientes,

independientes y controladas. Para mantener esto simple usted podría referir a éstos como "qué usted

va a guardar el mismo", "qué usted va a cambiar", y "qué usted va a medir". Con estudiantes más

capaces, debes animarlos a usar el vocabulario correcto.

Las variables dependientes son lo que se mide o observa el científico. Estas mediciones se repetirán

con frecuencia, ya que las mediciones más repetidas hacen que sus datos sean más confiables.

La variable independiente es una variable que los científicos deciden cambiar para ver qué efecto tiene

sobre la variable dependiente. Sólo se elige uno porque sería difícil averiguar qué variable está causando

algún cambio que usted observe.

Las variables controladas son cantidades o factores que los científicos quieren seguir siendo los mismos

durante todo el experimento. Se controlan para que permanezcan constantes, de manera que no afecten

a la variable dependiente. Controlar esto permite a los científicos ver cómo la variable independiente

afecta a la variable dependiente.

Cómo la temperatura afecta la cantidad de azúcar que puede disolverse en

agua

Variable

independiente

Temperatura de agua

(Rango de 5 muestras diferentes a 10 ° C, 20 ° C, 30 ° C, 40 ° C y 50 °

C)

Variable

dependiente

La cantidad de azúcar que se puede disolver en el agua, medida en

cucharillas.

Variables

controladas

Volumen de agua (500 ml - medido con un cilindro graduado)

Tipo de agua (obtenga el agua del mismo grifo)

Si el agua se agita o no

Tipo de azúcar

Grano del azúcar

6. Evaluación del riesgo

En esta parte, los estudiantes deben identificar los riesgos potenciales y luego explicar cómo van a

minimizar el riesgo. Una actividad para ayudar a los estudiantes a desarrollar estas habilidades es

conseguir que identifiquen y manejen los riesgos en diferentes situaciones. Usando el storyboard a

continuación, usted podría conseguir que los estudiantes completen la segunda columna del gráfico T

diciendo, "¿Qué es el riesgo?", Luego explicando cómo podrían manejar ese riesgo. Este storyboard

también podría ser proyectado para una discusión en clase.

7. Materiales

En esta sección, los estudiantes enumerarán los materiales que necesitan para los experimentos,

incluyendo cualquier equipo de seguridad que hayan destacado como necesitado en la sección de

evaluación de riesgos. Esta es una gran parte para hablar con los estudiantes sobre la elección de las

herramientas que son adecuados para el trabajo. Vas a utilizar una herramienta diferente para medir el

ancho de un cabello que para medir el ancho de un campo de fútbol!

8. Plan General y Diagrama

Es importante hablar con los estudiantes sobre la reproducibilidad. Deben escribir un procedimiento que

permita que su método experimental sea reproducido fácilmente por otro científico. La manera más fácil y

concisa para que los estudiantes hagan esto es haciendo una lista numerada de instrucciones. Una

actividad útil aquí podría hacer que los estudiantes expliquen cómo hacer una taza de té o un sándwich.

Actúa el proceso, señalando los pasos que han perdido.

Para los Estudiantes del Idioma Inglés y los estudiantes que luchan con el inglés escrito, los estudiantes

pueden describir los pasos en su experimento visualmente usando Storyboard That.

No todos los experimentos necesitarán un diagrama, pero algunos planes se mejorarán

considerablemente al incluir uno. Haga que los estudiantes se concentren en producir diagramas claros y

fáciles de entender.

9. Lleve a cabo el experimento

Los estudiantes entonces siguen su plan y realizan el experimento. Es importante que los estudiantes

recojan sus resultados de una manera significativa y fácil de entender. Los datos se registran a menudo

en una tabla, pero también se pueden hacer con fotografías, dibujos de observaciones o una combinación.

Puede ser útil que los estudiantes escriban las dificultades y problemas que tuvieron al realizar el

experimento. Esto podría ayudar más tarde con la evaluación de su método experimental.

Atribuciones de la Imagen

Change • dominiccampbell • Licencia Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)

Danger • KatJaTo • Licencia Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)

draw • Asja. • Licencia Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)

Dryer • HomeSpot HQ • Licencia Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)

GERMAN BUNSEN • jasonwoodhead23 • Licencia Attribution

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Heart Dissection • tjmwatson • Licencia Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)

Lightbulb! • Matthew Wynn • Licencia Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)

Microscope • tuchodi • Licencia Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)

Pierogies - Dough • grongar • Licencia Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)

puzzle • olgaberrios • Licencia Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)

Radiator • Conal Gallagher • Licencia Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)

Red Tool Box • marinetank0 • Licencia Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)

Remote Control • Sean MacEntee • Licencia Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)

rising dough • ella novak • Licencia Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)

Thermometer • jetsandzeppelins • Licencia Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)

Writing Gifts • juliejordanscott • Licencia Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)

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