3. Природничі науки: від запитань до експериментів

Урок №3. Природничі науки: від запитань до експериментів

---

Мета уроку: ставити питання для дослідження, аналізувати їх за критеріями успіху, визначати змінні в експерименті та формулювати гіпотезу.

Цілі сталого розвитку: 

Які цілі сталого розвитку (у порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:

• 4. Якісна освіта

Ключові слова: незалежна змінна, залежна змінна, константа, гіпотеза.

План уроку:

1. Питання для дослідження.
2. Критерії успіху та типові помилки для запитань.
3. Змінні та гіпотеза.
4. Рефлексія.

Очікувані результати для вчителя:

Очікувані результати для учнівства:

---

1.1. Запишіть 5 найцікавіших запитань, які колись ставили вам або ставили ви?

1.

2.

3.

4.

5.

Позначте, найцікавіше для вас.

1.2. Подивіться відео “Ask Big Questions – Google Research” та запишіть три запитання, які найбільше вас здивували

https://youtu.be/8opIKE4p-Sk

1.

2.

3.

Дружня порада вчителю

Тривалість — до 5 хв.

Кожен окремо записує свої запитання. Можна попросити прочитати вголос 1 найцікавіше декількох учнів/ учениць за наявності часу.

Інколи бувають труднощі у формулюванні запитань, тоді зменшіть невизначеність, тобто запропонуйте учнівству написати запитання до певної теми (наприклад, до теми уроку).

Також важливо зазначити, що зазвичай відкриття починається, коли комусь стало цікаво і людина сформулювала питання, на яке згодом знайшла відповідь.

---

Етапи наукового методу та методу інженерного дизайну

---

3.1. Перший етап дослідження — це формулювання питання / проблеми /ситуації. 

Критерії успіху для запитання:	Типові помилки для запитань:
– Починається з питального слова: Хто? Де? Коли? Що? Чому? Як? – Можна знайти відповідь за допомогою експерименту. – Питання відкрите.	– Закрите питання (відповідь “Так”/ “Ні”). – Не перевіряється експериментально. – Фокус на вже відомих фактах. – Нечіткість і неоднозначність. – Суб’єктивна оцінка. – Занадто широке.

Учні та учениці розглядали світлину, зроблену в місті Прип’яті в Чорнобильській зоні відчуження в жовтні 2019 року та сформулювали питання. 

https://unsplash.com/photos/broken-brown-car-on-gray-metal-fence-during-daytime-BUNKJh7NuWo

Визначте питання, що можуть підійти для наукового дослідження:

1. Як рослинність впливає на швидкість руйнування конструкцій в покинутих парках розваг?
2. Чи спричиняє дощ руйнування конструкцій в парках розваг, якщо вони залишені без догляду?
3. Як змінюється хімічний склад фарби чи лаків на об’єктах під впливом часу та природних факторів?
4. Чому деякі матеріали (наприклад, метал або пластик) у таких умовах руйнуються швидше за інші?
5. Що таке корозія і як вона утворюється на металі?
6. Що впливає на матеріали, які використовуються в конструкціях парків?

Відповідь:
Для наукового дослідження підходять питання: А, С, D.
Не підходить для дослідження питання:
В – закрите питання, коротка відповідь.
Е – бо це базове визначення, яке можна знайти в будь-якому підручнику.

Які типові помилки для запитань ви помітили:

Сформулюйте три власні питання для дослідження:

1.

2.

3.

Дружня порада вчителю

Тривалість — до 10 хв.

Виконуючи завдання, обов’язково розберіть критерії успіху та типові помилки.
Перед виконанням завдання буде добре попросити учнів озвучити, що вони бачать на фото.

Додаткові ресурси:

• HHMI Educator Tips ∣ Asking Scientific Questions: https://youtu.be/H-VbOOlR52w

3.2. Розгляньте експеримент та запишіть змінні:

• Незалежні змінні (те, що будемо міняти): ____________________________________________________________
• Залежні змінні (те, що будемо спостерігати чи вимірювати): ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Константи (те, що не змінюється): ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Формула гіпотези:

Якщо (незалежна змінна)____________________________________________________________________________,
то (залежна змінна) __________________________________________________________________________________.

Критерії успіху гіпотези:

• написана повним реченням;
• може бути виміряна;
• чітка та легка для розуміння;
• містить незалежну й залежну змінну;
• пояснює, що може статися в експерименті;
• записана до початку експерименту.

Дружня порада вчителю

Тривалість — до 10 хв.

Розкажіть історію про те, як люди вирішили перевірити, хто швидший — кролик чи черепаха.

Важливо пояснити учням, що незалежна змінна має бути одна, бо якщо їх буде більше, то неможливо буде відслідкувати причинно-наслідковий зв’язок між залежною та незалежною змінною.

Запитайте:

• Що змінює дослідник в цьому експерименті?
  Відповідь: тварина — кролик чи черепаха — це буде незалежна змінна.

• Що можна виміряти або спостерігати в цьому дослідженні?
  Відповідь: час, швидкість, хто прийде першим — це буде залежна змінна.

• Що необхідно залишити сталим, що міняти не будемо?
  Відповідь: дистанцію забігу, стартовий сигнал, фоновий шум, покриття доріжок тощо.

Запропонуйте учням побудувати свою гіпотезу до цього експерименту за формулою. 

Орієнтовний приклад, гіпотези: Якщо тварина — кролик, то він прибіжить швидше (за менший час), ніж черепаха.

Можливі інші формулювання гіпотези. Наприклад, черепаха буде швидшою за кролика.

Після цього подивіться з учнями відео експерименту для перевірки гіпотези:

• https://youtu.be/4l05Zm4fb5A
• https://youtu.be/m7NuVjpi72c

Наголосити, що зазвичай експеримент необхідно повторити декілька разів, а гіпотеза може не підтвердитися.

За бажанням ви можете виконати це завдання з власним експериментом. Поставити демонстраційно експеримент, який вам до душі, та виконати завдання з ним.

---

4.1. Розгляньте зображення згенероване з ChatGPT

Сформулюйте три власні питання до нього:

1.

2.

3.

Для одного з питань визначте змінні (незалежну і залежну змінну)

• Незалежні змінні (те, що будемо міняти): ____________________________________________________________
• Залежні змінні (те, що будемо спостерігати чи вимірювати): ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
• Константи (те, що не змінюється): ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Сформулюйте гіпотезу:

Якщо___________________________________________________________________________________________, то _______________________________________________________________________________________________.

Дружня порада вчителю

Тривалість — до 10 хв.

Важливо, щоб учні сформулювали відкриті питання, тобто питання потребують розгорнутої відповіді, на них не можна відповісти “так” чи “ні”. І головне, їх не можна перевірити експериментально.

4.2. Зайдіть у віртуальну лабораторію, розгляньте її та запропонуйте змінні для дослідження:

Посилання

• Незалежні змінні (те, що будемо міняти): ____________________________________________________________
• Залежні змінні (те, що будемо спостерігати чи вимірювати): ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
• Константи (те, що не змінюється): ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Дружня порада вчителю

Тривалість — 5 хв.

Коли учні ознайомляться із тим, що можна змінювати у віртуальній лабораторії. Важливо, щоб вони обрали одну незалежну змінну, а інші параметри, що можна змінювати до початку експерименту мають піти в константи.

Варіативність завдання — можна замінити на іншу віртуальні лабораторії (наприклад, phet).

---

Виконайте рефлексію змісту вивченого матеріалу за допомогою практики «Пригадування» (Retrieval Practice) та дайте відповіді на запитання:

• Які критерії успіху питань для дослідження?
• Чим відрізняється незалежна та залежна змінні?
• Для чого в експерименті константи?

Дружня порада вчителю

Тривалість — 5 хв.

---

• Martin Rees, with interviews by Alok Jha and John Crace. Ten questions science must answer. 30 Nov 2010 
• 7 of Sciences Greatest Unanswered Questions

Урок №3. Природничі науки: від запитань до експериментів

---

Мета уроку: ставити питання для дослідження, аналізувати їх за критеріями успіху, визначати змінні в експерименті та формулювати гіпотезу.

Цілі сталого розвитку: 

Які цілі сталого розвитку (у порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:

• 4. Якісна освіта

Ключові слова: незалежна змінна, залежна змінна, константа, гіпотеза.

План уроку:

1. Питання для дослідження.
2. Критерії успіху та типові помилки для запитань.
3. Змінні та гіпотеза.
4. Рефлексія.

Очікувані результати для учнівства:

---

1.1. Запишіть 5 найцікавіших запитань, які колись ставили вам або ставили ви?

1.

2.

3.

4.

5.

Позначте, найцікавіше для вас.

1.2. Подивіться відео “Ask Big Questions – Google Research” та запишіть три запитання, які найбільше вас здивували

https://youtu.be/8opIKE4p-Sk

1.

2.

3.

---

Етапи наукового методу та методу інженерного дизайну

---

3.1. Перший етап дослідження — це формулювання питання / проблеми /ситуації. 

Критерії успіху для запитання:	Типові помилки для запитань:
– Починається з питального слова: Хто? Де? Коли? Що? Чому? Як? – Можна знайти відповідь за допомогою експерименту. – Питання відкрите.	– Закрите питання (відповідь “Так” / “Ні”). – Не перевіряється експериментально. – Фокус на вже відомих фактах. – Нечіткість і неоднозначність. – Суб’єктивна оцінка. – Занадто широке.

Учні та учениці розглядали світлину, зроблену в місті Прип’яті в Чорнобильській зоні відчуження в жовтні 2019 року та сформулювали питання. 

https://unsplash.com/photos/broken-brown-car-on-gray-metal-fence-during-daytime-BUNKJh7NuWo

Визначте питання, що можуть підійти для наукового дослідження:

1. Як рослинність впливає на швидкість руйнування конструкцій в покинутих парках розваг?
2. Чи спричиняє дощ руйнування конструкцій в парках розваг, якщо вони залишені без догляду?
3. Як змінюється хімічний склад фарби чи лаків на об’єктах під впливом часу та природних факторів?
4. Чому деякі матеріали (наприклад, метал або пластик) у таких умовах руйнуються швидше за інші?
5. Що таке корозія і як вона утворюється на металі?
6. Що впливає на матеріали, які використовуються в конструкціях парків?

Які типові помилки для запитань ви помітили:

Сформулюйте три власні питання для дослідження:

1.

2.

3.

3.2. Розгляньте експеримент та запишіть змінні:

• Незалежні змінні (те, що будемо міняти): ____________________________________________________________
• Залежні змінні (те, що будемо спостерігати чи вимірювати): ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

• Константи (те, що не змінюється): ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Формула гіпотези:

Якщо (незалежна змінна)____________________________________________________________________________,
то (залежна змінна) __________________________________________________________________________________.

Критерії успіху:

• написана повним реченням;
• може бути виміряна;
• чітка та легка для розуміння;
• містить незалежну і залежну змінну;
• пояснює, що може статися в експерименті;
• записана до початку експерименту.

---

4.1. Розгляньте зображення згенероване з ChatGPT

Сформулюйте три власні питання до нього:

1.

2.

3.

Для одного з питань визначте змінні (незалежну і залежну змінну)

• Незалежні змінні (те, що будемо міняти): ____________________________________________________________
• Залежні змінні (те, що будемо спостерігати чи вимірювати): ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
• Константи (те, що не змінюється): ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Сформулюйте гіпотезу:

Якщо___________________________________________________________________________________________, то _______________________________________________________________________________________________.

4.2. Зайдіть у віртуальну лабораторію, розгляньте її та запропонуйте змінні для дослідження:

Посилання

• Незалежні змінні (те, що будемо міняти): ____________________________________________________________
• Залежні змінні (те, що будемо спостерігати чи вимірювати): ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
• Константи (те, що не змінюється): ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

---

Виконайте рефлексію змісту вивченого матеріалу за допомогою практики «Пригадування» (Retrieval Practice) та дайте відповіді на запитання:

• Які критерії успіху питань для дослідження?
• Чим відрізняється незалежна та залежна змінні?
• Для чого в експерименті константи?

---

• Martin Rees, with interviews by Alok Jha and John Crace. Ten questions science must answer. 30 Nov 2010 
• 7 of Sciences Greatest Unanswered Questions