Урок №5. Дослідження біологічних, фізичних та хімічних явищ
Очікувані результати навчання
формулює та обґрунтовує самостійно або в співпраці з іншими гіпотези відповідно до проблеми й мети дослідження, визначає завдання [12 ПРО 1.2.2];
опрацьовує та аналізує самостійно або в співпраці з іншими результати дослідження [12 ПРО 1.5.1];
аналізує самостійно або в співпраці з іншими відповідність дослідницької діяльності проблемі та меті дослідження [12 ПРО 1.6.2];
виявляє ціннісне ставлення до набутих дослідницьких навичок для пізнання природи [12ПРО 1.6.3];
інтерпретує самостійно або в співпраці з іншими інформацію природничого змісту, представлену в різний спосіб [12 ПРО 2.2.2];
визначає самостійно або в співпраці з іншими аргументи/твердження, теорії, що ґрунтуються на наукових фактах і доказах [12 ПРО 4.1.1].
Мета уроку: пояснити здобувачам освіти, чому провести якісні наукові дослідження складно; розкрити «критерії якості», які варто застосовувати до наукових досліджень.
Цілі сталого розвитку:
Які цілі сталого розвитку (у порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:
Місце уроку в темі, проблема уроку: якісне дослідження — це складно.
Актуалізація базових знань: етапи наукового дослідження.
Визначення ключових факторів, що впливають на якість наукового дослідження (критеріїв якості).
Аналіз запропонованого дослідження за сформульованими критеріями.
Рефлексія: підтвердження природничо-наукової ідентичності — як застосовувати в повсякденному житті сформульовані критерії якості.
Очікувані результати для вчителя:
визначати змінні (незалежна, залежна, контрольовані) в експерименті, гіпотезу дослідження та її підтвердження за результатами експериментування;
планувати дослідження відповідно до сформульованих критеріїв якості;
застосовувати в повсякденному житті сформульовані критерії якості як основу для обґрунтованої дискусії на наукові теми (підтвердження природничо-наукової ідентичності);
робота з відео як джерелом інформації і стимулом для компетентнісно орієнтованого кластера завдань;
ефективна групова робота.
Очікувані результати для учнівства:
визначати змінні (незалежна, залежна, контрольовані) в експерименті, гіпотезу дослідження та її підтвердження за результатами експериментування;
планувати дослідження відповідно до сформульованих критеріїв якості;
застосовувати в повсякденному житті сформульовані критерії якості як основу для обґрунтованої дискусії на наукові теми (підтвердження природничо-наукової ідентичності).
1. Мотивація
Прочитайте цитату з книги Стюарта Річі “Наукоподібна нісенітниця. Викриття шахрайства, упередженості, недобросовісності та хайпу в науці”:
“У дослідженні праймінгу* учасників просили знайти в списку розрізнених слів одне зайве, так щоб решту слів можна було скласти у зв’язну пропозицію. В однієї половини учасників зайві слова були випадковими і нейтральними, а в іншої — що мають відношення до людей похилого віку, наприклад “старий”, “сивий”, “мудрий”, “в’яже” та “Флорида” (Флорида відома в Америці як штат, де мешкає багато пенсіонерів). Виконавши завдання, учасники дослідження могли йти — але в таємниці від них експериментатори заміряли, як швидко ті йшли коридором до виходу з будівлі. Демонструючи знову ж таки ментальний зв’язок між ідеями та діями, ті учасники, кого піддали праймінгу пов’язаними зі старістю словами, йшли з лабораторії повільніше порівняно з контрольною групою.
Опублікована 1996 року, стаття про цей експеримент з того часу була процитована іншими дослідниками понад 5 тисяч разів і ввійшла до всіх підручників з психології — пам’ятаю, як сам студентом вивчав її. Однак у 2012 році незалежна група спробувала провести такий самий експеримент, тільки з більшою вибіркою і досконаліше з технічної точки зору, — і не виявила жодної різниці у швидкості руху учасників. Дослідники припустили, що у вихідній роботі було отримано такі результати, оскільки співробітники лабораторії, що заміряли час за секундомірами, знали, хто і як з учасників повинен був поводитися, і це, імовірно, відбивалося на величинах, що замірялися. Вимірювання швидкості догляду за допомогою інфрачервоних променів, як було зроблено в повторному дослідженні, звело до нуля передбачуваний ефект праймінгу”.
* Праймінг — це теорія, згідно з якою активація за допомогою медіа однієї думки у споживача інформації може викликати пов’язані з нею думки (https://uk.wikipedia.org/wiki/Праймінг).
Дружня порада вчителю
Тривалість — 5 хв.
На початку уроку згадуємо попередні уроки й пояснюємо, що саме відбуватиметься сьогодні.
Проблема уроку: чому в деяких випадках навіть професійне наукове дослідження може дати невідтворювані результати. Чому так виходить — на прикладі.
2. Повторення пройденого
Порівняйте два малюнки. Чим вони подібні, а в чому полягає різниця?
Фронтальна бесіда: пригадування за попередніми уроками етапів наукового дослідження, обговорення відмінностей між схемами.
По ходу обговорення: класифікація, хто зосереджується на сутнісних відмінностях (повторення циклу в разі не підтвердження гіпотези на першому мал., незалежна перевірка на другому мал.), а хто — на зовнішніх, формальних ознаках. У підсумку звернути на це увагу.
3. Тобі може знадобитися
Гіпотеза — форма розвитку знань, що являє собою обґрунтоване припущення, висунуте з метою з’ясування властивостей і причин досліджуваних явищ. Як правило, гіпотеза висловлюється на основі ряду спостережень (прикладів), котрі підтверджують її, і тому виглядає правдоподібно.
Незалежназмінна — та, яку ви змінюєте або контролюєте в експерименті. Іноді її ще називають маніпульованою змінною.
Залежною змінноює змінна, що перевіряється. Вона називається залежною, оскільки залежить від незалежної змінної. Іноді її називають відповідною змінною.
Контрольовані змінні —це ті, які ви намагаєтеся зберегти незмінними (контрольованими) під час експерименту.
Сторонні змінні — це непередбачені або випадкові ефекти, які ви не контролюєте, але які можуть вплинути на ваш експеримент. Хоча ці змінні не представлені на графіку, вони повинні бути записані в лабораторний журнал і звіт.
DRY MIX (англ. суха суміш) —мнемонічне правило представлення результатів досліджень основних змінних:
D = dependent variable / залежна змінна; R = responding variable / відповідна змінна; Y = graph information on the vertical or y-axis / графічна інформація на вертикальній осі або осі Y; M = manipulated variable / маніпульована, керована змінна; I = independent variable / незалежна змінна; X = graph information on the horizontal or x-axis / графічна інформація на горизонтальній осі або осі X.
Графічна інформація дослідження
Дружня порада вчителю
Тривалість — до 5 хв.
Визначення, представлення результатів: метод DRY MIX.
4. Життєва ситуація
Ілля розповів Уляні про приклади електризації повітряної кульки, яку натирали якоюсь тканиною. Він бачив, як наелектризована тертям кулька притягує папірці, волосся на голові і навіть струмінь водопровідної води. Уля поцікавилася, чи будь-який матеріал може електризувати кульку за допомогою тертя однаково?
Вони провели своє дослідження й оприлюднили свої результати в шкільному англомовному журналі:
Спробуйте за цими матеріалами визначити:
Незалежна змінна.
Залежна змінна.
Контрольовані змінні.
Гіпотеза дослідження.
Що позначити на графіку на вісь Х, а що — на Y?
Які переваги й вади дослідження ви можете назвати?
Дружня порада вчителю
Тривалість — до 8 хв.
Спільний розгляд результатів дослідження: світлини й таблиці з “сирими” даними, обговорення.
Якщо (незалежна змінна) ____________________________________________________________________________, то (залежна змінна) __________________________________________________________________________________.
За потреби вчитель/-ка перекладає текст відео й звертає увагу на ключові моменти.
По закінченню групи заповнюють бланки й висловнюють зауваги до експерименту: як загальні, так і власні, предметні — що не так із точки зору біології / хімії / фізики в цьому дослідженні? Чи коректні й валідні його результати? Для конструктивного підсумкового обговорення можна вивести на екран кадр із результатами експерименту:
Під час обговорення знову зверніть увагу, якими особливостями має вирізнятися якісне наукове дослідження (за потреби поверніться до зображень на етапі 2).
Критерії якості можна записати на дошці або скористатись онлайн-сервісом інтерактивних фліпчартів
P.S. Таке відео можна використати як основну частину стимула компетентнісно орієнтованого кластера завдань для підсумкового оцінювання за групою результатів «Пізнання світу природи засобами наукового дослідження». Окремі закриті й відкриті завдання дозволять перевірити сформованість відповідних вмінь.
Рефлексія
Наведіть приклади, коли в повсякденному житті можна було б застосувати критерії якості як основу для обґрунтованої дискусії на наукові теми (як підтвердження природничо-наукової ідентичності).
Дружня порада вчителю
Тривалість — до 3 хв.
Фронтальна бесіда з прикладами, наведеними учнями / ученицямми (або вчителем / учителькою)
У вільний від відпочинку час
Знайдіть, хто такий «Розумний Ганс» і як він вплинув на доказові методи в науці.
Експеримент як пошук відповіді: практика втілення діяльнісного і компетентнісного підходів в інтегрованих курсах природничої галузі (5-6 класи НУШ) — Майстер-клас освітнього проєкту «На урок»: 12 жовтня 2022 р. — URL: https://youtu.be/JBkEqu2nd6E?t=1223
Урок №5. Дослідження біологічних, фізичних та хімічних явищ
Очікувані результати навчання
Мета уроку: пояснити здобувачам освіти, чому провести якісні наукові дослідження складно; розкрити «критерії якості», які варто застосовувати до наукових досліджень.
Цілі сталого розвитку:
Які цілі сталого розвитку (у порядку пріоритетності) опрацьовуємо на уроці:
Місце уроку в темі, проблема уроку: якісне дослідження — це складно.
Актуалізація базових знань: етапи наукового дослідження.
Визначення ключових факторів, що впливають на якість наукового дослідження (критеріїв якості)
Аналіз запропонованого дослідження за сформульованими критеріями.
Рефлексія: підтвердження природничо-наукової ідентичності — як застосовувати в повсякденному житті сформульовані критерії якості.
Очікувані результати для учнівства
визначати змінні (незалежна, залежна, контрольовані) в експерименті, гіпотезу дослідження та її підтвердження за результатами експериментування;
планувати дослідження у відповідності до сформульованих критеріїв якості;
застосовувати у повсякденному житті сформульовані критерії якості як основу для обґрунтованої дискусії на наукові теми (підтвердження природничо-наукової ідентичності).
1. Мотивація
Прочитайте цитату з книги Стюарта Річі “Наукоподібна нісенітниця. Викриття шахрайства, упередженості, недобросовісності та хайпу в науці”:
“У дослідженні праймінгу* учасників просили знайти в списку розрізнених слів одне зайве, так щоб решту слів можна було скласти у зв’язну пропозицію. В однієї половини учасників зайві слова були випадковими і нейтральними, а в іншої — що мають відношення до людей похилого віку, наприклад “старий”, “сивий”, “мудрий”, “в’яже” та “Флорида” (Флорида відома в Америці як штат, де мешкає багато пенсіонерів). Виконавши завдання, учасники дослідження могли йти — але в таємниці від них експериментатори заміряли, як швидко ті йшли коридором до виходу з будівлі. Демонструючи знову ж таки ментальний зв’язок між ідеями та діями, ті учасники, кого піддали праймінгу пов’язаними зі старістю словами, йшли з лабораторії повільніше порівняно з контрольною групою.
Опублікована 1996 року, стаття про цей експеримент з того часу була процитована іншими дослідниками понад 5 тисяч разів і ввійшла до всіх підручників з психології — пам’ятаю, як сам студентом вивчав її. Однак у 2012 році незалежна група спробувала провести такий самий експеримент, тільки з більшою вибіркою і досконаліше з технічної точки зору, — і не виявила жодної різниці у швидкості руху учасників. Дослідники припустили, що у вихідній роботі було отримано такі результати, оскільки співробітники лабораторії, що заміряли час за секундомірами, знали, хто і як з учасників повинен був поводитися, і це, імовірно, відбивалося на величинах, що замірялися. Вимірювання швидкості догляду за допомогою інфрачервоних променів, як було зроблено в повторному дослідженні, звело до нуля передбачуваний ефект праймінгу”.
* Праймінг — це теорія, згідно з якою активація за допомогою медіа однієї думки у споживача інформації може викликати пов’язані з нею думки (https://uk.wikipedia.org/wiki/Праймінг).
2. Повторення пройденого
Порівняйте два малюнки. Чим вони подібні, а в чому полягає різниця?
Гіпотеза — форма розвитку знань, що являє собою обґрунтоване припущення, висунуте з метою з’ясування властивостей і причин досліджуваних явищ. Як правило, гіпотеза висловлюється на основі ряду спостережень (прикладів), котрі підтверджують її, і тому виглядає правдоподібно.
Незалежназмінна — та, яку ви змінюєте або контролюєте в експерименті. Іноді її ще називають маніпульованою змінною.
Залежною змінноює змінна, що перевіряється. Вона називається залежною, оскільки залежить від незалежної змінної. Іноді її називають відповідною змінною.
Контрольовані змінні —це ті, які ви намагаєтеся зберегти незмінними (контрольованими) під час експерименту.
Сторонні змінні — це непередбачені або випадкові ефекти, які ви не контролюєте, але які можуть вплинути на ваш експеримент. Хоча ці змінні не представлені на графіку, вони повинні бути записані в лабораторний журнал і звіт.
DRY MIX (англ. суха суміш) —мнемонічне правило представлення результатів досліджень основних змінних:
D = dependent variable / залежна змінна; R = responding variable / відповідна змінна; Y = graph information on the vertical or y-axis / графічна інформація на вертикальній осі або осі Y; M = manipulated variable / маніпульована, керована змінна; I = independent variable / незалежна змінна; X = graph information on the horizontal or x-axis / графічна інформація на горизонтальній осі або осі X.
Графічна інформація дослідження
4. Життєва ситуація
Ілля розповів Уляні про приклади електризації повітряної кульки, яку натирали якоюсь тканиною. Він бачив, як наелектризована тертям кулька притягує папірці, волосся на голові і навіть струмінь водопровідної води. Уля поцікавилася, чи будь-який матеріал може електризувати кульку за допомогою тертя однаково?
Вони провели своє дослідження й оприлюднили свої результати в шкільному англомовному журналі:
Спробуйте за цими матеріалами визначити:
Незалежна змінна.
Залежна змінна.
Контрольовані змінні.
Гіпотеза дослідження.
Що позначити на графіку на вісь Х, а що — на Y?
Які переваги й вади дослідження ви можете назвати?
Якщо (незалежна змінна) ____________________________________________________________________________, то (залежна змінна) __________________________________________________________________________________.
Наведіть приклади, коли в повсякденному житті можна було б застосувати критерії якості як основу для обґрунтованої дискусії на наукові теми (як підтвердження природничо-наукової ідентичності).
У вільний від відпочинку час:
Знайдіть, хто такий «Розумний Ганс» і як він вплинув на доказові методи в науці.
Ділись та обговорюй важливе