科学方法是在实验中使用的解决问题的过程。它可以根据学生的年龄和能力进行修改,也可以培养特殊技能.
提出问题是科学方法的第一步(例如,谁,什么,何时,何地,为什么,如何)。你通常会找到一个广泛而简单的问题的答案。答案往往会引出更多的问题。这就是科学方法真正开始的地方。
在本文中,科学的方法分为四个步骤。
但在实际操作中,通常不会这么简单。科学家和学生将经常不得不重复步骤,重新开始实验,形成一个新的假设,并重复一系列步骤。这是科学过程的一部分。”科学的艺术学习并不是失败的标志。
一旦完成,实验的结果可以作为一个新的实验来回答新的问题的起点。这叫做迭代。
科学方法的步骤
第一步:从一个问题开始。你在想什么?你想知道些什么?在科学方法的第一步,你可能需要做一些背景研究来了解更多。它可以帮助你定义你的问题,并决定你想要发现什么。
步骤2:形成一个假设。假设是对你所知道的事情的有根据的猜测或解释。形成一个好的假设——一个科学的假设——是实验(和进一步研究)的起点。你可以证明这个假设为显著地通过实验来纠正或推翻它。很明显,因为对实验结果的科学解释不断进化和变化。
第三步:进行实验,观察并跟踪结果.设置一个测试实验,看看你的假设是对还是错。在你的实验过程中进行观察,并记录下来。通常,以完全相同的方式重复一个实验是必要的,以确保你的结果。
第四步:得出结论。判断你的假设是对还是错。你的实验结果如何?你能告诉我为什么会这样吗?解释和交流你的结果。
这些原理可以用来研究自然世界和应对生活的挑战.你可以从植物和岩石到生物学或化学反应使用这四个步骤。即使是非常年轻的学生也可以使用一种改良版的科学方法来组织他们的思想。
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低年级学生的科学方法
低年级学生可以用简单的科学方法学习实用科学。你可以用他们天生的好奇心来引导他们,让他们难忘。试着教最早期的学生同样的步骤,但要让语言更容易理解。
- 想知道-关于我周围的世界,我想知道什么?
- 认为-我觉得会发生什么?
- 行为-测试我的想法。会发生什么呢?
- 说-我说的对吗?
这些学生可以进行自己的实验来了解他们周围的世界。例如,年轻的学生可以通过在阳光和阴凉处融化冰来研究物质的状态。在开始之前,让学生预测冰放在阳光下和放在阴凉处会发生什么。然后测试他或她的想法,随着时间的推移检查冰块,并要求学生解释发生了什么。这个学生对吗?
在另一个例子中,年轻的学生可以通过在牛奶中加入肥皂和食用色素来研究化学反应。同样,在开始之前,让学生告诉你,当你在牛奶中加入肥皂和食用色素时,他或她认为会发生什么。测试实验,观察反应,并要求学生解释发生了什么。这个学生对吗?
在他们天生好奇心的驱使下,最年轻的学生会好奇、思考和观察。从最小的年龄开始,他们就能培养仔细观察和描述他们在一本简单的科学杂志上看到的东西的能力。他们可以开始发展批判性思维技能,以确定实验结果是否符合他们的预期——这是科学推理的开始!
面向初高中学生的科学方法
年龄较大的学生可以更独立地使用科学方法的步骤来完成他们感兴趣的主题的科学展览项目或实验。兴趣是关键——没有兴趣,他们会感到无聊。
用以下对科学方法的最后两个步骤的扩展来指导学生的学习,这需要更高级的批判性思维技能。
进行实验,观察并跟踪结果。
小学高年级、初中和高中的学生可以设计实验来回答有关世界的问题。实验的复杂程度将取决于学生的能力。
在设计实验时,这些学生应密切注意:
- 重复实验.为了确保你的结果,一个实验将需要重复,总是以同样的方式。一个实验重复产生相同结果的次数越多,它就被认为越可靠。科学的进步依赖于可靠的实验,而不依赖于进行实验的人。
- 控制变量.变量是实验中可以改变的一部分。实验有自变量和因变量。你改变或控制自变量,并记录它对因变量的影响。重要的是,在一个实验中,一次只改变一个变量,而不是试图在一个实验中结合变量的影响。为了确保结果的可信度,无论是证明还是反驳你最初的假设,重复实验时不应改变任何东西。任何可能变化的东西,如物质的量、物质的种类、一天中的时间或环境,都应该“保持不变”或“控制”。
设计并执行一个实验来验证你的假设。例如,如果你想测试光照强度和肥料浓度对植物生长速度的影响,你实际上是在看两个独立的实验。
- 一次只更改一个变量.实验中的所有变量都会影响结果。这就是为什么在比较实验时,一次只改变一个变量是很重要的。这使您能够正确地确定结果的差异。例如,如果你想知道植物的生长速度是如何受水的影响的,你需要控制所有的变量(土壤、光照、空气温度),而不是浇水水平。
- 跟踪结果.在你的实验中发生了什么?确定所有变量和在科学笔记本上记录你的观察结果.一旦你记录了所有的信息(即数据),你就可以开始分析了。
用科学的方法得出结论
分析你所有的观察结果的结果是什么?你的实验结果如预期的那样吗?你最初的假设是被证明的还是可证伪的?如果你的结果令人惊讶,你可能无法马上得出结论。您可能想要重新考虑所有变量,更改设计的一部分,并进行另一个实验,收集更多数据。得出结论需要对实验结果进行深思熟虑的评估。你能提供的数据分析越多越好,因为你的对照组和实验组的每一条信息都对你准确得出结论至关重要。
科学方法是从归纳法而不是演绎推理开始的。演绎推理从一般概念转向更具体的信息。归纳推理是从具体的事实或观察得出一般的结论。例如,解剖一朵花并检查它的各个部分(例如,子房,花瓣,雌蕊)教会我们关于花的一般知识。通过近距离地研究事物,科学运用观察、比较、对比和分析的批判性思维技能来得出一般结论。
科学方法是一个强大的工具,可以把你的问题变成新的发现!