PL ENG
page shadow

Doświadczenia

Rozumowanie naukowe

Rozumowanie - rozwiązanie problemu


Etapy rozumowania:

I. Problem badawczy - II. Hipoteza - III. Doświadczenie - IV. Wnioski

 

Doświadczenia i projekty rozwijające myślenie

I. Problem badawczy:

czy kiwi ma własne DNA?


jeśli tak, to nasuwają się kolejne problemy (pytania) badawcze:

Jak wyizolować DNA z kiwi?
Czy można zobaczyć DNA kiwi?
Czy inne owoce też mają własne DNA?
Jeżeli inne warzywa i owoce mają własne DNA to czym one się różnią od siebie?

II. Hipoteza (odpowiedź na problemy - pytania badawcze):

wszystkie warzywa i owoce posiadają własne DNA


III. Doświadczenie (doświadczalne sprawdzenie hipotezy):


Materiały

1. Kiwi
2. Sól
3. Płyn do naczyń
4. Różne naczynia i probówki (w zależności od posiadania ich w domu)
5. Blender 6. Denaturat 7. Urządzenia AGD: lodówka, czajnik do podgrzania wody 8. Woda ciepła, zimna oraz jeżeli możliwe lód

9. Papierowy filtr do kawy i lejek (może być wykonany z plastikowej butelki)

Instrukcja (przebieg doświadczenia):
1. Podgrzewamy 200 ml wody do temp. Około 600C,
2. Kroimy kiwi w kostkę,
3. Wrzucamy pokrojone kiwi do ciepłej wody na 10 minut,
4. Wsypujemy do mieszaniny około 1 łyżeczki soli i około 1 łyżeczki płynu do naczyń,
5. Blenderem miksujemy mieszankę i wkładamy ją w naczyniu  do miski z lodem lub zimną wodą,
6. Bierzemy filtr do kawy i przesączamy mieszankę do naczynia
7. Przesącz wlewamy do probówki
8. Po ściance probówki ostrożnie wlewamy schłodzony w zamrażarce denaturat
9. Obserwujemy dwie warstwy przesącza i denaturatu
10. W denaturacie obserwujemy nitki DNA kiwi.

BHP: Ostrożne obchodzenie się z blenderem i ciepłą wodą.

IV. WNIOSKI: samodzielnie napisz wnioski na LZP





I. Problem badawczy:

czy z ziemniaków można zrobić magnes?

II. Hipoteza (odpowiedź na problemy - pytania badawcze):

 

robiąc z dowolnych owoców ogniwo elektryczne wykorzystując do tego celu miedź i cynk można podłączyć do zwojnicy i wytworzyć w ten sposób najprostszy elektromagnes - czyli magnes, ktory można włączyć i wyłączyć

 

III. Doświadczenie (doświadczalne sprawdzenie hipotezy):

Materiały:
1. Trzy ziemniaki
2. Drut miedziany
3. Gwoździe miedziane (lub monety miedziane) i cynkowe (mogą być ocynkowane lub zamiast gwoździ cienkie blaszki)
4. Gwóźdź stalowy
5. Drut w izolacji
6. Szpilki lub pinezki

Instrukcja (przebieg doświadczenia):
1. Na gwóźdź nawiń stalowy drut - około 20-30 zwojów - powstanie zwojnica.
2. Do każdego ziemniaka wbij po jednym gwoździu (blaszce, monecie) miedzianym i cynkowym.
3. Następnie drutem w izolacji połącz ze sobą odpowiednio gwoździe: miedziany połącz cynkowym (przemiennie).
4. Wykonaj wszystkie połączenia.
5. Pierwszy i ostatni gwóźdź podłącz do zwojnicy.
6. Czubek gwoździa zbliż do szpilek.


IV. WNIOSKI: samodzielnie napisz wnioski na LZP


 

Kolejne problemy badawcze:
1.  Dlaczego szpilki (pinezki) zostały przyciągnięte do gwoździa?
2. Jakie zjawisko tu obserwujemy?
3. Co to jest elektromagnes i jak jest zbudowany?
4. Czy zamiast ziemniaków do elektromagnesu można zastosować jabłka lub cytryny?




Doświadczenia to za mało  – potrzebne są eksperymenty

Przeprowadzony przez uczniów eksperyment – obojętnie,  czy jego wynik był zgodny z przewidywaniem (hipotezą),  czy nie – zawsze wzbogaca ich obiektywną wiedzę o badanym  fragmencie rzeczywistości oraz ich umiejętności badawcze. Zgoda?

A

by dowiedzieć się czegoś więcej o świecie, powinniśmy zacząć od posiadanej już wiedzy, często potocznej. Musimy mieć na przy-

kład choćby mgliste przekonanie o tym, że aby nasiona zakiełkowały potrzebna jest woda, słońce i może coś jeszcze. Na początek wystarczy jakaś wstępna obserwacja związana ze wzrostem roślin – ot, choćby dostrzeżenie, że w domu ktoś podlewa kwiaty w doniczkach. I że zwykle stoją one przy oknie. Jeżeli mamy takie elementarne wiadomości, to zapewne jesteśmy gotowi, by z pomocą krytycznego myślenia poznać zjawisko dogłębniej.


Na początku jest doświadczenie

 


Jeśli jednak nie mamy o danym zagadnieniu żadnego pojęcia, to konieczne będzie doświadczenie, czyli obserwacja zdarzeń zachodzących samoistnie bądź sprowokowanych przez nas samych. Czasem może wystarczyć nawet rozmowa o tych doświadczeniach: o wspomnieniach z wakacji czy o obserwacjach domowych. Zbieranie doświadczeń i ich analiza może nas doprowadzić do wiedzy o różnych zależnościach (np. do stwierdzenia, że istnieje jakiś związek między warunkami pogodowymi a kiełkowaniem nasion). Jednak poprzestanie na zbieraniu i analizie doświadczeń nie wyposaży nas w narzędzia intelektualne badacza. W wyniku biernego gromadzenia wniosków z przeżywanych i obserwowanych doświadczeń nie nauczymy się aktywnego, odkrywczego poznawania świata – tworzenia hipotez i planowania procesu poznawczego. Warto tu zwrócić uwagę, że robiąc proste doświadczenia polegające na wykonywaniu instrukcji mówiącej co, kiedy i jak robić z określonymi obiektami czy zjawiskami, również jesteśmy bierni. W takiej sytuacji budujemy wprawdzie wiedzę i uczymy się przez asymilację tego, co widzieliśmy i zrozumieliśmy pod wpływem instrukcji z zewnątrz, ale nie wykorzystujemy ani twórczej wyobraźni, ani twórczego myślenia.

Eksperyment w twojej głowie

Do fazy eksperymentowania przechodzimy dopiero wtedy, gdy świadomie i zgodnie z pewną procedurą planujemy badania wspierające nasz proces poznawania świata. Wbrew intuicyjnym skojarzeniom podpowiadającym, czym jest eksperymentowanie, to co najważniejsze w tym procesie, dzieje się w naszych głowach przed podjęciem jakichkolwiek działań. Kluczem do naszego rozwoju intelektualnego i budowania wiedzy o świecie jest bowiem projektowanie hipotez i procedur ich weryfikacji (co się stanie, gdy…). Krytyczną rolę odgrywa tu zdolność do antycypacji – przewidywania przebiegu wydarzeń, które jeszcze nie nastąpiły, a które musimy sobie wyobrazić, by podjąć określone działanie. Równie ważne jest planowanie, jak zrealizować te procedury i potwierdzić prawdziwość wyniku. A następujące potem działanie? Doskonali tylko pewne umiejętności praktyczno-teoretyczne. Eksperymentalne badanie naszego otoczenia (fizycznego, społecznego i psychicznego) nie jest jednak możliwe bez wyodrębnienia i zdefiniowania zmiennych. Co to takiego? Zmienna to właściwość obiektu bądź zjawiska, która może się zmieniać, a my jesteśmy w stanie tę zmianę stwierdzić i zmierzyć lub opisać. Zmienną może być np. barwa, wysokość, temperatura lub czas trwania. Wyodrębniając i definiując zmienne, możemy opisać otaczający nas świat. Ale gdy chcemy go w pełni poznać, musimy poznać zależności między poszczególnymi dostrzeganymi przez nas zmiennymi. Bo od tych zależności oraz wewnętrznych i zewnętrznych uwarunkowań zależy kształt i funkcjonowanie świata.

 

Manipulujemy zmiennymi,  badamy zależności

Powyższe zależności najpełniej poznajemy, posługując się metodą badawczą w czasie eksperymentu, czyli ukierunkowanej obserwacji inspirowanej szczegółowym planem, co i jak chcemy obserwować. W eksperymencie działamy danym czynnikiem po to, aby wywołać określoną zmianę. Musimy zatem przewidywać, pod wpływem jakich czynników (zmiennych niezależnych) można osiągnąć określone stany (zmienne zależne od wprowadzonego przez nas czynnika – zmiennej niezależnej).


Przykład? Aby przeprowadzić eksperyment testujący hipotezę Intensywność kiełkowania nasion i wzrostu siewki jest zależna od ilości wody w glebie, musimy mieć pewną wiedzę, choćby potoczną, że proces kiełkowania jest związany z wodą. Następnie musimy wyodrębnić zmienne: ilość wody (zmienna niezależna) oraz cechy określające kiełkowanie (np. długość pędu – zmienna zależna) i być w stanie je mierzyć. Jednak przede wszystkim musimy zbudować w naszej wyobraźni plan badania zależności tych zmiennych (np. kilka doniczek z zasadzonymi nasionami tego samego gatunku rośliny podlewanych


Do fazy eksperymentowania przechodzimy wtedy,  gdy świadomie i zgodnie  z pewną procedurą planujemy badania wspierające nasz  proces poznawania świata.

podczas eksperymentu różną ilością wody, codzienna obserwacja i pomiar). Wysiłek włożony w wymyślenie eksperymentu, wykorzystanie wiedzy już posiadanej, trafne wytypowanie zmiennych, prawidłowo przeprowadzone pomiary, analiza wyników i wyciągnięcie wniosków – to wszystko daje w rezultacie nieporównywalnie trwalszy i bardziej znaczący rezultat od samego doświadczenia polegającego np. na obserwacji kiełkującego ziarna fasoli trzymanego na wilgotnej wacie.

Przeprowadzony przez uczniów eksperyment – obojętnie czy jego wynik był zgodny z przewidywaniem (hipotezą), czy nie – zawsze wzbogaca ich obiektywną wiedzę o badanym fragmencie rzeczywistości oraz ich umiejętności badawcze. Rozwija też ciekawość świata, odwagę i krytyczne, samodzielne myślenie. Kompetencje, których znaczenie wykracza daleko poza szkolne mury.

Prof. dr hab. Stanisław Dylak
pedagog, profesor Uniwersytetu Adama Mickiewicza w Poznaniu,
kierownik zakładu Pedeutologii na Wydziale Studiów Edukacyjnych.

www.kopernik.org.pl