Bilgi

SS1_2018_Pre_Lecture_01_Okuma - Biyoloji

SS1_2018_Pre_Lecture_01_Okuma - Biyoloji


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

BIS2A'da aktif öğrenme

Her derste, sizden küçük bir grup veya bireysel olarak soruları yanıtlamanızı isteyeceğiz. Bu sorular birkaç amaca hizmet eder:

Sınıf içi soruların işlevleri

  • Sorular, öğrencileri bir konuyu farklı bir bakış açısıyla incelemeye teşvik eder, bu da eğitmenin kendi öğrenmeleriyle ilgili olduğunu düşünür.

  • Sorular, öğrenciler için mini "kendi kendine testler" görevi görür. Hangi sorunun sorulduğundan veya nasıl yanıtlanacağından emin değilseniz, (a) eğitmenden açıklama istemek ve/veya (b) dersten hemen sonra bir TA, eğitmen ile bunu gözden geçirmek için not almak için iyi bir zamandır. , sınıf arkadaşları veya internet. Eğitmen sınıfta size soruyu sormak için zaman ayırdıysa, bu hem sorunun hem de cevabın önemli olduğunu düşündüğünün büyük bir göstergesidir.

  • Bazı sınıf içi sorular, öğrencilerden soruları kendilerinin formüle etmelerini isteyecektir. Bu, tipik olarak, öğrenciyi dersin amacı üzerinde düşünmeye ve ifade etmeye çalışmaya zorlamak için tasarlanmış bir alıştırmadır. Bunlar, sizi bir konu hakkında daha derin düşünmeye ve onu kursun daha geniş bağlamına yerleştirmeye zorlayan kritik alıştırmalardır.

  • Bazı sorular öğrenciden verileri yorumlamasını veya bir model (örneğin bir resim) oluşturmasını ve gördüklerini sınıfa iletmesini isteyebilir. Bu alıştırma, öğrenciden bir şeyi yüksek sesle açıklama pratiğini yapmasını ister. Bu, hem yanıtlayan kişi hem de soruyu nasıl yanıtlayacaklarını ve bunun eğitmenin geri bildirimiyle nasıl karşılaştırıldığını incelemek için zamanı kullanması gereken diğer öğrenciler için harika bir kendi kendini test etme ve öğrenme deneyimi olabilir.

  • Takip eden tartışmadaki sorular ve bir problemi çözme veya soruları cevaplama ile ilgili düşünce süreci, eğitmenin uzman davranışını etkileşimli bir şekilde modellemesi için fırsatlardır - bazen bir cevaba NASIL ulaştığımızı anlamak da aynı derecede önemlidir. cevabı anlayın.

Bazı sorular, ayrı bir cevap ortaya çıkarmaktan ziyade düşünce ve tartışmayı teşvik etmek için tasarlanmıştır. Eğer çağrılırsanız, tek bir "doğru" cevap vermek zorunda hissetmemelisiniz!! Bunu anlamak çok önemlidir. Tüm cevapları bilmemenin tamamen kabul edilebilir (ve bazen arzu edilir) olduğunu fark ettiğinizde (bilseydiniz, sınıfa gelmenin anlamı ne olurdu?), davet edilme kaygısının çoğunu ortadan kaldırabilir. . "Cevabı" bilmemek sorun olmasa da, tartışmaya katkıda bulunmaya çalışmanız yine de önemlidir. Diğer anlamlı katkı örnekleri şunları içerebilir: açıklama istemek; soruyu başka bir sınıf konusuyla ilişkilendirme (bağlantı kurmaya çalışma); ve hangi konuda rahat olduğunuzu ve soruda sizi neyin şaşırttığını ifade etmek. "Bilmiyorum" demekten korkmayın. Bu tamamen tamam ve hatta bazen bekleniyor. Eğitmenin farklı bir soru ile devam etmesine hazırlıklı olun, ancak bu, muhtemelen bildiğiniz bir şeyi vurgulamaya veya bir karışıklık noktasını belirleme konusunda yardımınızı istemeye çalışacaktır.

Derse hazırlanmak

Her derse hazırlanmanıza yardımcı olmak için, derse nasıl hazırlanacağınıza ilişkin talimatları içeren çalışma kılavuzları sağlıyoruz. Derse gelmeden önce size verilen okumaları ve önerilen "öz değerlendirmeleri" tamamlamak için elinizden geleni yapmalısınız. Bu, tartışmalara hazır olmanızı ve ders sırasında zamanınızı en iyi şekilde değerlendirmenizi sağlayacaktır. Dersten önce uzman olmanızı beklemiyoruz, ancak ön okuma yapmanızı ve bunu yaparak gerekli kelime dağarcığına aşina olmanızı ve tartışılacak kavramlar üzerinde biraz zaman ayırmanızı bekliyoruz. Derste bu temel bilgiler üzerine inşa edeceğiz. En azından bazı temel yapı taşlarına önceden sahip değilseniz, sınıftaki zamanınızı daha az verimli kullanırsınız.

olduğunu çok güçlü bir şekilde vurgulayamayız. Bu (veya başka herhangi bir) kurstaki materyali öğrenmekten birincil sorumluluğa sahipsiniz.. Başarınıza yatırım yapmamıza rağmen, eğitmenleriniz ve TA'larınız sihirli bir şekilde bilgiyi implante edemezler. Ustalık gerektiren diğer tüm disiplinler gibi (örneğin spor, müzik, dans vb.), size rehberlik etmeye ve performansınızı eleştirmeye yardımcı olabiliriz, ancak bir şeyde iyi olmak için gereken çalışma saatlerini değiştiremeyiz. Haftada bir veya iki kez derslere gidip hiç pratik yapmayarak usta bir piyanist olmayı asla bekleyemezsiniz. Çoğumuza, müzik, sanat veya spor gibi bir konuda iyi olmak için pratik yapmanız gerektiği apaçık görünüyor. Aynı kuralın biyoloji veya başka bir akademik konu öğrenmek için de geçerli olması şaşırtıcı olmamalıdır.

Kendimizi bu sınıf için koçlarınız olarak görüyoruz; hepinizin başarılı olmasını istiyoruz. Ancak bunun gerçekleşmesi için uygulamanızı ciddiye almalısınız. Bu, derse hazırlıklı gelmek, derse katılmak, derste işlenen materyali en kısa sürede incelemek, nerede emin olmadığınızı belirlemek ve bu konuların açıklığa kavuşturulması için mümkün olan en kısa sürede yardım almak ve çevrimiçi tartışmalara düşünceli katkılarda bulunmaya çalışmak anlamına gelir ( sadece "puanları almak" için gereken minimum miktar değil).

Alt satır: öğreniminize aktif olarak katılmanız gerekir.

Bilgi ve Öğrenme

Öğretme ve Öğrenme Bilimi

Bilimi öğretmek ve öğrenmek, her ikisi de zorlu çabalardır. Eğitmenler olarak, gelecekteki tüm çalışmalarınız için bir temel teşkil edecek karmaşık, birbiriyle yüksek düzeyde bağlantılı kavramları iletmemiz gerekiyor. Ayrıca öğrencilerimizin bu fikirlere üst düzeyde hakim olmalarını istiyoruz. Öğrenciler olarak, geniş bir yeni kelime hazinesi öğrenmeniz, yeni kavramsal bilgiyi "asılı tutabileceğiniz" zihinsel modeller yaratmanız ve bu yeni bilgiyi gerçekten kullanabileceğinizi göstermeniz gerekir. Süreç hem öğreticiyi hem de öğrenciyi zorlar. Süreç sıkı çalışmayı gerektirse de, inanılmaz derecede ödüllendirici olabilir. Bir eğitmen için “Aha!” cümlelerinden daha tatmin edici bir şey yoktur. bir öğrencinin aniden önemli bir kavramı anladığı anlar.

BIS2A'da bazı ilginç öğretme ve öğrenme zorluklarıyla karşı karşıyayız. Temel zorluklardan biri, çoğu öğrencinin aşina olmadığı zaman ve/veya boyut ölçeklerinde var olan veya gerçekleşen fiziksel şeyleri ve fikirleri tartışmamızdır. Ne anlama geliyor? Aşağıdaki örneği göz önünde bulundurun:

Örnek: Zihinsel modeller oluşturmayla ilgili bazı zorluklar

Yaban hayatı biyolojisini öğreten bir eğitmen, tartışma için başlangıç ​​noktası olarak kuş gagalarını kullanarak evrimdeki kavramlar hakkında konuşmak isteyebilir. Bu durumda, eğitmenin farklı şekilli kuş gagalarının zihinsel resimlerini oluşturmak için zaman harcamasına gerek yoktur (veya en azından sadece bir resim göstermesi gerekir); çoğu öğrenci, ördek, kartal veya ağaçkakan gagalarının zihinsel resimlerini oluşturmak için geçmiş bilgilerinden ve günlük yaşamlarından kolayca yararlanacak ve Doğanın neden farklı şekiller seçmiş olabileceğinin farklı işlevsel nedenlerini çıkaracaktır. Sonuç olarak, öğrencilerin gagaların nasıl göründüğünü hayal etmek için herhangi bir zihinsel çaba harcamalarına gerek kalmayacak ve bunun yerine tüm enerjilerini temel evrim dersine odaklayabilecekler.

Daha yaygın olarak: Zaten iyi bildiğiniz bir şeyle yakından ilgili yeni bir şey düşünmeniz istenirse, yeni malzemeye odaklanmak çok zor değildir.

Buna karşılık, BIS2A'da öğrencilerden atomik, moleküler ve hücresel ölçekte ve mikrosaniyeden bin yıla kadar değişen oranlarda meydana gelen şeyler hakkında düşünmelerini ve tartışmalarını istiyoruz. Tahmin edeceğimiz çoğu öğrenci, hayatı mikro ila nanometre ölçeğinde yaşamamıştır. Ancak bu uzunluk ölçeği, tüm biyolojik sistemlerde ortak olan olayların çoğunun gerçekleştiği yerdir. Moleküler ölçekte işlerin nasıl olduğu hakkında fazla düşünmeyen başlangıç ​​düzeyindeki öğrenciler, üzerine yeni bilgiler ekleyecek zihinsel modellerden yoksundur. Bu başlangıç ​​noktası, sınıfta konuştuğumuz pek çok şey için YENİ zihinsel modeller yaratmak ve güçlendirmek için hem öğrenciye hem de eğitmenlere bir yük getirir. Örneğin, proteinlerin nasıl işlediği hakkında gerçekten konuşmak için, öncelikle molekülleri atomik ve moleküler seviyelerde temsil etmek için ortak bir modeller ve kelime dağarcığı geliştirmemiz gerekir. Bu modellerin yalnızca molekülün yapısını temsil etmenin yollarını bulması değil, aynı zamanda modellerin moleküllerin kimyasal özellikleri ve bu moleküllerin nasıl etkileşime girdiği hakkında soyut fikirleri de içermesi gerekir. Bu nedenle, BIS2A'daki öğrencilerin, proteinlerin neye benzediğine ve moleküler ölçekte nasıl davrandıklarına ilişkin zihinsel modeller oluşturmak için biraz çaba sarf etmeleri gerekir. Dersin tamamı biyomoleküller ve mikroskobik ölçekte gerçekleşen süreçler etrafında toplandığından, sınıftaki hemen hemen her konu için benzer bir tartışma yapılabilir.

Not: Olası Tartışma

Zihinsel model terimini nasıl yorumluyorsunuz ve öğrenme için neden önemli olduğunu düşünüyorsunuz?

Sınıf içi ve çalışma kılavuzu alıştırmalarından bazıları, bu zorluğun üstesinden gelmeye yardımcı olmak için tasarlanmıştır; çoğu öğrenci onları çok faydalı buldu. Ancak bazı öğrenciler, sınavlara bilgiyi anlamaktan çok ezberleyerek çalışmaya daha alışkındır. (Bu onların suçu değil; geçmişte yapmaları istenen buydu). Sonuç olarak, sorunlara "ne pahasına olursa olsun ezberle" yaklaşımıyla yaklaşılırsa

biraz

BIS2A alıştırmalarının bir kısmı başlangıçta anlamsız görünebilir. Örneğin, eğitmenleriniz neden sınıfta anlatılan bazı kavramları tekrar tekrar çizmenizi istiyor? Bu alıştırma sizi hangi çoktan seçmeli soruya hazırlayabilir? Bazı eğitmenlerinizin bir sınavda karmaşık figürler çizmenizi istemeyeceği doğru olsa da, bu çizim alıştırmaları öğrencileri belirli bir soruya hazırlamaya çalışmıyor. Bunun yerine eğitmen, kendiniz için bir zihinsel model oluşturmaya başlamanız ve onu kullanarak pratik yapmanız için sizi cesaretlendirmeye çalışıyor. Çizim eylemi aynı zamanda bir "kendi kendini test etme" işlevi görebilir. Kendinizi bir şeyler yazmaya veya kağıt üzerinde bir süreci açıklayan bir resim oluşturmaya zorladığınızda, zihinsel imajınızı ortaya koymanın ne kadar kolay veya zor olduğunu görerek, bir konuyu kavramsal olarak kavramanızın gerçekten ne kadar güçlü olduğunu bağımsız olarak değerlendirebileceksiniz. kağıt üzerinde bir şey. DIŞ YARDIM OLMADAN sınıftan bir temel kavram veya süreç çizmeniz zorsa, muhtemelen daha fazla pratiğe ihtiyacınız var. Kolaysa, modelinize yeni bilgiler eklemeye hazırsınız. Kurs boyunca, zihinsel modelinize yeni bilgiler eklemeye veya zihinsel modelinizde temsil edilen kavramı yeni bir bağlamda kullanmaya devam edeceksiniz. Çizimlerinizi - veya diğer kendi kendini test etme mekanizmalarını - güncel tutun. Geride kalmayın.

Bu arada, bir ders konseptinin bir sınavda öğrencinin daha önce hiç görmediği bir bağlamda sunulması, eğitmen tarafından kötü bir komplo DEĞİLDİR. Bunun yerine, eğitmenin ve öğrencinin, kavramın öğrenilip öğrenilmediğini ve bu bilginin öğrenci tarafından sınıfta veya okumada verilen belirli örneğin dışında kullanılıp kullanılamayacağını/aktarılıp aktarılamayacağını değerlendirmesinin bir yoludur. Öğrenciden ikincisini tekrarlamasını istemek bir ezber alıştırmasını temsil eder ve değerli öğrenmenin ve bağımsız düşünmenin bir değerlendirmesi veya gerçek hayatta neler olduğunun bir temsili olmaz.

ÖNEMLİ: BIS2A'daki öğrencilerin yeteneklerinin test edileceği fikri KULLANMAK daha önce görmedikleri belirli bağlamlardaki kavramları anlamak çok önemlidir! Bu bilgiye özellikle dikkat edin. Kullanılabilir kavramsal bilgi geliştirmek, ezberlemekten daha fazla disiplin ve çalışma gerektirir. Çeyrek de ÇOK hızlı hareket eder ve kavramlar üst üste katmanlanır. Çok geride kalırsanız, bir sınavdan iki veya üç gün önce kaybedilen zamanı telafi etmek çok ama çok zordur. Olabildiğince disiplinli olun ve ders materyallerini takip edin.

Bu nedenle bazı kavramların öğretilmesi ve anlaşılması zordur. Ne yapalım? Hem eğitmenlerin hem de öğrencilerin yaptığı bir şey, soyut fikirleri basitleştirmek veya daha ilişkilendirilebilir kılmak için çeşitli iletişim hileleri kullanmaktır. Karmaşık fikirleri tanımlamak için analojiler veya basitleştirilmiş modeller (bunların önemi hakkında daha fazla bilgi) gibi araçlar kullanırız. İşleri daha ilişkilendirilebilir hale getirmek çeşitli şekillerde olabilir. Eğitmenler, yeni bir şeyi açıklamak için öğrencilerin halihazırda sahip oldukları (günlük yaşamdan çizilen) zihinsel resimlerden veya kavramsal modellerden yararlanmak için çeşitli benzetmeler veya metaforlar kullanmayı deneyebilir. Örneğin, anlamadığınız X şeyi biraz anladığınız Y şeyi gibi çalışır. Bazen, bu bir tartışmayı temellendirmeye yardımcı olur. Bir eğitmen veya öğrenciyi yaparken yakalayabileceğiniz başka bir şey, insanbiçimlendirme tanıdık olmayan fiziksel şeylerin davranışları. Örneğin A molekülü diyebiliriz.istiyorA ve B molekülleri arasındaki etkileşimde yer alan kimyasal enerjinin daha doğru ama daha karmaşık tanımını basitleştirmek için B molekülü ile etkileşime girmek. Antropomorfizmler yararlı olabilir çünkü benzetmeler ve metaforlar gibi yeni fikirlerin yaratılmasını ve öğrencinin beyninde zaten var olan kavramlara zihinsel modeller.

Bu araçlar harika ve etkili olabilse de yine de hem eğitmen hem de öğrenci tarafından dikkatli bir şekilde kullanılmaları gerekir. Bu basitleştirme araçlarıyla ilişkili ana risk, var olmaması gereken, istenmeyen yanlış anlamalara yol açan veya yeni bir kavramı bağlamayı zorlaştıran kavramsal bağlantılar oluşturabilmeleridir. Dolayısıyla, bu araçlar geçerli olsa da, biz öğrenciler ve eğitmenler, bu araçların yeni fikirler öğrenme yeteneğimizde sahip olduğu sınırları anlama konusunda da dikkatli olmalıyız. Bu pedagojik araçlar faydalıysa ancak kullanımları da risk taşıyorsa nasıl ilerleyeceğiz?

Çözümün iki kısmı vardır:

1. Bu "basitleştirici" araçlardan birinin ne zaman kullanıldığını fark edin ve

2. Belirli bir analojinin, metaforun vb. nerede işe yaradığını ve kavramsal olarak nerede başarısız olduğunu belirlemeye çalışın.

İkinci talimat en zor olanıdır ve özellikle yeni bir konsepte ilk kez maruz kaldıklarında öğrenciler için zorlayıcı olabilir. Bununla birlikte, bir benzetme veya modelle ilgili potansiyel problemler hakkında basitçe düşünmek, öğrencilerin öğrenmesine yardımcı olacak önemli bir üstbilişsel alıştırmadır. BIS2A'da eğitmenleriniz ara sıra sizden bu pedagojik araçların kullanımını açıkça tanımanızı ve bunların kullanımıyla ilgili takasları açıklamanızı bekleyecektir. Eğitmenleriniz ayrıca örnekleri açıkça göstererek veya olası bir sorunu tanımanız için sizi teşvik ederek bu konuda size yardımcı olacaktır.

Not: Olası Tartışma

Bir eğitmenin insan olmayan bir şeyi tanımlamak için bir antropomorfizm kullandığı önceki derslerinizden bir örnek verebilir misiniz? Açıklamanın ödünleşimleri nelerdi/nelerdir (yani açıklama neden işe yaradı ve sınırlamaları nelerdi)?

Kelime kullanma

Ayrıca, bir disipline yeni başlayan öğrencilerin gereksiz yere kafasını karıştırabilecek başka bir sorunlu konuya da değinmek gerekir - potansiyel olarak birden fazla tanımı olan kelime terimlerinin kullanımı ve/veya katı tanımları olan kelime terimlerinin yanlış kullanımı. Bu biyolojiye özgü bir problem olmasa da, bunun meydana geldiğini kabul etmek önemlidir. Bu konuyu daha iyi anlamak için gerçek hayattan örneklerden faydalanabiliriz. Örneğin, "Dükkâna sürdüm" gibi bir şey söylediğimizde, makul bir şekilde birkaç şeyin hemen anlaşılması beklenir. "Oturdum ve elde etmek istediğim malları toplayan bir binaya fosil yakıtın yakılmasıyla çalışan dört tekerlekli, kapalı bir platformda oturdum ve kontrol ettim ve bunu, söz konusu mallarla karşılanabilir para birimini değiştirerek yapabilir." mallar" mesajımızın özünü iletmek için. "Sürdü" ve "mağaza" terimlerini kullanmanın dezavantajı, gerçekte ne olduğuyla ilgili önemli ayrıntıları potansiyel olarak kaybetmiş olmamızdır. Belki de araba aküyle çalışıyor ve bu, aşağıdaki hikayenin bazı ayrıntılarını anlamak için önemlidir (özellikle hikayenin bu kısmı, araba bozulduktan sonra sizi alması için bir çekici kamyon şoförünü çağırmayı içeriyorsa). Belki de belirli mağazayı bilmek, bağlamı anlamak için önemlidir. Bazen bu ayrıntılar önemli değildir, ancak bazen bilinmezlerse kafa karışıklığına neden olabilir. Kelime dağarcığını doğru kullanmak ve kelime seçiminde dikkatli olmak önemlidir. Ne zaman basitleştireceğinizi ve ne zaman ekstra ayrıntı vereceğinizi bilmek de önemlidir.

Kenara:

Laboratuarda, biyolojideki lisans öğrencileri genellikle danışmanlarına "deneyimin işe yaradığını", "çalışmış" olmanın ne anlama geldiği, kanıtın ne olduğu, kanıtın ne kadar güçlü olduğu veya temelin ne olduğu hakkında önemli ayrıntıları paylaşmadan rapor edeceklerdir. onların kararı içindir - tam olarak ne olduğunu anlamak için kritik olan tüm ayrıntılar. Eğer ve/veya bir araştırma laboratuvarında çalışmaya başladığınızda, kendinize ve danışmanınıza neyi başarmaya çalıştığınızı (ayrıntıları hatırlayacaklarını varsaymayın), amacınıza nasıl ulaşmaya karar verdiğinizi DETAYLI BİR ŞEKİLDE açıklama lütfunda bulunun ( deneysel tasarım), kesin sonuçların ne olduğu (uygun şekilde etiketlenmiş verilerin gösterilmesi önerilir) ve yorumunuzu sağlama. Açıklamanızı "böylece işe yaradı!" diyerek bitirmek istiyorsanız. bu da harika.

Not: Olası Tartışma

Kelimelerin kesin olmayan veya yanlış kullanımının gerçek hayatta gereksiz kafa karışıklığına neden olduğu bir örnek düşünebilir misiniz? Örneği açıklayın ve karışıklığın nasıl önlenebileceğini tartışın.

Modeller ve basitleştirici varsayımlar

Gerçek şeylerin modellerini oluşturma

Hayat karmaşıktır. Hem günlük yaşamlarımızda hem de bilim veya mühendislikte çevremizde gördüklerimizi anlamamıza yardımcı olmak için genellikle modeller oluştururuz. Yaygın bir özdeyiş şöyle der: Tüm modeller yanlıştır, ancak bazıları faydalıdır. Yani, ne kadar karmaşık olursa olsun, tüm modeller gerçek bir şeyin yaklaşık değerleridir. “Gerçek şey” olmasalar da (ve dolayısıyla yanlışlar), modeller gerçek hayat hakkında kullanabileceğimiz tahminlerde bulunmamıza izin verdiklerinde faydalıdır. Modeller, aşağıdakileri içeren ancak bunlarla sınırlı olmayan çeşitli biçimlerde gelir:

Model türleri

  • Fiziksel modeller: Dokunabileceğimiz 3 boyutlu nesnelerdir.
  • Çizimler: Bunlar kağıt üzerinde veya bilgisayarda ve 2 boyutlu veya sanal 3 boyutlu olabilir. En çok onlara bakıyoruz.
  • Matematiksel modeller: Bunlar, gerçek hayattaki bir şeyi matematiksel terimlerle tanımlar. Bunları, anlamak istediğimiz şeyin veya sürecin davranışını hesaplamak için kullanırız.
  • Sözlü veya yazılı modeller: Bu modeller yazılı veya sözlü dilde iletilir.
  • Zihinsel modeller: Bu modeller zihnimizde oluşturulur ve bunları diğer model türlerini oluşturmak ve etrafımızdaki şeyleri anlamak için kullanırız.

Basitleştirme varsayımları


Genellikle bilimde ve günlük yaşamda, karmaşık modeller yerine basit modeller tercih edilir. Karmaşık gerçek şeylerin basit modellerini yaratmak bizim şu bilinen şeyi yapmamızı gerektirir. basitleştirici varsayımlar. Adından da anlaşılacağı gibi, basitleştirici varsayımlar analizi mümkün olduğunca basitleştirmek için modele dahil edilen varsayımlardır. Basitleştirilmiş bir model artık gerçek şeyin davranışını kabul edilebilir sınırlar içinde öngörmediğinde, çok fazla basitleştirici varsayım yapılmıştır. Bir modele daha fazla ayrıntı ekleyerek küçük bir tahmin değeri elde edildiğinde, muhtemelen aşırı karmaşıktır. Farklı disiplinlerden farklı model türlerine bir göz atalım ve basitleştirici varsayımlarına işaret edelim.

Fizikten bir örnek: sürtünmesiz bir düzlemde bir blok

Şekil 1. Genel bir eğim düzleminde oturan bir bloğu (herhangi bir malzemeden) modelleyen bir çizgi çizimi. Bu örnekte bazı basitleştirme varsayımlar yapıldı. Örneğin, blok ve düzlemin malzemelerinin detayları göz ardı edilir. Çoğu zaman kolaylık olması açısından düzlemin sürtünmesiz olduğunu da varsayabiliriz. NS basitleştirici varsayımlar Öğrencinin, blok bir yerçekimi alanında yükseltildiğinde bloğa etki eden kuvvetleri nasıl dengeleyeceğini düşünme pratiği yapmasına ve üzerinde oturduğu yüzeyin yerçekimi vektörüne dik olmadığını görmesine izin verin (mg). Bu, matematiği basitleştirir ve öğrencinin modelin geometrisine ve bunun matematiksel olarak nasıl temsil edileceğine odaklanmasını sağlar. Model ve onun basitleştirici varsayımlar, eğimli bir cam düzlemde kayan bir buz küpünün davranışını tahmin etmede oldukça iyi bir iş çıkarabilir, ancak zımpara kağıdı ile kaplanmış eğimli bir düzlemde ıslak bir süngerin davranışını tahmin etmede muhtemelen kötü bir iş çıkaracaktır. Model, ikinci senaryo için aşırı basitleştirilmiş olacaktır.

Kaynak: Marc T. Facciotti tarafından düzenlendi (Kendi çalışması)

Biyolojiden bir örnek: bir proteinin şerit diyagramı-Ttransmembran protein bakteriorhodopsin

şekil 2. Bu, transmembran protein bakteriorhodopsinin bir karikatür modelidir. Protein açık mavi ve mor bir şerit olarak temsil edilir (farklı renkler sırasıyla alfa sarmalını ve beta yaprağını vurgular), bir klorür iyonu sarı bir küre olarak temsil edilir, kırmızı küreler su moleküllerini temsil eder, pembe toplar ve çubuklar bir retina molekülünü temsil eder. proteinin "iç" kısmında ve turuncu toplar ve çubuklar, proteinin "dış" yüzeyinde bulunan diğer lipid moleküllerini temsil eder. Model iki görünümde görüntülenir. Solda model "yan yana", sağda ise proteinin hücre dışı tarafından uzun ekseni boyunca görüntüleniyor (soldaki görünümden sayfanın 90 derece dışına döndürülmüş). Bu model, proteinin atomik düzeydeki birçok ayrıntısını basitleştirir. Ayrıca proteinin dinamiklerini temsil etmede başarısız olur. NS basitleştirici varsayımlar modelin, proteinin işini yapması için geçen süreyi veya saniyede bir zardan kaç proton taşınabileceğini tahmin etmede iyi bir iş çıkarmayacağı anlamına gelir. Öte yandan, bu model, proteinin hücre zarında ne kadar yer kaplayacağını, retinanın zarın ne kadar içine oturduğunu veya belirli bileşiklerin iç kanaldan makul bir şekilde "sızıp sızamayacağını" tahmin etmede çok iyi bir iş çıkarır.

Kaynak: Marc T. Facciotti (kendi eseri), California Üniversitesi, Davis tarafından hazırlanmıştır.
PDBID:4FPD'den türetilmiştir

Kimyadan bir örnek: moleküler bir glikoz modeli

Figür 3. Bir glikoz molekülünün çizgi çizimi. Geleneksel olarak, düz çizgilerin birleştiği noktaların karbon atomlarını temsil ettiği anlaşılırken, diğer atomlar açıkça gösterilir. Burada mecazi olarak temsil edilen atomların doğası hakkında bazı ek bilgiler verildiğinde, bu model, çözünürlük veya diğer moleküllerle girebileceği potansiyel reaksiyonlar dahil olmak üzere bu molekülün bazı kimyasal özelliklerini tahmin etmek için faydalı olabilir. NS basitleştirici varsayımlarancak, moleküllerin dinamiklerini gizler.

Kaynak: Marc T. Facciotti tarafından düzenlendi (Kendi çalışması)

Günlük hayattan bir örnek: Ferrari'nin ölçekli modeli

Şekil 4. Bir Ferrari'nin ölçekli modeli. Birçok basitleştirme vardır ve çoğu bunu yalnızca gerçek şeyin genel şeklini ve göreli oranlarını tahmin etmek için faydalı kılar. Örneğin, bu model bize, arabanın ne kadar iyi gittiği veya 70 km/s'lik bir hızdan ne kadar çabuk durduğu konusunda hiçbir tahmin gücü sağlamaz.

Kaynak: Marc T. Facciotti tarafından düzenlendi (Kendi çalışması)

Not: olası tartışma

Günlük yaşamda kullandığınız fiziksel bir modeli tanımlayın. Model, gerçek şeyden neyi basitleştiriyor?

Not: olası tartışma

Gerçek bir şeyi modellemek için fen dersinde kullandığınız bir çizimi tanımlayın. Model, gerçek şeyden neyi basitleştiriyor? Basitleştirmelerin avantajları ve dezavantajları nelerdir?

Küresel inek

Küresel inek, fizikçilerin çok karmaşık şeyler için son derece basitleştirilmiş modeller yaratma eğilimleriyle dalga geçen ünlü bir fizik metaforudur. Bu metaforla ilişkilendirilen çok sayıda fıkra vardır ve bunlar şuna benzer:

"Bir mandıra çiftliğinde süt üretimi düşüktü, bu yüzden çiftçi yerel üniversiteye yazarak akademiden yardım istedi. Teorik bir fizikçi tarafından yönetilen çok disiplinli bir profesörler ekibi toplandı ve iki haftalık yoğun bir yerinde inceleme yapıldı. Bilim adamları daha sonra, rapor yazma görevinin ekip liderine bırakıldığı, verilerle dolu defterlerle üniversiteye döndüler.Kısa bir süre sonra fizikçi çiftliğe geri döndü ve çiftçiye, "Çözüm bende, ama sadece vakumda küresel inekler durumunda çalışır"."

Kaynak: Spherical Cow hakkındaki Wikipedia sayfası - 23 Kasım 2015'te erişildi.

Şekil 5. Küresel bir ineğin çizgi film gösterimi.
Kaynak: https://upload.wikimedia.org/wikiped.../d2/Sphcow.jpg
Ingrid Kallick (Kendi çalışması) [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) veya CC BY 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0)], Wikimedia Commons aracılığıyla

Küresel inek, basit modeller oluşturma süreciyle alay etmenin eğlenceli bir yoludur ve biyolojide aşırı basitleştirilmiş bir model tartışılırken, BIS2A eğitmeninizin küresel ineğe atıfta bulunmasını istemeniz oldukça olasıdır. Buna hazır olun!

Sınırlayıcı veya asimptotik analiz

BIS2A'da modelleri sıklıkla kullanıyoruz. Bazen modellerimizin gerçekliği ne kadar iyi temsil ettiğini hayal etmeyi veya test etmeyi ve bunu gerçek yaşam için doğru olduğunu bildiğimiz beklentilerle karşılaştırmayı da severiz. Modellemeye çalıştığınız şeyin davranışını ne kadar kesin olarak bilmeniz gerektiğine bağlı olarak bunu yapmanın birçok yolu vardır. Çok detay bilmeniz gerekiyorsa detaylı bir model yaratırsınız. Daha az ayrıntıyla yaşamak istiyorsanız, daha basit bir model oluşturacaksınız. başvurmanın yanı sıra basitleştirici varsayımlarolarak adlandırdığımız bir teknik kullanarak modelinizi değerlendirmek genellikle yararlıdır. sınırlayıcı veya asimptotik analiz. Bu tekniğin ana fikri, modeli eksiksiz olarak kullanmaktır. basitleştirici varsayımlar, gerçek şeyin aşırı koşullarda nasıl davranabileceğini anlamak için (örneğin, modeli bir değişkenin minimum ve maksimum değerlerinde değerlendirin). Bu tekniğin nasıl çalıştığına dair basit bir gerçek yaşam örneğini inceleyelim.

Örnek: sınırlayıcı

Sorun kurulumu
Davis, CA'dan ayrılmanız ve hafta sonu için eve, Selma, CA'ya gitmeniz gerektiğini hayal edin. Saat 17:00 ve ailene 18:30'da evde olacağını söyledin. Selma, Davis'ten 200 mil (322 kM) uzaklıktadır. Eve zamanında varamayacağından endişeleniyorsun. Bunun mümkün olup olmadığına veya akşam yemeğinizi mikrodalgada tekrar ısıtıp ısıtmayacağınıza dair bir tahminde bulunabilir misiniz?

Basitleştirilmiş model oluşturma ve sınırlama kullanımı
Basitleştirilmiş bir model oluşturabilirsiniz. Bu durumda Davis ve Selma arasındaki yolun tamamen düz olduğunu varsayabilirsiniz. Ayrıca arabanızın sadece iki hızı olduğunu varsayıyorsunuz: 0 mil ve 120 mil. Bu iki hız, seyahat edebileceğiniz minimum ve maksimum hızlardır - sınırlayıcı değerler. Artık, teorik olarak "en iyi durum" senaryosunun varsayımları altında bile, tamamen düz bir yolda hiçbir engel veya trafik olmadan maksimum hızda sürdüğünüz varsayımları altında bile, eve zamanında varamayacağınızı tahmin edebilirsiniz. Maksimum hızda, sahip olduğunuz 1,5 saat içinde gerekli 200 milin yalnızca 180'ini kat etmiş olursunuz.

Tercüme
Bu gerçek yaşam örneğinde basitleştirilmiş bir model oluşturulmuştur. Bu durumda çok önemli bir basitleştirici varsayımlar yapılır: yolun düz olduğu ve engellerden veya trafikten arınmış olduğu varsayılır. Bu varsayımlar, bu yolu tüm mesafe boyunca tam hızda sürebileceğinizi makul bir şekilde varsaymanızı sağlar. NS basitleştirici varsayımlar Seyahat edebileceğiniz hızı ve buna bağlı olarak yolculuğu yapmak için gereken süreyi etkileyecek gerçek dünyada var olduğunu bildiğiniz birçok şeyi basitleştirdi. Sınırlamanın kullanılması - veya minimum ve maksimum hızlardaki davranışının hesaplanması - gerçek dünyada neler olabileceğine dair hızlı tahminler yapmanın bir yoludur.

Benzer analizleri BIS2A'da da yapacağız.

Temel model varsayımlarını bilmenin önemi

Bir modelde hangi basitleştirici varsayımların yapıldığını bilmek, gerçek hayatı tahmin etmek için ne kadar yararlı olduğuna karar vermek ve yeterince tahmin edici değilse modelin nerede iyileştirilmesi gerektiğine dair bir tahminde bulunmaya başlamak için kritik öneme sahiptir. BIS2A'da periyodik olarak farklı tipte modeller oluşturmanız ve bunları açıkça tanımlamanız istenecektir. basitleştirici varsayımlar ve bu varsayımların modelin faydası ve tahmin yeteneği üzerindeki etkisi. Modelleri de birlikte kullanacağız. sınırlayıcı Bir sistemin potansiyel davranışı hakkında bir şeyler öğrenmeye çalışmak için alıştırmalar.

Bilimsel yönteme genel bakış

Birçok biyoloji öğrencisinin kafasını karıştıran aşırı basitleştirmeye bir örnek (özellikle çalışmalarının başlarında), bilgiyi oluşturmak için kullanılan deneysel süreci gizleyen dilin kullanılmasıdır. Amaca uygunluk adına, çoğu zaman biyolojik sistemlerle ilgili hikayeleri sanki tartışılmaz gerçekler sunuyormuş gibi anlatırız. Bununla birlikte, biyolojideki konular hakkında sık sık "olgusal" bilgi görünümü veren bir inançla yazıp konuşuyor olsak da, gerçeklik genellikle daha nüanslıdır ve önemli belirsizliklerle doludur. Materyalin "olgusal" sunumu (genellikle kanıt tartışması veya kanıtlara güven duymadan), şeyleri "bilmek" konusunda iyi hissetmeye yönelik doğal eğilimimize etki eder, ancak bilgi durumunda yanlış bir güvenlik duygusu yaratma eğilimindedir ve yapar. hayal gücünün kullanımını veya eleştirel düşünmenin gelişimini teşvik etmek için çok az şey var.

Doğal dünya hakkındaki bilgimizi tanımlamanın daha iyi bir yolu, bilimde "doğru" olduğunu bildiğimiz şeyin yalnızca bir konu hakkındaki mevcut en iyi anlayışımızı temsil ettiğini açıkça nitelendirmek olacaktır; henüz deneyle çürütülmemiş bir anlayış. Ne yazık ki, tekrarlanan yeterlilik oldukça hantal hale gelir. Hatırlanması gereken en önemli şey, bunu açıkça söyleyemesek de, sınıfta tartıştığımız bilgilerin tümünün yalnızca mevcut anlayışımızın en iyisini temsil ettiğidir. Bazı fikirler tekrarlanan ve çeşitli deneylere dayanmışken, diğer konular henüz tam olarak test edilmemiştir. Öyleyse bazı şeylerden bazen inanmak istediğimiz kadar emin değilsek, neye güveneceğimizi ve neye şüpheyle bakacağımızı nasıl bilebiliriz? Tam cevap önemsizdir, ancak sorunun anlaşılmasını geliştirmekle başlar. işlem bilimde yeni bilgi oluşturmak için kullanırız. Bilimsel yöntem,

işlem

hangi yeni bilgi geliştirilir. Süreç uzun "adımlar" listeleriyle (genellikle ders kitaplarında görülür) açıklanabilirken, temel unsurları daha kısa ve öz olarak tanımlanabilir.

Bilimsel yöntemin kısa ve öz açıklaması (Feynman'dan uyarlanmıştır)

  1. Dünya hakkında bir gözlem yapın.
  2. Gözlem için olası bir açıklama önerin.
  3. Açıklamayı deneyle test edin.
  4. Açıklama deneyle çelişiyorsa açıklama yanlıştır.

Özünde, işte bu! Bilimde, deneyle test edilen birden fazla, aynı anda önerilen açıklamalar veya fikirler olabilir. Deneyde başarısız olan fikirler geride kalır. Deneyden kurtulan fikirler ileriye doğru hareket eder ve genellikle alternatif deneyler tarafından onlar da başarısız olana veya korunmaya devam edene kadar yeniden test edilir.

Gözlem yapmak ve soru sormak

Yararlı gözlemler yapma ve/veya anlamlı sorular sorma yeteneği merak, yaratıcılık ve hayal gücü gerektirir - bu abartılamaz. Gerçekten de, tarihsel olarak, bilimde büyük ilerlemelere yol açan, belki de teknik yetenekten daha fazla olan bu becerilerin uygulanmasıdır. Birçok insan anlamlı gözlemler yapmanın ve faydalı sorular sormanın bilimsel yöntemin en kolay kısmı olduğunu düşünür. Bu her zaman böyle değildir. Niye ya? Başkalarının henüz sormadıklarını görmek ve yaratıcılık, çalışmayı ve düşünceli yansımayı gerektirir! Ek olarak, gözlem duyularımız genellikle yaşam deneyimimiz, ön bilgimiz ve hatta kendi biyolojimiz tarafından önyargılıdır. Bu temel önyargılar dünyayı nasıl gördüğümüzü, gördüklerimizi nasıl yorumladığımızı ve nihayetinde ne hakkında merak ettiğimizi etkiler. Bu, dünyaya baktığımızda aslında burnumuzun dibinde olan birçok şeyi gözden kaçırabileceğimiz anlamına geliyor. adlı kitabıyla tanınan Douglas Adams, Bir Otostopçunun Galaksi Rehberi, bir kez yazarak bu noktayı genişletti:

"En yanıltıcı varsayımlar, yaptığınızı bile bilmediğiniz varsayımlardır."

Bu nedenle bilim insanlarının, gözlemleri nasıl içselleştireceklerini ve yorumlayacaklarını etkileyebilecek her türlü altta yatan önyargının ve varsayımların farkında olmaları gerekir. Bu, bilgimizi edindiğimiz çeşitli yerlerin (yani ders kitapları, eğitmenler, İnternet) mutlak gerçeği sağlıklı bir şüphecilikle temsil ettiğine dair önyargımıza yaklaşmayı içerir. Bildiğimiz varsayılan "gerçeklerin" altında yatan kanıtları incelemeyi öğrenmeli ve bu bilgiye ne kadar güvendiğimiz konusunda eleştirel kararlar vermeliyiz. Daha genel olarak, dikkatli gözlemler yapmak ve bunların nasıl yorumlandığını etkileyebilecek varsayımları ve önyargıları ortaya çıkarmak için zaman ayırmak, bu nedenle, iyi harcanan zamandır. Bu beceri, diğerleri gibi geliştirilmeli ve pratik gerektirir ve BIS2A'da sizi bu konuda başlatmaya çalışacağız.

Eğlenmek ve gözlem becerilerinizi test etmek için Google “gözlem testleri”. Arama sonuçlarının çoğu sizi doğru gözlemin ne kadar zor olabileceğini gösteren ilginç psikolojik testlere ve/veya videolara götürecektir.

Test edilebilir bir hipotez oluşturma

Yukarıda üçüncü adımda atıfta bulunulan "olası açıklama"nın resmi bir adı vardır; buna bir denir hipotez. Bir hipotez rastgele bir tahmin değildir. Bir hipotez, bir olay veya gözlem için eğitimli (önceki bilgilere veya yeni bir bakış açısına dayalı) bir açıklamadır. Bilimsel bir hipotezin test edilebilmesi genellikle en yararlıdır. Bu, sistem üzerinde bilgilendirici ölçümler yapacak araçların mevcut olmasını ve deneycinin gerekli gözlemleri yapmak için söz konusu sistem üzerinde yeterli kontrole sahip olmasını gerektirir.

Çoğu zaman deneycinin test etmek istediği sistemin davranışları birçok faktörden etkilenebilir. Davranışları ve faktörleri sırasıyla bağımlı ve bağımsız değişkenler olarak adlandırıyoruz. Bağımlı değişken, açıklanması gereken davranıştır, bağımsız değişkenler ise bağımlı değişkenin davranışını değiştirebilecek ve etkileyebilecek diğer tüm şeylerdir. Örneğin, kan basıncını kontrol etmek için yeni bir ilaç geliştiren bir deneyci, yeni ilacının gerçekten kan basıncını etkileyip etkilemediğini test etmek isteyebilir. Bu örnekte sistem insan vücududur, bağımlı değişken kan basıncı olabilir ve bağımsız değişkenler yaş, cinsiyet ve kan dolaşımındaki çeşitli çözünür faktörlerin seviyeleri gibi kan basıncını değiştiren ve etkileyen diğer faktörler olabilir.

Not

BIS2A ve ötesinde, yukarıdaki kan basıncı örneğindeki gibi bir duruma atıfta bulunurken “deney hipotezini kanıtladı” gibi bir dil kullanmaktan kaçınmayı tercih ediyoruz. Bunun yerine, "deney onun hipoteziyle tutarlıdır" derdik. Kolaylık olması için alternatif hipoteze basitçe “onun hipotezi” olarak değindiğimizi unutmayın! “Deney onun sıfır hipotezini yanlışladı ve alternatif hipoteziyle tutarlı” demek daha doğru olur. Bir öğrenci öğrenmeye çalışırken kafa karışıklığı yarattığı için neden bu kısayolu kullanmalısınız? Bu durumda, dil kısayolları ve dolayısıyla uzun açıklama hakkında yukarıdaki noktayı göstermek için yapıldı. Ancak, bu yaygın olarak kullanılan kısayolun farkında olun ve kendiniz doğru anlamda okuyabildiğinizden emin olun.

Not: olası tartışma

Hipotezleri yanlışlamakla ilgili ifade, kendi sözlerinle ne anlama geliyor? Yanlışlama bilimsel yöntem için neden önemlidir?

Kontroller

İdeal bir durumda, bir deney kontrol gruplarını içerecektir. Kontrol grupları, bağımsız değişkenlerin (birden fazla olabilir) değerlerinin, test edilen bağımsız değişken dışında deney grubundaki değerlere yakın tutulduğu deney koşullarıdır. Kan basıncı örneğinde, ideal bir senaryo, ilacı alan özdeş bir grup insanın ve deney grubundakilerle aynı olan başka bir grup insanın, kan basıncını etkilemediği bilinen bir şey içeren bir hap alması olacaktır. Bu aşırı basitleştirilmiş örnekte, yeni ilacın varlığı veya yokluğu dışında, kontrol ve deney gruplarındaki tüm bağımsız değişkenler aynıdır. Bu koşullar altında, deney grubunun bağımlı değişkeninin (kan basıncı) değeri kontrol grubununkinden farklıysa, bu farkın bağımsız değişkendeki farklılıktan (kan basıncının varlığı/yokluğu) kaynaklandığı sonucuna varılabilir. ilaç). Bu, elbette, idealdir. Gerçek hayatta önerilen ilaç dozaj deneyini yürütmek imkansızdır; bir grup potansiyel hastadaki olası bağımsız değişkenlerin çokluğu yüksek olacaktır. Neyse ki, istatistikçiler gerçek hayatta imdada yetişirken, BIS2A'daki bu istatistiksel konuların nüanslarını anlamanıza gerek kalmayacak.

Ölçüm, belirsizlik ve tekrarlamada doğruluk

Son olarak, bir deneyde ölçüm yapmak için kullanılan araçların makul ölçüde doğru olması gerektiğine dair sezgisel düşünceden söz ediyoruz. Ne kadar isabetli? Bağımsız değişkenlerdeki değişikliklerin bağımlı değişkenin değerini gerçekten etkileyip etkilemediği hakkında sonuçlar çıkarmak için yeterli kesinlikte ölçümler yapacak kadar doğru olmalıdırlar. Yine yukarıdaki tansiyon örneğini alırsak. Bu deneyde, deneycinin, ilacın etkileriyle ilişkili kan basıncındaki değişiklikleri doğru ölçümler yapmasına olanak sağlayan araçlara sahip olduğu konusunda önemli bir varsayımda bulunduk. Örneğin, ilaca bağlı değişiklikler 0 ile 3 mmHg arasında değişiyorsa ve ölçüm cihazı kan basıncındaki değişiklikleri +/- 5 mmHg kesinlikte ölçebiliyorsa, hipotezini test etmek için gerekli ölçümleri yapmamış olabilir veya kaçırmış olabilir. ilacın etkisini görmek. Örnek uğruna, daha iyi bir enstrümana sahip olduğunu ve ölçtüğü herhangi bir değişikliğin gerçekten ilaç tedavisinden kaynaklanan farklılıklar olduğundan ve bunların ölçüm hatasından, numuneden numuneye değişkenlikten kaynaklanmadığından emin olabileceğini varsayıyoruz. veya deneyden çıkarılan sonuçların güvenini azaltan diğer varyasyon kaynakları.

Ölçüm hatası konusu, deneysel verilerde, öğrenciler olarak nihayetinde öğrenmeniz gereken çok sayıda başka olası belirsizlik kaynağı olduğundan bahsetmemize neden olur. Bu hata kaynaklarının, deneylerin bir hipotezi çürüttüğünden ne kadar emin olduğumuzu, deneysel sonuçların yorumuna ne kadar güvenmemiz gerektiğini ve buna bağlı olarak mevcut bilgi durumumuzu belirlemekle çok ilgisi vardır. Bu aşamada bile, bu belirsizlik kaynaklarıyla başa çıkmak için kullanılan bazı deneysel stratejileri tanıyacaksınız (yani, birden fazla numune üzerinde ölçümler yapmak, tekrarlı deneyler oluşturmak). Daha sonra istatistik kurslarınızda bununla ilgili daha fazla bilgi edineceksiniz.

Ancak şimdilik, deneylerin sonuçlara belirli bir derecede güvendiğini ve sonuçlara olan güven derecesinin birçok faktörden etkilenebileceğini bilmelisiniz. Sağlıklı şüphecilik geliştirmek, diğer şeylerin yanı sıra, bir deneyin kalitesini değerlendirmeyi ve bulguların yorumlanmasını ve bunun gibi şeyler hakkında sorular sormayı öğrenmeyi içerir.

Not: olası tartışma

UC Davis'e katılmak için California'ya taşındıktan sonra taze domateslere aşık oldunuz. Mağazalardaki domateslerin tadına bakmadığına karar veriyorsunuz ve kendi domatesinizi yetiştirmeye karar veriyorsunuz.

Arka bahçenizin her tarafına domates bitkileri dikiyorsunuz; artık her boş alanda aynı çeşitten taze ekilmiş bir domates fidesi var. Domatesleri tam güneş ışığı altında toprağa ve evinizin yanına tam gölgede diktiniz.

Gözlem: Hasatın ilk yılından sonra, gözlem tam gölgede yetişen bitkiler neredeyse her zaman tam güneşte yetişenlerden daha kısa görünür. Bu gözlem için makul bir açıklamanız (hipoteziniz) olduğunu düşünüyorsunuz.

Yukarıdaki bilgilere dayanarak, domateslerinizde fark ettiğiniz boy farklılıklarını açıklamak için aşağıdaki hipotezi oluşturuyorsunuz:

Hipotez: Domates bitkilerimin ulaştığı yükseklik, maruz kaldıkları güneş ışığı miktarıyla pozitif olarak ilişkilidir (örneğin, bitki ne kadar çok güneş alırsa, o kadar uzun olur).

Bu hipotez test edilebilir ve yanlışlanabilir. Yani, gelecek yaz hipotezinizi test etmeye karar veriyorsunuz.

Bu hipotez aynı zamanda bir tahmin yapmanızı da sağlar. Bu durumda, eğer bir dizi domatesi bahçenin güneşli kısmında gölgelendirecek olsaydınız, SONRA bu bitkilerin tam güneş alan komşularından daha kısa olacağını tahmin edebilirsiniz.

Bir önceki yıl ektiğiniz domates çeşidini satın alarak ve tüm bahçenizi yeniden dikerek hipotezinizi test etmek için bir deney tasarlarsınız. Ancak bu yıl iki farklı şey yapmaya karar verdiniz:

  1. Bahçenizin güneşli kısmında küçük bir bitki alt kümesinin üzerine yerleştirdiğiniz bir gölge yapısı yaratırsınız.
  2. Avlunun gölgeli kısmındaki küçük bir bitki alt kümesine güneş ışığını yeniden yönlendiren aynalarla bir mekanizma inşa ediyorsunuz.

Soru 1: Yukarıda bir kısayol kullandık. Hem boş hem de alternatif hipotez için ifadeler oluşturabilir misiniz? Bunu yapmak için sınıf arkadaşlarınızla birlikte çalışın.

Soru 2: Neden bir gölge yapısı yaratıyorsunuz? Bu test nedir? Hipotezinize dayanarak, gölge yapısı altındaki bitkilere ne olacağını tahmin ediyorsunuz?

Soru 3: Ayna mekanizmasını neden yaratıyorsunuz? Zaten gölge yapısına sahipseniz, neden potansiyel olarak bu mekanizmaya ihtiyacınız var?

Yeni veri: Yaz sonunda domates bitkilerinizin yüksekliğini ölçüyorsunuz ve bir kez daha bahçenin güneşli kısmındaki bitkilerin gerçekten de bahçenin gölgeli kısmındakilerden daha uzun olduğunu görüyorsunuz. Ancak, gölge yapınızın altındaki bitkiler ile tam güneşte yapının hemen yanındaki bitkiler arasında yükseklik farkı olmadığını fark ediyorsunuz. Ek olarak, ayna mekanizmanız aracılığıyla üzerlerine fazladan ışık saçan bitkiler de dahil olmak üzere, bahçenin gölgeli kısmındaki bitkilerin hepsinin aynı yükseklikte olduğunu fark ettiniz.

Soru 4: Bu deney sizi ne sonuca varmaya yönlendiriyor? Bundan sonra ne yapmaya çalışırsınız?

Soru 5: Daha önce olduğu gibi, bahçenin güneşli kısmındaki bitkilerin hepsinin aynı yükseklikte olduğunu (gölge yapınızın altındakiler bile), ancak bahçenin gölgeli kısmındaki bitkilerin “fazladan” olduğunu keşfettiğiniz alternatif bir senaryo hayal edin. "Ayna mekanizmanızdan gelen ışık, yakın komşularından daha uzun büyüdü. Bu, alternatif hipoteziniz hakkında ne söylerdi? Sıfır hipotezi? Sonra ne yapardın?

Soru 6: Bu deneyde ölçüm yapma yeteneği hakkında ne gibi varsayımlarda bulunuyorsunuz? Bu varsayımların sonuçları yorumlamanız üzerinde ne gibi etkileri olabilir?

Bu derste bazen bir hipotez oluşturmanız, verileri yorumlamanız ve uygun kontrollerle deneyler tasarlamanız istenecektir. Tüm bu becerilerde ustalaşmak pratik gerektirir; bunları BIS2A'da uygulamaya başlayabiliriz. Yine, bu metni okuduktan sonra usta olmanızı beklemesek de, bu metni ilk hafta boyunca okuduğunuzu ve ilgili kavramların sizin için tamamen yeni olmadığını varsayacağız. Kendinizi yenilemek için her zaman bu metne bir kaynak olarak dönebilirsiniz.

Sorumluluk reddi

Deneysel yöntemin önceki tedavisi çok basit olsa da (çalışmalarınıza devam ettikçe bu temel fikirlere şüphesiz çok sayıda gelişmişlik katmanı ekleyeceksiniz) BIS2A konusuna yeterli bir giriş olarak hizmet etmelidir. Bu bölümden hatırlanması gereken en önemli nokta, bu derste temsil edilen bilginin, bazen istemeden reddedilemez bir gerçek olarak sunulsa da, biyolojide henüz deney yoluyla tahrif edilmemiş belirli şeylerin nasıl gerçekleştiğine dair gerçekten en güncel hipotez olduğudur.

Tasarım Yarışması

BIS2A eğitmenleriniz, kursta ele aldığımız konulara problem çözme ve/veya tasarım perspektifinden yaklaşmamıza yardımcı olmak için “Tasarım Yarışması” dediğimiz bir şey tasarladı. Bu öğretim aracı bize şu konularda yardımcı olur:

• malzemeye yaklaşmak için bir zihin çerçevesi veya bir yol geliştirmek ve
• Bir problem çözme bağlamında ders konuları hakkında düşünmeyi yapılandırmaya yardımcı olan bir dizi ardışık adım tasarlamak.

Nasıl çalışması amaçlanıyor? Sınıfta bir konu ile karşılaştığımızda, “The Design Challenge” bizi bu konu hakkında aşağıdaki problem çözme odaklı şekilde düşünmeye teşvik eder:

  1. Sorunları tanımlayın - bu, "büyük" sorunları tanımlamayı ve bunları "daha küçük" iç içe geçmiş alt sorunlara ayrıştırmayı içerebilir.
  2. Başarılı çözümler için kriterleri belirleyin
  3. Olası çözümleri belirleyin ve/veya hayal edin
  4. Önerilen çözümleri başarı kriterlerine göre değerlendirin
  5. Bir çözüm seçin

Tasarım zorluğunun yapısını kullanarak, tipik olarak gerçekler ve hikayeler listesi olarak sunulan konular, çözülmesi gereken bulmacalara veya problemlere dönüştürülür. Örneğin hücre bölünmesi konusundaki tartışma bir problem tarafından motive edilir. Sorun ifadesi şöyle olabilir: "Hücrenin bölünmesi gerekiyor". Başarı kriterlerinden bazıları, her yavru hücrede neredeyse özdeş bir DNA kopyasına ihtiyaç duymayı, yavru hücreler arasında organelleri dağıtmayı, böylece her birinin yaşayabilir kalması vb. bölme” sorunu. Daha sonra, zorlukların neler olduğunu keşfetmeye devam edebilir ve bu sorunların her biri için bazı çözümler önermek için mevcut bilgi ve hayal gücünü kullanmaya çalışabilir. Farklı çözümler değerlendirilebilir ve ardından Nature'ın yapmış gibi göründüğü şeylerle karşılaştırılabilir (en azından iyi çalışılmış durumlarda).

Bu alıştırma, hayal gücünü ve eleştirel düşünmeyi kullanmamızı gerektirir. Aynı zamanda öğrenciyi ve eğitmeni hakkında eleştirel düşünmeye teşvik eder. Niye özel konu çalışmak için önemlidir. Biyoloji öğretmeye yönelik Design Challenge yaklaşımı, Yapmak öğrenci ve eğitmen, bilginin gelişimini ilk etapta yönlendiren önemli temel sorulara odaklanır! Ayrıca öğrencileri yeni fikirler hayal etmeye ve materyalle “olgu” merkezli olmaktan ziyade soru/sorun merkezli bir şekilde etkileşime girmeye teşvik eder. Soru/problem merkezli yaklaşım, çoğu insanın alışkın olduğundan farklıdır, ancak sonuçta, öğrenimleri sırasında ve sonrasında karşılaşacakları diğer sorunlara aktaracak becerileri, zihinsel çerçeveleri ve bilgileri geliştirmek için daha faydalıdır.

Örnek

Örneğin BIS2A'daki yol gösterici problem “Hücre Nasıl İnşa Edilir”i anlamaktır. Bu oldukça karmaşık problem, aşağıdakileri içeren birkaç küçük alt probleme bölünecektir:

  • Çevreden hücresel parçalar inşa etmek için yapı taşlarını elde etmek
  • Çevreden hücresel parçalar oluşturmak için enerji elde etmek
  • hücrenin yapı taşlarını farklı formlar arasında dönüştürmek
  • farklı depolama biçimleri arasında enerji aktarımı
  • eski hücreden yeni hücre oluşturma
  • sınıfta belirlediğimiz problemler

Bu alt problemleri araştırırken, zaman zaman biyolojinin her bir konuyu ele aldığı farklı yollardan bazılarını keşfedeceğiz. Ayrıntılara girerken, odaklandığımızdan emin olalım ve her zaman bizi ayrıntılar hakkında konuşmaya motive eden sorular/sorunlarla bağlantıda kalmanın önemini unutmayalım.

Bilimsel Yöntem ve Tasarım Zorluğu

Bu noktada şöyle düşünebilirsiniz: "Bilimsel yöntem ile tasarım zorluğu değerlendirme listesi arasındaki fark nedir ve neden ikisine de ihtiyacım var?" Bu alışılmadık bir soru değil, bakalım şimdi bunu açıklığa kavuşturabilir miyiz.

Tasarım zorluğu ve bilimsel yöntem, benzer nitelikleri paylaşan süreçlerdir. Bununla birlikte, kritik ayırt edici özellik, süreçlerin her birinin arkasındaki amaçtır. Bilimsel yöntem, soruların olası cevaplarını ortadan kaldırmak için kullanılan bir süreçtir. Bilimsel yöntemin kullanılabileceği tipik bir senaryo, birinin bir gözlem yapmasını, birden fazla açıklama önermesini, bir veya daha fazla açıklamayı ortadan kaldırmaya yardımcı olabilecek bir deney tasarlamasını ve sonuç üzerinde düşünmesini içerir. Buna karşılık tasarım süreci, sorunlara çözüm üretmek için kullanılır. Tasarım zorluğu için tipik bir senaryo, çözülmesi gereken bir problemle, başarılı bir çözüm için kriterler tanımlamayla, başarı kriterlerini karşılayacak birden fazla olası çözüm tasarlamayla ve ya bir çözüm seçmeyle ya da tasarımlarda yapılabilecek değişiklikleri yansıtmayla başlar. başarı kriterlerini karşılar. Önemli bir operasyonel fark, tasarım zorluğunun başarı kriterlerinin tanımlanmasını gerektirmesi ve bilimsel yöntemin gerektirmemesidir.

Her ikisi de benzer olsa da, farklılıklar hala gerçek ve her iki süreci de uygulamamız gerekiyor. Her iki süreci de "gerçek hayatta" her zaman kullandığımızı iddia edeceğiz. Örneğin bir doktor, hastasının rahatsızlıklarına neyin neden olabileceğini belirlemeye çalışan hipotezler oluştururken her iki süreci de etkileşimli olarak kullanacaktır. Geri dönecek ve belirli başarı kriterlerini karşılayan bir tedavi süreci oluşturmak için tasarım sürecini kullanacak. Bir bilim insanı, hipotez oluşturma konusunda derin olabilir, ancak sonunda, belirli tanımlanabilir başarı kriterleri dahilinde, bir soruyu yanıtlamasına yardımcı olacak bir deney oluşturmak için bir tasarım süreci kullanması gerekecektir.

Her iki süreç de benzer olmakla birlikte, farklı durumlarda kullanılması önemlidir ve her ikisinde de daha iyi olmaya başlamak istiyoruz.


Videoyu izle: Диабетическая ретинопатия (Haziran 2022).