Repetition, Probability and Statistics: The Importance of Making Multiple Measurements

This week students learned about statistics (the science of making sense of lots of numbers).   We tried to answer the question what is normal? A normal curve, also called a bell curve, is a distribution of data seen many places in nature. Scientists use normal curves to analyze data, and teachers may use a bell curve to determine what grade to give a student.  The students had a lesson illustrating the importance of making multiple measurements when you’re doing a science experiment — such as a science fair project!

To demonstrate how important it is to make multiple measurements, a group of students attempted to time how long it took a pendulum to swing back and forth once.  Even though the students had very good reflexes, the times they could measure were not all exactly the same.  We discussed some of the possible sources of error in their measurements, and then introduced a fun toy that could model the effects of a series of random errors on a measurement.  Students enjoyed trying to figure out, on our miniature “Plinko board”, which of three holes in the top of the board all the balls were dropped through, while the top of the board was covered.  Using the game board, they collected data that shows the more data you collect the closer to normal the curve becomes. If a phenomenon we are observing matches the bell curve, it lets us make certain predictions about future measurements.

Students also experimented with tossing coins and/or rolling dice, and recording their results, to see how many trials it took before they could see a smooth bell curve (also called a “normal distribution”) in their data.  They were encouraged to take their worksheets home and continue experimenting!

Esta semana los estudiantes aprendieron sobre la Estadística, que es la ciencia que le da sentido a los números.  En la clase intentamos contestar la pregunta:  ¿qué es normal? Una curva normal, también llamada campana de Gauss, es una distribución de datos que se observa mucho en la naturaleza. Los científicos utilizan las curvas normales para analizar sus datos y los profesores las ocupan para asignar calificaciones a sus estudiantes. Los estudiantes aprendieron la importancia de realizar mediciones múltiples en un experimento científico, al igual que en un Proyecto para la Feria Científica.

Para demostrar cuan importante es realizar mediciones múltiples, un grupo de estudiantes intentó medir de una vez, cuanto  tiempo le toma a un péndulo oscilar hacia atrás y adelante. A pesar que los estudiantes tenían excelentes reflejos los resultados que obtuvieron no fueron exactos ni tampoco similares entre sí. Discutimos sobre las posibles fuentes de error en sus mediciones y luego les presentamos un juego muy divertido que modela los efectos de una serie de errores aleatorios durante una medición.

Usando el juego de mesa, los estudiantes recolectaron datos y demostraron que entre más datos se obtienen, más se ajustan a la curva normal. Si un fenómeno que estudiamos se ajusta a la curva normal, ésto nos permite realizar ciertas predicciones sobre mediciones futuras.

Los estudiantes también experimentaron tirando monedas y dados mientras registraban sus resultados para ver en cuantas repeticiones debían realizar antes de que pudieran observara una curva normal en sus datos. Se les animó a llevarse sus hojas de trabajo a casa para que siguieran experimentando.

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