Mūsdienu sabiedrībā būtiska ir izpratne par zinātni. Sabiedrības izpratni par zinātni lielā mērā ietekmē tās pieredze skolās un zinātnes klasēs. Tāpēc ir svarīgi, lai skolotāji izprastu zinātni un sniegtu precīzu priekšstatu par to savās klasēs. Zinātne tiek definēta kā

1. zināšanu struktūra,
2. izmeklēšanas process, un
3. zinātniskajos uzņēmumos iesaistītajiem cilvēkiem.

Dabaszinātņu skolotāji parasti koncentrējas uz zināšanu struktūru, kas veido viņu disciplīnu. Audzēkņiem būtu arī jāsaprot zinātniskās izmeklēšanasprocess; izpratne būtu jānāk ar savu pieredzi ar procesu zinātnes klasē un ārpus skolas.

Ko tieši mēs domājam ar "izmeklēšana"?

"Izmeklēšana" ir minēta zinātnes izglītības literatūrā, lai apzīmētu vismaz trīs atšķirīgas, bet savstarpēji saistītas darbības kategorijas:

• ko dara zinātnieki (izpētot zinātniskās parādības, izmantojot zinātniskas metodes, lai izskaidrotu fiziskās pasaules aspektus);
• kā studenti mācās (risinot zinātniskus jautājumus un iesaistoties zinātniskos eksperimentos, emulējot zinātnieku izmantotās prakses un procesus); Un
• Pedagoģija vai mācīšanas stratēģija, ko pieņēmuši zinātnes skolotāji (mācību pasākumu projektēšana un veicināšana, kas ļauj studentiem novērot, eksperimentēt un pārskatīt to, kas ir zināms, ņemot vērā pierādījumus) (Minner et al., 2010).

Šī termina līdzāspastāvēšana daļēji izskaidro apjukumu, kas saistīta ar "uz izmeklēšanu balstītas zinātniskās izglītības" (IBSE) īstenošanu, kas ir termins, kuru izmanto kā lietussargu dažādām izglītības pieejām, ko raksturo atšķirīgie akcenti šīm trim atšķirīgām "izmeklēšanas darbībām".

ASV Nacionālās pētniecības padomes definē izmeklēšanu kā "kopumu savstarpēji saistītu procesu, ar kuru zinātnieki un skolēni rada jautājumus par dabas pasauli un izmeklēt parādības; to darot, skolēni apgūst zināšanas un attīsta bagātīgu izpratni par koncepcijām, principiem, modeļiem un teorijām... un apgūt zinātni tādā veidā, kas atspoguļo to, kā zinātne faktiski darbojas "(NRC, 1996: p. 214).

Uz izmeklēšanu balstīta zinātnes izglītība ir aprakstīta arī kā mācīšanas un mācīšanās zinātne, kā izmeklēšana un izmeklēšana (Tamir, 1985; Chiappetta, 1997; Zion et al., 2004). Mācīšanās zinātne kā izmeklēšana ietver mācīšanās par to, kādā veidā zinātnes pūlēties gaitā, un analizējot izmeklēšanas procesu, ko veic citi, dažreiz izmantojot vēsturiskās perspektīvas (Bybee, 2000; Schwab, 1962). Mācoties zinātne pēc izziņas, no otras puses, ir saistīts ar skolēns, paaugstinot pētniecības jautājumiem, radot hipotēzi, izstrādājot eksperimentus, lai pārbaudītu tos, būvējot un analizējot pierādījumiem balstītus argumentus, atzīstot alternatīvus paskaidrojumus, un paziņojot zinātniskos argumentus (Tamir, 1985).

Mācības balstīta mācīšanās (IBL) Go-lab

Uz izmeklēšanu balstītas mācības (IBL) kļūst arvien populārāka zinātnes programmās, starptautiskajā pētniecībā un apmācībā. Uz izmeklēšanu balstīta mācīšanās ir izglītības stratēģija, kurā skolēni ievēro metodes un praksi, kas līdzīga profesionālo zinātnieku metodēm, lai veidotu zināšanas (Keselman, 2003). Tas ir jaunu cēlonisko attiecību atklāšanas process, un skolēns formulē hipotēzes un pārbauda tos, veicot eksperimentus un/vai izdarot novērojumus (Pedaste, Mäeots, Leijen, & Sarapuu, 2012).

Bieži to uzskata par pieeju problēmu risināšanai un ietver vairāku problēmu risināšanas prasmju piemērošanu (Pedaste & Sarapuu, 2006.). Uz izmeklēšanu balstīta mācīšanās uzsver aktīvu līdzdalību un izglītojamo atbildību atklāt zināšanas, kas ir jaunums skolēnam (de Jong & Van Joolingen, 1998). Šajā procesā studenti bieži vien veic pašvirzītas, daļēji induktīvas un daļēji deduktīvās mācīšanās procesu, veicot eksperimentus, lai izpētītu attiecības vismaz vienam atkarīgu un neatkarīgu mainīgo lielumu kopai (Wilhelm & Beishuizen, 2003).

Skolās mēs koncentrējam uzmanību uz izglītojamajiem: kas ir jaunas zināšanas, kas viņiem nav-vairumā gadījumu-jaunas zināšanas, lai pasaulē, pat ja pieeja var elastīgi izmantot zinātnieki, veicot savus atklājumus jaunas zināšanas. Turklāt izmeklēšanā ne vienmēr ir iesaistītas empīriskās pārbaudes.

Ideja par mācīšanas zinātni pēc izmeklēšanas ir gara vēsture zinātnes izglītībā. Ir vienlīdz ilgu vēsturi neskaidrības par to, ko māca zinātne ar izmeklēšanu nozīmē, un, neatkarīgi no definīcijas, tās īstenošanu klasē. Uz izmeklēšanu balstīta mācīšanās ir oficiāli veicināta kā pedagoģija, lai uzlabotu zinātnes apguvi daudzās valstīs (Bybee et al., 2008; Hounsell & McCune, 2003; Minner et al., 2010), un kopš publicēts "zinātnes izglītības tagad: atjaunota pedagoģija par Eiropas nākotni" ziņojums (ROCARD et al., 2007) pasludināja par vienu no top izglītības mērķiem Eiropā (pēc līdzīgiem pasākumiem ASV Nacionālās pētniecības Padomes, 1996, 2000; Izglītības attīstības centrs, zinātnes izglītības centrs, 2007).

Izmeklēšanas posmi & izmeklēšanas mācību cikls

Uz izmeklēšanu balstītas mācības tiecas iesaistīt studentus autentiskā zinātniskās atklāšanas procesā. No pedagoģiskā viedokļa, sarežģīts zinātniskais process ir sadalīts mazākās, loģiski savienotas vienības, kas vada studentus un vērš uzmanību uz svarīgām iezīmēm zinātnisko domāšanu. Šīs atsevišķās vienības sauc par izmeklēšanas posmiem, un to savienojumu kopa veido pieprasījuma ciklu.

Tas, kā izmeklēšanas cikls ir iesniegts parasti liecina pasūtīts secība posmos. Tomēr mācīšanās, kas balstīta uz izmeklēšanu, nav noteikts, vienots lineārs process. Savienojumi starp fāzēm var mainīties atkarībā no konteksta.

Bieži vien dažādi apraksti izmeklēšanas ciklu pētniecības literatūrā izmantot dažādas terminoloģijām marķēt fāzes, kas būtībā ir vienādas. Priekšroka vienam termiņam, kas pārsniedz citu, nav izrietošs, kamēr terminoloģija ir skaidri definēta un saprotama. Ir svarīgi izvērtēt, kā izmeklēšanas posmi attiecas uz ceļu, pa kuru izmeklēšanas process turpinās.

Pēc detalizētas 32 rakstu analīzes, analizējot aprakstus un izmeklēšanas posmu definīcijas, kas sniegtas pārbaudītajiem pantiem, tika veikta jauna uz izmeklēšanu balstīta mācību sistēma, kas ietver piecus vispārējus izmeklēšanas posmus:

1. Orientāciju
2. Conceptualization
3. Izmeklēšanas
4. Secinājums, un
5. Diskusiju.

Mācību sistēma, kas balstīta uz izmeklēšanu

Daži izmeklēšanas posmi ietver vairākus apakšprocesus, bet visi izmeklēšanas mācību posmi ir cieši saistīti viens ar otru un nodrošina struktūru, kuras mērķis ir palielināt to mācību pasākumu efektivitāti, kuri tiek veikti ar tiešsaistes laboratorijām un papildu mācību rīkus Go-lab portālā.

Pirmajos divos cikla posmos (orientācija un konceptualizācija) studentiem tiek dota iespēja vākt informāciju par izpētes jautājumu, veikt pierakstus un veidot hipotēzes un jautājumus, kurus viņi vēlas izmeklēt. Lai palīdzētu studentiem strādāt patstāvīgi, to var nodrošināt izmeklēšanas mācību telpu skolotāji, lai nodrošinātu atbilstošus rīkus (piemēram, koncepcijas kartes veidnes, meklēšanas programmatūru, scratchpads, hipotēzes veidotāju utt.).

Faktiskā mijiedarbība ar tiešsaistes lab notiek trešajā fāzē, izmeklēšana (kas ietver izpēte, eksperimentēšana un datu interpretēšanas darbības). Šeit studenti vāc specifiskus datus un pārbauda, vai hipotēze ir pareiza vai nav, veicot personalizētus tiešsaistes eksperimentus. Turklāt skolēni var apkopot eksperimenta rezultātus un veikt apkopoto datu interpretāciju.

Pēdējos divos posmos izmeklēšanas mācību procesā (secinājums un diskusija), studentiem iemācīties rakstīt zinātniskus paskaidrojumus saistot to hipotēzes ar pierādījumiem, kas savākti izmeklēšanas posmā. Turklāt tie atspoguļo to mācīšanās procesus un rezultātus, salīdzinot un apspriežot tos ar citiem studentiem. Skolotāji var novērtēt skolēnu mācīšanās rezultātus un noteikt turpmākos soļus nākamajām klasēm.

Izmeklēšanas mācību cikls ir pamatscenārijs, ko izmanto, lai izveidotu uzziņu mācību telpas, kas atrodas Go-lab autorēšanas platformā. Tomēr tas paliek pie skolotāja, cik daudz un kuras fāzes iekļaut savā telpā. Lai iegūtu dažas pirmās idejas par citiem izmeklēšanas mācību scenāriji, kurus var atbalstīt ar izmeklēšanas Learning Space, lūdzu, apmeklējiet lapu pedagoģiskie scenāriji.

Go-lab Uzziņas Framework

Vai izmeklēšana mācīšanās efektīvāka?

Vairāki kvantitatīvie pētījumi atbalsta uz izmeklēšanu balstītas mācīšanās efektivitāti kā informatīvu pieeju. A meta-analīze, salīdzinot izmeklēšanu, lai cita veida instrukciju, piemēram, tieša instrukcija vai neatbalstītas atklāšana, konstatēja, ka izmeklēšanas mācību rezultātā labāk mācīšanās (vidējais efekts lielums d = 0,30) (Alfieri, Brooks, Aldrich, & Tenenbaum, 2011).

Furtak, Seidel, Iverson un Briggs (2012) meta-analīze iekļāva pētījumus, izmantojot plašu terminu loku, lai aprakstītu uz izmeklēšanu balstītu mācīšanos (piemēram, meistarības apguvi, konstruktīvistu mācīšanu); tie ziņoja, ka kopumā vidējais efekts lielums 0,50 par labu izmeklēšanas pieeju, salīdzinot ar tradicionālajiem norādījumiem.

Pozitīva tendence atbalstīt izmeklēšanu balstītu zinātnes instrukciju pār tradicionālo mācību metodes tika konstatēts, pētījumu sintēze ar Minner, Levy, un Century. Pārskatot 138 pētījumi skaidri priekšrocība bija norādīts uz izmeklēšanu balstītu mācību praksi pār cita veida instrukciju konceptuālo izpratni, ka skolēni iegūst no viņu mācīšanās pieredzi (Minner et al., 2010).

Turklāt ir pierādīts, ka tīmeklī vadāma, uz izmeklēšanu balstīta mācīšanās var uzlabot dažādas izziņas iemaņas, piemēram, identificēt problēmas, formulēt jautājumus un hipotēzes, plānot un veikt eksperimentus, vākt un analizēt datus , iepazīstinot ar rezultātiem un sagatavojot secinājumus (Mäeots, Pedaste, & Sarapuu, 2008.).

Visbeidzot, ir pārliecinoši pētījumi, kas pierāda, ka izmeklēšana noved pie labākas domēna (konceptuālās) zināšanas iegūšanas (de Jong, 2006a). Nesenie tehnoloģiskie sasniegumi palielināt panākumus, piemērojot izmeklēšanu balstītu mācīšanos vēl vairāk (de Jong, Sotiriou, & Gillet, 2014). Izglītības politikas iestādes visā pasaulē uzskata, ka mācīšanās, kuras pamatā ir izmeklēšana, ir būtisks komponents zinātniski izglītošanas Kopienas veidošanā (Eiropas Komisija, 2007; Valsts pētniecības padome, 2000).

Atsauces

Informācija, kas saistīta ar izmeklēšanu, pamatojoties Learning ir ņemot no:

Uz izmeklēšanu balstītu mācību posmi: definīcijas un izmeklēšanas cikls

Margus Pedaste, et. Al.-izglītības pētījumu pārskats 14 (2015) 47 – 61

https://doi.org/10.1016/j.edurev.2015.02.003

Citi minētie priekšmeti:

Alfieri, L., Brooks, P. J., Aldrich, N. J., & Tenenbaum, H. R. (2011). Vai uz atklājumiem balstītas instrukcijas veicina mācīšanos? Journal izglītības psiholoģija, 103, 1-18. DOI: 10.1037/a0021017.

Bybee, R.W. (2000). Mācību zinātne kā izmeklēšana. In van Zee, E.H. (Ed.), interesējaties par izmeklēšanas mācību un mācību zinātne. Washington, DC: AAAS. PP 20 – 46.

de Jong, T., & Van Joolingen, W. R. (1998). Zinātniskā atklāšana mācīšanās ar datoru simulācijas konceptuālo jomās. Izglītības pētījumu pārskats, 68., 179. – 202. DOI: 10.2307/1170753.

de Jong, T. (2006a). Datorsimulācijas – tehnoloģiskā attīstība izmeklēšanas mācībām. Zinātne, 312, 532 – 533. DOI: 10.1126/zinātne. 1127750

de Jong, T., Sotiriou, S., & Gillet, D. (2014). Inovācijas STEM izglītība: go-lab Federācija Online labs. Viedās mācību vides, 1, 3. Informācija, kas saistīta ar izmeklēšanu, pamatojoties Learning ir ņemot no: posmi uz izmeklēšanu balstītu mācīšanos: definīcijas un izmeklēšanas cikls Margus Pedaste, et. Al.-izglītības pētījumu pārskats 14 (2015) 47 – 61 https://doi.org/10.1016/j.edurev.2015.02.003

Furtak, E. M., Seidel, T., Iverson, H., & Briggs, miris C. (2012). Eksperimentāli un kvazieksperimentāli pētījumi izmeklēšanas balstītas zinātnes mācīšanu. Review izglītības pētniecības, 82, 300-329. DOI: 10.3102/0034654312457206.

Keselman, A. (2003). Atbalsts izmeklēšanas mācīšanās, veicinot normatīvo izpratni par daudzmainīgo cēloņsakarību. Pētījumu žurnāls par dabaszinātņu mācīšanu, 40, 898 – 921. DOI: 10.1002/tēja. 10115.

Mäeots, M., Pedaste, M., & Sarapuu, T. (2011). Mijiedarbība starp izmeklēšanas procesiem tīmeklī balstītā mācību vidē. In 11 IEEE Starptautiskā konference par progresīvām mācību tehnoloģijām, 6 – 8 jūlijs. Atēnas, ASV. DOI: 10.1109/ICALT. 2011.103.

Minner, D. D., Levy, A. J., & Century, J. (2010). Izmeklēšana balstītas zinātnes instrukcija-kas tas ir un tas ir svarīgi? Rezultāti no pētniecības sintēzes gados 1984 līdz 2002. Journal pētniecības zinātņu mācīšana, 47, 474-496. DOI: 10.1002/tēja. 20347.

Valsts pētniecības padome (1996). Nacionālie zinātnes izglītības standarti. Washington, DC: nacionālā akadēmija Press.

Pedaste, M., Mäeots, M., Leijen, Ä., & Sarapuu, S. (2012). Uzlabot studentu izmeklēšanas prasmes, izmantojot pārdomas un pašregulācijas sastatnes. Tehnoloģija, instrukcija, izziņas un mācīšanās, 9, 81 – 95.

Pedaste, M., & Sarapuu, T. (2006). Izveidot efektīvu atbalsta sistēmu, lai izmeklēšanā mācītos tīmeklī balstītā vidē. Datormācīšanās žurnāls, 22 (1), 47 – 62.

ROCARD, M., Csermely, P., Jorde, D., lenzen, D., Walberg-Henrikson, H., & Hemmo, V. (2007). Zinātne izglītība tagad: atjaunota pedagoģija par Eiropas nākotni. Brisele: Eiropas Komisija: pētniecības ģenerāldirektorāts.

Schwab, JJ (1962). Zinātnes mācīšana kā izmeklēšana. Brandwein, PF (Ed.), mācību zinātne. Cambridge: Hārvarda universitāte Press.

Tamir, P. (1985). Satura analīze koncentrējoties uz izmeklēšanu. Journal mācību studiju, 17 (1), PP 87-94.

Chiappetta, E.L. (1997). Izmeklēšana balstītas zinātne: stratēģijas un metodes, lai veicinātu izmeklēšanu klasē. Zinātne skolotājs, 64 (10), PP 22-26.

Vilhelms, P., & Beishuizen, J. J. (2003). Satura efekti pašvirzītā induktīvā izglītībā. Mācības un apmācība, 13, 381 – 402. DOI: 10.1016/S0959-4752 (02) 00013-0.

Zion, M, Slezak, M, Shapira, D, Link, E, Bashan, N, Brumer, M, Orian, T, Nussinowitz, R, tiesa, D, Agrest, B, Mendelovici, R, Valanides, N,. (2004). dinamiska, atklāta izmeklēšana bioloģijā Learning. Zinātne izglītība, 88 (5), PP 728-753.