在当今社会,了解科学是必不可少的。公众对科学的理解很大程度上受其在学校和科学教室的经验的影响。因此,科学教师必须理解科学,并在课堂上准确表达科学。科学被定义为
- 知识体,
- 调查过程,以及
- 从事科学事业的人。
科学教师通常专注于形成他们学科的知识。学生也应该了解科学探究的过程;理解应该通过他们在科学课堂和校外的过程的经验。
我们究竟是什么意思"调查"?
科学教育文献中提到"调查"至少指三个不同但相互关联的活动类别:
- 科学家做什么(利用科学方法研究科学现象,以解释物质世界的各个方面);
- 学生如何学习(通过学习科学问题和参与科学实验,通过模仿科学家使用的实践和过程);和
- 科学教师采用的教学法或教学策略(设计和促进学习活动,使学生能够根据证据观察、实验和复习已知内容)(Minner等人,2010年)。
该术语的共存部分解释了与实施"基于查询的科学教育"(IBSE)有关的混淆,该术语本身被用作各种教育方法的保护伞,其特点是强调不同在这三个不同的"调查"活动。
美国国家研究委员会将调查定义为"科学家和学生对自然世界提出问题并调查现象的一系列相互关联的过程;在此过程中,学生获得知识,并发展对概念、原则、模型和理论的丰富理解...以反映科学实际工作方式学习科学"(NRC,1996年:第214页)。
以探究为基础的科学教育也被描述为教学和学习科学,作为调查和调查(Tamir,1985年;基亚佩塔,1997年;锡安等人,2004年)。学习科学作为探究包括学习科学努力的进展方式,并分析他人执行的探究过程,有时使用历史视角(Bybee,2000年;施瓦布,1962年)。另一方面,通过探究学习科学,使学习者提出研究问题、提出假设、设计实验以验证它们、构建和分析循证论点、识别替代解释、并传达科学论据(塔米尔,1985年)。
Go-Lab 中的基于查询的学习 (IBL)
基于探究的学习(IBL)在科学课程、国际研究和教学中越来越受欢迎。基于探究的学习是一种教育策略,学生遵循与专业科学家类似的方法和做法,以构建知识(Keselman,2003年)。这是一个发现新的因果关系的过程,学习者通过实验和/或观察来提出假设和测试它们(Pedaste、Méeots、Leijen,和Sarapuu,2012年)。
它通常被视为解决问题的方法,涉及多种解决问题的技能(Pedaste & Sarapuu,2006年)。基于探究的学习强调积极参与和学习者对发现学习者的新鲜知识的责任(de Jong & van Joolingen,1998)。在这个过程中,学生经常通过做实验来调查至少一组依赖变量和独立变量的关系,从而进行自主的、部分归纳和部分演绎的学习过程(Wilhelm & Beishuizen,2003年)。
在学校,我们专注于学习者:对他们来说,新知识不是——在大多数情况下——对世界的新知识,即使科学家可以灵活地利用这种方法来发现新知识。此外,调查并不总是涉及经验测试。
探究性科学教学思想在科学教育中有着悠久的历史。关于以探究方式教授科学,以及无论定义如何,在课堂中实施科学,有着同样悠久的困惑。在许多国家,以探究为基础的学习被正式推广为改进科学学习的一种教学法(Bybee等人,2008年;霍恩塞尔和麦库恩,2003年;Minner等人,2010年),自《科学教育现在:欧洲未来的新教育学》报告(Rocard等人,2007年)发表以来,宣布为欧洲首要教育目标之一(继美国国家研究部采取类似行动之后)理事会,1996年,2000年;教育发展中心,科学教育中心,2007年)。
探究阶段与探究学习周期
基于探究的学习渴望让学生参与一个真实的科学发现过程。从教学的角度看,复杂的科学过程被划分为更小、逻辑相连的单位,引导学生注意科学思维的重要特征。这些单独的单位被称为查询阶段,其连接集形成一个查询周期。
查询周期的呈现方式通常表示一个有序的阶段序列。然而,基于探究的学习并不是一个规定的、统一的线性过程。阶段之间的连接可能因上下文而异。
研究文献中对询周期的不同描述通常使用不同的术语来标记本质上相同的阶段。只要术语有明确的定义和理解,对一个术语的偏好就无关紧要。请务必研究查询阶段与查询推理过程的路径之间的关系。
在对32篇文章进行详细分析之后,对所审查文章中提出的描述和调查阶段定义的分析,导致一个新的基于查询的学习框架,其中包括五个一般查询阶段:
- 取向
- 概念化
- 调查
- 结论,以及
- 讨论。
基于 Go-Lab 查询的学习框架
一些调查阶段包括几个子流程,但探究学习过程的所有阶段都紧密相连,并提供一个结构,旨在提高通过在线实验室进行的学习活动的效率,Go-Lab 门户中的其他学习工具。
在周期的前两个阶段(方向化和概念化),学生有机会收集有关研究问题的信息,做笔记,并建立他们想要调查的假设和问题。教师可以在探究学习空间中提供适当的工具(如概念图模板、搜索软件、刮板、假设构建器等),以帮助学生独立工作。
与在线实验室的实际交互发生在第三阶段,即调查(包括探索、实验和数据解释活动)。在这里,学生收集特定数据,并通过进行个性化的在线实验来检查假设是否正确。此外,学生还可以收集实验结果,对收集的数据进行指导性解释。
在探究学习过程的最后两个阶段(结论和讨论),学生学习如何编写科学的解释,将他们的假设与在调查阶段收集的证据联系起来。此外,他们正在反思他们的学习过程和结果,与其他学生进行比较和讨论。教师可以评估学生的学习结果,并为下一节课定义进一步的步骤。
探究学习周期表示用于在 Go-Lab 创作平台中创建查询学习空间的基本方案。然而,它仍然由老师有多少和哪些阶段包括到她的空间。为了获得一些关于其他查询学习场景的第一个想法,可以通过查询学习空间支持,请访问"教学场景"页面。
Go-Lab 查询框架
探究性学习是否更有效?
一些定量研究支持探究式学习作为一种教学方法的有效性。将探究与其他形式的教学(如直接教学或无辅助发现)进行比较的荟萃分析发现,探究教学可以带来更好的学习(平均效果大小为 d = 0.30)(Alfieri、布鲁克斯、奥尔德里希和特南鲍姆,2011 年)。
Furtak、Seidel、Iverson和Briggs(2012年)的荟萃分析纳入了使用各种术语来描述探究式学习的研究(例如,掌握学习、建构主义教学);他们报告总体平均效果大小为0.50,赞成探究方法,而不是传统教学。
在明纳、利维和世纪的研究综合中,发现了一种积极的趋势,即支持传统教学方法的探究式科学教学。审查138项研究表明,在概念理解方面,基于探究的教学实践明显优于其他形式的教学,即学生从学习经验中获得知识(Minner等人,2010年)。
此外,已经证明基于网络的引导式探究式学习可以提高不同的探究技能,例如识别问题、提出问题和假设、规划和进行实验、收集和分析数据,介绍结果,并得出结论(梅奥特,佩达斯特,萨拉普乌,2008年)。
最后,有压倒性的研究证据表明,调查可以更好地获取领域(概念)知识(de Jong,2006a)。最近的技术进步进一步提高了应用基于查询的学习的成功(de Jong、Sotiriou 和 Gillet,2014)。世界各地的教育政策机构将基于探究的学习视为建设科学知识型社区的重要组成部分(欧洲联盟委员会,2007年;国家研究委员会,2000年)。
引用
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基于探究的学习阶段:定义和查询周期
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