在當今社會,瞭解科學是必不可少的。公眾對科學的理解很大程度上受其在學校和科學教室的經驗的影響。因此,科學教師必須理解科學,並在課堂上準確表達科學。科學被定義為

  1. 知識體,
  2. 調查過程,以及
  3. 從事科學事業的人。

科學教師通常專注于形成他們學科的知識。學生也應該瞭解科學探究的過程;理解應該通過他們在科學課堂和校外的過程的經驗。

我們究竟是什麼意思"調查"?

科學教育文獻中提到"調查"至少指三個不同但相互關聯的活動類別:

  • 科學家做什麼(利用科學方法研究科學現象,以解釋物質世界的各個方面);
  • 學生如何學習(通過學習科學問題和參與科學實驗,通過模仿科學家使用的實踐和過程);和
  • 科學教師採用的教學法或教學策略(設計和促進學習活動,使學生能夠根據證據觀察、實驗和複習已知內容)(Minner等人,2010年)。

該術語的共存部分解釋了與實施"基於查詢的科學教育"(IBSE)有關的混淆,該術語本身被用作各種教育方法的保護傘,其特點是強調不同在這三個不同的"調查"活動。

美國國家研究委員會將調查定義為"科學家和學生對自然世界提出問題並調查現象的一系列相互關聯的過程;在此過程中,學生獲得知識,併發展對概念、原則、模型和理論的豐富理解...以反映科學實際工作方式學習科學"(NRC,1996年:第214頁)。

以探究為基礎的科學教育也被描述為教學和學習科學,作為調查和調查(Tamir,1985年;基亞佩塔,1997年;錫安等人,2004年)。學習科學作為探究包括學習科學努力的進展方式,並分析他人執行的探究過程,有時使用歷史視角(Bybee,2000年;施瓦布,1962年)。另一方面,通過探究學習科學,使學習者提出研究問題、提出假設、設計實驗以驗證它們、構建和分析循證論點、識別替代解釋、並傳達科學論據(泰咪爾,1985年)。

Go-Lab 中的基於查詢的學習 (IBL)

基於探究的學習(IBL)在科學課程、國際研究和教學中越來越受歡迎。基於探究的學習是一種教育策略,學生遵循與專業科學家類似的方法和做法,以構建知識(Keselman,2003年)。這是一個發現新的因果關係的過程,學習者通過實驗和/或觀察來提出假設和測試它們(Pedaste、Méeots、Leijen,和Sarapuu,2012年)。

它通常被視為解決問題的方法,涉及多種解決問題的技能(Pedaste & Sarapuu,2006年)。基於探究的學習強調積極參與和學習者對發現學習者的新鮮知識的責任(de Jong & van Joolingen,1998)。在這個過程中,學生經常通過做實驗來調查至少一組依賴變數和獨立變數的關係,從而進行自主的、部分歸納和部分演繹的學習過程(Wilhelm & Beishuizen,2003年)。

在學校,我們專注于學習者:對他們來說,新知識不是——在大多數情況下——對世界的新知識,即使科學家可以靈活地利用這種方法來發現新知識。此外,調查並不總是涉及經驗測試。

探究性科學教學思想在科學教育中有著悠久的歷史。關於以探究方式教授科學,以及無論定義如何,在課堂中實施科學,有著同樣悠久的困惑。在許多國家,以探究為基礎的學習被正式推廣為改進科學學習的一種教學法(Bybee等人,2008年;霍恩塞爾和麥庫恩,2003年;Minner等人,2010年),自《科學教育現在:歐洲未來的新教育學》報告(Rocard等人,2007年)發表以來,宣佈為歐洲首要教育目標之一(繼美國國家研究部採取類似行動之後)理事會,1996年,2000年;教育發展中心,科學教育中心,2007年)。

探究階段與探究學習週期

基於探究的學習渴望讓學生參與一個真實的科學發現過程。從教學的角度看,複雜的科學過程被劃分為更小、邏輯相連的單位,引導學生注意科學思維的重要特徵。這些單獨的單位被稱為查詢階段,其連接集形成一個查詢週期。

查詢週期的呈現方式通常表示一個有序的階段序列。然而,基於探究的學習並不是一個規定的、統一的線性過程。階段之間的連接可能因上下文而異。

研究文獻中對詢週期的不同描述通常使用不同的術語來標記本質上相同的階段。只要術語有明確的定義和理解,對一個術語的偏好就無關緊要。請務必研究查詢階段與查詢推理過程的路徑之間的關係。

在對32篇文章進行詳細分析之後,對所審查文章中提出的描述和調查階段定義的分析,導致一個新的基於查詢的學習框架,其中包括五個一般查詢階段:

  1. 取向
  2. 概念化
  3. 調查
  4. 結論,以及
  5. 討論。

基於 Go-Lab 查詢的學習框架

一些調查階段包括幾個子流程,但探究學習過程的所有階段都緊密相連,並提供一個結構,旨在提高通過線上實驗室進行的學習活動的效率,Go-Lab 門戶中的其他學習工具。

在週期的前兩個階段(方向化和概念化),學生有機會收集有關研究問題的資訊,做筆記,並建立他們想要調查的假設和問題。教師可以在探究學習空間中提供適當的工具(如概念圖範本、搜索軟體、刮板、假設構建器等),以説明學生獨立工作。

與線上實驗室的實際交互發生在第三階段,即調查(包括探索、實驗和資料解釋活動)。在這裡,學生收集特定資料,並通過進行個人化的線上實驗來檢查假設是否正確。此外,學生還可以收集實驗結果,對收集的資料進行指導性解釋。

在探究學習過程的最後兩個階段(結論和討論),學生學習如何編寫科學的解釋,將他們的假設與在調查階段收集的證據聯繫起來。此外,他們正在反思他們的學習過程和結果,與其他學生進行比較和討論。教師可以評估學生的學習結果,並為下一節課定義進一步的步驟。

探究學習週期表示用於在 Go-Lab 創作平臺中創建查詢學習空間的基本方案。然而,它仍然由老師有多少和哪些階段包括到她的空間。為了獲得一些關於其他查詢學習場景的第一個想法,可以通過查詢學習空間支援,請訪問"教學場景"頁面。

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Go-Lab 查詢框架

探究性學習是否更有效?

一些定量研究支援探究式學習作為一種教學方法的有效性。將探究與其他形式的教學(如直接教學或無輔助發現)進行比較的薈萃分析發現,探究教學可以帶來更好的學習(平均效果大小為 d = 0.30)(Alfieri、布魯克斯、奧爾德里希和特南鮑姆,2011 年)。

Furtak、Seidel、Iverson和Briggs(2012年)的薈萃分析納入了使用各種術語來描述探究式學習的研究(例如,掌握學習、建構主義教學);他們報告總體平均效果大小為0.50,贊成探究方法,而不是傳統教學。

在明納、利維和世紀的研究綜合中,發現了一種積極的趨勢,即支援傳統教學方法的探究式科學教學。審查138項研究表明,在概念理解方面,基於探究的教學實踐明顯優於其他形式的教學,即學生從學習經驗中獲得知識(Minner等人,2010年)。

此外,已經證明基於網路的引導式探究式學習可以提高不同的探究技能,例如識別問題、提出問題和假設、規劃和進行實驗、收集和分析資料,介紹結果,並得出結論(梅奧特,佩達斯特,薩拉普烏,2008年)。

最後,有壓倒性的研究證據表明,調查可以更好地獲取領域(概念)知識(de Jong,2006a)。最近的技術進步進一步提高了應用基於查詢的學習的成功(de Jong、Sotiriou 和 Gillet,2014)。世界各地的教育政策機構將基於探究的學習視為建設科學知識型社區的重要組成部分(歐洲聯盟委員會,2007年;國家研究委員會,2000年)。

引用

與基於查詢的學習相關的資訊來自:

基於探究的學習階段:定義和查詢週期

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