Nowoczesne nauczanie przedmiotów przyrodniczych Inquiry Based

Nowoczesne nauczanie
przedmiotów przyrodniczych
Inquiry Based Science Education
IBSE
Joanna Lilpop, Zespół Przyrodniczy, Instytut Badań Edukacyjnych
Science Education NOW
„Postuluje się poprawę w jakości nauczania
przedmiotów przyrodniczych poprzez wprowadzanie
metod Inquiry Based Science Education (IBSE) i
szkolenie nauczycieli ze stosowania tych metod.”
Raport Komisji Europejskiej
http://ec.europa.eu/research/sciencesociety/document_library/pdf_06/report-rocard-on-scienceeducation_en.pdf
Inquiry Based Science Education
Nauczanie i uczenie się
nauk przyrodniczych w oparciu o
dochodzenie
i rozumowanie naukowe
Sposób w jaki
naukowcy badają
zjawiska przyrodnicze
Sposób w jaki
uczący się ludzie poznają
zjawiska przyrodnicze
Działania w metodach IBSE
budzenie naturalnej ciekawości ucznia
zadawanie pytań
rozwiązywanie problemów
współpraca w grupie
krytyczne myślenie
pokazywanie istoty nauki i wizerunku naukowców
prowadzenie doświadczeń
pokazywanie powiązań z życiem codziennym
integracja różnych dziedzin nauki
angażowanie uczniów we wszystkie etapy nauczania
uczeń uczący się nie uczony, nauczyciel - przewodnik
Za: Marsha Lakes Matyas, American Physiological Society
Skala nauczania z użyciem IBSE
Przed doświadczeniem
Sutman, 1998
Doświadczenie
Po doświadczeniu
Proponuje temat
lub problem do
rozwiązania
Planuje
procedurę
Przeprowadza
procedurę
Formułuje
odpowiedzi i
wnioski
Rezultaty
eksperymentu służą
określeniu dalszych
zastosowań, badań,
instrukcji.
0
Nauczyciel
Nauczyciel
Nauczyciel
Nauczyciel
Nauczyciel
1 - demo
Nauczyciel
Nauczyciel
Nauczyciel
Nauczyciel
Nauczyciel /Uczeń
2 - demo
Nauczyciel
Nauczyciel
Nauczyciel
Uczeń
Uczeń
3 - wg
przepisu
Nauczyciel
Nauczyciel
Uczeń
Uczeń
Uczeń
4przewodnik
Nauczyciel / Uczeń
Uczeń
Uczeń
Uczeń
Uczeń
5 - pełne
Uczeń
Uczeń
Uczeń
Uczeń
Uczeń
Skala
Jak odróżnić transmisję wiedzy od konstruowania wiedzy
Yager, 1991
Transmisja
wiedzy
Czynności
Konstruowanie
wiedzy
nauczyciel
Ustalenie tematu (zadania)
uczeń
nie
Temat (zadanie) postrzegane jako mające związek z podejmowanymi
wcześniej działaniami
tak
nauczyciel
Zadawanie pytań
uczeń
nauczyciel
Identyfikacja ludzkiej wiedzy
uczeń
nauczyciel
Lokalizacja zapisanych źródeł wiedzy
uczeń
nauczyciel
Planowanie aktywności i przebiegu lekcji
uczeń
nie
Użycie rozmaitych technik weryfikacji posiadanej wiedzy
tak
nie
Dokonywanie uczniowskiej autoewaluacji
tak
nie
Wiedza i umiejętności zastosowane w nowych sytuacjach
tak
nie
Podejmowanie inicjatywy przez uczniów
tak
nie
Naukowe koncepcje i zasady pojawiają się ponieważ są potrzebne
tak
nie
Naturalne przedłużenie uczenia się poza szkołę
tak
Za: Ryta Suska-Wróbel Konstruktywistyczny model kształcenia – implikacje dla praktyki szkolnej
Tradycyjne praktyki
Poszukiwanie jednej
prawidłowej odpowiedzi
Metody IBSE
Pytania i dociekanie otwarte na
nowe idee i rozwiązania
Tradycyjne praktyki
Metody IBSE
Poszukiwanie jednej
prawidłowej odpowiedzi
Pytania i dociekanie otwarte na
nowe idee i rozwiązania
Podawanie wymaganych
definicji i faktów naukowych
Samodzielne formułowanie
definicji i zależności jako
wyniku rozumowania
Tradycyjne praktyki
Metody IBSE
Poszukiwanie jednej
prawidłowej odpowiedzi
Pytania i dociekanie otwarte na
nowe idee i rozwiązania
Podawanie wymaganych
definicji i faktów naukowych
Samodzielne formułowanie
definicji i zależności jako
wyniku rozumowania
Odtwarzanie procedur
laboratoryjnych (jak przepis
książki kucharskiej, hands-on
practice)
Procedura laboratoryjna tylko
jako narzędzie (minds-on
practice)
Tradycyjne praktyki
Metody IBSE
Poszukiwanie jednej
prawidłowej odpowiedzi
Pytania i dociekanie otwarte na
nowe idee i rozwiązania
Podawanie wymaganych
definicji i faktów naukowych
Samodzielne formułowanie
definicji i zależności jako
wyniku rozumowania
Odtwarzanie procedur
laboratoryjnych (jak przepis
książki kucharskiej, hands-on
practice)
Procedura laboratoryjna tylko
jako narzędzie (minds-on
practice)
Eksperyment jako ilustracja
poznawanego zjawiska
Eksperyment jako narzędzie,
służące rozwiązaniu problemu
Wskazówki dla nauczyciela stosującego IBSE
Poczuj naukowość. To generuje hałasy, zapachy, ruch i może denerwować
nauczyciela ☺
Uczenie się może być hałaśliwe i może wymykać się spod kontroli.
Wiedzę można znaleźć wszędzie, nie tylko w podręczniku.
Jeśli nie znasz odpowiedzi na pytanie to uczciwie powiedz to swoim
uczniom.
Ucz sceptycznego, krytycznego podejścia do informacji, teorii, prawd.
Łącz różne dziedziny nauki, ucz interdyscyplinarnie.
interdyscyplinarnie
Ucz o naukowcach, tych współczesnych i tych z historii nauki, ucz, w jaki
sposób doszli do osiągnięć, które stały się odkryciami, wynalazkami,
podwalinami współczesnej nauki.
Włączaj rodziców w nauczanie przedmiotów przyrodniczych np. w pracy
metodą projektów.
Nie obawiaj się wprowadzać nowe rozwiązania.
Proś o wsparcie (dyrektora, innych nauczycieli, rodziców i innych).
Mierz siły na zamiary.
Doing Good Science In Middle School, O. Jorgenson, J. Cleveland, R. Vanosdall, NSTApress,
Źródło bezpośrednie: Blaine 2001, Science is elementary, CESI Science.
Przykłady 1. i 2.
Idealny szyk lekcji IBSE
Na wejściu zrobić coś niestandardowego, pokazać lub
opowiedzieć albo zadać pytanie
duży „WOW factor”
Sprowokować uczniów do zadawania pytań
Stworzyć możliwości do samodzielnego/ w grupach
poszukiwania odpowiedzi, badania
wspólnie formułować wnioski i dochodzić do
zrozumienia procesu, reguł nim rządzących
na końcu doprowadzić do sformułowania zrozumiałej
definicji procesu/zjawiska.
Ciekawe pytania
Dlaczego dorośli nie stają się coraz ciężsi, skoro
codziennie jedzą?
Czy ogień żyje?
Jaka jest funkcja wosku, a jaka knota w świeczce?
Jeśli napompujemy piłkę to czy zmienia się jej masa?
Dlaczego woda jest wciągana do szklanki przez
gasnącą świeczkę?
Przykład 3. i 4.
Jak działa nauka? / How science works?
Twierdzenia naukowe nigdy nie są prawdą absolutną
Wiedza to wiadomości + umiejętności
Zadawanie pytań jest podstawą poznania
Metodami pracy naukowców są: zbieranie danych i obserwacje,
projektowanie układów doświadczalnych, szukanie danych
źródłowych
Prowadzenie uczciwych testów, które każdy może powtórzyć
Analiza i synteza jako podstawowe procesy myślowe
Sposoby komunikowania i publikowania wyników i odkryć
Przykład
Pytania kluczowe
Co mówią dane?
Czy dane mogą coś udowadniać? Czy raczej służą
obaleniu lub poparciu hipotezy?
Co jest faktem a co fikcją?
Przykład
Przebieg lekcji
Każda grupa dostaje kartę z wynikami jakiegoś doświadczenia z
zeszłego rocznika
Uczniowie mają krytycznie ocenić przedstawione wyniki, tak jakby byli
naukowcami:
Czy jestem w stanie interpretować informacje zawarte na karcie?
Czy mają one sens?
Czy jestem w stanie powtórzyć badanie wykonane przez poprzedników?
Czy zgadzam się z ich wnioskami? Dlaczego?
Przykład
Karta wyników
Pytanie badawcze: Jak zbudować papierowy model samolotu latający
dalej?
Hipoteza: Samolot będzie latał dalej, jeśli zwiększymy jego masę
Plan doświadczenia:
Złóż papierowy model samolotu
Rzuć nim, aby poleciał
Dołącz do „kadłuba” metalowy spinacz do papieru
Podrzucaj samolot kilka razy mierząc dystans
Wyniki:
Bez spinacza:
Ze spinaczem:
Próba 1
2
3
4
5
średnia
82 ft
50
93
32/sufit
80
67,4
Próba 1
2
3
4
5
średnia
60 ft
74
88
62
90
74,8
Wnioski: Dołączenie obciążnika w postaci spinacza powoduje
zwiększenie dystansu, jaki pokonuje samolot. Potrzebujemy więcej
przestrzeni do latania!
Przykład
Karta oceny doświadczenia
Na każde pytanie daj 1, 5 lub 10 punktów
Czy wykonano procedurę?
Czy test był odpowiedni do hipotezy?
Czy test był uczciwy?
Czy wykonano odpowiednią liczbę prób, czy zebrano
odpowiednią ilość danych?
Czy wniosek jest logiczny?
Jak oceniłbyś tych badaczy i ich zdolność do myślenia jak
naukowcy?
Eksperyment na lekcji
Najlepiej, żeby składał się z:
Zadawania pytań weryfikowalnych metodami naukowymi
Współpracy w niewielkich grupach
Zbierania danych
Analizowania danych
Prezentowania danych
Konstruowania naukowej odpowiedzi na zadane pytania
Eksperyment wzmacnia u uczniów:
zrozumienie pojęć naukowych
zainteresowanie i motywację
umiejętności praktyczne
umiejętności rozwiązywania problemów
nawyk rozumowania naukowego
rozumienie istoty nauk przyrodniczych
A. Hofsein, V.N. Lunetta, The Laboratory in Science Education: Foundations
for the Twenty-First Century, Wiley Periodicals, Inc., 2003;
Co daje eksperyment na lekcji?
wzmaga zainteresowanie przedmiotami przyrodniczymi zarówno
zdolnych, jak i słabszych uczniów
podwyższa motywację nauczycieli
wzmacnia pozytywne relacje społeczne w grupie
zwiększa rozumienie czym jest wiedza naukowa i jak powstaje
M. Rocard, Science Education NOW: A renewed pedagogy
for the future of Europe. KE, 2007;
A. Hofsein, V.N. Lunetta, The Laboratory in Science Education: Foundations
for the Twenty-First Century, Wiley Periodicals, Inc., 2003;
Ocenianie osiągnięć
Czy zmienny kąt padania promieni
Słońca na powierzchnię Ziemi
wpływa na jej temperaturę?
Uczniowie
przygotowali model
aby uzyskać
odpowiedź na to
pytanie:
WASL Washington Assessment of Student Learning.
Using Results to Improve Student Learning http://www.k12.wa.us
WASL Washington Assessment of Student Learning.
Using Results to Improve Student Learning http://www.k12.wa.us
Polecenie:
W jaki sposób uczniowie mogą zmienić swój model Ziemi i
Słońca, aby lepiej oddać rzeczywisty proces ogrzewania Ziemi
przez Słońce? Uważaj, by:
• Opisać tylko jedną zmianę, którą wprowadzisz do modelu.
• Wyjaśnić, jak, dlaczego ta konkretna zmiana lepiej odda
rzeczywisty proces ogrzewania Ziemi przez Słońce.
Klucz odpowiedzi:
Zmiana wprowadzona do modelu
W jaki sposób podniesie poziom
wierności odwzorowania oddziaływania
Słońca i Ziemi?
Zróżnicować powierzchnię – wgłębienia i
wypukłości
Ziemia nie ma równej powierzchni,
nagrzewa się więc w różnym stopniu
Zastosować większy blok z większą liczbą
termometrów
Słońce nagrzewa Ziemię pod różnym
kątem w tym samym czasie.
Wprowadzić do modelu wodę
Powierzchnia Ziemi jest w większości
pokryta wodą
Wprowadzić sztuczną atmosferę, np. wiatr
Wokół Ziemi istnieje ruch powietrza
Wprowadzić kulę zamiast bloku
Ziemia nie jest blokiem tylko kulą
Rekomendacje dla IBSE
dawanie uczniom możliwości samodzielnego prowadzenia
badań
prowadzenie szkolnych laboratoriów – na każdym poziomie
nauczania, z uwzględnieniem adekwatnego wyposażenia,
czasu pracy nauczyciela i wsparcia technicznego (nie
ograniczamy się do umiejętności manualnych,
manualnych ale także
wymagamy rozumowania)
nauczanie przedmiotów przyrodniczych poprzez kontekst i w
kontekście badań naukowych oraz zawodu naukowca
Raport Komisji Europejskiej
„Europe needs more scientists”
http://ec.europa.eu/research/conferences/2004/sciprof/pdf/final_en.pdf
Rekomendacje dla IBSE
Postulowana jest zmiana metod nauczania raczej niż treści
– w kierunku IBSE (przede wszystkim poprzez długoterminowe
szkolenie nauczycieli)
Raport Nuffield Foundation
„Science education in Europe:
critical reflections”
http://89.28.209.149/fileLibrary/pdf/
Sci_Ed_in_Europe_Report_Final.pdf
Nowa podstawa programowa a IBSE
Cele kształcenia – wymagania ogólne (biologia)
II. Znajomość metodyki badań biologicznych.
III. Poszukiwanie, wykorzystanie i tworzenie informacji.
IV. Rozumowanie i argumentacja.
Nowy egzamin gimnazjalny
Będzie sprawdzał poziom umiejętności rozumowania
naukowego oraz umiejętności złożonych.