Nowoczesne nauczanie przedmiotów w przyrodniczych. Inquiry Based Science Education IBSE

Nowoczesne nauczanie przedmiotów w 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 ania w metodach IBSE budzenie naturalnej ciekawości ucznia zadawanie pytań rozwiązywanie problemów współpraca w grupie krytyczne myślenie pokazywanie istoty nauki i wizerunku naukowców prowadzenie doświadcze wiadczeń 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 użyciemu IBSE Sutman, 1998 Przed doświadczeniem Doświadczenie Po doświadczeniu Skala 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 4 - przewodnik Nauczyciel / Uczeń Uczeń Uczeń Uczeń Uczeń 5 - pełne Uczeń Uczeń Uczeń Uczeń Uczeń

Jak odróżni nić transmisję wiedzy od konstruowania wiedzy Transmisja wiedzy nauczyciel nie nauczyciel nauczyciel nauczyciel nauczyciel nie nie nie nie nie nie Czynności Ustalenie tematu (zadania) Temat (zadanie) postrzegane jako mające związek z podejmowanymi wcześniej działaniami Zadawanie pytań Identyfikacja ludzkiej wiedzy Lokalizacja zapisanych źródeł wiedzy Planowanie aktywności i przebiegu lekcji Użycie rozmaitych technik weryfikacji posiadanej wiedzy Dokonywanie uczniowskiej autoewaluacji Wiedza i umiejętności zastosowane w nowych sytuacjach Podejmowanie inicjatywy przez uczniów Naukowe koncepcje i zasady pojawiają się ponieważ są potrzebne Naturalne przedłużenie uczenia się poza szkołę Za: Ryta Suska-Wróbel Konstruktywistyczny model kształcenia implikacje dla praktyki szkolnej Yager, 1991 Konstruowanie wiedzy uczeń tak uczeń uczeń uczeń uczeń tak tak tak tak tak tak

Tradycyjne praktyki Metody IBSE Poszukiwanie jednej prawidłowej odpowiedzi Pytania i dociekanie otwarte na nowe idee i rozwiązania

Tradycyjne praktyki Metody IBSE Poszukiwanie jednej prawidłowej odpowiedzi Podawanie wymaganych definicji i faktów naukowych Pytania i dociekanie otwarte na nowe idee i rozwiązania Samodzielne formułowanie definicji i zależności jako wyniku rozumowania

Tradycyjne praktyki Metody IBSE Poszukiwanie jednej prawidłowej odpowiedzi Podawanie wymaganych definicji i faktów naukowych Odtwarzanie procedur laboratoryjnych (jak przepis książki kucharskiej, hands-on practice) Pytania i dociekanie otwarte na nowe idee i rozwiązania Samodzielne formułowanie definicji i zależności jako wyniku rozumowania Procedura laboratoryjna tylko jako narzędzie (minds-on practice)

Tradycyjne praktyki Metody IBSE Poszukiwanie jednej prawidłowej odpowiedzi Podawanie wymaganych definicji i faktów naukowych Odtwarzanie procedur laboratoryjnych (jak przepis książki kucharskiej, hands-on practice) Eksperyment jako ilustracja poznawanego zjawiska Pytania i dociekanie otwarte na nowe idee i rozwiązania Samodzielne formułowanie definicji i zależności jako wyniku rozumowania Procedura laboratoryjna tylko jako narzędzie (minds-on practice) 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. 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 a 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: Próba 1 82 ft 2 50 3 93 4 32/sufit 5 80 średnia 67,4 Ze spinaczem: 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 osiągni gnięć 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

Polecenie: WASL Washington Assessment of Student Learning. Using Results to Improve Student Learning http://www.k12.wa.us 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 Zróżnicować powierzchnię wgłębienia i wypukłości Zastosować większy blok z większą liczbą termometrów Wprowadzić do modelu wodę Wprowadzić sztuczną atmosferę, np. wiatr Wprowadzić kulę zamiast bloku W jaki sposób b podniesie poziom wierności odwzorowania oddziaływania Słońca i Ziemi? Ziemia nie ma równej powierzchni, nagrzewa się więc w różnym stopniu Słońce nagrzewa Ziemię pod różnym kątem w tym samym czasie. Powierzchnia Ziemi jest w większości pokryta wodą Wokół Ziemi istnieje ruch powietrza 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 umiejętno tności 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.