Integrering af naturvidenskab i grundskolen betaler sig senere

Fra vandreture i naturen til at "observere fænomener"

Kan du huske første gang, du tog et blad op? Du var sikkert to eller tre år gammel og udforskede naturen. Måske har du bemærket dens unikke form, og om den var sprækket tør eller våd. Måske har en voksen hjulpet dig med at lave en farveblyant, der gnider dens årer, og du lærte, at det er sådan, blade får næringsstoffer - ligesom mennesker.

Tillykke – du gjorde videnskab!

"Observation af fænomener" er, hvordan de fleste af os blev introduceret til naturvidenskabelig læring, efterfulgt af at stille spørgsmål, lave undersøgelser eller afprøve ideer og lære at forklare sin tankegang. Men i folkeskoler på tværs af staten modtager eleverne i gennemsnit kun 1.5 times naturfagsundervisning ud af 30 klasseværelsestimer hver uge. Resultatet er, at eleverne ikke forberedes til naturfag i de højere klasser.

Tana Peterman er programmedarbejder for k-12 uddannelse ved Washington STEM, som leder Leadership and Assistance for Science Education Reform (LASER)* Alliance. LASER og OSPI afholder begge online webinarer for at hjælpe grundskolelærere og skoleledere gøre sagen for større videnskabeligt indhold i k-5 klasseværelser. LASER tilbyder også gratis online ressourcer og strategier til at integrere videnskab i allerede fyldte klasseværelsesskemaer.

Deres seneste webinar, "Elementary science needs a comeback", havde til formål at gøre netop det: ved at fremhæve eksempler fra skoledistrikter rundt om i staten, hvor grundskolelærere udmærker sig ved at integrere naturvidenskabelige begreber i matematik- og læselektioner.

Tana Peterman sagde: "Med elementær videnskab bliver vi ved med at lægge plaster på et system, der har brug for åben hjerteoperation. Vi taler om at uddanne hele barnet, men alligevel bliver vi ved med at bede dem om at lære i siloer.”

Tidlig videnskabsgrundlag

I sin kerne er videnskab at observere og give mening om verden omkring os - noget børn er godt rustet til at gøre takket være deres medfødte nysgerrighed.

Michelle Grove er videnskabskoordinator for Educational Service District (ESD) 101 i Spokane og har 25 års undervisningserfaring, herunder biologi, kemi og anatomi. Hun er også LASER-direktør for den nordøstlige region og statsdækkende meddirektør.

"At lære naturvidenskab i folkeskolen er grundlaget for alt, hvad der kommer bagefter. Uden det mister børn interessen og engagerer sig ikke dybt. Selv hvis de får naturvidenskabelige oplevelser af høj kvalitet på mellem- og gymnasieniveau, uden de grundlæggende færdigheder, såsom vigtigheden af ​​evidensbaseret ræsonnement, vil de kæmpe for at forlade vores k-12-system som videnskabeligt dygtige voksne." Hun understreger, at det betyder at forstå, at videnskaben ikke bare arbejder i et laboratorium, men også planlægger og udfører undersøgelser, løser problemer, skaber modeller, analyserer og fortolker data, konstruerer forklaringer og designer løsninger.

Lorianne Donovan-Hermann, videnskabskoordinator for ESD 123 i det sydøstlige Washington og direktør for Southeast LASER Alliance, sagde: "Når børn går i gymnasiet, med hensyn til naturvidenskabelig uddannelse, er der "haves" og "have-nots" . Børn, der ikke har naturfag i folkeskolen eller mellemskolen, kan komme bagud eller undgå naturfagstimer og tænke: "Jeg er ikke god til naturvidenskab." Og de vil aldrig overveje at tage et kursus på AP-niveau. De vil ende på en fuldstændig divergerende kurs.”

Selvom det er sandt, at ikke alle børn ønsker at være videnskabsmænd, når de vokser op, har alle elever brug for grundlæggende videnskabelig viden for at navigere i deres sundhed og miljø, forstå deres valg ved stemmeurnerne og endda vedligeholde deres hjem. Donovan-Hermann sagde: "Grundlæggende boligejerskab kræver lag af videnskabelig viden for at beskytte mod giftig skimmelsvamp fra et utæt rør eller forstå farerne ved en gaslækage. Og i vores egen krop kan det at vide, hvordan vira virker – og følge de seneste videnskabelige undersøgelser af, hvordan man behandler det – hjælpe os med at holde vores familier sikre.”

At overvinde tidsklemmen

Selv før pandemi resulterede i lavere testresultater for elever over hele landet kæmpede grundskolelærerne for at tilpasse naturfagsundervisningen ind i et allerede tætpakket skema. Opstrømsårsagen til dette er, at de fleste elementære klasseværelser fokuserer på matematik og læsning, og naturvidenskab bliver først vurderet i femte klasse i Washington. Da de fleste folkeskolelærere ikke også er godkendt i naturvidenskab, kan det for nogle føles uden for rækkevidde at undervise i det. Der er dog en lovende tilgang: Integrer videnskabelige begreber i læse-, skrive- og matematiktimer.

Michelle Grove sagde, at der er en misforståelse om, at matematik og læsning undervises isoleret. "I virkeligheden kan videnskabelige temaer integreres i matematik eller læse-/skriveopgaver - dette kaldes fænomenbaseret skrivning."

Grove sagde, at hun har arbejdet med lærere, der brugte planteanatomitimer til fænomenbaseret læsning og skrivning fra Åbne uddannelsesressourcer (OER), en gratis ressource for lærere. "Elevernes forståelse gik fra at lave simple tegninger i begyndelsen af ​​året til at vise disse hulfri forklaringer om videnskabelige processer."

Et andet eksempel på naturvidenskabsintegration er fra lærere i første og femte klasse i Olympia-området, som planlagde, at femteklasser skulle besøge den yngre klasse for at dele deres naturvidenskabelige læring. År senere mindede femte klasses naturfagslærer, TJ Thornton, hvor virkningsfuldt dette var for især én elev:

"En af drengene i min klasse spurgte: 'Hvornår skal vi lave den ting med førsteklasserne'? Nu var han ikke nødvendigvis den stærkeste studerende rent fagligt, og selvom det var det over halvdelen af ​​hans liv siden, han havde tænkt over det og var spændt på at dele videnskab med eleverne i første klasse."

Videnskabens udvikling: fra "absolut" til at integrere nye opdagelser

For mange har Covid-19-pandemien bragt betydningen af ​​at forstå grundlæggende videnskabelige processer hjem. Donovan-Hermann, videnskabskoordinator i Pasco, sagde, at teknologiske fremskridt har haft stor indflydelse på den videnskabelige forståelse.

”Videnskaben har ændret sig så meget, siden jeg gik i gymnasiet. Før lærte vi om 'det absolutte', men nu at kunne ændre mening, når videnskaben ændrer sig - det er afgørende."

Forståelse af evidensbaseret ræsonnement – ​​hvad enten det er i videnskab eller statskundskab – er også afgørende for afgangselever, der er alle-litterære elever.

Michelle Grove huskede: "Min datters klasse i syvende klasse fokuserede på vigtigheden af ​​bevisbaseret tænkning som et årelangt tema. Så da hun observerede politiske kommentatorer på tv skændes uden beviser, blev hun ked af det og sagde. 'Det skal de ikke have lov til!'”

Bed om mere videnskab

Grove sagde, at en måde, forældre kan støtte naturfagsundervisning på, er ved at deltage i deres skoles åbent hus og spørge: "Hvad laver du med læsning, matematik og naturvidenskab?" Hun sagde, at det, der hjælper elementær videnskab til at trives, er en sammenhæng mellem 1) administratorer, der kæmper for videnskab; 2) lærere, der har kompetencer og selvtillid, og 3) finansiering fra et system, der prioriterer det.

At have støtte fra den lokale skolebestyrelse kan hjælpe med at prioritere naturfaglig integration i klasseværelset. Scott Killough er den regionale videnskabskoordinator for ESD 113 og medlem af Tumwater District School Board. Han mindede om en samtale, skolebestyrelsen havde med sin tidligere forstander mod slutningen af ​​Covid-19-pandemien. Bestyrelsen besluttede, at Social Emotional Learning (SEL) skulle indgå i det årlige budget for at få en langvarig forandring. ”Det er nu en post i vores budget, uanset ændringer i personalet. SEL er kommet for at blive.” Han sagde, at en lignende tilgang kunne hjælpe med at integrere elementær videnskab.

På samme måde opfordrede Kimberly Astle fra Office of the Superintendent of Public Instruction (OSPI) lærere under webinaret i februar til at tænke på, hvordan videnskab kan være et anker til at understøtte læring i engelsk sprogkunst. "Jeg ser fremadgående bevægelse ved at se, hvordan videnskab er en del af et læringssystem."

Videnskabens underlige problem

Integrering af naturvidenskab i elementære klasseværelser kan også have en positiv indvirkning på fremme af racelighed - hvis lektionerne tilskynder eleverne til at bringe deres kulturelle erkendelser og værdier ind i videnskabelige undersøgelser. I de seneste årtier har undervisere og aktivister henledt opmærksomheden på videnskabsundervisningens "WEIRD" problem, det vil sige, at det var centreret om videnskab fra vestlige, uddannede, industrialiserede, rige og demokratiske (WEIRD) samfund. Videnskab i denne sammenhæng ofte ignoreret bidrag fra kvinder , mennesker af farve, eller endda hævdede eller fejlagtigt tilskrev deres opdagelser til hvide mandlige kolleger. Dette kan efterlade eleverne med ideen om, at kun visse slags mennesker "gør videnskab".

Da Donovan-Hermann underviste i 3. klasse i Tri-Cities-området, deltog hun i et ugelangt lærer-videnskabsmand-partnerskab (TSP) med en geolog ved Pacific Northwest National Laboratories. Målet var at øge lærerens viden og bringe det, hun lærte tilbage til sine elever.

"Jeg bragte billeder tilbage af mig, der arbejdede i felten med videnskabsmanden for at vise min klasse. En lille pige fra et landsamfund kiggede på billedet på min telefon og så tilbage på mig og sagde: 'Åh – det er det forkerte billede. Hvor er billedet af videnskabsmanden?' Jeg kiggede ned og sagde: 'Det er hende - det er Dr. Frannie Smith.' Denne lille pige vidste ikke, at kvinder kunne være videnskabsmænd."

Det inspirerede Donovan-Hermann til at invitere videnskabsmanden, "Dr. Frannie” for at tale med sin klasse. Dermed startede et partnerskab, som hun mener påvirkede mange af hendes elever. ”År senere løb jeg ind i den lille pige; hun var nu omkring 20 år og arbejdede på at spare op til college. Jeg husker hendes begejstring, da hun talte om at møde Dr. Frannie."

STEM Teaching Tools-bloggen tilbyder vejledning i at diskutere race i forbindelse med naturvidenskabelig uddannelse, "Race og racisme er til stede i naturvidenskabelige klasseværelser. Studerende, uanset hvor unge, er opmærksomme på race og afspejler samfundsmæssige skævheder. De lægger mærke til, hvem der er i rummet - både bogstaveligt (dig og andre studerende) og billedligt (hvem laver videnskab? hvordan ser en videnskabsmand ud?).

Washington STEM slår til lyd for naturvidenskabelig integration i grundskoleværelser, så alle elever i Washington kan svare på spørgsmålet, "Hvem laver videnskab?" med ét ord:

"Mig."

*organiseret af Leadership and Assistance for Science Education Reform (LASER) er en statsdækkende organisation, ledet af Washington STEM i partnerskab med OSPI, Education Service Districts (ESD) og Institute for Systems Biology. (Lær mere om hvordan LASER opstod.) Sammen leverer de webinarer, onlineressourcer, der fokuserer på at hæve egenkapitalen i videnskabelige grundskoler og 12-årige.