Het integreren van wetenschap in het basisonderwijs loont later

Van natuurwandelingen tot “fenomenen observeren”

Weet je nog de eerste keer dat je een blad oppakte? Je was waarschijnlijk twee of drie jaar oud en verkende het buitenleven. Misschien heb je zijn unieke vorm opgemerkt en of hij kraakdroog of nat was. Misschien heeft een volwassene je geholpen om met een krijtje over de aderen te wrijven en heb je geleerd hoe bladeren op deze manier voedingsstoffen krijgen, net als mensen.

Gefeliciteerd - je hebt wetenschap gedaan!

"Fenomenen observeren" is hoe de meesten van ons zijn geïntroduceerd wetenschappelijk leren, gevolgd door het stellen van vragen, het doen van onderzoek of het testen van ideeën, en het leren uitleggen van iemands denken. Maar in lagere klaslokalen in de staat krijgen studenten gemiddeld slechts 1.5 uur wetenschappelijk onderwijs, van de 30 lesuren per week. Het gevolg is dat leerlingen in de hogere klassen niet worden voorbereid op wetenschap.

Tana Peterman is de programmamedewerker voor k-12 onderwijs bij Washington STEM, dat de Leadership and Assistance for Science Education Reform (LASER)* Alliance leidt. LASER en OSPI organiseren beide online webinars om leerkrachten in het basisonderwijs en schoolleiders te helpen Maak de zaak voor meer wetenschappelijke inhoud in k-5 klaslokalen. LASER biedt ook gratis online bronnen en strategieën om wetenschap te integreren in reeds overvolle lesroosters.

Hun recente webinar, "Elementaire wetenschap heeft een comeback nodig", had precies dat doel: door voorbeelden uit schooldistricten in de staat te belichten waar basisschoolleraren uitblinken in het integreren van wetenschappelijke concepten in wiskunde- en leeslessen.

Tana Peterman zei: “Met elementaire wetenschap blijven we pleisters plakken op een systeem dat een openhartoperatie nodig heeft. We praten over het opvoeden van het hele kind, maar we blijven ze vragen om in silo's te leren.

Stichting vroege wetenschap

In wezen is de wetenschap het observeren en begrijpen van de wereld om ons heen - iets waartoe kinderen goed zijn toegerust dankzij hun aangeboren nieuwsgierigheid.

Michelle Grove is wetenschapscoördinator voor Educational Service District (ESD) 101 in Spokane en heeft 25 jaar onderwijservaring, waaronder biologie, scheikunde en anatomie. Ze is ook LASER-directeur voor de regio Noordoost en mededirecteur over de gehele staat.

“Wetenschap leren in de lagere klassen is de basis van alles wat daarna komt. Zonder dit verliezen kinderen hun interesse en gaan ze er niet diep op in. Zelfs als ze wetenschappelijke ervaringen van hoge kwaliteit krijgen op het niveau van de middelbare school en de middelbare school, zullen ze zonder die basisvaardigheden, zoals het belang van evidence-based redeneren, moeite hebben om ons k-12-systeem te verlaten als wetenschappelijk geletterde volwassenen. Ze benadrukt dat dit betekent dat je begrijpt dat wetenschap niet alleen in een laboratorium werkt, maar ook het plannen en uitvoeren van onderzoeken, het oplossen van problemen, het maken van modellen, het analyseren en interpreteren van gegevens, het construeren van verklaringen en het ontwerpen van oplossingen.

Lorianne Donovan-Hermann, wetenschapscoördinator voor ESD 123 in Southeast Washington en Southeast LASER Alliance Director, zei: "Tegen de tijd dat kinderen op de middelbare school zitten, zijn er in termen van wetenschappelijk onderwijs de 'haves' en de 'have-nots'. . Kinderen die geen wetenschap hebben op de basis- of middelbare school, kunnen achterop raken of wetenschapslessen vermijden, denkend: 'Ik ben niet goed in wetenschap.' En ze zullen nooit overwegen om een ​​cursus op AP-niveau te volgen. Dan komen ze op een heel andere koers terecht.”

Hoewel het waar is dat niet elk kind later wetenschapper wil worden, heeft elke student wetenschappelijke basiskennis nodig om door zijn gezondheid en omgeving te navigeren, zijn keuzes bij de stembus te begrijpen en zelfs zijn huis te onderhouden. Donovan-Hermann zei: “Fundamenteel eigenwoningbezit vereist lagen van wetenschappelijke kennis om te beschermen tegen giftige schimmel van een lekkende pijp of om de gevaren van een gaslek te begrijpen. En in ons eigen lichaam kan kennis van hoe virussen werken – en het volgen van de laatste wetenschappelijke studies over hoe het te behandelen – ons helpen om onze families veilig te houden.”

De tijdnood overwinnen

Zelfs voor de pandemie resulteerde in lagere testscores voor studenten in het hele land hadden basisschoolleraren moeite om wetenschappelijk onderwijs in te passen in een al overvol schema. De stroomopwaartse reden hiervoor is dat de meeste elementaire klaslokalen gericht zijn op wiskunde en lezen, en wetenschap wordt pas in de vijfde klas in Washington beoordeeld. En aangezien de meeste leraren op de basisschool niet ook worden onderschreven in de wetenschap, kan het voor sommigen onbereikbaar zijn om het te onderwijzen. Er is echter een veelbelovende aanpak: wetenschappelijke concepten integreren in lees-, schrijf- en rekenlessen.

Michelle Grove zei dat er een misvatting bestaat dat wiskunde en lezen afzonderlijk worden onderwezen. "In werkelijkheid kunnen wetenschappelijke thema's worden geïntegreerd in wiskunde- of lees- / schrijfopdrachten - dit wordt op fenomenen gebaseerd schrijven genoemd."

Grove zei dat ze heeft gewerkt met leraren die plantenanatomielessen gebruikten voor op fenomenen gebaseerd lezen en schrijven Onderwijsbronnen openen (OER), een gratis hulpmiddel voor docenten. "Het begrip van de studenten ging van het maken van eenvoudige tekeningen aan het begin van het jaar tot het tonen van deze gapless uitleg over wetenschappelijke processen."

Een ander voorbeeld van wetenschappelijke integratie is van leraren van de eerste en vijfde klas in de omgeving van Olympia, die van plan waren dat vijfde klassers de jongere klas zouden bezoeken om hun wetenschappelijke lessen te delen. Jaren later herinnerde TJ Thornton, leraar natuurwetenschappen van de vijfde klas, zich hoe belangrijk dit was voor één leerling in het bijzonder:

“Een van de jongens in mijn klas vroeg: 'Wanneer gaan we dat ding doen met de brugklassers'? Nu was hij academisch gezien niet per se de sterkste student, en ook al was hij dat wel meer dan de helft van zijn leven geleden, hij had erover nagedacht en was opgewonden om wetenschap te delen met de eerste klassers.

Evolutie van de wetenschap: van "absolute" naar integratie van nieuwe ontdekkingen

Voor velen heeft de pandemie van Covid-19 duidelijk gemaakt hoe belangrijk het is om fundamentele wetenschappelijke processen te begrijpen. Donovan-Hermann, wetenschapscoördinator in Pasco, zei dat technologische vooruitgang een grote invloed heeft gehad op wetenschappelijk inzicht.

“De wetenschap is zo veranderd sinds ik op de middelbare school zat. Vroeger leerden we over 'de absoluten', maar nu kunnen we van gedachten veranderen als de wetenschap verandert, dat is cruciaal.'

Ook is het begrijpen van evidence-based redeneren - of het nu in de wetenschap of in de politieke wetenschappen is - cruciaal voor afstuderende studenten die volledig geletterd zijn.

Michelle Grove herinnerde zich: 'De klas van mijn dochter uit de zevende klas concentreerde zich op het belang van op bewijzen gebaseerd denken als een jaar lang thema. Dus toen ze politieke commentatoren op tv zag ruziën zonder bewijs, was ze van streek toen ze zei. 'Dat zouden ze niet mogen doen!'”

Vraag om meer wetenschap

Grove zei dat een manier waarop ouders wetenschappelijk onderwijs kunnen ondersteunen, is door de opendeurdag van hun school bij te wonen en te vragen: "Wat doe je met lezen, rekenen en wetenschappen?" Ze zei dat wat elementaire wetenschap helpt te gedijen, een samenhang is van 1) bestuurders die voor wetenschap pleiten; 2) leraren die over vaardigheden en zelfvertrouwen beschikken, en 3) financiering door een systeem dat hier prioriteit aan geeft.

Ondersteuning van het plaatselijke schoolbestuur kan helpen bij het prioriteren van wetenschappelijke integratie in de klas. Scott Killough is de regionale wetenschapscoördinator voor ESD 113 en lid van de Tumwater District School Board. Hij herinnerde zich een gesprek dat het schoolbestuur tegen het einde van de Covid-19-pandemie had met zijn voormalige superintendent. Het bestuur heeft bepaald dat voor langdurige verandering Sociaal Emotioneel Leren (SEL) moet worden opgenomen in de jaarlijkse begroting. “Het is nu een post in onze begroting, ongeacht wijzigingen in het personeel. SEL is hier om te blijven.” Hij zei dat een vergelijkbare aanpak zou kunnen helpen bij het integreren van elementaire wetenschap.

Evenzo moedigde Kimberly Astle van het Office of the Superintendent of Public Instruction (OSPI) leraren tijdens het webinar van februari aan om na te denken over hoe wetenschap een anker kan zijn om het leren van Engelse taalkunsten te ondersteunen. "Ik zie voorwaartse beweging door te zien hoe wetenschap deel uitmaakt van een leersysteem."

Het RAAR probleem van de wetenschap

Het integreren van wetenschap in lagere klaslokalen kan ook een positieve invloed hebben op het bevorderen van raciale gelijkheid - als lessen studenten aanmoedigen om hun culturele lessen en waarden in wetenschappelijk onderzoek te brengen. In de afgelopen decennia hebben opvoeders en activisten de aandacht gevestigd op het 'WEIRD'-probleem van het wetenschapsonderwijs, dat wil zeggen dat het gericht was op wetenschap uit westerse, goed opgeleide, geïndustrialiseerde, rijke en democratische (WEIRD) samenlevingen. Wetenschap wordt in deze context vaak genegeerd bijdragen van vrouwen en mensen van kleur, of beweerden of schreven hun ontdekkingen zelfs ten onrechte toe aan blanke mannelijke collega's. Dit kan studenten het idee geven dat alleen een bepaald soort mensen "wetenschap doen".

Toen Donovan-Hermann 3e klas lesgaf in het Tri-Cities-gebied, woonde ze een week lang een leraar-wetenschapper-partnerschap (TSP) bij met een geoloog aan de Pacific Northwest National Laboratories. Het doel was om de kennis van de leraar te vergroten en wat ze leerde terug te brengen naar haar studenten.

“Ik heb foto's meegebracht van mijn werk in het veld met de wetenschapper om mijn klas te laten zien. Een klein meisje uit een plattelandsgemeenschap keek naar de foto op mijn telefoon en toen weer naar mij en zei: 'Oh, dat is de verkeerde foto. Waar is de foto van de wetenschapper?' Ik keek naar beneden en zei: 'Dat is zij - dat is dr. Frannie Smith.' Dit kleine meisje wist niet dat vrouwen wetenschappers konden zijn.”

Dat inspireerde Donovan-Hermann om de wetenschapper uit te nodigen, “Dr. Frannie" om haar klas toe te spreken. Zo begon een partnerschap dat volgens haar veel van haar studenten heeft beïnvloed. “Jaren later kwam ik het kleine meisje tegen; ze was nu ongeveer 20 jaar oud en werkte om te sparen voor de universiteit. Ik herinner me haar opwinding toen ze vertelde over haar ontmoeting met dr. Frannie.'

De STEM Teaching Tools-blog biedt begeleiding bij het bespreken ras in het kader van wetenschappelijk onderwijs, “Race en racisme zijn aanwezig in wetenschapsklaslokalen. Studenten, hoe jong ook, zijn zich bewust van ras en weerspiegelen maatschappelijke vooroordelen. Ze zien wie er in de kamer is – zowel letterlijk (jij en andere studenten) als figuurlijk (wie doet wetenschap? Hoe ziet een wetenschapper eruit?).”

Washington STEM pleit voor wetenschappelijke integratie in lagere klaslokalen, zodat alle studenten in Washington de vraag kunnen beantwoorden: "Wie doet wetenschap?" met één woord:

"Me."

*georganiseerd door Leadership and Assistance for Science Education Reform (LASER) is een landelijke organisatie, geleid door Washington STEM in samenwerking met OSPI, Education Service Districts (ESD) en het Institute for Systems Biology. (Leer meer over hoe LASER tot stand is gekomen.) Samen bieden ze webinars, online bronnen die zijn gericht op het vergroten van het eigen vermogen in wetenschappelijk onderwijs in k-12.