將科學融入小學課堂會帶來紅利

從自然漫步到“觀察現象”

你還記得第一次拿起樹葉是什麼時候嗎？ 您可能只有兩三歲，正在戶外探索。 也許您注意到它獨特的形狀，以及它是否乾燥或潮濕。 也許一個成年人幫助你用蠟筆摩擦它的靜脈，你了解到這些是葉子獲取營養的方式——就像人一樣。

恭喜你——你完成了科學！

“觀察現象”是我們大多數人被介紹的方式 科學學習，然後提出問題，進行調查或測試想法，並學習解釋自己的想法。 但在全州的小學課堂中，學生每週 1.5 個小時的課堂時間中平均只接受 30 個小時的科學教育。 結果是學生沒有為高年級的科學做好準備。

Tana Peterman 是華盛頓 STEM 的 K-12 教育項目官員，該機構負責領導科學教育改革 (LASER)* 聯盟的領導和援助。 LASER 和 OSPI 均舉辦在線網絡研討會，為小學教師和學校領導提供幫助 提出理由 在 K-5 教室中提供更多科學內容。 LASER 還提供免費的在線資源和策略，將科學融入到已經排滿的課堂日程中。

他們最近的網絡研討會“基礎科學需要捲土重來”就是為了做到這一點：通過重點介紹全州各學區的例子，這些學區的小學教師擅長將科學概念融入數學和閱讀課程中。

塔納彼得曼說：“通過基礎科學，我們不斷地在需要進行心臟直視手術的系統上貼上創可貼。 我們談論教育整個孩子，但我們卻不斷要求他們在孤島中學習。”

早期科學基礎

科學的核心是觀察並理解我們周圍的世界——由於孩子們與生俱來的好奇心，他們完全有能力做到這一點。

米歇爾·格羅夫 (Michelle Grove) 是斯波坎教育服務區 (ESD) 101 的科學協調員，擁有 25 年的教學經驗，包括生物學、化學和解剖學。 她還是東北地區激光總監和全州聯合總監。

“小學階段學習科學是以後一切的基礎。 沒有它，孩子們就會失去興趣，然後就不會深入參與。 即使他們在初中和高中階段獲得了高質量的科學經驗，但如果沒有這些基本技能，例如基於證據的推理的重要性，他們將很難以具有科學素養的成年人的身份退出我們的 k-12 系統。” 她強調，這意味著要理解科學不僅僅是在實驗室中工作，還包括規劃和開展調查、解決問題、創建模型、分析和解釋數據、構建解釋以及設計解決方案。

華盛頓東南部 ESD 123 科學協調員兼東南激光聯盟主任 Lorianne Donovan-Hermann 表示：“當孩子們上高中時，在科學教育方面，就存在‘富人’和‘窮人’了。” 。 在小學或中學沒有學過科學的孩子可能會落後或逃避科學課程，認為“我不擅長科學”。 他們永遠不會考慮參加 AP 級別課程。 他們最終會走上完全不同的道路。”

雖然並不是每個孩子長大後都想成為一名科學家，但每個學生確實需要基本的科學知識來了解他們的健康和環境，了解他們在投票箱中的選擇，甚至維護他們的家園。 多諾萬-赫爾曼說：“基本的住房所有權需要多層科學知識，以防止管道洩漏導致有毒黴菌或了解煤氣洩漏的危險。 在我們自己的身體裡，了解病毒是如何工作的，並遵循有關如何治療病毒的最新科學研究，可以幫助我們保證家人的安全。”

克服時間緊迫

甚至在 大流行導致考試成績下降 對於全國各地的學生來說，小學教師都在努力將科學教育納入已經排滿的日程中。 造成這種情況的上游原因是，大多數小學課堂都專注於數學和閱讀，而華盛頓州直到五年級才對科學進行評估。 此外，由於大多數小學教師都沒有獲得科學方面的認可，對一些人來說，教授科學可能感覺遙不可及。 然而，有一個有前途的方法：將科學概念融入閱讀、寫作和數學課程中。

米歇爾·格羅夫表示，人們存在一種誤解，認為數學和閱讀是分開教授的。 “實際上，科學主題可以融入數學或閱讀/寫作作業中——這就是所謂的基於現象的寫作。”

格羅夫說，她曾與老師合作，利用植物解剖學課程進行基於現象的閱讀和寫作。 開放教育資源 (OER)，為教師提供的免費資源。 “學生們的理解從年初創作簡單的圖畫，到展示對科學過程的無縫解釋。”

科學整合的另一個例子來自奧林匹亞地區的一年級和五年級教師，他們計劃讓五年級學生參觀低年級班級，分享他們的科學知識。 多年後，五年級科學老師 TJ Thornton 回憶起這對一名學生的影響有多大：

“我班上的一個男孩問，‘我們什麼時候對一年級學生做這件事’？ 現在，他不一定是學業上最強的學生，儘管它是 半輩子以前，他一直在思考這個問題，並很高興能與一年級學生分享科學知識。”

科學的演變：從“絕對”到整合新發現

對於許多人來說，Covid-19 大流行讓他們認識到了解基本科學過程的重要性。 帕斯科的科學協調員多諾萬-赫爾曼表示，技術進步對科學理解產生了重大影響。

“自從我上高中以來，科學發生了很大的變化。 以前，我們了解‘絕對’，但現在，當科學發生變化時能夠改變我們的想法——這是至關重要的。”

此外，理解基於證據的推理——無論是在科學還是政治學領域——對於全識字學習者的畢業生來說至關重要。

米歇爾·格羅夫回憶道：“我七年級女兒的班級將循證思維的重要性作為為期一年的主題。 因此，當她在電視上看到政治評論員在沒有證據的情況下爭論時，她很沮喪，說。 “他們不應該被允許這樣做！”

尋求更多科學知識

格羅夫說，家長支持科學教育的一種方式是參加學校的開放日並詢問“你們在閱讀、數學和科學方面做了什麼？” 她說，有助於基礎科學蓬勃發展的因素是：1）擁護科學的管理者； 2) 擁有技能和信心的教師，以及 3) 來自優先考慮的系統的資金。

獲得當地學校董事會的支持可以幫助優先考慮課堂上的科學整合。 Scott Killough 是 ESD 113 的區域科學協調員，也是塔姆沃特地區學校董事會的成員。 他回憶起學校董事會在 Covid-19 大流行結束時與其前校長進行的一次談話。 董事會決定，為了實現持久的改變，社交情感學習 (SEL) 應納入年度預算。 “無論人員變動如何，它現在都是我們預算中的一個項目。 SEL 將繼續存在。” 他說類似的方法可以幫助整合基礎科學。

同樣，公共教育總監辦公室 (OSPI) 的 Kimberly Astle 在二月份的網絡研討會上鼓勵教師思考科學如何成為支持英語語言藝術學習的支柱。 “通過了解科學如何成為學習系統的一部分，我看到了前進的動力。”

科學的奇怪問題

如果課程鼓勵學生將他們的文化學習和價值觀帶入科學調查，那麼將科學融入小學課堂也可以對促進種族平等產生積極影響。 近幾十年來，教育家和活動家已經開始關注科學教育的“怪異”問題，即科學教育以來自西方、受過教育、工業化、富裕和民主（WEIRD）社會的科學為中心。 在這種情況下，科學常常被忽視 婦女的貢獻 和 有色人種，甚至聲稱或錯誤地將他們的發現歸因於白人男性同事。 這可能會讓學生認為只有某些類型的人才能“從事科學”。

當多諾萬-赫爾曼在三城地區教三年級時，她與太平洋西北國家實驗室的一位地質學家一起參加了為期一周的教師-科學家合作夥伴關係 (TSP)。 目標是增加教師的知識並將她所學到的知識帶回給學生。

“我帶回了我和這位科學家一起在野外工作的照片來展示我的班級。 一個來自農村社區的小女孩看了我手機上的照片，然後回頭對我說：‘哦——那張照片不對。 科學家的照片在哪裡？ 我低下頭說：“那就是她——那就是弗蘭妮·史密斯博士。” 這個小女孩不知道女性也可以成為科學家。”

這激發了多諾萬-赫爾曼邀請這位科學家，“博士。 弗蘭妮”向她的班級講話。 由此開始了一種夥伴關係，她認為這種夥伴關係影響了她的許多學生。 “多年以後，我遇到了那個小女孩； 她現在大約20歲，正在努力攢錢上大學。 我記得當她談到與弗蘭妮博士見面時她的興奮。”

STEM 教學工具博客提供討論指導 科學教育背景下的種族，“科學課堂上存在種族和種族主義。 學生，無論年齡多大，都了解種族並反映社會偏見。 他們注意到房間裡的人——無論是字面上的（你和其他學生）還是像徵上的（誰從事科學？科學家是什麼樣子？）。

華盛頓 STEM 倡導將科學融入小學課堂，以便華盛頓的所有學生都能回答這個問題， “誰做科學？” 用一句話來說：

“我。”

*由科學教育改革領導和援助 (LASER) 組織，是一個全州範圍的組織，由華盛頓 STEM 與 OSPI、教育服務區 (ESD) 和系統生物學研究所合作領導。 （學習更多關於 激光是如何產生的.) 他們共同提供網絡研討會和在線資源，重點關注提高 K-12 科學教育的公平性。