Approches et stratégies d'enseignement des sciences

Science du collège

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BSCS Science Learning a mis au point un programme reconnu à l'échelle nationale d'apprentissage des enseignants appelé Stella®, les enseignants scientifiques apprennent de l'analyse de cours. Les enseignants de la science de la K-12 qui souhaitent mettre en œuvre un curriculum basé sur la recherche, améliorer leur enseignement ou naviguer dans la science de la prochaine génération ont tous quelque chose à gagner de ce programme éprouvé. Et ainsi faire leurs étudiants.

Comment Stella fonctionne

Stella aide les enseignants à motiver les élèves à apprendre la science. Plus précisément, il soutient les enseignants à apprendre à utiliser des stratégies d'enseignement efficaces grâce à une puissant approche d'analyse de la leçon basée sur vidéo. Les stratégies incluent engager la pensée des étudiants et l'organisation d'instructions d'une manière qui relie les idées scientifiques. Les enseignants apprennent à utiliser ces stratégies en analysant des vidéos de classe et en partageant leur réflexion dans des sessions facilitées avec d'autres enseignants. Le programme Stella a lieu en personne, en ligne ou dans un format hybride au cours d'une année scolaire (généralement 90 heures), au cours de laquelle les enseignants appliquent ce qu'ils apprennent dans leurs propres salles de classe.

Un programme basé sur la recherche

BSCS propose désormais des versions largement accessibles de Stella. Les enseignants du collège peuvent s'inscrire à Stella pour un mystère médical, un programme entièrement en ligne qui soutient les enseignants dans la promulgation d'une unité de curriculum alignée par les NGSS. Les enseignants élémentaires peuvent s'inscrire à Stella Online, un programme entièrement en ligne qui soutient les enseignants dans la promulgation des unités de surface changeantes de l'eau et de la Terre.

Stella Balance et durabilité

BSCS est en partenariat avec les dirigeants et les éducateurs scientifiques tout au long de Tennessee et du Kentucky pour aider à répondre à une nécessité nationale d'apprentissage professionnel des enseignants de sciences de haute qualité. Avec la plus grande subvention de recherche de l'histoire de l'organisation, BSCS testera, affinera et renforcera son modèle Stella dans le but de créer une nouvelle version hybride (en ligne et en personne) de manière générale. Au cours de ce projet de cinq ans, BSCS travaillera avec des enseignants de 4e et 5e année principalement des besoins élevés, des districts ruraux et des écoles. Les dirigeants régionaux, y compris PIMSER (l'Institut de partenariat de l'Université de l'Est du Kentucky pour la réforme de l'éducation en mathématiques et en sciences de la science), l'aquarium de Tennessee et les partenaires d'instruction contribueront à garantir que le nouveau modèle Stella est aligné sur les normes scientifiques de l'État et l'impact est durable à long terme. Pendant ce temps, BSCS explore des stratégies pour fournir un accès équitable à Stella à travers le pays.

Stella pour un mystère médical

BSCS a développé un parcours de Stella entièrement en ligne pour soutenir les enseignants du collège dans la promulgation d'un curriculum de systèmes de corps 3D: un mystère médical. Cette unité alignée par la NGSS, développée en partenariat avec l'Oregon Public Breadinging, immerge des étudiants dans un environnement en ligne qui les conteste d'utiliser des compétences et des argumentations de raisonnement scientifique. Pendant huit semaines, les élèves enquêtent et finissent par résoudre "qu'est-ce qui ne va pas avec M'KENNA?" Les enseignants de test sur le terrain ont participé à 11 semaines d'apprentissage professionnel Stella pour améliorer leur promulgation de l'unité. L'objectif ultime est de faire de Stella pour un mystère médical de manière largement accessible aux enseignants du collège à travers le pays.

Stella Online

Il y a une décennie, BSCS a introduit Stella à 144 enseignants et 2 800 étudiants à travers la première portée de Colorado. BSCS a mené une étude expérimentale rigoureuse de ce programme d'apprentissage professionnel entièrement en personne. En conséquence, les enseignants et l'apprentissage des élèves se sont considérablement améliorés. Depuis lors, BSCS s'est demandé: une version entièrement en ligne du programme Stella CO soit-elle similaire? C'est ce que les BSCS explorent et évaluent aujourd'hui lors de son programme STELLA en ligne. L'objectif ultime est de soutenir davantage d'enseignants que jamais auparavant en offrant Stella dans un format en ligne pratique, accessible et efficace.

Stella Co

BSCS est en partenariat avec l'Université du Colorado, Boulder; Université du Colorado, Colorado Springs; et Université du Northern Colorado, Greeley. Il s'agit du premier projet Stella conçu pour collaborer avec les professeurs universitaires et les enseignants coopérants éduquant les enseignants de sciences du Moyen et secondaire de la conservation. Le programme a susceptible d'avoir une incidence sur un tiers de tous les nouveaux éducateurs de sciences secondaires certifiés par le Colorado chaque année. Des recherches sont menées pour développer une nouvelle compréhension des avantages et des défis liés à la mise en place de Stella à ce nouveau contexte. Et finalement, la recherche explorera l'efficacité de Stella sur les résultats de la pratique de première année pour les enseignants de la science secondaire de la conservation. En savoir plus ici.

Scole du lycée Stella

BSCS s'est associé aux écoles publiques du comté de Jefferson, au Kentucky, à livrer une version du programme Stella au tiers des enseignants de biologie du secondaire du district. Louisville est la première région des États-Unis à bénéficier de la recherche sur l'efficacité de Stella au niveau de la biologie du secondaire. Le programme PD a eu lieu tout au long de l'année scolaire 2017-2018. À la suite d'une intervention réussie, le BSCS est le port de développement du leadership des travaux de développement du leadership pour livrer Stella à un niveau plus large et durable à l'échelle du district.

Minnesota Stella

BSCS s'est associé à des écoles publiques de Minneapolis, des écoles publiques de Saint-Paul et de l'Université du Minnesota pour amener Stella à un large public à l'État du Minnesota accessible au moyen de ressources en ligne. C'était la première occasion pour BSCS d'élargir Stella Beyond School et d'intégrer une conception technique en alignement avec les nouvelles normes académiques de Minnesota en sciences. Le programme Stella résultant a couvert la tige d'enseignement et d'apprentissage des écoles élémentaires, intermédiaires et secondaires du Minnesota. BSCS a élargi l'impact de ce travail à l'échelle de l'État en renforçant la capacité de leadership chez les enseignants préparés par Stella.

Vista Plus

Les scientifiques des grandes universités, l'Académie nationale des sciences et la Maison-Blanche réclament une faculté de passer de l'enseignement traditionnel de la conférence à des stratégies d'apprentissage actif. L'apprentissage actif obtient des étudiants impliqués dans la recherche, l'interprétation et l'explication du matériel de cours. C'est une méthode fondée sur des preuves avec des récompenses pour les étudiants et les instructeurs. Cet article explore comment et pourquoi - faculté doit intégrer l'apprentissage actif dans leurs cours.

Les élèves de la biochimie de l'Université de Seattle de Jenny Loertscher se promènent dans la salle de classe, bavardant et riants. Dix minutes plus tard, les 30 sont en petits groupes, grappinant avec des problèmes appliqués sur la fermentation de lactate. Loertscher écoute dans, Note des questions et modère éventuellement une discussion de classe des solutions. La structure de discussion pousse les étudiants à articuler leurs hypothèses et leurs preuves. La classe pèse les forces et les faiblesses des arguments et les meilleurs moyens de les communiquer - bonne préparation à l'examen de la semaine prochaine.

Démarrer simple. Nous suggérons une "règle de 10%", ce qui signifie faire de petites étapes et travailler un peu de la classe à la fois. C'est comme la science expérimentale. Vous ne changez généralement pas toutes les variables à la fois.

C'est ce que l'apprentissage actif centré sur les étudiants ressemble. Les élèves font l'activité significative de la collecte, de l'organisation, de l'analyse et de l'interprétation d'informations et de l'expliquer aux autres. Dans les cours de cours centrés sur les instructeurs, les professeurs font ce travail, apprenant souvent plus que les étudiants.

Comment fonctionne l'apprentissage actif

Tous les méthodes d'apprentissage actif visent à transformer les élèves de notes passives à des penseurs scientifiques engagés. La technique de Loertscher est une enquête guidée orientée vers le processus (Pogil), initiée dans des classes de chimie de l'Université de Seattle de Vicky Minderhout Thorsell. Les autres méthodes comprennent l'apprentissage basé sur des cas et les problèmes, courants dans les écoles de médecine et les salles de classe retournées, dans lesquelles les élèves surveillent des conférences vidéo comme devoirs et travaillent sur des problèmes de classe. La mise en œuvre de ces approches n'est pas facile mais peut être enrichissante.

"L'apprentissage basé sur une enquête rend les personnes mal à l'aise", déclare Minderhout Thorsell. "Vous guidez les étudiants vers des conclusions afin que vous ne répondiez pas directement aux questions, ce qui peut être frustrant pour tout le monde." Pour comprendre comment et pourquoi l'apprentissage actif travaille, dit-elle, pensez-y en tant que coaching. Lors d'une pratique de football, les joueurs sont sur le terrain, obtiennent des conseils de l'entraîneur. Ils ne sont pas assis sur l'écoute du banc, puis travaillent plus tard à la maison. "Comment pouvez-vous apprendre à faire la science", demande à Minderhout Thorsell, "si vous ne le pratiquez pas avec les autres?"

Les élèves des cours d'apprentissage actif se plaignent du sentiment d'aveugle-aveugle de discuter des informations qu'ils n'ont pas encore maîtrisé. Beaucoup apprécient cependant qu'ils restent réveillés en classe, ont fréquemment des interactions avec la faculté et, bien que initialement contestées, en apprennent finalement plus. «Nous disons que si vous n'êtes pas en difficulté, vous n'apprenez pas», dit Minderhout Thorsell.

En engageant les étudiants en classe, les professeurs donnent aux élèves plus de responsabilités pour leur propre apprentissage. L'apprentissage actif offre également aux élèves de pratiquer des compétences professionnelles cruciales, notamment de travailler dans des équipes et de résoudre des problèmes ouverts. Pour les professeurs, l'apprentissage actif peut rendre plus satisfaisant. "Depuis que nous passons beaucoup de temps de classe à construire des arguments scientifiques et de les communiquer," dit Loertscher ", je peux poser des questions d'examen de niveau supérieur. Les étudiants attendent-y et savent que je vais exiger des réponses rigoureuses." Ne vous attendez pas à des scores d'évaluation des étudiants plus élevés. Loertscher dit qu'après passer des conférences traditionnelles aux classes basées sur une enquête, elle a obtenu des commentaires plus positifs et négatifs, mais dans l'ensemble, ses évaluations d'étudiants moyens n'ont pas changé.

Le cas d'apprentissage actif

"Commencez simple. Nous suggérons une règle de 10% », ce qui signifie faire de petites étapes et travailler un peu de la classe à la fois. C'est comme la science expérimentale. Vous ne changez généralement pas toutes les variables à la fois. »- Jennifer Frederick

Alors, pourquoi passer de l'instructeur centrée sur les méthodes centrées sur les étudiants, en particulier lorsque le mandat et la promotion se concentre sur la recherche au lieu d'enseigner? «Preuve», déclare Jennifer Frederick, directrice générale du Centre universitaire de Yale pour l'enseignement et l'apprentissage. Un vaste corps de littérature soutient l'efficacité de l'apprentissage actif sur les conférences traditionnelles pour la performance et la compréhension des examens de l'étudiant.

Susan Howitt, responsable adjoint de la biologie Enseignement et apprentissage de la biologie, École de recherche de biologie, Université nationale australienne, Études Les transporteurs de cellules en plus de ses tâches administratives et d'enseignement. Elle comprend la pression pour publier et l'inquiétude que la modification des méthodes d'enseignement prend du temps; Cependant, les personnes qui utilisent un style d'enseignement basé sur la conférence sont souvent convaincus de changer quand ils voient des preuves de leurs propres cours, dit-elle. "Quand les professeurs obtiennent des commentaires détaillés de leurs propres étudiants, ils considèrent généralement que les étudiants qui semblaient confiants n'étaient pas si confiants de ce qu'ils savaient. Même à la fin d'un cours, beaucoup sont confondus sur des concepts clés."

Frederick pointe également une tendance nationale à l'enseignement scientifique, qui encourage la faculté à appliquer des principes de recherche à l'enseignement. Le concept est promu par, parmi beaucoup d'autres, Jo Handelsman, qui est maintenant dans le bureau de la Science et de la politique de la science et de la technologie blanche (Bit. Y / 1KD197B). L'enseignement scientifique et basé sur la recherche a du sens pour la faculté dont la science s'appuie sur des preuves antérieures et avance le domaine grâce à des expériences et à une analyse axées sur des hypothèses, explique Frederick. "Les professeurs de sciences des institutions de recherche d'Elite sont des personnes ambitieuses qui recherchent l'excellence dans tout", dit-elle. "Ils découvrent qu'ils peuvent utiliser leurs classes pour tester des hypothèses sur la manière dont les étudiants apprennent et évaluent différentes méthodes d'apprentissage."

L'expérience dans l'enseignement fondé sur la recherche est un actif professionnel pour la nouvelle faculté et les postdocs entrant dans un marché académique difficile. Et devenir un spécialiste de l'éducation spécifique à la discipline est une carrière émergente, déclare Francis Jones, géophysicien et spécialiste de l'éducation dans la Terre, océan et science de l'atmosphère à l'Université de la Colombie-Britannique (UBC). "C'est un domaine de croissance", dit-il, "à mesure que la demande augmente pour l'éducation postsecondaire". Les spécialistes de l'éducation, déclare Jones, sont des experts dans leur domaine et dans l'enseignement et l'apprentissage dans ce domaine. Ils sont plus efficaces lorsqu'ils sont intégrés à un département comme personnel de soutien permanent ou faculté. Leur travail introduit et partageait des stratégies pédagogiques réussies afin que le ministère n'utilise les méthodes d'enseignement les plus récentes et fondées sur des preuves pour aider les élèves à progresser.

Pour les universités, un avantage majeur de l'apprentissage actif est une réduction des taux d'échec et une éventuelle rétention accrue des étudiants en sciences, y compris des minorités sous-représentées et des étudiants ayant des inconvénients économiques. Les méthodes d'apprentissage actif offrent des commentaires continus sur les progrès des élèves. Les professeurs savent donc tôt quels concepts sont difficiles et que les élèves tombent derrière. Ils peuvent faire des corrections immédiatement au lieu d'attendre après un examen. L'apprentissage actif forme des étudiants dans des compétences largement applicables telles que la résolution de problèmes, elle profite donc aux étudiants des origines défavorisées qui ont moins d'expérience scientifique (bit. Y / 1FLGPZD).

Pour le faculté Présentation de l'apprentissage actif dans leur classe, les praticiens expérimentés ont deux mots: obtenir de l'aide. Une grande communauté d'éducation scientifique est disponible pour répondre aux questions et offrir des conseils sur des techniques d'enseignement fondées sur des preuves. Des directives sont disponibles pour toutes les tailles de classe et les sujets. Comme Yale University, de nombreuses institutions ont des centres d'enseignement pouvant relier les professeurs avec des pairs qui utilisent des stratégies d'apprentissage actives et peuvent donner des conseils pratiques. Les centres d'enseignement universitaire ont également une expertise pour évaluer les méthodes d'enseignement scientifique. "Nous pouvons aider à évaluer l'impact d'une innovation pédagogique", déclare Frederick. "Nous avons les instruments et l'expérience analytique et le savoir-faire d'utiliser des données pour guider les professeurs à des résultats réussis."

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