利用独立的科学本质和内容嵌入式的微型课程，提高智利在职小学教师对科学本质的理解外文翻译资料

 2023-01-07 15:46:25

利用独立的科学本质和内容嵌入式的微型课程，提高智利在职小学教师对科学本质的理解

原文作者：Hernaacute;n Cofreacute;bull;Claudia Vergarabull;

Norman G. Ledermanbull;Judith S. Ledermanbull;

David Santibaacute;n tilde;ezbull;Javier Jime acute;nezbull;

Macarena Yancoviccopy;美国科学教师教育协会 2014年

摘要：理解科学本质(NOS)被认为是学生科学素养发展的关键。 但各种研究表明，大量的中小学科学教师对NOS没有足够的理解。本研究调查了智利小学教师对NOS的理解是如何通过一年专业发展项目而受到影响的，该项目将NOS教学作为一个主题贯穿于两种微型课程中。 12名教师参加这个着为期一年的发展项目，该项目重于提高教师的内容知识，包括在两门独立的NOS微型课程（36小时）和五门科学内容微型课程（30小时）中的两门课程（每门课3小时）中嵌入NOS的教学。在课程开始（1月）和结束（12月）时，采用NOS（D 版本）的问卷和访谈来评估教师对NOS的理解。小学教师们对NOS的创造性、推断性和试探性三个方面的理解有所提高。根据教师们的看法，提高他们对NOS的理解最重要的活动是在两种类型的微型课程（独立的科学本质和内容嵌入式的微型课程）中的去情境化活动。此外，我们还讨论了该专业发展项目的影响。

关键词：科学本质； 科学本质教学； 专业发展项目； 小学科学教师； 科学本质微型课程； 智利

引言

许多作者认为NOS是科学素养的重要组成部分（Abd-El-Khalickamp;Lederman, 2000年; 美国先进科学协会, 1990年; Lederman, 2007年; 全国科学研究委员会, 1996年; Osborne, Collins, Ratcliffe, Millar, amp;Duschl, 2003年）。然而，无论科学教师的教学经验（职前和在职）、年级水平（小学或中学）和所教学科，无论使用何种评估工具，都显示其不具备对NOS的充分理解（Lederman, 2007）。为了解决这一问题，针对在职和职前教师提出了专业发展计划和干预措施。根据文献，大多数NOS教学发生在科学方法课程中（例如, Abd-El-Khalick amp; Akerson, 2009; Abd-El-Khalick, Bell, amp; Lederman, 1998; Akerson, Abd-El-Khalick, amp; Lederman, 2000; Bell, Lederman, amp; Abd-El-Khalick, 2000; Seung, Bryan, amp; Butler, 2009; Tsai, 2006）。在科学内容课程中（例如Abd-El-Khalick, 2001; Donnelly amp; Argyle, 2011; McDonald, 2010; Posnanski,2010），或在历史或科学哲学课程（例如，Abd-El-Khalick amp; Lederman, 2000;Lin amp; Chen, 2002;Tsai, 2006），或在科学家实验室的真实经验（例如，Morrison, Raab， amp; Ingram, 2009;Schwartz, Lederman， amp; Crawford, 2004），NOS教学的例子较少。另一方面，独立的NOS课程在在职和职前教师教育中都很少使（Backhus amp; Thompson, 2006），关于这类课程效果的研究也很（参见Lederman, Lederman， amp; White, 2009;麦科马斯,1998;Clough amp; Olson, 2012年，获得少数独立的NOS课程的例子）。在目前的研究中，我们使用了一种教学NOS的方法，包括两个独立的NOS微型课程和五个科学内容微型课程中的NOS课程，作为为期一年的专业发展计划的一部分。就我们所知，这是第一次将NOS课程与学科课程相结合，以提高国小在职教师对NOS的认识。

教学方法

研究人员认为对NOS的误解可以通过调查有效地改变的想法是不正确的（Bell, Blair, Crawford, amp;Lederman, 2003; Lederman, 2007）。过去20年的许多研究，包括一些带有前测和后测的准实验组设计的研究，已经非常清楚地表明，明确和反思性的教学方法更有效（Abd-El-Khalick amp; Lederman, 2000; Akerson等, 2000;Bell,Matkins, amp; Gansneder, 2011;Matkins amp; Bell, 2007; Morrison等, 2009;Schwartz等, 2004）。在这种明确和反思的NOS教学方法中，有各种类型的NOS教学课程（Backhus amp; Thompson, 2006;McComas, Clough amp; Almazroa, 1998）。文献已经确定了以下五种类型的课程：科学方法课程，科学内容课程，真实的科学经验（例如，在研究实验室实习），历史或科学哲学课程，和也称为退出课程的独立的NOS课程，（Backhus amp; Thompson, 2006;Lederman,2007;McComas等，1998）。

在这些类型的课程中，科学方法课程是改变教师对NOS理解的最常用的方法（例如，Abd-El-Khalick amp; Akerson, 2004, 2009;Akerson等，2000;阿克森，Buzzelli， amp; Eastwood, 2012;Bell等, 2011;Matkins amp; Bell, 2007;Seung等，2009）。例如，Abd-El-Khalick和Akerson（2004）对28名小学职前教师进行的研究表明，在科学方法课程结束时，在大多数被研究的NOS方面，知情类教师的数量增加了50%以上。在最近的一项包括16名职前小学教师的研究中，Akerson等（2012）表明，在指导后，新教师在知情类别中的比例从NOS的实证方面的20%到观察和推断方面的80%不等。然而，教师对NOS的理解在其他类型的课程（如真实的科学经验）中表现出较少的增强（Morrison等, 2009;史瓦兹等, 2004）和历史或科学哲学课程（Abd-El-Khalick amp; Lederman, 2000; Lin amp; Chen, 2002; Tsai, 2006）。在一项包括21个在职中学科学教师参加沉浸式真实科学研究计划，Schwartz等（2004）发现，尽管该计划有效地启动了老师对NOS的理解的积极变化，但其限制了教师对NOS观点的反思机会，最终知情的新教师的比例仅为10％至48％。这些发现应该谨慎分析，因为有关NOS教学的大多数研究都检查了科学方法课程（请参见“简介”部分），并且每种教学模式的持续时间（周至月），所使用的环境（请参见Clough, 2006年的评论），以及应用的教学策略（例如，讨论社会科学问题的讨论、戏剧表演和实践活动）。在科学内容课程中，NOS教学的例子（例如，Abd-El-Khalick, 2001; Donnelly amp; Argyle, 2011; McDonald, 2010）和独立的NOS课程（Clough amp; Olson, 2012;Lederman等, 2009; McComas, 1998）更少。在职前科学教师教育项目中缺乏这一类型的课程是值得注意的。根据Backhus和Thompson（2006），在美国只有6%的职前中学教师和2%的职前小学教师将NOS课程作为教育要求。这项研究调查的大多数大学（67%到73%）没有在NOS上提供单独的课程。

尽管已经进行了一些有关如何开发特定的独立NOS课程的研究（例如，Clough＆Olson, 2012; Eichinger, Abell, ＆Dagher，1997），但对这些课程的有效性的评估几乎没有用。 Lederman等人报告了在这种课程中关于改变教师对NOS理解的唯一可用经验。（2009） 。这些工作表明，参加过特定NOS和探究课程的在职科学科教师对NOS的理解有所提高（2009年新任知情教师的比例从25％到100％不等）甚至更好（在60％到100％之间）（2010）。

研究背景

在智利，公立和私立学校的课程都是由政府制定的。对于科学而言，自上世纪末以来就已经出现了科学素养的目标（Cofre, 2012; MINEDUC, 2009）。然而，NOS在新标准文件中没有清楚地解释NOS的理解和学生应该知道的内容（Cofreacute;, 2012）。但大多数科学教师教育计划并未将NOS作为要涵盖的主题（Cofreeacute;t等, 2010, 2012）智利政府没有将NOS和科学探究作为优先事项。

智利的教育要求是8年小学教育（6-13岁）和4年中学教育（14-17岁）。小学和中学科学教师的课程有很大的不同。小学1-8年级的职前教师项目通常要求不超过两门自然科学课程和一门科学指导课程，因为教师必须为教授其他内容领域做好准备（Vergara amp; Cofreacute; 2008）。9-12年级的中学科学教师项目包括更广泛的一到两个科学学科的教育（通常4年超过15门课程）和科学教学（通常两个课程）（Cofre等, 2010, 2012）。因此，在5-8年级（学校水平与美国的中学非常相似）教授更复杂科学问题的小学教师通常没有足够的学科知识来教授科学（OECD, 2009）。

一些使用标准化纸和铅笔工具的智利研究表明，许多科学教师对NOS持有naıuml;ve观点（Contreras, 2009;Ravanal amp; Quintanilla, 2009）。例如Contreras（2009）发现，在一组中学科学教师中，大多数人认为科学知识是客观的、不可改变的。Ravanal和Quintanilla（2009）的研究表明，许多生物教师强烈认同诸如科学是客观、中立和公正的，以及一种科学理论的转变是基于客观标准的这样的说法。

学习和研究问题的目的

本研究首次评估了小学科学教师对NOS的理解，以及如何提高智利科学教师对NOS的理解。这项研究的首要目标是使用开放式工具D （VNOS-D ）版本（Lederman，2007年）来描述智利小学教师对NOS的理解。第二个目标是描述一个专业发展计划如何影响基本教师对NOS的理解，该计划包括教授NOS的两种不同类型的微型课程：两个独立的NOS微型课程和五种内容嵌入型微型课程。我们按照McComas等人（1998）的建议实施了这种教学方法。当参与者在多个环境中接触NOS时，最好地达到NOS理解。

根据文献（Clough, 2006; Clough amp; Olson, 2012;Donnelly amp; Argyle, 2011; kishfe amp; Lederman, 2006, 2007）、去语境化（或非整合）和语境化（或整合）活动也被用于在两种不同类型的微型课程中教授NOS。本研究的基本假设是，包含两种类型的微型课程（独立的微型课程和科学内容与NOS微型课程）和两种类型的语境（去语境化的和语境化的）将有助于发展在职小学教师的理解。因此，下面为指导本研究的研究问题：

小学教师在专业发展计划之初对NOS的理解是什么？

小学教师在参加了为期一年的专业发展计划（包括独立的NOS微型课程和内含NOS课程的科学内容微型课程）后，对NOS的理解如何变化?

研究方法

本研究使用测试前/测试后的研究设计来调查创新教学方法对在职基础科学教师对NOS理解的影响。 使用定性和定量方法来表征教师对NOS的看法，并探索教师对NOS看法的变化。具体方法将在以下部分中讨论。

参与者

样本包括自愿参与研究的12名小学教师（8名女性和4名男性）。有20名教师参加了这个专业发展计划。参加该计划的所有教师都在智利圣地亚哥最贫困地区一所社会经济地位较低的小学全职工作。教师至少有2年5-8年级的科学教学经验。老师们必须提交一份来自学校的证明学校支持教师参与该项目支持信（通常来自于校长）。12名参与者完成了关于NOS的问卷调查（前测试和后测试），一半的教师在项目结束时接受了采访。每位教师的描述性信息如表1所示。假名分配给每个参与者，并在整个论文中使用。

专业发展计划和干预

智利的教育体系对于实施专业发展计划来说是一个困难的环境。小学和初中的班级平均人数为30人。智利公立初中每年的教学时数平均为860小时，也就是说每周超过30小时。拥有至少15年工作经验的低中学教师的年薪不高于15,000美元（OECD, 2009）。教师参加的研究生项目是智利政府资助的一项专业发展计划，目的是让小学教师在自然科学方面有专长。该项目为期1年（540 h出勤率），主要侧重于教师对5-8年（智利基础教育第二阶段）应教授的科学内容知识的获取。政府决定了课程的授课地点。参与这项研究的小学教师获得政府提供的奖学金，并没有额外的工资。

在本研究中，NOS被研究最多的七个方面中的五个（Lederman, Lederman, Kim, amp; Ko, 2012）是针对主观性、试探性、创造性和想象力，基于经验，观察和推断的区别。这五个方面的选择是有目的的，因为它们符合智利科学课程（MINEDUC, 2009）。“科学思维技能”这个新课题的许多目标都与试探性、科学知识的经验基础以及研究活动中观察和推理之间的区别有关。此外，研究这五个方面是因为大多数现有的去语境化活动用于NOS教学（Akerson amp; Hanusc

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