Carl Sagan sagte einmal: „Wir können Wissenschaft betreiben und damit unser Leben verbessern.“
Ja, Wissenschaft ist eine Handlung – etwas, was wir tun können – und es ist offensichtlich, dass wir in der Bildung diese Tatsache vergessen haben. Infolgedessen hat unsere Weltrangliste in der Wissenschaft ein Allzeittief erreicht. Mit dem jüngsten Vorstoß, unseren Ruf zu verbessern, hat STEM (Wissenschaft, Technologie, Ingenieurwesen und Mathematik) den Löwenanteil der Aufmerksamkeit und Finanzierung erhalten, um uns selbst zu helfen.
Kann es gemacht werden? Wie? Wie sieht es aus? Ein Team engagierter und zukunftsorientierter Lehrer tut dies in Salisbury, Maryland. Wir hoffen, Carl wäre stolz.
Das Salisbury Middle School STEM-Programm besteht seit drei Jahren und dient 90 Schülern: 30 in jeder Klassenstufe (6-8). Das MINT-Programm umfasst drei Kernfächer (Naturwissenschaften, Lese- / Sprachkunst, Geschichte), technologische Bildung und Informatik. Mathematik ist im gesamten STEM-Programm integriert; aufgrund der verschiedenen Niveaus von Mathematikkursen, die unsere Schüler belegen, können wir jedoch keinen „engagierten“ Mathematiklehrer im Programm haben.
Das MINT-Programm ist eine inklusive „Schule in der Schule.“ Die Schüler werden anhand eines Interessensformulars ausgewählt, das sie zusammen mit einem blind geschriebenen Aufsatz über die Rolle der MINT-Bildung einreichen. Das Interesse der Schüler an MINT ist von entscheidender Bedeutung; Studenten, die kein echtes Interesse haben und sich nur für die Aufnahme bewerben, können aufgrund der hohen Betonung der Wissenschaft im gesamten Lehrplan des Programms möglicherweise keinen Erfolg haben.
Weg geht es! Die Schüler bauten Trebuchets für Punkin Chunkin. Foto von J. Seay.
Schüler, die für die Programmschleife mit den MINT-Lehrern und ihren Klassenkameraden für alle drei Jahre der Mittelschule ausgewählt werden. Diese Praxis des Schleifens hilft, das hohe Maß an Erwartung und Strenge während des gesamten Programms aufrechtzuerhalten. Folglich verschwindet die Notwendigkeit, Regeln, Erwartungen und Verfahren festzulegen, nach dem ersten Jahr des Programms.
Implementierung eines MINT-Fokus
Die Studierenden belegen das ganze Jahr über die Kernfächer Naturwissenschaften, Geschichte, Lese- / Sprachkunst und Mathematik. Mathematik und Lesen / Sprachkunst werden in 90-minütigen Blöcken angeboten und Wissenschaft und Geschichte werden in 45-90-minütigen Einzel- oder Doppelblöcken angeboten. Die Schüler nehmen auch Technologieausbildung (Ingenieurwesen) und Informatik. In der sechsten Klasse nehmen die Schüler Informatik jeden zweiten Tag für ein ganzes Jahr und Tech ed jeden Tag für ein halbes Jahr. In der siebten Klasse ist das Muster umgekehrt- Tech ed jeden zweiten Tag für das ganze Jahr und Informatik jeden Tag für das halbe Jahr. Achtklässler wiederholen die Konfiguration der sechsten Klasse.
Die Bedeutung des Lesens, um informiert zu sein und sich mit den Studieneinheiten zu beschäftigen, wird als eines der wesentlichen Elemente des MINT-Programms angesehen. Die Schüler lesen Texte und Romane, die für ihre Studienthemen in der Wissenschaft relevant sind, um „die Verbindung herzustellen.“
Zu den Romanen gehören Hoot, Flush, Scat (Umweltwissenschaften), Fever 1793 (Mikrobiologie), Phineas Gage (Biologie), Double Identity (Genetik), Cryptid Hunters (Geologische Geschichte), The City of Ember (Physik, Elektrizität), Super Human (Physik), Every Soul a Star (Astronomie), Life as We Knew It , The Dead and the Gone und This World We Live In (Erde / Weltraum / Astronomie).
Student Kursarbeit konzentriert sich auf STEM, aber die Schüler haben die Möglichkeit, Wahlfächer während ihrer drei Jahre im Programm, einschließlich Fremdsprache, Kunst, Band, Chor und Familie und Wissenschaft zu nehmen. Die Schüler nehmen das ganze Jahr über jeden zweiten Tag Sport und Gesundheit.
Dieser Zeitplan ermöglicht es den Studierenden, einen starken Hintergrund in Ingenieurwesen und Computerprogrammierung zu entwickeln, aber auch Wahlfächer zu erkunden, ohne die Kernkomponenten des Programms zu opfern.
Das einzigartige Teamdesign „Schule in der Schule“ des MINT-Programms ermöglicht eine flexible Gruppierung der Schüler zwischen den Klassen. Die Studierenden sind in der Lage, die Vernetzung aller Studienbereiche zu erkennen, wenn sie sich auf ein wesentliches Problem oder eine wesentliche Frage beziehen. Die Schüler erstellen Projekte, die Verbindungen zur Gemeinschaft haben, Dies trägt dazu bei, die Bedeutung von STEM als leistungsstarke Bildungserfahrung zu festigen.
Das STEM-Programm an der Salisbury Middle School, das hauptsächlich durch Zuschüsse finanziert wird, konnte wichtige Ressourcen erhalten, die dem Team helfen, problembasierte Einheiten mit hohem Interesse und hoher Genauigkeit zu entwickeln. Zu den Ressourcen gehören LEGO Mindstorms, LEGO Renewable Energy Packs, ein Klassensatz von Netbooks, ein Klassensatz von iPods, GPS-Geräte, intelligente Stifte, ein Gewächshaus, und Gärten.
Wie es anders ist
Die Schüler schufen ihre eigenen „Transformatoren.“ Das sind die Rodinia Rovers. Foto von C. Pavlekovich.
Unser Programm passt perfekt zu den wissenschaftlichen Standards der nächsten Generation und den Common Core State Standards, die wissenschaftliche und technische Praktiken sowie Lese- und Schreibverständnis und -fähigkeiten durch die Auseinandersetzung mit Inhalten hervorheben.
Das Curriculum basiert auf den aktuellen Maryland-Bildungsstandards; Der Unterschied ist der thematische problembasierte Ansatz zur Abdeckung der Inhalte. Einheit Design innerhalb des Programms wird durch die Grade-Level-Wissenschaft Lehrplan angetrieben.
Das Team plant die Einheiten um eine übergeordnete Frage oder ein Problem, das die folgenden Kriterien erfüllt:
- Das Problem ist gültig.
- Die Schüler können sich auf das Problem beziehen.
- Es kann mehrere Pfade zu einer Lösung geben.
- Das Problem kann auf die verschiedenen Klassen angewendet werden, um die Einheit wirklich in den Lehrplan der Klassenstufen zu integrieren.
Das Team hat eine Einheit der siebten Klasse rund um das Studium von Bakterien und Viren entwickelt. Das Problem, das die Schüler zu lösen versuchen, lautet: „Wie halten wir unsere Freunde davon ab, krank zu werden?“ Die Schüler nehmen an Brainstorming-Sitzungen teil, um das Problem anzugehen. Diese Sitzungen generieren häufig andere Fragen, die die Schüler innerhalb der Einheit untersuchen müssen, um ihre Missverständnisse, Überzeugungen oder Zweifel zu klären. Indem jede Einheit auf diese Weise gestartet wird, kann das Team das Verständnis der Schüler für das Thema beurteilen, was dazu beiträgt, unsere Unterrichtspraktiken voranzutreiben.
Der Unterricht in dieser Einheit konzentriert sich auf Bakterien, Viren, Krankheiten, Epidemien und Pandemien, Impfungen, Medikamente und Prävention. Laborexperimente (Kultivierung von Bakterien) und Simulationen wie das Great Gripp Game, eine Online-Aktivität, stehen im Mittelpunkt der Einheit, ebenso wie eine Rollenspielsimulation mit dem Titel „Mystery Disease“ über einen E. coli-Ausbruch auf einem Jahrmarkt. Diese Aktivität erfordert, dass die Schüler in Teams arbeiten, um zukünftige Ausbrüche basierend auf ihren Erfahrungen während der Simulation zu diagnostizieren, zu behandeln und zu verhindern. Die Schüler spielen auch das Brettspiel Pandemic, eine weitere Gelegenheit für sie, basierend auf dem Thema der Einheit zu lernen, zu erleben und Probleme zu lösen.
Die Schüler setzen ihre Erforschung dieses Themas auch in ihren anderen Klassen fort. Im Geschichtsunterricht untersuchen sie die Bedingungen des kolonialen Amerikas und die Auswirkungen schlechter sanitärer Einrichtungen und des Mangels an medizinischem Wissen. In ihrer Lese- / Sprachkunstklasse lesen sie Sachbücher über Krankheiten sowie den Roman Fever 1793, der sich auf den Gelbfieberausbruch in Amerika konzentriert.
Mit dem Hintergrundwissen, das sie aus der Lektüre dieser Texte gewinnen, stellen die Studierenden verschiedene Krankheiten wegen Verbrechen gegen die Menschlichkeit „vor Gericht“. Durch diese Aktivität werden die Schüler dem Gerichtssystem ausgesetzt und erweitern ihr Wissen über die in ihrem naturwissenschaftlichen Unterricht diskutierten Themen.
In Fortsetzung dieses Themas in Tech ed untersuchen die Schüler, wie Bauingenieure Städte unter Berücksichtigung der Möglichkeit einer Epidemie entwerfen. Es ist dieser transdisziplinäre Ansatz, der ein tiefes und reichhaltiges Verständnis der Inhalte entwickelt.
Bei jeder Einheit, die wir entwerfen, versuchen wir, Gastredner und Exkursionen einzubeziehen, um den Schülern die Möglichkeit zu geben, sich über den Unterricht hinaus mit den Inhalten auseinanderzusetzen. Für diese spezielle Einheit laden wir Ärzte des örtlichen Krankenhauses ein, die auf Infektionskrankheiten spezialisiert sind, um mit den Schülern über die Gefahren und Risiken von Bakterien und Viren zu sprechen. Dies ist auch eine Gelegenheit für unsere Gäste, mit den Studenten über die Bedeutung einer MINT-bezogenen Karriere zu sprechen.
Wir hatten auch den Risikomanagementdirektor der Stadt Salisbury, der mit der Klasse über die Pläne sprach, die vorhanden sind, falls etwas wie eine Epidemie auftreten sollte. Das Eintauchen unserer Schüler in diese Art von reichhaltigen Inhalten ermöglicht es ihnen, im Kontext zu verstehen, wie wichtig das, was sie lernen, ist und wie es sich nicht nur auf sie, sondern auch auf andere in ihrer Gemeinde auswirkt.
Immersion vs. Exposition
Die meisten Lehrer fühlen sich unter Druck gesetzt, den Lehrplan zu vervollständigen und nicht zu viel Zeit mit einem Thema zu „verschwenden“, das nicht viel Untersuchung zulässt. Die Inhaltsphilosophie von a mile wide and an inch thick steht im Gegensatz zu unserem Ansatz, Das ist ein Zoll breit und eine Meile dick.
STEM Immersion verlangt von unseren STEM-Studenten, dass sie ihre Roboter-Planetenrover-Designs (Arbeitsroboter) nach wochenlanger Forschung und Entwicklung vor der lokalen Fach- und Wissenschaftsgemeinschaft „verteidigen“. Dies ist das Eintauchen in den Lehrplan durch interdisziplinäres Einheitendesign, ein hohes Maß an Strenge, Problem- / Lösungsanwendungen und die kontinuierliche Entwicklung der Fähigkeiten des 21.
Alle Schüler der Salisbury Middle School sind MINT-bezogenen Aktivitäten und Lehrplänen ausgesetzt. Diese Exposition gibt ihnen die Möglichkeit, sich an kurzen Aktivitäten zu beteiligen, die möglicherweise „in Dosen“ sind, und möglicherweise ein kleines Lesestück zu einer Lektion. Wenn sich unsere Achtklässler beispielsweise auf Newtons Bewegungsgesetze konzentrieren, entwerfen und konstruieren Studententeams Punkin Chunkin-Geräte, die in einem Wettbewerb getestet werden, der dem weltberühmten Ereignis ähnelt, das eine lokale Tradition in Delaware ist.
Mit Blick auf die Zukunft
Während wir mit unserem Programm fortfahren, planen wir, diese Möglichkeiten zu erkunden:
Flip the classroom. Das Konzept, das Klassenzimmer umzudrehen – die Unterrichtszeit für praktische Aktivitäten anstelle des traditionellen Unterrichts zu nutzen — gewinnt an Popularität. Wir verwenden Flipped Classroom-Aktivitäten in der Wissenschaft und möchten die Verwendung dieser Unterrichtsmethode auf alle Klassen ausweiten.
Entwickeln Sie langfristige problembasierte Einheiten. Die Flexibilität, alle drei Klassenstufen mit einem Lehrerteam zu haben, bietet die Möglichkeit, die Idee der Schaffung problembasierter Einheiten zu erweitern, die sich über den Verlauf des dreijährigen Programms erstrecken könnten. Diese Art des Eintauchens ermöglicht es den Schülern, sich voll und ganz auf ihre Bildungsergebnisse einzulassen.
Erweitern Sie unser Klassenzimmer im Freien. Wir möchten mehr von Studenten konzipierte Forschungsprojekte einbeziehen und die Erfahrung der Studenten mit dem Gartenbau verbessern.
Der Erfolg des Programms kann nicht ohne die Unterstützung und das Engagement der Verwaltung, der Inhaltsbetreuer und der Lehrer unserer Schule möglich sein, die viele Stunden investiert haben, um die Bildungserfahrungen für unsere Schüler zu schaffen, zu entwickeln, zu verbessern, zu bereichern und zu verbessern. Es ist keineswegs eine einfache Aufgabe. Wir alle, die wir im Programm unterrichten, sind uns jedoch einig, dass wir unser Bestes geben und unseren Schülern die besten Möglichkeiten geben, produktive, wissenschaftlich gebildete Bürger zu werden.
Zuvor veröffentlicht im Middle Ground Magazine, August 2012