Carl Sagan sa en gång: ”vi kan göra vetenskap, och med det kan vi förbättra våra liv.”
ja, vetenskap är en handling-något vi kan göra-och det är uppenbart att vi i utbildning har glömt det faktum. Som ett resultat har vår världsrankning inom vetenskapen nått en heltidsnivå. Nu med det senaste trycket för att förbättra vårt rykte har STEM (vetenskap, teknik, teknik och matematik) fått lejonens andel av uppmärksamheten och finansieringen som ett sätt att hjälpa till att gräva oss ut.
kan det göras? Hur? Hur ser det ut? Ett team av engagerade och framåttänkande lärare gör det i Salisbury, Maryland. Vi hoppas att Carl skulle vara stolt.
Salisbury Middle School STEM-programmet har funnits i tre år och tjänar 90 studenter: 30 i varje klassnivå (6-8). STEM-programmet innehåller tre kärnämnen (vetenskap, läsning/språkkonst, historia), teknikutbildning och datavetenskap. Matematik ingår i hela STEM-programmet; på grund av de olika nivåerna av matematikkurser som våra studenter tar kan vi dock inte ha en ”dedikerad” matematiklärare inom programmet.
STEM-programmet är en inkluderande ” skola inom en skola.”Studenterna väljs utifrån en intresseform som de skickar in tillsammans med en blind skriftlig uppsats om STEM-utbildningens roll. Studentintresse för STEM är avgörande; studenter som inte har ett verkligt intresse och endast gäller att inkluderas kanske inte lyckas på grund av den höga betoningen på vetenskap i hela programmets läroplan.
bort går det! Studenter byggde trebuchets för punkin chunkin. Foto av J. Seay.
studenter som väljs ut för programloopen med STEM-lärarna och deras klasskamrater för alla tre år på gymnasiet. Denna övning av looping hjälper till att upprätthålla den höga förväntan och rigor i hela programmet. Följaktligen försvinner behovet av att ställa in regler, förväntningar och procedurer efter elevernas första år i programmet.
implementera ett STEM-fokus
studenter tar kärnkurserna för vetenskap, historia, läsning/språkkonst och matematik för hela året. Matematik och läsning/språkkonst erbjuds i 90-minuters block och vetenskap och historia erbjuds i 45-90 minuters enkla eller dubbla block. Studenter tar också teknikutbildning (teknik) och datavetenskap. I sjätte klass, studenter tar datavetenskap varannan dag under ett helt år och tech ed varje dag under halvåret. I sjunde klass, mönstret vänds-tech ed varannan dag för helåret och datavetenskap varje dag under halva året. Åttonde klassare upprepar sjätte klassens konfiguration.
vikten av att läsa för att bli informerad och att engagera sig i studieenheterna anses vara en av de väsentliga delarna av STEM-programmet. Studenter läser texter och romaner som är relevanta för deras studier i vetenskap för att hjälpa ”göra anslutningen.”
romaner inkluderar Hoot, Flush, Scat (miljövetenskap), feber 1793 (mikrobiologi), Phineas Gage (biologi), dubbel identitet (genetik), Cryptid Hunters (geologisk historia), staden Ember (fysik, elektricitet), Super Human (fysik), varje själ en stjärna (Astronomi), livet som vi visste det , de döda och borta, och den här världen vi lever i (jord/rymd/ Astronomi).
Studentkurser är inriktade på STEM, men studenterna har möjlighet att ta valfria under sina tre år i programmet, inklusive främmande språk, konst, band, kör och familjekonsumentvetenskap. Studenter tar också fysisk utbildning och hälsa varannan dag hela året.
detta schema gör det möjligt för eleverna att utveckla en stark bakgrund inom teknik och datorprogrammering men låter dem också utforska valfria utan att offra programmets kärnkomponenter.
den unika ”skolan inom en skola” – teamdesignen i STEM-programmet möjliggör flexibel gruppering av elever mellan klasserna. Studenter kan se sammankopplingen av alla studieområden eftersom de relaterar till ett väsentligt problem eller Fråga. Studenter skapar projekt som har band till samhället, vilket hjälper till att stärka vikten av STEM som en kraftfull pedagogisk upplevelse.
STEM-programmet vid Salisbury Middle School, finansierat främst genom bidrag, har kunnat få viktiga resurser som hjälper laget att utveckla högintresserade problembaserade enheter med hög noggrannhet. Resurser inkluderar LEGO Mindstorms, LEGO förnybara energipaket, en klassuppsättning netbooks, en klassuppsättning iPods, GPS-enheter, smarta pennor, ett växthus och trädgårdar.
hur det är annorlunda
eleverna skapade sina egna ” transformers.”Det här är Rodinia Rovers. Foto av C. Pavlekovich.
vårt program passar snyggt med nästa generations Vetenskapsstandarder och Common Core State Standards, som betonar vetenskapliga och tekniska metoder samt läs-och skrivförståelse och färdigheter genom engagemang med innehåll.
läroplanen är baserad på de nuvarande Maryland-utbildningsstandarderna; skillnaden är den tematiska problembaserade metoden för att täcka innehållet. Enhetsdesign inom programmet drivs av läroplanen på klassnivå.
teamet planerar enheterna kring en övergripande fråga eller problem som uppfyller följande kriterier:
- problemet är giltigt.
- studenter kan relatera till problemet.
- det kan finnas flera vägar till en lösning.
- problemet kan tillämpas på de olika klasserna för att verkligen integrera enheten över läroplanen på klassnivå.
teamet har utvecklat en sjunde klassenhet kring studien av bakterier och virus. Problemet eleverna försöker lösa är: ”hur hindrar vi våra vänner från att bli sjuka?”Eleverna deltar i brainstorming sessioner för att ta itu med frågan. Dessa sessioner genererar ofta andra frågor som eleverna måste undersöka inom enheten för att klargöra deras missuppfattningar, övertygelser eller tvivel. Genom att starta varje enhet på detta sätt kan teamet mäta elevernas förståelse av ämnet, vilket hjälper till att driva våra undervisningsmetoder.
lektionerna i denna enhet fokuserar på bakterier, virus, sjukdomar, epidemier och pandemier, vaccinationer, mediciner och förebyggande. Laboratorieexperiment (odling av bakterier) och simuleringar som Great Flu-spelet, en onlineaktivitet, är centrala för enheten, liksom en rollspelssimulering med titeln ”Mystery Disease” om ett E. coli-utbrott på en stadsmässa. Denna aktivitet kräver att eleverna arbetar i team för att diagnostisera, behandla och förebygga framtida utbrott baserat på deras erfarenheter under simuleringen. Studenter spelar också brädspelet Pandemic, vilket är en annan möjlighet för dem att lära sig, uppleva och lösa problem baserat på enhetens tema.
eleverna fortsätter sin utforskning av detta ämne genom sina andra klasser också. I historieklassen studerar de förhållandena i koloniala Amerika och effekterna av dålig sanitet och bristen på medicinsk kunskap. I sin läs – / språkkonstklass läser de facklitteraturtexter om sjukdomar samt romanen Fever 1793, som fokuserar på gula feberutbrottet i Amerika.
med hjälp av bakgrundskunskapen som de utvecklar från att läsa dessa texter sätter eleverna olika sjukdomar ”på rättegång” för brott mot mänskligheten. Genom denna aktivitet utsätts eleverna för domstolssystemet och utökar sin kunskap om de ämnen som diskuteras i sin vetenskapsklass.
fortsätter med detta tema i tech ed, studenter tittar på hur civilingenjörer utformar städer med hänsyn till möjligheten till något som en epidemi. Det är detta tvärvetenskapliga tillvägagångssätt som utvecklar en djup och rik förståelse för innehållet.
med varje enhet vi designar försöker vi inkludera gästtalare och studiebesök för att ge eleverna möjlighet att engagera sig i innehållet utanför klassrummet. För denna speciella enhet bjuder vi In läkare från det lokala sjukhuset som är specialiserade på infektionssjukdomar att prata med eleverna om farorna och riskerna med bakterier och virus. Detta är också en möjlighet för våra gäster att prata med eleverna om vikten av att bedriva en STEM-relaterad karriär.
vi hade också staden Salisburys riskhanteringsdirektör prata med klassen om planerna som finns på plats om något som en epidemi skulle inträffa. Fördjupningen av våra elever i denna typ av rikt innehåll gör det möjligt för dem att förstå i sammanhanget vikten av vad de lär sig och hur det påverkar inte bara dem utan också andra i deras samhälle.
Immersion vs Exposure
de flesta lärare känner sig pressade att slutföra läroplanen och inte ”slösa” för mycket tid på något ämne som inte tillåter mycket utredning. Innehållet filosofi en mil bred och en tum tjock kontrasterar med vår strategi, som är en tum bred och en mil tjock.
STEM immersion kräver att våra STEM-studenter ”försvarar” sina robotplanetära roverdesigner (arbetsrobotar) framför det lokala professionella och vetenskapliga samfundet efter veckor av forskning och teknik. Detta är nedsänkning i läroplanen genom tvärvetenskaplig enhetsdesign, höga nivåer av rigor, problem/lösningsapplikationer och kontinuerlig utveckling av 21-talets färdigheter som de behöver för framtida anställning.
alla elever på Salisbury Middle School utsätts för STEM-relaterade aktiviteter och läroplan. Denna exponering ger dem möjlighet att delta i korta aktiviteter som kan vara ”konserverade” och kan ha en liten läsning att gå med på en lektion. Till exempel, när våra åttonde klassare fokuserar på Newtons rörelselagar, designar och konstruerar studentteam Punkin Chunkin-enheter som testas i en tävling som liknar den världsberömda händelsen som är en lokal tradition på vägen i Delaware.
blickar framåt
när vi går vidare med vårt program planerar vi att utforska dessa möjligheter:
vänd klassrummet. Begreppet vända klassrummet-med hjälp av klassrummet tid för praktiska aktiviteter snarare än traditionell undervisning—ökar i popularitet. Vi använder flippade klassrumsaktiviteter inom vetenskap och vill utöka användningen av denna instruktionsmetod till alla klasser.
utveckla långsiktiga problembaserade enheter. Flexibiliteten att ha alla tre klassnivåer med ett team av lärare ger möjligheter att utöka tanken på att skapa problembaserade enheter som kan sträcka sig över det treåriga programmet. Denna typ av nedsänkning gör det möjligt för eleverna att vara fullt utrustade med sina utbildningsresultat.
utöka vårt utomhus klassrum. Vi vill inkludera fler studentuppfattade forskningsprojekt och öka elevernas erfarenhet av trädgårdsodling.
programmets framgång kan inte vara möjlig utan stöd och engagemang från vår skolas administration, innehållshandledare och lärare som har lagt många timmar på att skapa, utveckla, förbättra, berika och förbättra utbildningsupplevelserna för våra studenter. Det är inte alls en enkel uppgift. Men alla vi som undervisar i programmet är överens om att vi gör vårt bästa undervisning och ger våra studenter de bästa möjligheterna att bli produktiva, vetenskapligt läskunniga medborgare.
tidigare publicerad i Middle Ground magazine, augusti 2012