تعليم العلوم
حسب البلد > الولايات المتحدة > إستراتيجيات تعليم العلوم

تشير الدلائل، مع ذلك، إلى أن الطلاب يتعلمون العلوم بشكل أكثر فاعلية في ظل التعلم العملي القائم على النشاط والاستقصاء، بدلاً من التعلم من الكتاب المدرسي. لقد لوحظ أن الطلاب، وخاصة أولئك الذين يعانون من صعوبات التعلم، يؤدون أداءً أفضل في اختبارات الوحدة بعد تعلم العلوم من خلال الأنشطة، بدلاً من التعلم القائم على الكتب المدرسية. وبالتالي، يُقال أن العلم يتم تعلمه بشكل أفضل من خلال الأنشطة التجريبية. بالإضافة إلى ذلك، أفادت أن الطلاب، وخاصة أولئك الذين يعانون من صعوبات التعلم، يفضلون ويشعرون أنهم يتعلمون بشكل أكثر فعالية من خلال التعلم القائم على النشاط. يمكن لمثل هذه المعلومات أن تساعد في تحديد الطريقة التي يتم بها تدريس العلوم وكيف يمكن تدريسها بشكل أكثر فاعلية للطلاب من جميع القدرات. يعتبر المختبر مثالاً تأسيسيًا للتعلم العملي القائم على النشاط. في المختبر، يستخدم الطلاب المواد لمراقبة المفاهيم والظواهر العلمية. يمكن أن يشمل المختبر في تعليم العلوم عدة مراحل مختلفة. تشمل هذه المراحل التخطيط والتصميم والأداء والتحليل والتفسير. يعتقد العديد من المعلمين أن العمل المخبري يعزز التفكير العلمي لدى طلابهم، ومهارات حل المشكلات، والتنمية المعرفية. منذ عام 1960، أخذت الاستراتيجيات التعليمية لتعليم العلوم في الاعتبار نموذج جان بياجيه التنموي، وبالتالي بدأت في تقديم مواد ملموسة وإعدادات معملية، والتي تتطلب من الطلاب المشاركة بنشاط في تعلمهم.
بالإضافة إلى أهمية المختبر في تعلم العلوم وتدريسها، كانت هناك زيادة في أهمية التعلم باستخدام الأدوات الحسابية. لقد ثبت أن استخدام الأدوات الحسابية، التي أصبحت منتشرة للغاية في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات نتيجة لتقدم التكنولوجيا، تدعم تعلم العلوم. أصبح تعلم العلوم الحاسوبية في الفصل الدراسي أمرًا أساسيًا لتعلم الطلاب لمفاهيم العلوم الحديثة. في الواقع، تشير معايير علوم الجيل التالي على وجه التحديد إلى استخدام الأدوات والمحاكاة الحسابية. من خلال استخدام الأدوات الحسابية، يشارك الطلاب في التفكير الحسابي، وهي عملية معرفية يكون فيها التفاعل مع الأدوات الحسابية مثل أجهزة الحاسوب جانبًا أساسيًا. مع تزايد أهمية التفكير الحسابي في العلوم، أصبح جانبًا مهمًا بشكل متزايد في التعلم لكي يعمل معلمو العلوم على أساسه.
هناك إستراتيجية أخرى، والتي قد تشمل الأنشطة العملية واستخدام الأدوات الحسابية، وهي إنشاء تجارب حقيقية لتعلم العلوم. تم اقتراح العديد من وجهات النظر حول تعليم العلوم الحقيقي، بما في ذلك: المنظور القانوني - جعل تعليم العلوم مشابهًا بقدر الإمكان للطريقة التي يمارس بها العلم في العالم الحقيقي؛ تتمحور حول الشباب - حل المشكلات التي تهم الطلاب الصغار؛ السياقية - مزيج من المنظورات المتعارف عليها والمتمحورة حول الشباب. على الرغم من أن الأنشطة التي تتضمن استفسارًا عمليًا وأدوات حسابية قد تكون أصيلة، فقد أكد البعض أن مهام الاستفسار المستخدمة بشكل شائع في المدارس ليست موثوقة بدرجة كافية، ولكنها غالبًا ما تعتمد على تجارب "كتاب الطبخ" البسيطة. يمكن تنفيذ خبرات تعلم العلوم الحقيقية بأشكال مختلفة. على سبيل المثال: التحري اليدوي، ويفضل أن يشمل تحرٍ مفتوح؛ شراكة بين الطالب والمعلم والعالم (STSP) أو مشروعات علم الجميع؛ التعلم القائم على التصميم (DBL)؛ استخدام البيئات المستندة إلى الويب التي يستخدمها العلماء (باستخدام أدوات المعلوماتية الحيوية مثل قواعد بيانات الجينات أو البروتينات وأدوات المحاذاة وما إلى ذلك)، والتعلم باستخدام الأدب الابتدائي المعدل (APL)، والذي يعرض الطلاب أيضًا للطريقة التي يقوم بها المجتمع العلمي بتوصيل المعرفة. يمكن تطبيق هذه الأمثلة والمزيد في مجالات العلوم المختلفة التي يتم تدريسها في المدارس (بالإضافة إلى التعليم الجامعي)، وتتوافق مع الدعوات لتضمين الممارسات العلمية في مناهج العلوم.