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Biologia nel contesto di Bis2A - Biologia

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Biologia

La biologia è lo studio scientifico della vita. È un'opportunità per scavare in alcune delle domande più profonde dell'umanità sulle nostre origini, la storia del nostro pianeta e le nostre connessioni con altri esseri viventi (grandi e piccoli/esistenti o estinti). È anche un'opportunità per immergersi in un mondo di problem solving pratico e per pensare a possibili soluzioni per migliorare l'assistenza sanitaria, mantenere forniture alimentari sostenibili e produrre tecnologie di energia rinnovabile.

Lo studio della biologia è anche rilevante per comprendere i problemi e affrontare i problemi che incontriamo ogni giorno. Ad esempio, puoi capire meglio come ciò che mangi e la quantità che fai esercizio influenzano la tua salute quando comprendi le reazioni biochimiche che descrivono come il cibo (la materia) viene trasformato, come esso e il tuo corpo immagazzinano energia e come questa energia può essere trasferiti dal cibo ai muscoli. Prendere la decisione se acquistare o meno prodotti etichettati con termini come "antimicrobico" o "probiotico" può essere più semplice se si comprende cosa fanno i microbi che vivono dentro, sopra e intorno a noi. Comprendere i principi biochimici che descrivono i cambiamenti che avvengono nelle uova durante la cottura può anche aiutarci a capire come processi fisici simili possano essere centrali per la risposta allo stress cellulare e per alcune malattie. Il colore degli occhi può essere apprezzato meglio con una comprensione dei meccanismi genetici e biochimici che collegano le informazioni genetiche ai tratti fisici.

Lo studio della biologia è importante anche per aiutarci a capire cose che possono essere letteralmente fuori dal mondo. Ad esempio, comprendere i requisiti per la vita può aiutarci a cercare la vita in luoghi come Marte o nelle profondità della crosta terrestre. Quando comprendiamo come "ricablare" correttamente le reti decisionali cellulari, potremmo finalmente essere in grado di rigenerare arti o organi funzionali dal tessuto di qualcuno o riprogrammare i tessuti malati riportandoli in salute. Ci sono molte opportunità entusiasmanti. Il punto chiave è che imparare bene alcuni principi di base può aiutarti a capire e riflettere più profondamente su una vasta gamma di argomenti. Tieni a mente questo concetto mentre procedi nel corso.

Biologia: una scienza interdisciplinare

Le domande in biologia abbracciano scale di dimensioni superiori a dieci ordini di grandezza, dalla composizione atomica e dal comportamento chimico delle singole molecole ai sistemi su scala planetaria di ecologie interagenti. Qualunque sia la scala di interesse, per sviluppare una comprensione profonda e funzionale della biologia dobbiamo prima sviluppare un vivo apprezzamento per i concetti biologici. Ciò comporta l'integrazione di idee e strumenti importanti provenienti da tutto lo spettro dell'indagine scientifica, tra cui chimica, fisica e matematica. La biologia è veramente una scienza interdisciplinare.

La potenziale applicazione della conoscenza è ampia

Lo studio della biologia porta a un vasto numero di applicazioni che vanno dal trattamento di pazienti (umani o altri animali) nelle scienze della salute, alla creazione di migliori pratiche agricole, allo sviluppo di nuovi materiali da costruzione, alla stesura di nuove politiche energetiche, all'aiuto all'artigianato soluzioni ai cambiamenti climatici globali, alla creazione di nuove opere d'arte - l'elenco potrebbe continuare all'infinito. Lo studio della biologia può quindi portare o influenzare molte carriere. Non si tratta solo di medicina. Per i curiosi, anche la biologia ha ancora molti misteri da esplorare.

Mentre svolgi i tuoi corsi, ricorda di mantenere una mente aperta e apprezzare tutte le domande e gli argomenti entusiasmanti che la biologia ha da offrire. Anche se gli argomenti del corso potrebbero non essere sempre sembrare correlati in un primo momento, probabilmente lo sono. Ciò potrebbe portarti a scoprire e apprezzare le connessioni tra gli argomenti trattati in classe e i tuoi interessi attuali. Scoprirai anche che capire come argomenti apparentemente diversi e correlati può darti un apprezzamento più profondo per le cose che ti piacciono e forse anche accendere una nuova passione.

BIS2A - Dalle molecole alle cellule

In BIS2A, il nostro focus è sulla cellula, una delle unità fondamentali della vita. Le cellule possono essere semplici come quelle del batterio che causa la malattia Micoplasma genitalium il cui genoma codifica solo 525 geni (di cui solo 382 essenziali per la vita) o complesso come una cellula appartenente alla pianta multicellulare Oryza sativa (riso) il cui genoma probabilmente codifica per circa 51.000 geni. Tuttavia, nonostante questa diversità, tutte le cellule condividono alcune proprietà fondamentali. In BIS2A, esploriamo i problemi di base che devono essere affrontati da tutte le cellule. Studiamo gli elementi costitutivi delle cellule, alcune delle loro proprietà biochimiche chiave, come l'informazione biologica è codificata nel materiale genetico, come viene espressa e come tutto questo si unisce per creare un sistema vivente. Discuteremo anche alcuni dei modi in cui i sistemi viventi scambiano materia, energia e informazioni con il loro ambiente (compresi altri esseri viventi). Ci concentriamo principalmente sui principi fondamentali che sono comuni a tutta la vita sulla Terra e, a causa dell'ampiezza della biologia, cerchiamo di inserire queste idee in una varietà di contesti durante il trimestre.


Promuovere la conoscenza concettuale degli studenti in biologia nel contesto degli standard educativi nazionali tedeschi

Gli standard educativi nazionali tedeschi (NES) per la biologia sono stati introdotti nel 2005. La parte del contenuto del NES enfatizza la promozione della conoscenza concettuale. Tuttavia, non ci sono quasi indicazioni su come potrebbe essere una simile implementazione istruttiva. Introduciamo un quadro teorico di un approccio didattico per promuovere la conoscenza concettuale degli studenti come richiesto nel NES (Fostering Conceptual Knowledge) comprese le pratiche didattiche derivate dalla ricerca su idee di base singole, teorie psicologiche generali e caratteristiche specifiche della biologia della qualità didattica. In primo luogo, abbiamo mirato a sviluppare un manuale di valutazione, che si basa su questo quadro teorico. In secondo luogo, volevamo descrivere l'attuale insegnamento tedesco di biologia secondo questo approccio e analizzarne quantitativamente l'efficacia. E terzo, abbiamo cercato di fornire esempi qualitativi di questo approccio per triangolare i nostri risultati. In una prima fase, abbiamo sviluppato un manuale di valutazione ideato teoricamente per misurare la promozione della conoscenza concettuale nelle lezioni videoregistrate. I dati per l'analisi quantitativa includevano 81 lezioni di biologia videoregistrate di 28 insegnanti di biologia di diverse scuole secondarie tedesche. Seicentoquaranta studenti hanno completato un questionario sul loro interesse situazionale dopo ogni lezione e un test di rendimento. I risultati della modellazione multilivello hanno mostrato effetti positivi significativi della promozione della conoscenza concettuale sui risultati degli studenti e sull'interesse situazionale. Per l'analisi qualitativa, abbiamo messo a confronto l'istruzione di quattro insegnanti, due con rendimento elevato e due con basso rendimento degli studenti e interesse situazionale utilizzando il metodo qualitativo dell'analisi tematica. L'analisi qualitativa ha rivelato cinque caratteristiche principali che descrivono la promozione della conoscenza concettuale. Pertanto, l'implementazione della promozione della conoscenza concettuale nell'insegnamento della biologia sembra promettente. Vengono mostrati e discussi esempi di come implementare la promozione della conoscenza concettuale nell'istruzione.

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La metabolomica nel contesto della biologia dei sistemi: un ponte tra medicina tradizionale cinese e farmacologia molecolare

TNO Netherlands Organization for Applied Scientific Research, Nutrition and Food Research, Department of Applied Plant Sciences, Zernikedreef 9, P. O. Box 2215, 2301 CE Leiden, Paesi Bassi. Cerca altri articoli di questo autore

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Astratto

L'introduzione del concetto di biologia dei sistemi, che consente lo studio dei sistemi viventi da una prospettiva olistica basata sul profilo di una moltitudine di componenti biochimici, apre un'opportunità unica e nuova per riesaminare i prodotti naturali. Nello studio della loro bioattività, il necessario approccio riduzionistico sui singoli componenti attivi ha avuto successo nella scoperta di nuovi farmaci, ma allo stesso tempo si sono persi gli effetti sinergici dei componenti. La biologia dei sistemi, e in particolare la metabolomica, è l'ultimo fenotipizzazione. Apre la possibilità di studiare l'effetto di miscele complesse, come quelle usate nella Medicina Tradizionale Cinese, in sistemi biologici complessi riducendolo con la farmacologia molecolare. Si ritiene che questo approccio abbia il potenziale per rivoluzionare la ricerca sui prodotti naturali e per far progredire lo sviluppo della fitoterapia scientifica. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.


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Aubusson, Peter. & Kennedy, E. (2000). Biologia nel contesto: lo spettro della vita. Melbourne: Oxford University Press

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Aubusson, Peter. e Kennedy, E. Biologia nel contesto: lo spettro della vita / Peter Aubusson & Eileen Kennedy Oxford University Press Melbourne 2000

Citazione australiana/Harvard

Aubusson, Peter. & Kennedy, E. 2000, Biologia nel contesto: lo spettro della vita / Peter Aubusson & Eileen Kennedy Oxford University Press Melbourne

Citazione di Wikipedia
Biologia nel contesto: lo spettro della vita / Peter Aubusson & Eileen Kennedy

Soddisfa i requisiti del nuovo syllabus di biologia del NSW per entrambi i corsi preliminari e HSC ed è organizzato in modo che gli studenti possano monitorare i loro progressi, testare la loro comprensione e rivedere concetti e idee chiave al proprio ritmo.

Include siti web di biologia (p. 464-467) e index.

In linea

Nella biblioteca

Richiedi questo oggetto per la visualizzazione nelle sale di lettura della Biblioteca utilizzando la tua tessera della biblioteca. Per saperne di più su come richiedere gli articoli, guarda questo breve video online.


Punti di vista dei candidati agli insegnanti di biologia sull'approccio basato sul contesto ☆

La biologia è uno dei corsi che spiegano gli eventi naturali. Tuttavia, in letteratura ci sono alcuni studi che affermano che il livello di associazione degli studenti tra eventi della vita quotidiana e materie di biologia è molto basso. L'approccio basato sui concorsi è descritto come il punto di partenza per lo sviluppo di idee scientifiche nell'insegnamento delle scienze. In questo approccio vengono utilizzati contesti di vita reale per introdurre concetti. Lo scopo di questo studio è determinare il punto di vista dei candidati agli insegnanti di biologia sull'approccio basato sul contesto. In questo studio è stato utilizzato il metodo della ricerca qualitativa e i partecipanti a questo studio sono 14 candidati insegnanti senior volontari della divisione di educazione alla biologia dell'Università di Hacettepe. Come strumento di raccolta dei dati è stato utilizzato un questionario. I dati raccolti sono stati analizzati utilizzando il metodo di analisi del contenuto. Alla luce dei risultati, si è stabilito che i candidati insegnanti di biologia hanno una certa mancanza di conoscenza dell'approccio basato sul contesto e dovrebbe essere migliorato utilizzando l'attività di approccio basato sul contesto nei corsi a livello universitario in modo che i candidati insegnanti siano consapevoli di con guide sull'approccio basato sul contesto.


Il contesto conta: pregiudizio del volontario, piccola dimensione del campione e valore dei gruppi di confronto nella valutazione dei corsi introduttivi di laboratorio di biologia basati sulla ricerca

Il passaggio dal libro di cucina agli autentici corsi di laboratorio basati sulla ricerca in biologia universitaria richiede la necessità di valutazione e valutazione di questi nuovi corsi. Sebbene la comunità dell'educazione biologica abbia compiuto progressi in quest'area, è importante interpretare l'efficacia di questi corsi con cautela e rimanere consapevoli dei limiti intrinseci ai nostri progetti di studio che possono influire sulla validità interna ed esterna. Il contesto specifico di uno studio di ricerca può avere un impatto drammatico sulle conclusioni. Presentiamo un caso di studio della nostra indagine triennale sull'impatto di un corso di laboratorio introduttivo basato sulla ricerca, evidenziando come gli studenti volontari, la mancanza di un gruppo di confronto e le piccole dimensioni del campione possono essere limitazioni di un disegno di studio che possono influenzare l'interpretazione dell'efficacia di un corso.

Cifre

Dati di indagine su scala Likert da un...

Dati di indagine su scala Likert da uno studio triennale di un corso di laboratorio di biologia basato sulla ricerca...

Conclusioni sull'efficacia di...

Le conclusioni sull'efficacia del corso differiscono in base a quali dati sono...


Biologia nel contesto di Bis2A - Biologia

La ricerca genomica contemporanea avrà un impatto sulla pratica quotidiana degli insegnanti di biologia che vogliono insegnare la genetica aggiornata nell'istruzione secondaria. Questo articolo riporta un progetto di ricerca volto a migliorare le competenze degli insegnanti di biologia per l'insegnamento della genetica nel contesto dei test genetici. Il crescente corpus di conoscenze scientifiche relative ai test genetici e le relative conseguenze per il processo decisionale indicano la rilevanza sociale di un approccio educativo basato sull'apprendimento situato. Di quale competenza hanno bisogno gli insegnanti di biologia per insegnare la genetica nel contesto della salute personale dei test genetici? Questo articolo descrive le competenze richieste esplorando la pratica educativa. Nove insegnanti esperti sono stati intervistati sul contenuto pedagogico, sulle aree di competenza morale e interpersonale relative a come insegnare la genetica nel contesto della salute personale dei test genetici e sono state osservate le lezioni di cinque di loro. I risultati hanno mostrato che l'esperienza richiesta agli insegnanti comprende competenze specifiche sui contenuti pedagogici, competenze interpersonali e una preferenza per i ruoli degli insegnanti e gli approcci didattici per gli aspetti morali dell'insegnamento in questo contesto. È emersa la necessità di un ulteriore sviluppo delle attività di insegnamento e apprendimento per (riflessione sul) ragionamento morale. Vengono discussi suggerimenti su come applicare questa esperienza nell'educazione genetica basata sul contesto.


L'impatto di COVID-19 nel contesto della società e della biologia

Partecipa al seminario universitario Genomics in the Public Square, National Human Genome Research Institute e National Institutes of Health per una tavola rotonda sull'impatto di COVID-19 nel contesto della società e della biologia. Il seminario è co-convocato da Sonia M. Suter, The Kahan Family Research Professor of Law Founding Director, Health Law Initiative.

  • Cosa rende il COVID-19 più pericoloso per alcuni individui e comunità rispetto ad altri?
  • Cosa significa quando i virus mutano?
  • Quali sono alcuni dei motivi per cui vediamo differenze di popolazione nella malattia?
  • Quali fattori sociali e biologici sono importanti?
  • Com'è partecipare a una sperimentazione sui vaccini?
  • Qual è il ruolo della storia nella partecipazione alla ricerca?

Il Dr. Charles Rotimi, un epidemiologo genetico, è un ricercatore distinto NIH e direttore del Centro Trans-NIH per la ricerca sulla genomica e la salute globale. È un leader nell'esplorazione delle implicazioni della maggiore diversità genetica nelle popolazioni di origine africana per la mappatura dei geni delle malattie. Il Dr. Rotimi è particolarmente orgoglioso dei suoi sforzi per globalizzare la genomica. Il suo impegno delle comunità africane per i progetti internazionali HapMap e 1000 Genomes ha avuto un impatto trasformativo. Il Dr. Rotimi è stato il presidente fondatore dell'ormai fiorente Società Africana di Genetica Umana e ha guidato la formazione dell'Iniziativa H3Africa con oltre 176 milioni di dollari di finanziamenti da NIH e Wellcome Trust. Il Dr. Rotimi è stato riconosciuto come &ldquoAfrican Innovator&rdquo da Quarzo Africa ed eletto alla National Academy of Medicine e all'African Academy of Sciences degli Stati Uniti. È presidente eletto nel 2020 per l'American Society of Human Genetics. È uno studioso riconosciuto a livello internazionale con risultati di ricerca profilati in New-England-Journal of Medicine, Scienza, Natura, Lancetta, Newsweek, New York Timese BBC.


Nel contesto della biologia e della biofisica, il significato di "affinità" non è molto diverso. Si riferisce alla forza con cui due (o più) molecole interagiscono o si legano. L'affinità di legame è riportata dal famoso KD o costante di dissociazione di equilibrio. Minore è il suo valore, maggiore è l'affinità tra due molecole e viceversa. Questo parametro biofisico è così importante da rappresentare il fondamento del riconoscimento e della comunicazione molecolare.

Negli ultimi 50 anni, gli scienziati hanno sviluppato in modo creativo diverse tecnologie, come l'MST, in grado di misurare l'affinità di legame tra due molecole, che sono diventate strumenti inestimabili nella scienza. È grazie a questi strumenti che i ricercatori sono in grado di comprendere i processi biologici a livello cellulare, possono caratterizzare le proteine ​​purificate e confermare le relazioni struttura-attività, studiare l'inibizione enzimatica e comprendere le interazioni tra gli anticorpi e i loro bersagli.

L'affinità è importante anche nello sviluppo di farmaci. Nella scoperta in fase iniziale, viene utilizzato come parametro di selezione chiave durante lo screening delle molecole candidate ed è ulteriormente ottimizzato durante la fase hit-to-lead.

L'affinità gioca un ruolo cruciale in vari aspetti della nostra vita. Determina quali persone, cose e biomolecole stanno bene insieme. Senza di essa, la scienza, la società e la vita stessa sarebbero senza dubbio molto diverse.


Contenuti

La prima persona accreditata di essere stata impiegata come insegnante di scienze in una scuola pubblica britannica fu William Sharp, che lasciò il lavoro alla Rugby School nel 1850 dopo aver introdotto la scienza nel curriculum. Si dice che Sharp abbia stabilito un modello per l'insegnamento della scienza in tutto il sistema scolastico pubblico britannico. [1]

La British Academy for the Advancement of Science (BAAS) pubblicò un rapporto nel 1867 [2] che richiedeva l'insegnamento della "scienza pura" e la formazione dell'"abito mentale scientifico". Il movimento di educazione progressista ha sostenuto l'ideologia della formazione mentale attraverso le scienze. BAAS ha sottolineato separatamente la formazione pre-professionale nell'istruzione scientifica secondaria. In questo modo, i futuri membri BAAS potrebbero essere preparati.

Lo sviluppo iniziale dell'insegnamento delle scienze è stato rallentato dalla mancanza di insegnanti qualificati. Uno sviluppo chiave fu la fondazione del primo London School Board nel 1870, che discusse il curriculum scolastico, un altro fu l'avvio di corsi per fornire al paese insegnanti di scienze preparati. In entrambi i casi l'influenza di Thomas Henry Huxley. John Tyndall fu anche influente nell'insegnamento delle scienze fisiche. [3]

Negli Stati Uniti, l'educazione scientifica era una manciata di materie prima della sua standardizzazione nel 1890. [4] Lo sviluppo di un curriculum scientifico è emerso gradualmente dopo un ampio dibattito tra due ideologie, la scienza dei cittadini e la formazione pre-professionale. Come risultato di una conferenza di trenta importanti educatori secondari e universitari in Florida, la National Education Association nominò un Comitato di Dieci nel 1892, che aveva l'autorità di organizzare incontri futuri e nominare comitati tematici delle principali materie insegnate nelle scuole secondarie. Il comitato era composto da dieci educatori e presieduto da Charles Eliot dell'Università di Harvard. Il Comitato dei Dieci ha nominato nove comitati di conferenze: Latino Greco Inglese Altre Lingue Moderne Matematica Storia Governo Civile ed Economia Politica fisica, astronomia e chimica storia naturale e geografia. Ogni comitato era composto da dieci importanti specialisti di college, scuole normali e scuole secondarie. I rapporti del Comitato sono stati presentati al Comitato dei Dieci, che si è riunito per quattro giorni a New York City, per creare un rapporto completo. [5] Nel 1894, la NEA pubblicò i risultati del lavoro di questi comitati di conferenza. [5]

Secondo il Comitato dei Dieci, l'obiettivo del liceo era quello di preparare tutti gli studenti a fare bene nella vita, contribuendo al loro benessere e al bene della società. Un altro obiettivo era quello di preparare alcuni studenti ad avere successo al college. [6]

Questo comitato ha sostenuto l'approccio della scienza dei cittadini incentrato sulla formazione mentale e ha trattenuto le prestazioni negli studi scientifici dalla considerazione per l'ingresso all'università. [7] La ​​BAAS ha incoraggiato il suo modello di vecchia data nel Regno Unito. [8] Gli USA adottarono un curriculum così caratterizzato: [5]

  • La scienza elementare dovrebbe concentrarsi su semplici fenomeni naturali (studio della natura) mediante esperimenti condotti "sul campo".
  • La scienza secondaria dovrebbe concentrarsi sul lavoro di laboratorio e sugli elenchi preparati dal comitato di esperimenti specifici
  • Insegnamento di fatti e principi
  • Preparazione universitaria

Il formato della formazione mentale condivisa e della formazione pre-professionale ha costantemente dominato il curriculum dal suo inizio ad oggi. Tuttavia, il movimento per incorporare un approccio umanistico, come l'inclusione delle arti (S.T.E.A.M.), la scienza, la tecnologia, la società e l'educazione ambientale sta crescendo e viene attuato in modo più ampio alla fine del XX secolo. I rapporti dell'American Academy for the Advancement of Science (AAAS), incluso il Progetto 2061, e del National Committee on Science Education Standards and Assessment descrivono in dettaglio gli obiettivi per l'educazione scientifica che collegano la scienza in classe alle applicazioni pratiche e alle implicazioni sociali.

La scienza è una materia universale che abbraccia il ramo della conoscenza che esamina la struttura e il comportamento del mondo fisico e naturale attraverso l'osservazione e l'esperimento. [9] L'educazione scientifica è più comunemente suddivisa nei seguenti tre campi: Biologia, Chimica e Fisica.

Educazione fisica Modifica

L'educazione fisica è caratterizzata dallo studio della scienza che si occupa di materia ed energia, e delle loro interazioni. [10]

Physics First, un programma approvato dall'American Association of Physics Teachers, è un curriculum in cui gli studenti del nono grado seguono un corso introduttivo di fisica. Lo scopo è quello di arricchire la comprensione della fisica da parte degli studenti e consentire l'insegnamento di maggiori dettagli nelle successive lezioni di biologia e chimica delle scuole superiori. Mira anche ad aumentare il numero di studenti che vanno a frequentare la fisica del 12 ° grado o la fisica AP, che sono generalmente corsi opzionali nelle scuole superiori americane. [22]

L'educazione fisica nelle scuole superiori negli Stati Uniti ha sofferto negli ultimi vent'anni perché molti stati ora richiedono solo tre scienze, che possono essere soddisfatte dalle scienze della terra/fisica, dalla chimica e dalla biologia. Il fatto che molti studenti non prendano fisica al liceo rende più difficile per quegli studenti seguire corsi scientifici al college.

A livello di università/college, è stato dimostrato che l'utilizzo di progetti relativi alla tecnologia appropriati per stimolare l'interesse dei laureati non in fisica nell'apprendimento della fisica ha avuto successo. [23] Questa è una potenziale opportunità per creare una connessione tra fisica e beneficio sociale.

Educazione chimica Modifica

L'insegnamento della chimica è caratterizzato dallo studio della scienza che si occupa della composizione, della struttura e delle proprietà delle sostanze e delle trasformazioni che esse subiscono. [11]

La chimica è lo studio delle sostanze chimiche e degli elementi e dei loro effetti e attributi. Gli studenti di chimica imparano la tavola periodica. Il ramo dell'educazione scientifica noto come "la chimica deve essere insegnata in un contesto pertinente al fine di promuovere la piena comprensione degli attuali problemi di sostenibilità". [12] Poiché questa fonte afferma che la chimica è una materia molto importante a scuola poiché insegna agli studenti a comprendere i problemi del mondo. Poiché i bambini sono interessati al mondo che li circonda, gli insegnanti di chimica possono attirare l'interesse a loro volta educando ulteriormente gli studenti. [13] L'argomento della chimica è un argomento molto pratico, il che significa che la maggior parte del tempo in classe viene spesa lavorando o completando esperimenti.

Educazione alla biologia Modifica

L'educazione biologica è caratterizzata dallo studio della struttura, della funzione, dell'ereditarietà e dell'evoluzione di tutti gli organismi viventi. [14] La biologia stessa è lo studio degli organismi viventi, attraverso diversi campi tra cui morfologia, fisiologia, anatomia, comportamento, origine e distribuzione. [15]

A seconda del paese e del livello di istruzione, ci sono molti approcci all'insegnamento della biologia. Negli Stati Uniti, c'è una crescente enfasi sulla capacità di indagare e analizzare questioni relative alla biologia per un lungo periodo di tempo. [16]

Mentre l'immagine pubblica dell'educazione scientifica può essere quella di un semplice apprendimento dei fatti a memoria, l'educazione scientifica nella storia recente si concentra generalmente anche sull'insegnamento dei concetti scientifici e affronta le idee sbagliate che gli studenti possono avere riguardo ai concetti scientifici o ad altri contenuti. Thomas Kuhn, il cui libro del 1962 La struttura delle rivoluzioni scientifiche ha fortemente influenzato la filosofia della scienza post-positivista, ha sostenuto che il metodo tradizionale di insegnamento nelle scienze naturali tende a produrre una mentalità rigida. [17] [18]

Dagli anni '80, l'educazione scientifica è stata fortemente influenzata dal pensiero costruttivista. [19] [20] [21] Il costruttivismo nell'educazione scientifica è stato informato da un ampio programma di ricerca sul pensiero e sull'apprendimento degli studenti nelle scienze, e in particolare sull'esplorazione di come gli insegnanti possono facilitare il cambiamento concettuale verso il pensiero scientifico canonico. Il costruttivismo enfatizza il ruolo attivo del discente e il significato della conoscenza e della comprensione attuali nella mediazione dell'apprendimento e l'importanza dell'insegnamento che fornisce un livello ottimale di guida agli studenti. [22]

Approccio alla scoperta guidata Modifica

Insieme a John Dewey, Jerome Bruner e molti altri, Arthur Koestler [23] offre una critica dell'educazione scientifica contemporanea e propone la sua sostituzione con l'approccio della scoperta guidata:

Per trarre piacere dall'arte della scoperta, come dalle altre arti, il consumatore – in questo caso lo studente – deve essere fatto rivivere, in una certa misura, il processo creativo. In altre parole, deve essere indotto, con l'aiuto e la guida appropriati, a fare da solo alcune delle scoperte fondamentali della scienza, a sperimentare nella propria mente alcuni di quei lampi di intuizione che hanno illuminato il suo cammino. . . . Il metodo tradizionale di affrontare lo studente non con il problema ma con la soluzione compiuta, significa privarlo di ogni eccitazione, [chiudere] l'impulso creativo, [ridurre] l'avventura dell'umanità a un polveroso mucchio di teoremi.

Sono disponibili illustrazioni pratiche specifiche di questo approccio. [24] [25]

La pratica dell'educazione scientifica è stata sempre più informata dalla ricerca sull'insegnamento e l'apprendimento delle scienze. La ricerca nell'educazione scientifica si basa su un'ampia varietà di metodologie, prese in prestito da molti rami della scienza e dell'ingegneria come l'informatica, la scienza cognitiva, la psicologia cognitiva e l'antropologia. La ricerca sull'educazione scientifica mira a definire o caratterizzare ciò che costituisce l'apprendimento nella scienza e come viene realizzato.

John D. Bransford, et al., hanno riassunto una vasta ricerca sul pensiero degli studenti come avente tre risultati chiave:

Preconcetti Le idee precedenti su come funzionano le cose sono notevolmente tenaci e un educatore deve affrontare esplicitamente le idee sbagliate specifiche di uno studente se lo studente deve riconfigurare la sua idea sbagliata a favore di un'altra spiegazione. Pertanto, è essenziale che gli educatori sappiano come conoscere i preconcetti degli studenti e farli diventare una parte regolare della loro pianificazione. Organizzazione della conoscenza Per diventare veramente alfabetizzati in un'area della scienza, gli studenti devono "(a) avere una base profonda di conoscenza fattuale, (b) comprendere fatti e idee nel contesto di un quadro concettuale e (c) organizzare la conoscenza in modi che facilitino il recupero e l'applicazione." [26] Metacognizione Gli studenti trarranno beneficio dal pensare al loro pensiero e al loro apprendimento. Devono essere insegnati loro come valutare la loro conoscenza e ciò che non sanno, valutare i loro metodi di pensiero e valutare le loro conclusioni. Alcuni educatori e altri hanno praticato e sostenuto discussioni sulla pseudoscienza come un modo per capire cosa significa pensare scientificamente e per affrontare i problemi introdotti dalla pseudoscienza. [27] [28]

Le tecnologie educative vengono perfezionate per soddisfare le esigenze specifiche degli insegnanti di scienze. Uno studio di ricerca che esamina come i telefoni cellulari vengono utilizzati in contesti di insegnamento delle scienze post-secondari ha mostrato che le tecnologie mobili possono aumentare il coinvolgimento e la motivazione degli studenti in aula di scienze. [29]

Secondo una bibliografia sulla ricerca orientata al costruttivismo sull'insegnamento e l'apprendimento delle scienze nel 2005, circa il 64 percento degli studi documentati sono condotti nel dominio della fisica, il 21 percento nel campo della biologia e il 15 percento in chimica. [30] La ragione principale di questo predominio della fisica nella ricerca sull'insegnamento e l'apprendimento sembra essere che la comprensione della fisica include difficoltà dovute alla natura particolare della fisica. [31] La ricerca sulle concezioni degli studenti ha dimostrato che la maggior parte delle idee pre-didattiche (quotidiane) che gli studenti apportano all'insegnamento della fisica sono in netto contrasto con i concetti ei principi della fisica da raggiungere, dall'asilo al livello terziario. Molto spesso le idee degli studenti sono incompatibili con le visioni della fisica. [32] Ciò vale anche per i modelli più generali di pensiero e ragionamento degli studenti. [33] [34] [35]

Australia Modifica

As in England and Wales, science education in Australia is compulsory up until year 11, where students can choose to study one or more of the branches mentioned above. If they wish to no longer study science, they can choose none of the branches. The science stream is one course up until year 11, meaning students learn in all of the branches giving them a broad idea of what science is all about. The National Curriculum Board of Australia (2009) stated that "The science curriculum will be organised around three interrelated strands: science understanding science inquiry skills and science as a human endeavour." [36] These strands give teachers and educators the framework of how they should be instructing their students.

In 2011, it was reported that a major problem that has befallen science education in Australia over the last decade is a falling interest in science. Fewer year 10 students are choosing to study science for year 11, which is problematic as these are the years where students form attitudes to pursue science careers. [37] This issue is not unique in Australia, but is happening in countries all over the world.

China Edit

Educational quality in China suffers because a typical classroom contains 50 to 70 students. With over 200 million students, China has the largest educational system in the world. However, only 20% percent of students complete the rigorous ten-year program of formal schooling. [38]

As in many other countries, the science curriculum includes sequenced courses in physics, chemistry, and biology. Science education is given high priority and is driven by textbooks composed by committees of scientists and teachers. Science education in China places great emphasis on memorization, and gives far less attention to problem solving, application of principles to novel situations, interpretations, and predictions. [38]

United Kingdom Edit

In English and Welsh schools, science is a compulsory subject in the National Curriculum. All pupils from 5 to 16 years of age must study science. It is generally taught as a single subject science until sixth form, then splits into subject-specific A levels (physics, chemistry and biology). However, the government has since expressed its desire that those pupils who achieve well at the age of 14 should be offered the opportunity to study the three separate sciences from September 2008. [39] In Scotland the subjects split into chemistry, physics and biology at the age of 13–15 for National 4/5s in these subjects, and there is also a combined science standard grade qualification which students can sit, provided their school offers it.

In September 2006 a new science program of study known as 21st Century Science was introduced as a GCSE option in UK schools, designed to "give all 14 to 16-year-old's a worthwhile and inspiring experience of science". [40] In November 2013, Ofsted's survey of science [41] in schools revealed that practical science teaching was not considered important enough. [42] At the majority of English schools, students have the opportunity to study a separate science program as part of their GCSEs, which results in them taking 6 papers at the end of Year 11 this usually fills one of their option 'blocks' and requires more science lessons than those who choose not to partake in separate science or are not invited. Other students who choose not to follow the compulsory additional science course, which results in them taking 4 papers resulting in 2 GCSEs, opposed to the 3 GCSEs given by taking separate science.

United States Edit

In many U.S. states, K-12 educators must adhere to rigid standards or frameworks of what content is to be taught to which age groups. This often leads teachers to rush to "cover" the material, without truly "teaching" it. In addition, the processi of science, including such elements as the scientific method and critical thinking, is often overlooked. This emphasis can produce students who pass standardized tests without having developed complex problem solving skills. [43] Although at the college level American science education tends to be less regulated, it is actually more rigorous, with teachers and professors fitting more content into the same time period. [44]

In 1996, the U.S. National Academy of Sciences of the U.S. National Academies produced the National Science Education Standards, which is available online for free in multiple forms. Its focus on inquiry-based science, based on the theory of constructivism rather than on direct instruction of facts and methods, remains controversial. [44] Some research suggests that it is more effective as a model for teaching science.

"The Standards call for more than 'science as process,' in which students learn such skills as observing, inferring, and experimenting. Inquiry is central to science learning. When engaging in inquiry, students describe objects and events, ask questions, construct explanations, test those explanations against current scientific knowledge, and communicate their ideas to others. They identify their assumptions, use critical and logical thinking, and consider alternative explanations. In this way, students actively develop their understanding of science by combining scientific knowledge with reasoning and thinking skills." [45]

Concern about science education and science standards has often been driven by worries that American students, and even teachers, [46] lag behind their peers in international rankings. [47] One notable example was the wave of education reforms implemented after the Soviet Union launched its Sputnik satellite in 1957. [48] The first and most prominent of these reforms was led by the Physical Science Study Committee at MIT. In recent years, business leaders such as Microsoft Chairman Bill Gates have called for more emphasis on science education, saying the United States risks losing its economic edge. [49] To this end, Tapping America's Potential is an organization aimed at getting more students to graduate with science, technology, engineering and mathematics degrees. [50] Public opinion surveys, however, indicate most U.S. parents are complacent about science education and that their level of concern has actually declined in recent years. [51]

Furthermore, in the recent National Curriculum Survey conducted by ACT, researchers uncovered a possible disconnect among science educators. "Both middle school/junior high school teachers and post secondary science instructors rate(d) process/inquiry skills as more important than advanced science content topics high school teachers rate them in exactly the opposite order." Perhaps more communication among educators at the different grade levels in necessary to ensure common goals for students. [52]

2012 science education framework Edit

According to a report from the National Academy of Sciences, the fields of science, technology, and education hold a paramount place in the modern world, but there are not enough workers in the United States entering the science, technology, engineering, and math (STEM) professions. In 2012 the National Academy of Sciences Committee on a Conceptual Framework for New K-12 Science Education Standards developed a guiding framework to standardize K-12 science education with the goal of organizing science education systematically across the K-12 years. Titled A Framework for K-12 Science Education: Practices, Crosscutting Concepts, and Core Ideas, the publication promotes standardizing K-12 science education in the United States. It emphasizes science educators to focus on a "limited number of disciplinary core ideas and crosscutting concepts, be designed so that students continually build on and revise their knowledge and abilities over multiple years, and support the integration of such knowledge and abilities with the practices needed to engage in scientific inquiry and engineering design." [53]

The report says that in the 21st century Americans need science education in order to engage in and "systematically investigate issues related to their personal and community priorities," as well as to reason scientifically and know how to apply science knowledge. The committee that designed this new framework sees this imperative as a matter of educational equity to the diverse set of schoolchildren. Getting more diverse students into STEM education is a matter of social justice as seen by the committee. [54]

2013 Next Generation Science Standards Edit

In 2013 a new standards for science education were released that update the national standards released in 1996. Developed by 26 state governments and national organizations of scientists and science teachers, the guidelines, called the Next Generation Science Standards, are intended to "combat widespread scientific ignorance, to standardize teaching among states, and to raise the number of high school graduates who choose scientific and technical majors in college. " Included are guidelines for teaching students about topics such as climate change and evolution. An emphasis is teaching the scientific process so that students have a better understanding of the methods of science and can critically evaluate scientific evidence. Organizations that contributed to developing the standards include the National Science Teachers Association, the American Association for the Advancement of Science, the National Research Council, and Achieve, a nonprofit organization that was also involved in developing math and English standards. [55] [56]


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