Journal of Research in Science Teaching

Sự phát triển những quan niệm phù hợp của sinh viên về bản chất của khoa học luôn là một mục tiêu thường xuyên của giảng dạy khoa học, bất kể những phương pháp sư phạm hoặc chương trình giảng dạy nào đang được khuyến nghị hiện nay. Do đó, đây là một lĩnh vực nghiên cứu phong phú, đặc trưng bởi nhiều dòng điều tra song song nhưng khác biệt. Dù đã có khoảng 40 năm nghiên cứu liên quan đến những quan niệm của sinh viên và giáo viên về bản chất của khoa học, vẫn chưa có một đánh giá toàn diện về tài liệu thực nghiệm (cả định lượng và định tính). Mục đích tổng thể của đánh giá này là để làm rõ những gì đã được học và giải thích những giả định cơ bản và logic đã dẫn dắt những nỗ lực nghiên cứu trước đây. Cuối cùng, những khuyến nghị liên quan đến cả phương pháp và trọng tâm của những nghiên cứu trong tương lai sẽ được đưa ra.

Nghiên cứu được báo cáo trong bài nghiên cứu này tập trung vào việc thiết kế và đánh giá các môi trường học tập hỗ trợ cho việc giảng dạy và học tập lập luận trong bối cảnh khoa học. Nghiên cứu diễn ra trong 2 năm, từ năm 1999 đến năm 2001, tại các trường trung học cơ sở ở khu vực Greater London. Nghiên cứu được thực hiện qua hai giai đoạn. Ở giai đoạn 1, hợp tác với một nhóm 12 giáo viên khoa học, trọng tâm chính là phát triển bộ tài liệu và chiến lược nhằm hỗ trợ lập luận trong lớp học, cùng với việc hỗ trợ và đánh giá sự phát triển của giáo viên trong việc dạy lập luận. Dữ liệu được thu thập thông qua việc ghi hình video và âm thanh những nỗ lực của giáo viên trong việc thực hiện các bài học này vào đầu và cuối năm. Trong giai đoạn này, các công cụ phân tích để đánh giá chất lượng lập luận đã được phát triển dựa trên mô hình lập luận của Toulmin. Phân tích dữ liệu cho thấy có sự phát triển đáng kể trong việc sử dụng lập luận của đa số giáo viên trong suốt năm học. Kết quả cho thấy rằng mẫu sử dụng lập luận là riêng biệt cho từng giáo viên, cũng như bản chất của sự thay đổi. Ở giai đoạn 2 của dự án, trọng tâm của bài báo này, các giáo viên đã dạy cho các nhóm thực nghiệm tối thiểu chín bài học liên quan đến lập luận xã hội-khoa học hoặc lập luận khoa học. Ngoài ra, các giáo viên này cũng đã dạy các bài học tương tự cho một nhóm so sánh vào đầu và cuối năm. Mục đích của nghiên cứu này là đánh giá sự tiến bộ trong khả năng lập luận của học sinh. Để làm điều này, dữ liệu đã được thu thập từ 33 bài học bằng cách quay video hai nhóm bốn học sinh trong mỗi lớp tham gia vào lập luận. Sử dụng một khung đánh giá bản chất của diễn ngôn và chất lượng của nó được phát triển từ mô hình lập luận của Toulmin, các phát hiện cho thấy có sự cải thiện trong chất lượng lập luận của học sinh. Nghiên cứu này trình bày những phát triển phương pháp học mới cho công việc trong lĩnh vực này. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. J Res Sci Teach 41: 994–1020, 2004

Mục tiêu của Dự án Tổng hợp Điều tra là tổng hợp các phát hiện từ các nghiên cứu được tiến hành trong khoảng thời gian từ 1984 đến 2002 để giải quyết câu hỏi nghiên cứu, Tác động của giảng dạy khoa học dựa trên điều tra đối với kết quả học tập của học sinh K–12 là gì? Khoảng thời gian từ 1984 đến 2002 được lựa chọn để tiếp tục một dòng công việc tổng hợp đã được hoàn thành lần cuối vào năm 1983 bởi Bredderman [Bredderman [1983] Đánh giá Nghiên cứu Giáo dục 53: 499–518] và Shymansky, Kyle, và Alport [Shymansky et al. [1983] Tạp chí Nghiên cứu trong Giảng dạy Khoa học 20: 387–404], và để đáp ứng một thời hạn có thể thực hiện được dựa trên thời gian của dự án nghiên cứu, kéo dài từ 2001 đến 2006. Câu hỏi nghiên cứu cho dự án đã được giải quyết bằng cách phát triển một khung khái niệm làm rõ và chỉ rõ điều gì được hiểu là “giảng dạy khoa học dựa trên điều tra”, và bằng cách sử dụng phương pháp tiếp cận đa phương pháp để phân tích cả dữ liệu số và dữ liệu văn bản mô tả tác động của giảng dạy đối với việc học khái niệm khoa học của học sinh K–12. Các phát hiện khác nhau từ 138 nghiên cứu được phân tích cho thấy một xu hướng tích cực rõ ràng nghiêng về các thực hành giảng dạy dựa trên điều tra, đặc biệt là các phương pháp giảng dạy nhấn mạnh việc học sinh suy nghĩ tích cực và rút ra kết luận từ dữ liệu. Các chiến lược giảng dạy mà tích cực tham gia học sinh trong quá trình học tập thông qua các cuộc điều tra khoa học có khả năng cao hơn để tăng cường sự hiểu biết khái niệm hơn là các chiến lược dựa vào các kỹ thuật thụ động hơn, điều này thường là cần thiết trong môi trường giáo dục hiện nay bị nặng nề bởi các đánh giá chuẩn hóa. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. J Res Sci Teach 47: 474–496, 2010

Nghiên cứu này đã khảo sát kết quả của một đơn vị tích hợp việc dạy rõ ràng các mô hình lý luận chung vào việc giảng dạy nội dung khoa học cụ thể. Cụ thể, bài báo này đã xem xét việc giảng dạy kỹ năng lập luận trong bối cảnh các tình huống khó xử trong di truyền học ở người. Trước khi học, chỉ có một thiểu số (16,2%) học sinh đề cập đến kiến thức sinh học chính xác và cụ thể trong việc xây dựng lập luận trong bối cảnh các tình huống khó xử về di truyền. Khoảng 90% học sinh đã thành công trong việc xây dựng các lập luận đơn giản. Một bài kiểm tra diễn ra sau khi giảng dạy đã hỗ trợ kết luận rằng việc tích hợp việc dạy rõ ràng các kỹ năng lập luận vào việc giảng dạy các tình huống khó xử trong di truyền học ở người nâng cao hiệu suất trong cả kiến thức sinh học và kỹ năng lập luận. Đã ghi nhận sự gia tăng về tần suất học sinh tham khảo kiến thức sinh học chính xác và cụ thể khi xây dựng lập luận. Nhóm học sinh tham gia thí nghiệm có điểm số cao hơn đáng kể so với nhóm so sánh trong bài kiểm tra kiến thức di truyền. Cũng có sự gia tăng về chất lượng lập luận của học sinh. Học sinh có thể chuyển giao khả năng lý luận được dạy trong bối cảnh di truyền sang bối cảnh các tình huống khó xử từ cuộc sống hàng ngày. Các hiệu ứng của tư duy siêu nhận thức và việc thay đổi quan điểm suy nghĩ của học sinh bằng cách điều chỉnh những gì được coi là có giá trị trong văn hóa lớp học được thảo luận. © 2002 John Wiley & Sons, Inc. J Res Sci Teach 39: 35–62, 2002

Các lập luận gần đây trong giáo dục khoa học đề xuất rằng khoa học trong trường học nên chú trọng nhiều hơn đến việc dạy về bản chất của khoa học và các thực hành xã hội của nó. Tuy nhiên, không giống như nội dung của khoa học, về vấn đề này có sự đồng thuận rõ ràng, dường như trong cộng đồng học thuật còn có sự không thống nhất khá lớn về những "ý tưởng về khoa học" nào là những yếu tố thiết yếu cần được đưa vào chương trình khoa học hiện đại ở trường học. Do đó, nghiên cứu này nhằm xác định thực nghiệm mức độ đồng thuận bằng cách sử dụng một bảng hỏi Delphi ba giai đoạn với 23 người tham gia được chọn từ các cộng đồng của các chuyên gia quốc tế hàng đầu về giáo dục khoa học; các nhà khoa học; các nhà sử học, triết gia và xã hội học về khoa học; các chuyên gia tham gia vào công việc cải thiện sự hiểu biết của công chúng về khoa học; và các giáo viên khoa học chuyên nghiệp. Kết quả nghiên cứu là một tập hợp chín chủ đề bao hàm những ý tưởng chính về bản chất của khoa học mà có sự đồng thuận và được coi là một thành phần thiết yếu của chương trình khoa học ở trường học. Cùng với các ý kiến đóng góp sâu sắc từ người tham gia, dữ liệu này cung cấp một số đo lường về mức độ đồng thuận hiện có trong cộng đồng tham gia vào giáo dục khoa học và truyền thông về khoa học về các đặc điểm nổi bật của một bản tóm tắt hóa học về bản chất của khoa học. Mặc dù một số chủ đề đã là một phần của các chương trình khoa học trường học hiện có, nhưng nhiều chủ đề khác thì không. Do đó, những phát hiện của nghiên cứu này đặt ra thách thức (a) liệu hình ảnh về khoa học được đại diện trong chương trình khoa học trường học có đủ toàn diện hay không, và (b) liệu có sự cân bằng trong chương trình giữa việc dạy về nội dung của khoa học và bản chất của khoa học là phù hợp hay không. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. J Res Sci Teach 40: 692–720, 2003

Bài viết này tổng quan những nghiên cứu hiện tại về cách thúc đẩy thay đổi trong các thực hành giảng dạy được sử dụng trong các khóa học khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM) ở bậc đại học. Đánh giá được dựa trên 191 bài báo khoa học lý thuyết và thực nghiệm được công bố từ năm 1995 đến 2008. Bốn danh mục chiến lược thay đổi rộng lớn đã được phát triển nhằm nắm bắt những khác biệt cốt lõi trong tài liệu này: phổ biến chương trình giảng dạy và sư phạm, phát triển giáo viên phản ánh, thực hiện chính sách và phát triển tầm nhìn chung. Các nhà nghiên cứu giáo dục STEM chủ yếu viết về thay đổi dưới dạng phổ biến chương trình giảng dạy và sư phạm. Các nhà nghiên cứu phát triển giảng viên chủ yếu viết về thay đổi dưới dạng phát triển giáo viên phản ánh. Các nhà nghiên cứu giáo dục đại học chủ yếu viết về thay đổi dưới dạng thực hiện chính sách. Công việc mới thường không xây dựng dựa trên các công trình thực nghiệm hoặc lý thuyết trước đó. Mặc dù hầu hết các bài viết đều tuyên bố thành công của chiến lược thay đổi được nghiên cứu, bằng chứng được đưa ra để hỗ trợ những tuyên bố này thường không mạnh mẽ. Ví dụ, chỉ có 21% số bài viết nghiên cứu việc thực hiện một chiến lược thay đổi được phân loại là đưa ra bằng chứng mạnh mẽ để hỗ trợ cho những tuyên bố về sự thành công hoặc thất bại của chiến lược. Những phân tích này gợi ý rằng tình trạng của các chiến lược thay đổi và việc nghiên cứu các chiến lược thay đổi là yếu, và rằng các cộng đồng nghiên cứu nghiên cứu và thực hiện thay đổi phần lớn tách biệt với nhau. Bất chấp tình trạng yếu kém của tài liệu, một số kết luận liên quan đến thiết kế chiến lược thay đổi có thể rút ra từ đánh giá này. Hai chiến lược thay đổi thường được sử dụng rõ ràng là không hiệu quả: phát triển và thử nghiệm các tài liệu chương trình giảng dạy “thực tiễn tốt nhất” và sau đó làm cho các tài liệu này có sẵn cho các giảng viên khác và việc ra quyết định chính sách “từ trên xuống” nhằm ảnh hưởng đến các thực hành giảng dạy. Các chiến lược thay đổi hiệu quả: phù hợp với hoặc tìm cách thay đổi niềm tin của các cá nhân liên quan; liên quan đến các can thiệp dài hạn, kéo dài ít nhất một học kỳ; yêu cầu hiểu biết về một trường cao đẳng hoặc đại học như một hệ thống phức tạp và thiết kế một chiến lược tương thích với hệ thống này. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. J Res Sci Teach 48: 952–984, 2011

Từ góc độ lý thuyết nhận thức xã hội, động lực học tập khoa học của sinh viên trong các khóa học đại học đã được kiểm tra. Các sinh viên - 367 chuyên ngành khoa học và 313 không chuyên ngành khoa học - đã trả lời Phiếu Điều Tra Động Lực Học Khoa Học II, đánh giá năm thành phần động lực: động lực nội tại, tự quyết, tự tin, động lực nghề nghiệp và động lực điểm số. Các phân tích yếu tố khám phá và xác nhận đã cung cấp bằng chứng về tính hợp lệ của cấu trúc phiếu điều tra. Các thành phần động lực, đặc biệt là tự tin, có liên quan đến điểm trung bình học tập khoa học của sinh viên tại trường đại học. Các sinh viên chuyên ngành khoa học có điểm cao hơn so với các sinh viên không chuyên ngành ở tất cả các thành phần động lực. Trong cả sinh viên chuyên ngành khoa học và không chuyên ngành khoa học, nam giới có tự tin cao hơn phụ nữ, và phụ nữ có tự quyết cao hơn nam giới. Các phát hiện cho thấy phiếu điều tra là một công cụ hợp lệ và hiệu quả để đánh giá các thành phần động lực của sinh viên trong việc học khoa học ở các khóa học đại học, và rằng các thành phần này đóng vai trò trong thành tích học tập khoa học của sinh viên. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. J Res Sci Teach 48: 1159–1176, 2011

Trong bài viết này, chúng tôi đưa ra một chương trình nghiên cứu tiềm năng cho việc giảng dạy và học tập khoa học dưới hình thức điều tra như một phần của chuỗi JRST về cải cách trong giáo dục khoa học. Dựa trên các khung lý thuyết về xây dựng nhận thức và xã hội văn hóa, các mô hình văn hóa về ý nghĩa, chức năng đối thoại của ngôn ngữ, và các mô hình chuyển đổi trong giáo dục giáo viên, chúng tôi đề xuất rằng cần có nhiều nghiên cứu hơn trong các lĩnh vực niềm tin, kiến thức và thực hành của giáo viên về khoa học dựa trên điều tra, cũng như việc học tập của học sinh. Vì hiệu quả của các nỗ lực cải cách phần lớn phụ thuộc vào giáo viên, tiếng nói của họ cần được đưa vào thiết kế và thực hiện chương trình giảng dạy dựa trên điều tra. Khi chúng tôi xem xét tài liệu và đặt ra các câu hỏi nghiên cứu trong tương lai, chúng tôi đề xuất rằng cần dành sự chú ý đặc biệt cho nghiên cứu về điều tra trong các lớp học đa dạng, và các phương thức giảng dạy dựa trên điều tra do giáo viên thiết kế. © 2001 John Wiley & Sons, Inc. J Res Sci Teach 38: 631–645, 2001

Chọn lọc tự nhiên như một cơ chế của sự tiến hóa là một khái niệm trung tâm trong sinh học; tuy nhiên, phần lớn những sinh viên không chuyên về sinh học không hiểu thấu đáo lý thuyết này, ngay cả sau khi được giảng dạy. Nhiều khái niệm thay thế về chủ đề này đã được xác định, cho thấy rằng công việc của giảng viên là rất khó khăn. Bài báo này trình bày một bài kiểm tra chuẩn đoán mới để đánh giá sự hiểu biết của sinh viên về chọn lọc tự nhiên. Các câu hỏi trong bài kiểm tra dựa trên những nghiên cứu khoa học thực tế về chọn lọc tự nhiên, trong khi các bài kiểm tra trước đây thường sử dụng những tình huống giả định, dễ gây nhầm lẫn hoặc đơn giản hóa quá mức. Bộ kiểm tra Khái niệm về Chọn lọc Tự nhiên (CINS) là một bài kiểm tra trắc nghiệm với 20 câu hỏi, thiết kế sử dụng những khái niệm thay thế phổ biến làm lựa chọn gây nhiễu. Một phiên bản nguyên gốc với 12 câu hỏi của bài kiểm tra đã được thử nghiệm thực địa với 170 sinh viên không chuyên trong 6 lớp học và 43 sinh viên chuyên về sinh học trong 1 lớp học tại 3 trường cao đẳng cộng đồng. Điểm số của một nhóm con trong số những sinh viên không chuyên (n = 7) đã được so sánh với kết quả thể hiện của sinh viên trong các cuộc phỏng vấn bán cấu trúc. Có một mối tương quan tích cực giữa điểm số bài kiểm tra và điểm số phỏng vấn. Phiên bản hiện tại 20 câu hỏi của CINS đã được thử nghiệm thực địa với 206 sinh viên trong một khóa học sinh học tổng quát cho sinh viên không chuyên. Tính hợp lệ bề mặt, tính hợp lệ nội bộ, độ tin cậy và khả năng đọc hiểu của CINS được thảo luận. Kết quả cho thấy rằng CINS sẽ là một công cụ quý giá cho các giảng viên. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. J Res Sci Teach 39: 952–978, 2002