Kolmiulotteinen graafinen kuvaaja Kansallisen tutkimusneuvoston (National Research Council, NRC) viitekehys kuvaa näkemystä siitä, mitä tarkoittaa luonnontieteiden osaaminen; se perustuu näkemykseen, jonka mukaan tiede on sekä tietämys että todisteisiin perustuva mallien ja teorioiden rakentamisyritys, joka jatkuvasti laajentaa, tarkentaa ja tarkistaa tietoa. Siinä esitetään kolme ulottuvuutta, jotka yhdistetään kunkin standardin muodostamiseksi:

Dimension 1: Käytännöt

Käytännöt kuvaavat käyttäytymistä, jota luonnontieteilijät harjoittavat tutkiessaan ja rakentaessaan malleja ja teorioita luonnollisesta maailmasta, sekä keskeisiä insinöörikäytäntöjä, joita insinöörit käyttävät suunnitellessaan ja rakentaessaan malleja ja järjestelmiä. NRC käyttää termiä ”käytännöt” termin ”taidot” sijasta korostaakseen, että tieteelliseen tutkimukseen osallistuminen edellyttää taitojen lisäksi myös kullekin käytännölle ominaisia tietoja. Osa NRC:n tarkoitusta on selittää ja laajentaa paremmin sitä, mitä ”tutkimuksella” tarkoitetaan luonnontieteissä ja niiden kognitiivisten, sosiaalisten ja fyysisten käytäntöjen valikoimalla, joita se edellyttää.

Vaikka insinöörisuunnittelu on samankaltaista kuin luonnontieteellinen tutkimus, siinä on merkittäviä eroja. Esimerkiksi tieteelliseen tutkimukseen kuuluu sellaisen kysymyksen muotoilu, johon voidaan vastata tutkimuksen avulla, kun taas tekniseen suunnitteluun kuuluu sellaisen ongelman muotoilu, joka voidaan ratkaista suunnittelun avulla. Seuraavan sukupolven tiedestandardien insinööritaitojen vahvistaminen selventää oppilaille luonnontieteiden, teknologian, insinööritieteiden ja matematiikan (neljä STEM-alaa) merkitystä jokapäiväisessä elämässä.

Dimension 2: Läpileikkaavat käsitteet

Läpileikkaavia käsitteitä sovelletaan kaikilla tieteenaloilla. Sellaisenaan ne ovat tapa yhdistää tieteen eri osa-alueet toisiinsa. Niitä ovat mm: Syy ja seuraus; mittakaava, suhde ja määrä; järjestelmät ja järjestelmämallit; energia ja aine; rakenne ja toiminta; vakaus ja muutos. Viitekehyksessä korostetaan, että nämä käsitteet on tehtävä oppilaille selviksi, koska ne tarjoavat organisatorisen skeeman, jonka avulla eri tieteenalojen tiedot voidaan liittää toisiinsa johdonmukaiseksi ja tieteellisesti perustelluksi maailmankuvaksi.

Dimension 3: Tieteenalojen keskeiset ideat

Tieteenalojen keskeisten ideoiden avulla voidaan keskittää K-12-luokkien luonnontieteiden opetussuunnitelmat, opetus ja arvioinnit luonnontieteiden tärkeimpiin osa-alueisiin. Jotta ideoita voitaisiin pitää keskeisinä, niiden olisi täytettävä vähintään kaksi seuraavista kriteereistä ja mieluiten kaikki neljä:

  • Laaja merkitys useilla luonnontieteiden tai tekniikan aloilla tai yhden tieteenalan keskeinen järjestävä käsite;
  • Tarjoavat keskeisen välineen monimutkaisempien ideoiden ymmärtämiseen tai tutkimiseen ja ongelmien ratkaisemiseen;
  • liittyvät oppilaiden kiinnostuksenkohteisiin ja elämänkokemukseen tai liittyvät sellaisiin yhteiskunnallisiin tai henkilökohtaisiin huolenaiheisiin, jotka edellyttävät luonnontieteellistä tai teknologista tietämystä;
  • ovat opittavissa ja opittavissa useiden luokka-asteiden aikana syvällisempään ja hienostuneempaan muotoutumiseen pyrkien.

Tieteelliset ideat on ryhmitelty neljään alueeseen: fysikaaliset tieteet, biotieteet, maa- ja avaruustieteet sekä insinööritieteet, teknologia ja luonnontieteiden sovellukset.

Lue lisää NRC:n viitekehyksen kolmesta ulottuvuudesta verkossa täältä.

Dimension 1: Käytäntö

1. The National Academies, Board on Science Education, Designing a Conceptual Framework for New Science Education Standards, Frequently Asked Questions, s. 1.

Käytännöt kuvaavat käyttäytymistä, jota tiedemiehet harjoittavat tutkiessaan ja rakentaessaan malleja ja teorioita luonnollisesta maailmasta, sekä keskeisiä insinöörikäytäntöjä, joita insinöörit käyttävät suunnitellessaan ja rakentaessaan malleja ja järjestelmiä. NRC käyttää termiä ”käytännöt” termin ”taidot” sijasta korostaakseen, että tieteelliseen tutkimukseen osallistuminen edellyttää taitojen lisäksi myös kullekin käytännölle ominaisia tietoja. Osa NRC:n aikomuksesta on selittää ja laajentaa paremmin, mitä ”tutkimuksella” tarkoitetaan luonnontieteissä ja niiden kognitiivisten, sosiaalisten ja fysikaalisten käytänteiden valikoimalla, joita se r

Vaikka insinöörisuunnittelu on samankaltaista kuin luonnontieteellinen tutkimus, siinä on merkittäviä eroja. Esimerkiksi tieteelliseen tutkimukseen kuuluu sellaisen kysymyksen muotoilu, johon voidaan vastata tutkimuksen avulla, kun taas tekniseen suunnitteluun kuuluu sellaisen ongelman muotoilu, joka voidaan ratkaista suunnittelun avulla. Seuraavan sukupolven tiedestandardien insinööritieteellisten näkökohtien vahvistaminen selventää oppilaille luonnontieteiden, teknologian, insinööritieteiden ja matematiikan (neljä STEM-alaa) merkitystä jokapäiväisessä elämässä.

Dimension 2: Monialaiset käsitteet

NRC:n monialaisia käsitteitä sovelletaan kaikilla tieteenaloilla. Sellaisenaan ne ovat tapa yhdistää tieteen eri osa-alueet toisiinsa. Niitä ovat mm: Kuviot, samankaltaisuus ja monimuotoisuus; syy ja seuraus; mittakaava, suhde ja määrä; systeemit ja systeemimallit; energia ja aine; muoto ja toiminta; vakaus ja muutos. Viitekehyksessä korostetaan myös, että nämä käsitteet on tehtävä oppilaille selviksi, koska ne tarjoavat organisatorisen skeeman, jonka avulla eri tieteenalojen tietämys voidaan liittää toisiinsa johdonmukaiseksi ja tieteellisesti perustelluksi näkemykseksi maailmasta

Dimension 3: Tieteenalojen keskeiset ideat

Tieteenalojen keskeisten ideoiden avulla voidaan keskittää luonnontieteiden opetussuunnitelmat, opetus ja arvioinnit luonnontieteiden keskeisimpiin osa-alueisiin. Jotta ideoita voitaisiin pitää keskeisinä, niiden olisi täytettävä vähintään kaksi seuraavista kriteereistä ja mieluiten kaikki neljä: niillä on laaja merkitys useilla luonnontieteiden tai tekniikan aloilla tai ne ovat yhden tieteenalan keskeinen järjestämisperiaate; ne tarjoavat keskeisen välineen monimutkaisempien ideoiden ymmärtämiseen tai tutkimiseen ja ongelmien ratkaisemiseen; ne liittyvät oppilaiden kiinnostuksen kohteisiin ja elämänkokemuksiin tai ne liittyvät yhteiskunnallisiin tai henkilökohtaisiin huolenaiheisiin, jotka edellyttävät luonnontieteellistä tai teknologista tietoa; ne ovat opittavissa ja opittavissa useilla luokka-asteilla syvenevällä ja syventyvällä tasolla.1 Tieteenalakohtaiset ideat on ryhmitelty neljään eri osa-alueeseen.

Leave a comment

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.