Geçenlerde eski bir öğrencimle konuştum; Ona Notre Dame’daki ilk döneminde ders verdim ve ona yetişme şansı bulduğum için çok mutlu oldum. Ana dalını biyokimyadan siyaset bilimine değiştirdiğini paylaştı. Doktor olma konusundaki heyecanını hatırlayarak onu bu değişikliği yapmaya neyin teşvik ettiğini sordum.
İlk yılın zorlu fen derslerinden bazılarına ayak uydurmanın zorluklarını anlattı. Ancak beni gerçekten etkileyen şey onun son açıklamasıydı: “Ayrıca, çok fazla ezberlemek gerekiyordu ve sonuçta o kadar da ilginç olduğunu düşünmedim.”
STEM dalında ısrar etseler de etmeseler de çok sayıda öğrenciden bu kaçınmayı birçok kez duydum. Bu tanıdık bir hikaye çünkü benim kocam da aynı deneyimi yaşadı ve ikinci sınıfta biyoloji bölümünü bıraktı. Derslerinde başarılıydı ama ezberlemelerden sıkılmıştı ve hayal kırıklığına uğramıştı.
Sorun
Bilim, teknoloji, mühendislik ve matematik dallarında öğrenci tutma oranları inatla düşük kalıyor nedenlerin listesi öğrencilerin motivasyonunun ve ilgisinin azalması dahil sonrasında STEM müfredatına başlıyorlar. Ve bu hiç de şaşırtıcı değil; aktif öğrenmenin değerini destekleyen dağlar kadar kanıta rağmen üniversitelerdeki fen eğitiminde çok az değişiklik oldu.
Çoğu üniversite STEM dersi hala ders formatında öğretiliyor. Bu formatın STEM’deki değerlendirmelerin doğası üzerinde dalgalanma etkileri vardır ve onları daha düşük seviyeli bilişsel çalışmalara yönlendirir. Örneğin, bir son çalışma farklı kurumsal türlerdeki biyoloji derslerinde tüm sınav sorularının yalnızca yüzde 7’sinin bilimsel düşünme becerilerini test ettiğini ve soruların çoğunun bunun yerine bilimsel gerçekleri sorduğunu buldu.
Bir dersten gerçekleri ezberlemek ve bunlarla ilgili sınav sorularını yanıtlamak (muhtemelen bir lisans fen bilimleri diplomasında ilerlemek için gereken temel beceriler) önemli bir bilgi temeli sunar, ancak bilimsel bir kariyerde başarılı olmak için gereken becerilere çok az benzerlik gösterir. Çalışan bilim adamlarının sağlam bir bilgi tabanına ihtiyaçları vardır elbette, ancak aynı zamanda büyük ölçüde bunlara da güvenirler. gibi beceriler iyi sorular sormak, araştırmaları planlamak ve verileri analiz edip değerlendirmek.
Lisans öğrencilerini bilimi öğrenmeye ve bu alanda ısrar etmeye motive etmek istiyorsak, onlara sadece bilimsel gerçekleri ezberleyenler gibi değil, açıkça bilim adamları gibi davranmalıyız.
Bir araştırma laboratuarında çalışmak ya da kursa dayalı bir lisans araştırma deneyimini (CURE) tamamlamak, haklı olarak, araştırmayı güçlendirmenin önemli yolları olarak öne sürülüyor. bilim kimliği. Peki laboratuvar yürütmeyen veya CURE kursu vermek için yeterli bütçesi, kaynağı veya parası olmayan öğretim üyeleri ne olacak? Üniversitelerde bilim öğreten herkesin, öğrencilerin bir bilim kimliği geliştirmelerine yardımcı olma ve bunu takip eden akılda tutma, öğrenme ve kariyerle ilgili sonuçları teşvik etme konusunda oynayacakları bir rol vardır.
Fen fakültesi, öğrencilerin derslerinde bilimsel soruları nasıl daha özgün bir şekilde sorup cevaplayabileceklerini ve pratik yapabileceklerini düşünmelidir. Burada, laboratuvar dışı derslerin, öğrencileri bilim adamlarının çalışmalarına daha çok benzeyen bir şekilde bilimsel girişime çekmek için temel bilimsel literatürü kullanabileceği yollara odaklanıyorum. Bu tekniklerin küçük sınıflarda uygulanması en kolay olsa da, daha büyük kurslar için de benzer ilkeleri bir araya getirecek fikirler sunacağım.
Küçük Başlangıç
Öğrencileri bilimsel topluluğa davet etmenin ilk adımı, onları gördükleriyle ilgili sorular sormaya teşvik etmektir. BEN daha önce yazdı temel bilgilerden (“x ekseninde ne var?”) yola çıkarak daha bütünsel bir yorumlama yoluyla grafik yorumlama alışkanlıklarını öğretmek için kullanabileceğiniz bir dizi soru hakkında. Bu sekanstaki son soru şu: “Bu veri veya yorum sizin için hangi soruları gündeme getirebilir?” Verilerle ilgili bu soruyu sorma alışkanlığını geliştirmek, bilimde bir cevabın çoğu zaman daha fazla soruya yol açtığı fikrini ortaya çıkarabilir.
Öğrencileri bir grafikte görülen anormallikleri fark etmeye ve bunlar hakkında sorular sormaya teşvik edin; örneğin, “Sabahları kortizol düzeyinde neden bir sıçrama oluyor?” Küçük olmasına rağmen bu, hem rakamların yakından gözlemlenmesini hem de bilimsel verilerin büyüleyici ve yeni sorulara açık olduğu fikrini teşvik ediyor.
James Lang ile birlikte ders verdiğim Öğrenme Sanatı ve Bilimi dersinde öğrenciler çok iyi bilinen bir kitabı okuyorlar. Londra’daki taksi şoförleri üzerine araştırmadireksiyon başında zamanla boyutu büyüyen çevrenin yapısal temsilleri için önemli olan bir beyin bölgesini tanımlıyor.
İlk bakışta öğrenciler bulguları kabul etti ve (doğru bir şekilde) etkilendiler. Grafikleri okumaya daha fazla zaman ayırması istendikten ve verilerle ilgili bir soru bulmaya zorlandıktan sonra bir öğrenci, çalışmadaki deneklerden ikisinin diğerlerinden çok daha uzun süre taksi kullandığını belirtti.
“Ya başlangıçta farklı beyinleri olsaydı?” öğrenci sordu. Biraz daha tartıştıktan sonra, bu öğrencinin bu faktörlerin aykırı değerler olup olmadığını ve bunun sonuçların bütünlüğü açısından ne anlama geldiğini sorduğunu fark ettik; bilimsel çalışmalarda önemli bir konuşma ve 18 yaşında bir çocuk için karmaşık bir soru.
Bu benim için öğrencileri bariz sonuçların ötesindeki verilere bakmaya teşvik etmenin ve varsayılan soru sorma davranışını teşvik etmenin önemini vurguladı.
Sınıfta tartıştığınız veya okuduğunuz her makaleden veya zaman harcadığınız her grafikten sonra yeni sorular sormayı alışkanlık haline getirebilirsiniz. Eğer incelediğiniz makale bir ilacın etkisini bulduysa, bu etkinin olası açıklamaları nelerdir? Bir trend çizgisinin beklenmedik bir yerde garip ama tutarlı bir yükselişi varsa buna ne sebep olmuş olabilir?
Bu muhtemelen çoğu öğrenci için yeni bir görev olduğundan, düşük riskli yöntemlerle bunun için kas geliştirmelerine yardımcı olun. Belki her öğrenci bir çıkış bileti olarak bir dizin kartına bir sonraki soruyu yazar veya küçük gruplar ders saati içinde bir sonraki soruları geliştirmek için birlikte çalışır.
Deneysel Tasarımla Mücadele
Öğrenciler soru sorma konusunda daha rahat hale geldikten ve daha deneysel tasarımlar gördükten sonra, sonraki sorulara nasıl yanıt bulabileceklerini düşünmeye başlayabilirsiniz.
Öğrencilerinize sorun: İki açıklamayı birbirinden ayırmak için hangi verilere ihtiyacınız var? Peki bu verileri nasıl elde edebildiniz? Burada da, kimseyi bu becerilere göre derecelendirmeden önce, yazma/eşleştirme/paylaşma etkinliklerinin kullanılması gibi, bu görevde bol miktarda tehdit edici olmayan pratikler sunun.
Üst düzey Gıda ve Beyin kursumda tekrarlanan bir ödev, her zaman bir temel bilimsel literatüre odaklanan öğrencilerden 1) yazarın vardığı sonuçların kendi verileriyle desteklenip desteklenmediğini değerlendirmelerini, 2) veriler tarafından ortaya atılan bir soru sormalarını ve 3) sorularını cevaplamalarına yardımcı olacak bir deney önermelerini ister.
Öğrenciler çoğu için yeni ve keşfedilmemiş bir alana adım attıkları için bu ödevin ilk yinelemesi kesinlikle berbattır. Ancak geri bildirim ve ders süresi boyunca ilgili becerilerin sürekli uygulanmasıyla, gelecekteki çabalarda çok şey geliştirirler. Öğrenciler daha fazla güven ve beceri kazandıkça gidişatı gözlemlemek bir zevktir.
Dönemin sonunda öğrenciler son ödevlerini yapmaya hazırdırlar: Ulusal Sağlık Enstitüleri’nin önerisini kabaca taklit eden bir hibe teklifi, dersle ilgili bir konu hakkında literatür taraması ve ardından her biri bir soruyu ve deneyi açıklayan üç ilgili özel amaç. Öğrenciler bilim kimliğine daha kapsamlı bir şekilde adım atmaya başladıkça, yeni deneysel tasarım kaslarını esnettikçe ve anlayışlı soru ve fikirleri paylaştıkça, bunları okumak genellikle bir zevktir.
Her baharda en sevdiğim ders günlerinden biri, dönem sonuna doğru deneme çalışma bölümü düzenlediğim zamandır. O günden önce onlara, hibelerin genel olarak nasıl değerlendirildiği ve fonların emsallerden oluşan bir panel tarafından nasıl verildiğine ilişkin bu temel bileşeni tanıtacağım. Her öğrenci dersten önce kısa bir makale yazar, bir sonraki soruyu sorar ve onu cevaplamak için bir deney önerir. İlk önce küçük bir grupla çalışırlar ve sınıf arkadaşlarından oluşan panele sunmadan önce kendi gruplarında geliştirmek üzere fikirlerinden birini seçerler. Her grup kendi rafine fikrini sunar ve saatin geri kalanını önerilen farklı deneylerin yararlarını tartışarak geçirirler ve sonunda en güçlü olanına oy verirler. Bu teklifin yazarı “finansman” alır (genellikle küçük departman promosyonu şeklinde).
Bir yıl, gece geç saatlerde ders hazırlığı yapmanın getirdiği heyecanın sancıları içinde, bu etkinliğe eklediğim bir hile, her zamanki etkinliklerin yerini almaktı. isim çadırları çadırlarda onlara “Dr. Soyadı” adı veriliyor ve ardından saat boyunca onlara bu şekilde hitap ediliyor. Göz devirmeye neden olan bir şaka olacağını düşündüğüm şey, şaşkınlıkla soluklanmalara ve gözlerin heyecanla parlamasına neden oldu. Pek çok öğrenci bu çadırları muhafaza etmek istedi ve yakın zamanda doktora eğitimlerinin yarısından bir tanesi iletişime geçti. programı, altı yıldır ellerinde tuttukları ve bir hatırlatma ve motive edici olarak masalarının üzerine bantladıkları bir görüntüyü paylaşmak için.
Bu bilimsel becerilere odaklanmanın bir avantajı da, her zaman tipik fen sınavlarına girme konusunda başarılı olan aynı öğrencilere odaklanmamalarıdır. Şu ana kadar STEM müfredatlarında büyük ölçüde ortalama notlar almış olan öğrenciler, farkında olmadıkları yaratıcılık veya analitik becerileri keşfedebilir ve bu etkinliklerde parlama şansına sahip olabilirler. Ve tüm öğrencilerin, küçük de olsa, kendilerini bilimsel topluluğun katkıda bulunabilecek üyeleri olarak görme şansı vardır.
Kocamın hikayesine geri dönelim. Ana dalını endüstriyel yönetim olarak değiştirdikten sonra, bir dersin daha biyoloji yan dalını tamamlaması gerektiğini fark etti ve her şeyden önce moleküler bakteriyel patogenez üzerine bir kursa kaydoldu. Bu derste bilimsel makaleler okudu, zihinsel deneyler yaptı ve gelecekteki olası deneyler üzerinden akıl yürütmesi istendi.
O sınıf çalışmasında, biyoloji çalışırken bulmayı umduğu şeyi buldu. Bahar geldiğinde, profesörün laboratuvarında yarı zamanlı çalışmaya başlamakla kalmayıp, okulda fazladan bir dönem daha kalmaya, biyoloji derslerini tamamlamaya ve çift anadal yaparak bitirmeye karar vermişti. Bugün Notre Dame’da öğretim görevlisi olarak çalışıyor ve birinci sınıf öğrencilerine, onları zorlu ders programının zorluklarıyla baş etmelerini sağlayacak heyecan ve ilgiyi besleyebilecek türden giriş niteliğindeki biyoloji dersleri vermeye çalışıyor.
STEM alanlarındaki sızdıran boru hattımızı çözmek istiyorsak, STEM dallarında kalıcılığı artırmak istiyorsak, daha fazla öğrencinin bilim insanı olmasını istiyorsak, o zaman onların kendilerini bilimsel girişimin bir parçası olarak tasavvur etmelerine ihtiyacımız var. Güçlü bir STEM bilgisi temeline ihtiyaç duysalar da, bilimsel verilerle ilgili soru sorma eğilimi ve bu sorulara nasıl cevap vereceğinizi düşünme becerileri ile bunu nasıl daha sağlıklı bir dengeye getirebileceğinizi düşünün. Üniversite derslerinde öğrencilere geleceğin bilim insanları gibi davranmaya başlamamızın zamanı geldi.
