通过教师专业持续发展培养小学生科学思维外文翻译资料

通过教师专业持续发展培养小学生科学思维

Cultivating Primary Studentsrsquo; Scientific Thinking Through Sustained Teacher Professional Develop

罗克珊·格里茨·米勒, 玛格丽特·索凯达·柯文

金伯利·怀特-史密斯, 罗伯特·卡尔菲

Roxanne Greitz Miller , Margaret Sauceda Curwen ,

Kimberly A. White-Smith , Robert C. Calfee

在线发布：2014年8月1日

2014年，纽约斯普林格科学 商业媒体

Published online: 1 August 2014

copy; Springer Science Business Media New York 2014

摘要：虽然美国国家研究委员会(NRC 2012)和下一代科学标准(NGSS 2013)提倡儿童积极参与积极的科学学习，但美国的小学教师表示，由于(1)学校和地区的压力，为了响应国家的“不让孩子掉队”(2001年)的任务，学校和地区有压力，必须注重英语语言艺术和数学评估成绩，因此没有时间定期教授科学。根据国家2001年颁布的《不让一个孩子落伍》（No Child Left Behind）（不让一个孩子落伍）的规定，要求学生集中精力学习英语语言艺术和数学评估成绩；（2）教师缺乏科学内容知识的准备；（3）缺乏科学专业发展机会。为了满足这些需求，并把重点放在小学（幼儿园-一-二）年级，SMART项目专业发展计划是在一个由不同学生（包括62%名英语学习者）组成的高贫困的加利福尼亚学区创建并实施了三年多的学年。这份定性报告探讨小学年级教师在专业发展计划中的经验，提供教师描述对学生学习和动机的影响以及通过与大学教师、地区教授持续合作而获得的学院信任。发展促进者，以及他们的学校/地区同龄人。

Abstract While the United Statesrsquo; National Research Council (NRC 2012) and Next Generation Science Stan- dards (NGSS 2013) advocate childrenrsquo;s engagement in active science learning, elementary school teachers in the US indicate lack of time to teach science regularly because of (1) school and district pressure to focus on English language arts and mathematics assessment scores in response to the countryrsquo;s No Child Left Behind (2001) mandates; (2) a lack of preparation in teacher science content knowledge; and (3) a lack of science professional development opportunities. In response to these needs and focusing on the primary (Kindergarten–first–second) grade levels, the Project SMART professional development pro- gram was created and implemented over three school years in one high-poverty California school district comprised of diverse students, including 62 % English language learn- ers. This qualitative report explores primary grades teach- ersrsquo; experiences in the professional development program, providing teacher descriptions of impact on student learn- ing and motivation as well as collegial trust gained through on-going collaboration with university faculty, district professional development facilitators, and among their school/district peers.

关键词： 专业发展·小学·科学·课程整合

Keywords ：Professional development · Primary grades ·

Science · Curriculum integration

导言_

美国国家研究理事会（NRC 2012）和下一代科学标准（NGSS 2013）提倡美国小学一年级教师表示，孩子们积极参与到积极的科学学习中来，他们没有足够的时间定期教授科学，因为要将重点放在英语语言艺术和数学上，而这些科目在强制性评估中占了最大的权重。根据美国国会的《不让一个孩子掉队（NCLB）法案》2001（FDR研究小组2011）。其结果是，美国许多小学，尤其是小学（幼儿园-一-二）年级，科学教学已经减少或取消。这就是加利福尼亚州的情况（多尔夫等人）。_虽然减少对评估结果的关注和提供足够的时间教授科学似乎是一个简单的解决方案，但多尔夫等人的许多教师认为。研究（2011）报告在科学内容知识方面准备不足，因此即使有时间教授科学也犹豫不决。美国国家研究委员会（NRC）断言，“hellip;hellip;教师需要具有科学针对性的教学内容知识”（2012，第256页），对于忙于实践的教师来说，他们提高教学知识的主要途径是通过专业发展（PD）。与美国许多州一样，加州的预算削减显著地限制了专业发展，特别是在科学领域，85%(85%)的受调查教师报告说在过去3年内没有接受过科学PD(Dorph等人)。2011年，p.40)。

这种将pd教师排除在科学内容之外的现象，以及从小学课程中教授科学，有助于在学生中传播智力贫困，尤其是那些经历经济贫困的学生，以及那些经历经济贫困的学生。对他们来说，英语不是他们的主要语言，因为他们经常在学校就读，面临着最大的行政压力，要求他们缩小课程范围(Jennings和Renter 2006；Zwiep等人)。2011年)。作为解决这一问题的一种可能办法，SMART项目(科学、数学、阅读和技术)是一个基于赠款的教师专业发展方案，它提供了一种基于研究的设计，与国家共同核心标准(CDE，2011年)的建议相一致，将科学与识字和数学结合在一起，以便通过综合课程提高教学效率。

SMART项目是在南加州一个中等规模的城市公立小学区的13所学校进行的，为期三个学年。这项研究包括49名志愿者教师和1，535名学生，其中83%的学生参加了联邦午餐补贴计划，62%的学生是英语学习者。教师的年资从1年到30岁以上不等；然而，只有5%的教师拥有高级学位，远远低于其他南加州地区的平均水平40%。作为对该项目影响的更广泛研究的一部分，本文提供了来自教师参与者的定性证据，并举例说明了教师使用的综合课程。教师的意见提供了洞察，通过持续的专业发展，他们能够增加他们的科学内容知识，克服他们在教授科学方面的犹豫，并使用以科学为基础的综合教学作为支持小学学生学习的一种方式。

科学专业有效发展满足教师需求

当回顾改革努力时，教师被称为“改变K-12科学教育的关键”（NRC 2012，第255页），因此，他们的专业发展至关重要（Banilower等人。2007；参见NRC 2012）。Opfer和Pedder(2011)的元分析总结出成功的教师PD关注三个相互关联和相互通知的“系统”：学习活动系统(PD活动、它们的一致性、反思的机会和监督应用新学习的时间)。教师学习系统（教师的信念、价值观和观念）和学校/地区系统环境（学校实践、惯例和政策）。真正的教师学习蓬勃发展时，开发，实施，并支持在所有三个相互关联的系统。SMART项目专业发展计划支持教师加深对科学内涵的理解，解决前面提到的“教师学习系统和学校/地区系统环境”的额外概念和实践需求，并试图通过解决社会心理因素，最大限度地影响教师实践。这种综合PD方案的最终目标是：(1)教师的科学内容知识；(2)科学教学时间；(3)教学效能。

图1科学-认知-识字框架(Miller，2006)

SMART项目致力于通过提供大学科学系正在进行的科学PD来增加教师内容知识：内容领域专家。介绍了与K-2科学标准中的主题相关的科学内容的“成人”级别；提出了垂直和水平清晰度，以便每个年级水平的教师理解他们自己以及每个年级内的、低于或高于自己的年级的科学内容。社会互动被整合到科学内容课程中；教师在跨学校/年级级别的合作小组中工作，以解决社会动机和增加互动，从而创建支持性的大学网络。

SMART项目坚持认为，科学教学必须从小学开始，并在以后的每一年级为所有学生继续进行，并以跨学科的方式(科学、语言艺术、数学)采用科学-认知-识字(SCL)框架模型(Miller，2006年；图1)来解决有限的教学时间和资源的紧张关系。一个完整的课程是我们对美国学校结构限制的蓄意回应，它符合这样的观点：内容知识是在多个领域同时获得的，而识字和数学技能是科学理解和交流的核心。SCL框架的三个阶段-获取、内化和转化-解决了学习的基本建构主义要素，与科学和文学经验整合的研究相一致(例如，Chambliss和Calfee 1998；Guthrie等人。2000年；Norris和Phillips，2003年；Miller，2007年)。大学教育教员通过对统一主题的课程分析指导教师，并教他们如何利用科学教授识字和数学标准，再次使PD水平和纵向协调一致，并满足主要在学校中被制裁的教师的需求，“坚持”教授语言艺术和数学。Consis-具有高质量PD特征的帐篷-教师们积极地创建了他们自己的跨学科课程计划-而不是得到“脚本化的课程”-并与不同年级和学校的同事合作。同伴和研究小组对课堂教学和反思会议的观察提供了关于新实践的反馈意见。

通过综合（科学、数学、阅读）课程，教师需要集中精力提高教学效率。PD以小学生所能达到的三个关键科学探究技能为目标：预测、观察和解释（P–O–E）以及发展教师的教学内容知识。教师们参与了多种实践性的科学经验，这些经验集中于这三种技能以及提高学生在科学和阅读方面的体育能力和数学方面的预测能力。教师组织跨学科的SCI——识字-数学课围绕P -O-E技能。体育与体育的组织结构被映射到一个教案模板上，课堂教师用来规划和提供综合科学与文学教学。为了提供水平和垂直的连贯性，研究小组提取了该地区的基础阅读系列的“主题”，在K、1和2年级的单元中，在阅读系列中对科学和数学进行了明确的联系。在PD课程以及3年项目中的互惠同伴辅导经验中，教师对课程的有效性进行全面评估；学生知识由项目组每年在年终的书面科学内容评估中评估。

样本单位和焦点

为了更好地了解在专业发展课程中学到的科学内容与科学、数学、阅读和技术在课堂教学中的整合之间的联系，我们描述了本学年初幼儿园年级的一个单元。在基础阅读系列中发现的主题是“看看我们！”在阅读材料中，学生可以了解自己的个人特征、面部部位、双手、根据面部表情和手势来命名人们的感受，以及使用感官词汇。这个阅读单元与“五感”这一科学主题很好地吻合，因为阅读系列与感官词有着明确的联系，也因为我们用自己的五种感官来发现我们自己和周围的世界。项目中心的三个科学探究术语-预测、观察和解释-都与这个阅读主题相关，因为观察是用我们的五种感官进行的。

在科学PD期间的一个演讲中，为了让教师更好地理解味觉及其与其他感官（嗅觉、触觉）的融合，一位大学食品科学家给教师上了一堂课，讲解引起反应的不同类型的味蕾和味道。除了习惯的甜/酸/苦/咸之外，还解释了嗅觉和味觉之间的相互作用。“口感”这个词也用来形容食物在嘴里的感觉，人们探索了口感对人们对某些食物偏好的影响，并促使人们就文化差异展开对话。为了将数学与课程联系起来，幼儿园数学中识别、计数、分类和分类的概念被整合到PD活动中，并且使用简单的数据表来统计来自观察的可量化数据，对教师如何在自己的课程中使用这些表进行建模。作为技术的延伸，教师被教导如何使用USB温度探头，并被教导如何以相关方式使用它们，例如在不同条件下测量学生手的温度，包括在手套内，该手套对应于辅助儿童书，在这个阅读单元中使用的手套（布雷特1989）。

由此产生的课堂科学课程包括一个“拯救生命的实验室”，学生们在那里品尝不同的水果味道和薄荷糖，鼻子紧闭，然后打开，在简单的数据表上标注他们的预测，如果味道有任何差异，然后他们的观察和解释；一个健全的活动，学生预测什么声音将来自不同大小的瓶子时，被吹进。或轻敲，然后观察和解释他们的经历；一项数学活动，学生根据眼睛颜色对学生进行计数和分类；以及在家里做一次感觉散步，学生在家里穿过一个房间，用视觉、嗅觉和触觉来观察至少10个物体，让一个成年人写下他们的观察结果，然后在课堂晚些时候分享。(单位图则见“附录”)。

教师经验

为了捕捉教师教学的转变及其对教学的不断发展的看法，收集了以下定性来源：教师访谈、课堂观察

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附外文文献原文：

Cultivating Primary Studentsrsquo; Scientific Thinking Through Sustained Teacher Professional Development

Roxanne Greitz Miller bull; Margaret Sauceda Curwen bull;

Kimberly A. White-Smith bull; Robert C. Calfee

Published online: 1 August 2014

copy; Springer Science Business Media New York 2014

Abstract While the United Statesrsquo; National Research Council (NRC 2012) and Next Generation Science Stan- dards (NGSS 2013) advocate childrenrsquo;s engagement in active science learning, elementary school teachers in the

US indicate lack of time to teach science regularly because of (1) school and district pressure to focus on English language arts and mathematics assessment scores in response to the countryrsquo;s No Child Left Behind (2001) mandates; (2) a lack of preparation in teacher science content knowledge; and (3) a lack of science professional development opportunities. In response to these needs and focusing on the primary (Kindergarten–first–second) grade levels, the Project SMART professional development pro- gram was created and implemented over three school years in one high-poverty California school district comprised of diverse students, including 62 % English language learn- ers. This qualitative report explores primary grades teach- ersrsquo; experiences in the professional development program, providing teacher descriptions of impact on student learn- ing and motivation as well as collegial trust gained through on-going collaboration with university faculty, district professional development facilitators, and among their school/district peers.

Keywords Professional development · Primary grades ·

Science · Curriculum integration

Introduction

While the United Statesrsquo; National Research Council (NRC 2012) and Next Generation Science Standards (NGSS 2013) advocate childrenrsquo;s engagement in active science learning, elementary grades teachers in the US indicate they do not have enough time to teach science regularly because of pressure to focus on English language arts and mathematics—the subjects that constitute the largest weights in mandated assessments under the US Congressrsquo; No Child Left Behind (NCLB) Act of 2001 (FDR Research Group 2011). The result is science instruction has been reduced in, or eliminated from, many US elementary classrooms, particularly in primary (Kindergarten–first– second) grades. Such is the case in the state of California (Dorph et al. 2011), where our work is based.

While lessening focus on assessment results and pro- viding adequate time for teaching science might seem an easy solution, many teachers in the Dorph et al. study (2011) report being under-prepared in science content knowledge and consequently hesitant to teach science even if time to do so existed. The US National Research Council

(NRC) asserts lsquo;lsquo;hellip;teachers need science-specific peda- gogical content knowledgersquo;rsquo; (2012, p. 256) and, for busy practicing teachers, the main way they enhance their ped- agogical knowledge is through professional development (PD). Budget cuts in California, as in many US states, have significantly curtailed professional development, especially in science where eighty-five percent (85 %) of teachers surveyed reported not receiving science PD within the previous 3 years (Dorph et al. 2011, p. 40).

This exclusion of teacher PD in science content, and the teaching of science from elementary curricula, contributes to propagating intellectual poverty among students, partic- ularly those experiencing economic poverty and for whom

R. G. Miller (amp;) M. S. Curwen K. A. White-Smith Chapman University, Orange, CA, USA

e-mail: rgmiller@chapman.edu

R. C. Calfee

Stanford University, Stanford, CA, USA

English is not their primary language, as they are often enrolled in schools facing greatest administrative pressure to narrow the curriculum (Jennings and Renter 2006; Zwiep et al. 2011). As a possible remedy to this problem, Project SMART (Science, Mathematics, Reading and Technology), a grant-based teacher professional development program, offered a research-based design aligned with Common Core State Standardsrsquo; (CDE 2011) recommendations to teach science to young children in conjunction with literacy and mathematics, in order to increase instructional efficacy through integrated curriculum.

Project SMART was conducted over three school years in 13 schools within one midsized, urban public elementary school district in southern California. The study included 49 volunteer teachers and 1,535 students; 83 % of these students participated in the federal lunch subsidy program and 62 % were English learners. Teachersrsquo; years of expe- rience ranged from 1 year to over 30; however, only 5 % of the teachers held advanced degrees, far lower than the 40 % average for other southern California districts. As part of a broader study on the projectrsquo;s impact, this article presents qualitative evidence from the teacher participants and examples illustrative of the integrated lessons teachers used. Teachersrsquo; comments provide insight that, through sustained professional development, they were able to increase their science content knowledge, overcome their hesitancy to teach science, and use integrated science- based instruction as a way to support primary grade stu- dentsrsquo; learning.

Meeting Teachersrsquo; Needs Through Effective Science Professional Development

When reviewing reform efforts, teachers are referred to as the lsquo;lsquo;linchpin in any effort to change K-12 science educa- tionrsquo;rsquo; (NRC 2012, p. 255) and, as such, their professional development is critical (Banilower et al. 2007; cf. NRC 2012). Opfer and Pedderrsquo;s (2011) meta analysis summa- rizes that successful teacher PD attends to three interrelated and mutually informing lsquo;lsquo;systemsrsquo;rsquo;: the learning activity system (PD activities, their coherence, opportunities for reflection and time for supervised application of new

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