花生酱在哪里？关于日常生活中的科学实践的日记

 

来源公众号：百研工坊　作者：东南大学科学教育 

编译：林锐霏 东南大学儿童发展与教育研究所、东南大学脑与学习科学系
研究生导师：柏毅 夏小俊
作者：Christine G. Schnittka & Mark A. Brenneman

【摘要】：准教师们写了一学期的日记，记录他们在日常生活中遇到的科学内容和实践，同时他们的教授提供了详细的书面反馈。本研究的目的是找出日常生活科学实践中的差距，并最终设计干预措施，帮助准教师将《下一代科学标准》（NGSS）中的所有科学实践与学生的生活联系起来。记录最多的NGSS科学实践是提出问题，以及获取、评估和交流信息。记录最少的实践是分析和解释数据，以及运用数学和计算思维。这项任务帮助准教师树立了科学家的身份，让他们在日常生活中发现更多科学，也有助于他们缩小从日常生活中的科学应用到课堂教学之间的差距。他们认为这个练习很有意义、具有挑战性，有趣且令人愉快。教授对日记条目的反馈是这项作业最具激励性的部分。这项研究揭示了职前科学教师在生活中经历的科学和工程实践方面的差距。

【关键词】：MUSIC模型；NGSS实践；科学教师教育；科学思维

1 引言

体验科学并非局限于科学实验室，当人们认识到周围的科学并试图理解它时，科学就在日常生活中发生。然而，思考和实践科学并非自然而然的行为。即使一个人理解了日常事件中的科学内容，实践科学也是复杂的，它需要敏锐的观察技能，识别变量之间的关系，从观察和收集的数据中得出解释，并为这些观察结果提供合理的解释。能够运用科学实践对于学生成为具有科学素养的人至关重要，“……以便参与有关科学相关问题的公众讨论，成为与日常生活相关的科学信息的批判性消费者，并在一生中不断学习科学知识”。

作为实践的科学，体现在《下一代科学标准》（NGSS）的科学与工程实践（SEPs）中，它描述了科学家和工程师开展工作的多种方式。NGSS中描述并编号的八项科学与工程实践分别是：（SEP1）提出问题/定义问题；（SEP2）开发和使用模型；（SEP3）计划和实施调查；（SEP4）分析和解释数据；（SEP5）运用数学和计算思维；（SEP6）构建解释/设计解决方案；（SEP7）基于证据进行论证；（SEP8）获取、评估和交流信息。（注：这八项科学与工程实践之间没有等级之分。它们在框架中出现的顺序并不意味着其重要性有差异。）许多科学教师和理科学生对科学实践的理解，往往局限于教科书里经常描述的逐步式科学方法。学生和教师常常对科学实践存在误解。他们没有理解模型的解释作用，对科学论证的理解薄弱，并且除了数据分析之外，很少运用计算思维。

虽然定义问题（SEP1的一个组成部分）和设计解决方案（SEP6的一个组成部分）在工程特定实践中很重要，但在这项研究中，我们只关注科学实践。本研究是关于将八种科学实践与日常生活联系起来，这可以提高对科学的兴趣、更好的科学态度以及更好地保留科学概念。对于生活在城市环境中的学生来说，建立这种联系更为重要。

在本研究中，职前科学教师候选人（TCs）在一个学期内记录纸质科学日记，记录他们在日常生活中遇到的科学想法、问题、观察结果、推断和调查。我们的教学目标是鼓励职前教师更好地将科学与日常生活联系起来，我们假设这将积极影响他们将科学知识与学生生活相联系的能力。我们的研究目标是确定职前教师在写作中涉及哪些科学实践，以及他们在何种情境下使用这些特定实践。了解这些将有助于我们设计干预措施，鼓励教师将所有科学与工程实践与学生的生活联系起来。我们还对探究在社交媒体主导的时代，职前教师完成纸质日记记录的教学动机，以及他们从这种实践中可能学到了什么感兴趣。我们带着以下研究问题进行了这项研究：

（1）日记条目揭示了TC对科学实践的理解和参与的哪些信息？

（2）是什么促使TC练习写关于他们周围科学的日记？

（3）科学日记的行为以何种方式改变了TC的态度和行为？

2 概念框架

图1.概念框架

图1中描述的概念框架说明了理论和实践在干预设计和数据分析中是如何交叉的。参与笔记本作业的学生被激励去写日记，因为该作业是围绕MUSIC动机模型中概述的动机原则设计的。如果学生没有动力参与干预，研究将缺乏丰富的细节、频繁的条目和整个学期的持续参与。MUSIC学术动机模型代表eMpowerment、Usefulness、Success、Interest和Caring，是一些基于研究的动机理论的便捷助记词。对于eMpowerment，该模型描述了当学习者感到被赋予某种控制感时，他们会受到激励。在这项作业中，学生们选择要在他们的日记中写的主题。对于有用性，当学习者觉得他们的学习对他们的目标有用时，他们会更有动力。由于这项研究的所有参与者都是职前中学科学教师，他们知道了解学生在日常生活中可能遇到的科学对他们来说是有用的，这样他们的课程计划和教学就会更有效。对于成功，许多理论，如自我概念理论、自我效能理论和自我价值理论都解释说，当学习者认为他们可以在摆在他们面前的任务中取得成功时，他们会更有动力。因此，该作业每月涉及合理的15个条目。对于兴趣部分，我们从研究中得知认为，当学习者对学习任务感兴趣时，他们会更有动力参与其中。为了使作业更有趣，教授每个月都会在日记上添加大量的书面评论，并在每个月复习后与参与者讨论日记中的总体主题。最后，关怀得到了解决，因为当学习者感觉到他们有归属感，感到被关心，并感到自己是社区的一部分时，他们的动力就会增加。书面评论和每月的课堂讨论也促进了这一点。

虽然MUSIC模型构建了创建日记作业的动机理论，但它们在学期中每月通过学生知识基金的视角进行，并在学期结束时进行编码，以确定参与者描述的NGSS科学实践。

学生FoK通常是可以为学习提供信息的隐性资源。当教师利用这些资金时，包括学生的个人兴趣、日常观察和当前问题，参与学习过程往往更容易、更自然。教师的任务是了解这些FoK是什么，以建立联系并使学习更贴近学生的生活。当教师在自己的生活中识别出科学时，它可能会帮助他们将科学与自己学生的FoK联系起来。我们希望通过帮助科学教师候选人在日常生活中参与到科学与工程实践中，将其纳入课程设计中。

美国国家科学院K-12科学教育框架被用于分析日记条目中的科学与工程实践。该框架描述了学生应该参与的八项科学与工程实践，以便他们能够理解科学事业，将科学视为一个积极的过程，并了解科学家使用的各种方法。通过共同努力识别、注意和关注生活中的科学，并几乎每天记录这些科学内容，我们期望本研究中的职前教师能够参与框架中描述的一些科学与工程实践。科学和工程实践（如框架中所描述的）在职前教师所学的第一门科学教学法课程中进行了教授，并且是他们第二门科学教学法课程的主要组成部分。在整个学期中，这些内容被反复学习。

3 材料和方法

在连续四个学期里，美国东南部一所大型公立大学的职前教师在学期第一天，会在他们的第二门科学教学方法课程中，领到5英寸×8英寸的纸质野外笔记本。他们被要求进行科学观察、提出科学问题、绘制科学草图、研究新的科学知识，并记录他们在日常生活中进行的任何探究。学生们被要求在日常生活中观察自然世界，留意发生的事情，根据这些观察提出问题，并研究可能的解释（如果可能的话进行探究）。通过共同努力识别、注意和关注生活中的科学，并几乎每天记录这些科学内容，我们希望本研究中的职前教师能够参与框架中描述的一些科学与工程实践。

对我们的大多数职前教师来说，这是一种新颖的作业类型。虽然他们习惯在实习教学中每周写教学日记，并且在生态学课程中也对在纸质日记中收集生态数据有所熟悉，还有些人会记录自己的情绪和日常事件，但记录日常生活中的科学对他们来说是一种全新的体验。学生们最初没有接受相关培训，但在四个月的时间里，每月由第一作者（他们的教授）收集一次日记，并以书面对话的形式对几乎每一篇日记提供反馈。教授对大多数日记的回复包括问题、一些督促、鼓励、分享自己日常科学经历的见解，以及表现出惊喜，以此来激励并帮助职前教师发展更好的科学实践能力。日记作业不是学生向教授单向传递信息的过程。反馈旨在在教师和学生之间建立互动对话，从而实现认识论响应式教学。图2展示了一篇典型的日记以及教授的评论。

图2.示例日记条目

反馈旨在激发学生的积极性，并在教师和职前教师之间建立互动对话。职前教师被要求每月至少记录15篇日记，并留出空间让教授回复。只要职前教师每月完成15篇记录，他们可以写或画任何与科学学科（如化学、生物学、物理学等）相关的内容。他们的日记质量不会影响成绩，只看数量，并且这项作业只占学期成绩的5%。这项作业的平均成绩为97.9%。

3.1 参与者

在四个学期的时间里，共有53名参加科学教学法课程的潜在参与者。其中18人（34%）同意作者分析他们的日记。通过签署同意书获得了知情同意。参与者包括7名男性（38%）和11名女性（62%），6名研究生（33%）和12名本科生（67%），他们都参加了一个可获得教师资格认证的中学科学教育项目。12名本科生中有11人主修普通科学教育，另一名主修化学教育。研究生参加的是教育硕士课程。他们的本科学位分别来自生物化学、林业、生物学、化学和地质学专业。参与者的平均年龄为22岁。16名参与者认定自己为白人，1名认定为非裔美国人，1名认定为美国原住民。大多数参与者在美国东南部出生并长大，1名参与者来自美国东北部。

3.2 数据来源

除了日记之外，13名参与者在学期结束时同意接受访谈。第二作者通过Zoom进行访谈，并对访谈内容进行录音以便转录。访谈平均持续15分钟，时长从11分钟到20分钟不等。半结构化访谈使我们能够回答与动机相关的研究问题，并收集与研究相关的重要数据。接受访谈的参与者子集是所有可能参与者的一个相当有代表性的样本。13名参与者中有5名是研究生（38%）；13名中有6名是女性（46%）。

访谈旨在探究参与者对完成日记作业的动机的想法。他们被问到诸如“你对作业中与教授互动的部分有什么看法？”以及“你是认真对待这项作业，还是在前一天晚上才为了拿特定的分数而写日记？”之类的问题。

3.3 分析

这项定性研究采用归纳和演绎的方法，对访谈对话和日记进行分析。我们通过阅读每位参与者大约50篇日记，并寻找框架中列出的每一项科学与工程实践，来进行日记分析。我们使用八项科学与工程实践的定义和描述开发了一个编码手册。我们独立对第一篇日记进行编码，在76个编码部分中有5处分歧（一致率为93%）。我们讨论了每个编码，在编码手册中添加了描述和示例，以使后续编码更容易、更有效。我们分别对第二篇日记进行编码，在53个编码部分中有49处达成一致（一致率为92%）。最后，第二作者以编码手册为指导对其余16篇日记进行编码。对于难以编码的条目，两位作者会进行讨论，直至达成共识。第一作者对为日记条目选择的编码进行了最终检查，并全部认可。为了控制偏差，日记被扫描成PDF文件，姓名被去除，并为每篇日记分配了一个数字标识符。

对于访谈转录文本，两位研究人员首先独立对10%的访谈回复进行开放式编码。新出现的编码与参与者对作业的初始反应（IR）、后续感受（FF）、将学生视为科学家（SASC）、科学生活技能（SCLS）、科学创造力（CISC）和分享科学（SHSC）有关。访谈记录还使用先验代码进行编码，以与MUSIC激励模型保持一致，以确定参与者是否以及为什么有动机写日记。访谈被编码为授权（Em）、有用性（Us）、体验成功（Su）、兴趣（In）和关心（Ca）的陈述。当研究人员讨论他们开放代码中的差异时，开发了一组商定的初始代码。接下来，两位研究人员独立分析了不同的20%的访谈回答样本。在第二轮编码之后，代码再次被讨论和修订。在这一点上，计算出74%的评分者之间的可靠性。在第二轮修订之后，每个研究人员独立分析了50%的剩余教师回答，但团队定期开会讨论并进一步完善代码。在整个迭代过程中，使用修订后的代码不断重新评估先前分析的数据。在开放编码之后，通过不断相互比较代码并识别代码之间的联系，进行轴向编码以将代码折叠成更大的类别。最后，通过检查类别之间的关系，采用选择性编码来识别主要的新兴主题。

4 结果

如本节所述，这项研究的发现与三个研究问题一致。

4.1 发现1：日记账中填满了与标准必要条件一致的条目

科学日记上有700多个符合标准必要条件的条目，所有8个标准必要条件都在。其中两种做法占主导地位：提出问题以及获取、评估和交流信息。其他做法的出现频率要低得多。日记条目通常包含不止一个标准必要条件；很少有条目孤立地发现标准必要条件。例如，参与者经常将提问与计划或进行调查或开发和使用模型结合起来解释他们的推理。参与者经常从一个条目到下一个条目继续讨论特定主题，并专注于不同的标准必要条件。

日记作业与科学教师候选人正在学习的科学内容课程相吻合。几个科学教师候选人条目涉及与这些课程相关的主题。这使得科学教师候选人能够将他们在课堂上学习的内容与他们在日常生活中观察到的内容联系起来。在以下部分中，概述了每个SEP的结果。

4.1.1 提问

涉及提出问题或让学生“怀疑”或“注意到”他们生活中的一些事情的日记条目被编码为SEP1。每个参与者都有这一类的条目，平均每个条目25个。总体而言，日记中38%的SEP被编码为SEP1。然而，问题通常不会导致调查。一名参与者问，“今天早上我在杯子上看到一些凝结物，想知道它有多纯净”，另一名参与者问，“今天我的后视镜上有一只黄蜂，所以我很好奇。为什么黄蜂/大黄蜂会在车门、引擎盖下等地方筑巢？”没有随后进行调查，但通常这些类型的问题之后通常会进行简单的互联网研究（获取、评估和交流信息）。

发展问题通常被认为是科学过程的起源。没有好的科学问题，它就无处可去。毫不奇怪，大多数科学教师候选人都写了关于日常生活中观察到的科学现象的问题。问一个关于世界上事物如何运作的问题是一种自然的好奇心表达。我们并不惊讶这个SEP在科学教师候选人使用的实践列表中名列前茅。

4.1.2 获取、评估和交流信息

该SEP包括解释科学文本，对在线阅读或新闻中听到的信息进行批判性评估，以及交流科学调查结果。每个参与者都有用该代码标识的条目，平均每个参与者有25个条目。伴随该SEP的最常见代码是SEP1；这通常涉及在互联网上进行研究并写下所提出问题的答案。总体而言，日记上所有SEP的38%被编码为SEP8。关于SEP的数据，请参见表1，按频率顺序排列。许多科学教师候选人决定通过某种形式的基于互联网的调查来传达他们提出的问题的答案，我们并不感到惊讶。教育，出于设计或必要性，给学生留下了寻找正确答案的印象。科学教师候选人想找到他们问题的答案；他们评估各种在线资源中的当前知识，以了解他们周围的世界。

4.1.3 构建解释

这种做法，我们将其编码为SEP6，是关于从自己的数据分析中构建解释。解释是论证过程中的一个步骤，包括陈述主张并用证据证明其合理性。所有编码SEP中有6%是关于构建解释或设计解决方案。例如，莉迪亚写道，“这个周末我去了海滩，注意到我背上有白点（几乎像完美的圆圈），不会晒黑。我相信这些黑斑可能是在皮肤色素丢失的地方形成的。”亨利写道，“今年夏天我遇到了火蚁的问题。路边有4-5个土堆。为什么是路边？我只能想到两个原因。作为外星人，他们喜欢炎热，但是天哪，太热了！也许他们利用热力咬一口（哈哈！）？”

科学教师候选人在日志中生成的解释通常被引用为他们在以前的课程中获得的知识，并根据他们的新观察进行调整，或者他们从独立阅读中获得的知识。当进行调查时，他们使用他们的数据（主要是定性的）来解释他们的观察。

4.1.4 开发和使用模型

建模的实践很复杂，涉及思考和推理。个人可以创建心智模型，作为思考问题时使用的工具。概念模型是“在某些方面类似于

表1.科学和工程实践

它们“通过使用”图表、物理复制品、数学表示、类比和计算机模拟来表示现象。该框架的主要目标之一是让学生：构建图纸或图表作为事件或系统的表示——例如，绘制带有标记特征的昆虫图片，表示水坑中的水在被太阳加热时会发生什么，或者表示现实世界物体的简单物理模型，并将其用作解释的基础或预测系统在特定情况下的行为。使用这个定义，我们编码了包括图表、代表观察者视觉的图像、示意图和生物模型插图的条目。科学教师候选人使用这些图像来代表他们观察或解释背后的科学。

日记上所有SEP中有6%被确定为建模（SEP2）。生物学专业的总的来说，关于建模的条目最多，因为他们画了生物的照片。化学专业的建模条目数量最少，平均只有1.5个。除了画生物，其他一些模型是行星轨道、汽车空气动力学、土壤层、文丘里效应、月相、化学形状、化学方程式、庞尼特方块、人行道层、校园步行道和桌子上的力。参见图3，这是一个模拟太阳辐射对人类健康影响的绘图示例。

图3.太阳辐射和皮肤模型

模型在教学和学习科学中至关重要。它们允许教师将科学场景与学生容易理解的东西联系起来。

4.1.5 规划和开展调查

科学调查不一定要在实验室里进行。它们可以在日常生活中进行，在厨房、花园或浴室。所有编码条目中有4%是关于科学调查的，我们用代码SEP3分配这些条目。参与者调查了他们生活中与树木、汽车、天气、植物和浴室镜子相关的现象。亨利写了他的灌木丛，“所以我要在中间的灌木丛上做一个实验，看看我的浇水是否有任何好处。我不会给中间的浇水…别告诉我妻子我在灌木丛上做实验。莉迪亚写道，“我决定在家的镜子上测试一下。我站在镜子旁，拿了一个世博会马克笔，在额头顶部和下巴底部画了一条线。我退后一步，我的头仍然碰到了这些线的适当标记。什么？！”黛比种下了食谱上剩下的种子，看看它们是否会生长。她写道，“我们有三包不同的种子，三种都种了，发现它们都没有生长，非常失望。”

发展现实生活中的科学调查很重要，因为它们允许学生连接和使用所有八个标准必要条件。几乎每本科学教科书中用来教授科学过程的主要工具是线性“科学方法”，因此，大多数科学教师倾向于相信科学探究有一种单一的方法。

4.1.6 分析和解释数据

参与者很少写关于分析和解释数据的文章。这种做法包括寻找模式，用图表或图表呈现数据，以及在数据中寻找意义。日记中2%的SEP是关于数据分析或解释的，我们给这些条目的代码是SEP4。例如，詹姆斯正在分析一些关于他睡眠的数据。他写道：“我睡觉时没有Netflix，也没有玩手机。我相信这让我的身体在深度睡眠中花了更多时间，这解释了为什么我感到如此精力充沛。”亨利种了一些栀子花，并写道一株植物死了，“….我不知道为什么。我和其他植物一样多浇水。我种植它们时使用了相同的表土。它们都得到相同的阳光。我想不是所有的栀子花都是平等创造的……”一位参与者写道：”我把蜡烛放在与植物相同的桌子上，我注意到火焰越来越高，越来越亮。为了再次测试，我在远离植物的地方点燃了一根火柴，当我把它拉近时，火焰越来越大！考虑到植物会释放氧气，这是有道理的。”我们注意到，为日记作业收集的大多数数据涉及定性观察而不是定量测量。然而，这仍然涉及科学思维来构建解释（SEP6），并且通常包括使用模型（SEP2）。

4.1.7 运用数学和计算思维

参与者很少写关于使用数学和计算思维（SEP5）的文章。使用数据解决问题、绘图、创建算法来解决问题、使用代数或几何或使用计算机分析数据都是这种做法的例子。日记中所有SEP中有1%被编码为这一类。男学生平均每人有1.4个条目被编码为数学计算思维，而女学生平均每人有0.4个条目。首先，这些条目侧重于使用方程式，或者数量和大小。凯伦写道：“已知的星系有2000亿个。总共有1024颗行星。仅仅基于统计概率，我们不可能是唯一有生命的行星。”伊恩写道：“我们知道地球上由于重力的加速度9.81 m/s 2，我们知道月球上的重力更小，所以我预测月球由于重力的加速度将在I和5 m/s 2之间。”菲奥娜画了一个相图来解释干冰。见图4。

图4.菲奥娜的相变图

总的来说，科学教师候选人有相当数量的日记条目可以编码为SEP1和SEP8。不管他们的背景是普通科学、生物学、化学还是其他科学，他们的用法都是相似的。本科生和研究生学生也有几乎相等数量的条目编码为SEP1和SEP8，平均每个本科生参与者有28个条目编码为SEP1，每个研究生参与者有19个条目编码为SEP1。研究生中编码为SEP 2、6和7的条目略多于本科生。从这些结果中可以清楚地看出，各级科学教师候选人可以从更多关于SEP的信息中受益，特别是这些日记条目中不普遍的做法。

4.2 发现2：科学教师候选人受到反馈的激励

在半结构化面试过程中，参与者被问及他们对这项任务的看法以及他们完成任务的动机。确定我们的研究结果是否有效非常重要，因为如果参与者没有动机写日记，他们可能是在编造条目。这将降低我们结果的可信度和有效性。

我们将参与者的反应与MUSIC学术动机模型相一致。参与者最初对作业的态度是矛盾的，但随着科学教师候选人开始看到作业的价值，这些态度发生了变化。最初，一些参与者提到他们对完成作业不感兴趣。比尔评论说：“当我第一次得到它时，我…喜欢这样做。一开始（我只是在做）这是因为我在上面得到了一个分数。”埃拉说，“我觉得这有点困难。”凯伦补充道，“嗯，我想哦，糟糕。这将是很多我没有时间做的工作。”莉迪亚说，“我想我最初的想法是，哦，我的天哪，我怎么能在一个月内想出要写的东西。”在他们最初的反应之后，许多参与者改变了主意，喜欢这项任务。比尔说，“…但随着时间的推移，我真的看到了真正的快乐。我看着这个世界，看到科学，周围的科学。我最终真的很喜欢它。”埃拉说，“我很喜欢，也很兴奋去做。只是，做起来很有趣。我非常喜欢。”凯伦说，“然而，随着这个过程的进行和我填写日记，我真的认为这是个好主意。莉迪亚最后说“这是一次很酷的经历。”

科学教师候选人们说，写关于科学的日记很有用，因为它可以帮助他们找到例子带到课堂上。亚历克西斯谈到学生时说，“化学每天都在他们身边。除非你为他们指出这一点，否则他们可能会永远不注意到它。”菲奥娜评论道，“我真的很兴奋，因为我就像，哦，太好了。就像，我将有一个地方，你知道，我可以参考或回顾，以永久保持这一特定的思路，我想。”伊恩提到，“我想，是的，这真的很好。我可以回去看看我所拥有的一切和我写的一切，并有点欣赏这个作业。”詹姆斯认为这个作业很有用，因为他有兴趣在未来的课堂上使用它。科学教师候选人说，他们觉得有动力完成任务，因为任务是授权的。条目内容的灵活性和选择权给了科学教师候选人一种控制感。亚历克西斯说，“我喜欢它是完全开放的。你可以写任何…与科学相关的东西…”伊恩说，“你知道…我不需要做化学或物理…事情。你，这只是我想做的任何事情，只要我能把它变得科学。”埃拉评论说，“我喜欢完成任务很有挑战性…有自由…写任何东西，只要它以某种方式回到科学定义…我喜欢。”比尔被激励向教授介绍他的芒果植物。他写道：这项任务最令人愉快的部分是能够创造…一个故事。我能够…给她…每月一次关于工厂的最新…。很高兴全年都能来创造这种连续性…让它感觉更个性化。

分配是由科学教师候选人对内容做出决定而创建的，因此他们对分配有一定的控制权。Jones（2018）是这样说的：当学生感到被赋予权力时，他们会更有动力和参与；也就是说，当他们有自由控制环境的某些方面，他们可以对影响他们的事情做出决定时…它通过给学生做决定的自由来控制学生。当你赋予学生权力时，他们会有自由和自主的感觉。科学教师候选人评论了作业的互动性质是如何激励他们的，因为当教授为未来的研究提出建议时，这激起了他们的兴趣。除了一个受访的科学教师候选人之外，所有受访的科学教师候选人都表示，这表明老师有多关心他们的想法和想法。大卫说，“我想我不会那么有动力…因为看到她花时间在这些事情上，真的帮助我喜欢上了想做得更好或者找到有意义的东西。”除了一个受访的参与者，所有人都以某种方式评论了他们对老师在作业中的评论和时间的激励程度。亚历克西斯说：好吧，所以如果我不知道[教练]会对此做出回应，我肯定不会这么有动力。很高兴看到她对我写的东西的看法，这有点激励你喜欢，其中一些她甚至会写，比如，更多地调查这个。

4.3 发现3：科学教师候选人在日常生活中注意到更多的科学

在半结构化访谈中，我们询问了参与者日记如何影响他们的科学思维技能。此外，我们还询问了日常生活如何改变了他们对科学的态度和行为。这项任务的好处之一是参与者喜欢花时间观察周围的世界，通过科学的镜头观察自然世界，并提出问题。他们喜欢通过继续观察、研究或进行简单实验来研究事物的机会。它提高了他们的科学思维技能，因为他们将以前的科学知识与新情况联系起来，并产生了在课堂之外实践科学的积极看法。

虽然我们在采访中没有具体询问标准必要条件，但我们仍然可以断言，这项作业让参与者在日常生活中更像科学家一样思考。亚历克西斯指出，这项作业让她“花时间注意我周围的事情，喜欢我周围的世界”。比尔说他比作业前更“注意我周围的事情”时，发表了非常相似的评论。卡罗琳觉得这项作业挑战了她的科学头脑，她说，“哦，是的，它让你觉得自己就像一个初级达尔文，在你的小笔记本上写观察结果。”埃拉指出了这项作业的价值，指出它如何让她作为一名科学家而不仅仅是一名教师更加意识到：我觉得这让我更像个科学家，因为这让你更了解发生在你周围的各种”科学”的事情，然后做研究来证明它，或者不证明它，而是解释它，我的意思是，我认为这会让我有点，我认为这让我有点像个科学家。由于样本量小，我们不能在本课程范围之外声称使用这种交互式日记作业。参与者的个人想法虽然有见地，但不需要声明该作业应用于所有职前教师计划。然而，该作业可能是科学教育教授考虑在教师准备计划中使用的一个选择，特别是如果它有助于科学教师候选人更好地理解SEP，在课堂上教授它们，并将它们与学生的生活联系起来。

未来对这一领域的研究可能包括对参与者进行后续访谈，调查他们是否在自己的课堂上使用了类似的作业，或者从他们在写日记时获得的知识和经验中吸取了教训。此外，一项涉及科学思维清单和使用这一日记作业的研究可能会在科学思维技能和日记写作之间提供定量联系。通过观察、提出科学问题、分析数据、收集证据和提供结论推理，教年轻人像科学家一样思考和行为，在当今社会至关重要。它始于已经知道如何做的老师，他们可以通过将科学与他们的生活联系起来来激励学生。

5 讨论

在这项研究中，我们想知道日记条目能揭示什么关于科学教师候选人对科学实践的理解和参与。我们想知道是什么促使科学教师候选人写日记，以及科学日记如何改变科学教师候选人的态度和行为。

使用交互式科学日记可能是让科学教师候选人合法参与科学家社区的一种方式，也可能是通过认识论响应式科学教学来支持学习者的一种方式。当学习者注意到并写下他们日常生活中的科学实践，参与他们的知识基金，当一个更有知识的人以建议、鼓励和想法做出回应时，科学教师候选人有可能有意义地参与科学。通过观察、质疑、实验、研究和与教授讨论，参与者参与了真实的科学实践。

提出问题和定义问题通常是科学家和工程师开始研究的方式，交流信息通常是提交手稿的最后练习。科学工作，发现的实际工作，处于这两种练习的中间。如果科学是花生酱三明治，76%的条目写的是关于“科学三明治的面包”，而只有24%的条目写的是关于中间的“花生酱部分”：调查、建模、分析数据、根据证据进行辩论，以及解释或设计解决方案。总的来说，参与者每人50岁，每人15个关于“科学花生酱”的条目，平均每人只有一个关于分析和交互数据的条目。

开发和使用模型有助于理解科学和工程现象。大多数模型都是生物的图纸，生物学专业从事这种实践最多。计划和开展调查可以在实验室或更自然的环境中进行。教师和学生都需要看到科学调查可以在实验室之外进行。变量可以被操纵也可以不被操纵。虽然我们希望参与者在日常生活中经常参与调查，但只有4%的条目是关于调查的。

分析和解释数据在任何调查中都势在必行。当我们的参与者参与调查时，我们期望看到一些数据分析和解释。只有一半的参与者有此类编码的条目，男性参与者平均每人有两个条目，女性参与者平均不到一个。

使用数学和计算思维在数据的分析和交互中很重要。这种做法是科学调查的核心，但数学和科学之间的关系往往被科学教师理解和颁布得很少。虽然我们没想到会在参与者的科学日记上看到很多数学或计算思维，但我们感到惊讶的是，只有1%的条目被编码到这一类别中。男性参与者在这一类别中的平均条目比女性参与者多。

构建解释是科学努力的主要目标，也是科学教师的主要目标。从他们的问题和调查中，我们希望我们的参与者会继续构建解释并写下它们。只有6%的参赛作品属于这一类。

从证据中进行辩论是科学家支持和捍卫他们的主张和解释的方式。用证据证明主张是论证的一个组成部分，也是科学过程中的当务之急，也是理解科学本质的关键。只有4%的条目属于这一类。论证是方法课上详细讨论的一个主题，但众所周知，科学教师很难通过论证进行教学，并且经常将其与科学解释混为一谈。

是什么促使我们的学生参与这种干预？这份日记作业与琼斯的音乐激励模型（2009年）非常一致。作业应该与学生的“兴趣、职业目标和/或现实世界”相关。

科学日记的行为具体改变了科学教师候选人的态度和行为？这项作业帮助科学教师候选人发展了他们的教师身份，不仅是科学教师，也是教师中的科学家。它确实帮助参与者在日常生活中注意到他们周围的科学。科学教师准备项目可以使用与科学教师候选人互动的科学日记来鼓励职前科学教师反思现实世界的科学思想、方法和实践，发展更强的科学家身份，并将学到的经验传授给未来的学生。科学教师候选人需要体验真实的、真实的科学实践，特别是那些涉及计算思维和模型制作的实践。这项作业的互动、开放式形式为职前教师提供了一个公开探索他们科学奇迹初心的空间，正是这些科学奇迹促使他们从事科学教学。这给了他们一个安全的空间来享受科学带来的混乱，但更重要的是，他们可以在低压力的环境中成长为科学家。

查阅原文：本文是Christine G. Schnittka和 Mark A. Brenneman于2024年发表在JOURNAL OF SCIENCE TEACHER EDUCATION的论文。
DOI：https://doi.org/10.1080/1046560X.2024.2391639

来源网址：花生酱在哪里？关于日常生活中的科学实践的日记