Знания о естественных науках нужны школьникам для учёбы и повседневной жизни — например, чтобы понимать прогноз погоды, следовать рецепту или устранять неполадки с Wi-Fi.

Однако лишь 22% старшеклассников владеют естественными науками на достаточном уровне, а ученики с детского сада по пятый класс в среднем занимаются ими всего 20 минут в день. У учащихся средней и старшей школы нередко ограничен доступ к углублённым курсам. В результате школьники не получают всех инструментов, необходимых для жизни в мире, на который всё сильнее влияют наука и технологии.

Помочь может трёхмерное обучение: оно превращает изучение естественных наук в исследование, в ходе которого ученики учатся рассуждать и действовать как учёные.

Переломный момент в преподавании естественных наук

В традиционном подходе ученики изучают научные знания и принципы устройства мира. Трёхмерное обучение, которое также называют 3D-обучением, предлагает им самостоятельно разбираться в научных вопросах. Практическая работа и решение задач развивают критическое мышление, умение сотрудничать и любознательность — навыки, важные для разных школьных предметов и повседневной жизни.

В этой модели содержание учебных программ и планы уроков строятся вокруг трёх составляющих: практик науки и инженерии, сквозных понятий и ключевых идей отдельных научных дисциплин. Такой подход помогает развивать критическое мышление и глубокое понимание научных принципов.

Концепция трёхмерного обучения изложена в документе A Framework for K–12 Science Education и закреплена в Стандартах естественно-научного образования следующего поколения (NGSS). Она предполагает три основных изменения:

  • ученики не просто узнают о науке, а сами исследуют научные вопросы;
  • они учатся объяснять природные явления;
  • обучение естественным наукам согласуется с целями преподавания английского языка и математики.

Эти изменения помогают связывать знания из разных дисциплин и готовят школьников к решению практических задач.

Как обеспечить системные изменения

Преобразование естественно-научного образования требует изменений в школьной культуре и системе. Чтобы они были устойчивыми, школам и школьным округам важно учитывать три фактора: процесс, практику и людей.

  • Процесс. Определить проблемы, составить понятные планы и отслеживать прогресс.
  • Практика. Создать условия для трёхмерного обучения: согласовать учебные программы, организовать повышение квалификации и обновить подходы к преподаванию.
  • Люди. Наладить эффективную коммуникацию, поддерживать учителей и отмечать работу педагогов, которые вдохновляют коллег.

Для прочных изменений нужны последовательные усилия. Если эти условия соблюдены, школы могут развивать устойчивые программы для начальной и средней школы, полезные каждому ученику.

Практические материалы для педагогов

В пособии Amplify Science по управлению изменениями в естественно-научном образовании собраны материалы, которые помогают педагогам перейти к трёхмерному обучению. В него входят:

  • Практики, основанные на исследованиях. Структурированные подходы к обучению через решение проблем и данные об их пользе для учеников и учителей.
  • Практические рекомендации. Конкретные шаги для внедрения изменений — от разработки общего видения до организации эффективного профессионального обучения.
  • Реальные истории. Отзывы учеников и педагогов об обучении, которое развивает любознательность и учит сотрудничеству.

С помощью таких материалов школы могут создавать программы естественно-научного образования для учащихся с детского сада по восьмой класс и/или для средней школы. Они помогают вовлекать учеников в работу и развивать навыки, которые пригодятся им в дальнейшей жизни.

Переход к трёхмерному преподаванию и изучению естественных наук открывает путь к более глубокому пониманию, успешному решению задач и развитию любознательности. Он также помогает подготовить школьников, способных мыслить как учёные.