האם למידה אודות מאבקיו של אלברט איינשטיין מסייעת לתלמידים להצליח יותר בכיתה? מחקר חדש של האגודה האמריקנית לפסיכולוגיה (American Psychological Association) טוען שכן: תלמידי תיכון הקוראים על אתגרים אישיים ואקדמיים שעמדו בפני מדענים שיפרו את ציוניהם בשיעורי מדעים. הסתבר שתלמידים אשר קראו לגבי מאבקים אישיים או לגבי מאבקים אינטלקטואליים היו צפויים לשפר את ציוניהם במדעים לאחר קריאת הסיפורים – בייחוד אלה שציוניהם היו נמוכים לפני הקריאה. אלה שקראו על הישגים לא השתפרו לאחר קריאת הסיפורים. הן לפני קריאת הסיפורים הן אחרי הקריאה, אותם תלמידים אשר האמינו שמאמץ, יותר מאשר כישרון מולד, מוביל להצלחה במדעים נטו להצליח יותר בשיעור המדעים (Zubrzycki Jaclyn, 2016).

לימור ליבוביץ סוקרת בבלוג שלה הרצאת טד מעוררת השראה המדגימה כיצד ללמד ילדים לאהוב מדעים: "סזאר אראדה הוא מורה למדעים שמצא דרך להלהיב את תלמידיו. בסרטון שלפניכם תוכלו לגלות איך הוא עושה זאת. הוא מתחיל את ההרצאה בתפיסה החינוכית שלו – 'חופש משולב באחריות'. הוא מתאר איך התפיסה הובילה אותו בחייו ומשתלבת בכיתה עם תלמידיו בהונג קונג. אם בעבר לימדו את התלמידים שב-80% מהאוקיינוסים יש פסולת פלסטיק. ושיננו זאת למבחן.. זה לא קרה כך כלל בכיתה של סזאר. בכיתה המגוונת של סזאר קבוצה של תלמידים בגילאי 6-15. הוא ותלמידיו ממציאים דרכים חדשות ויצירתיות לאסוף נתונים על כמות הפלסטיק בים באמצעות סירה רובוטית. ממש כך" (לימור ליבוביץ).

מחקר זה בחן את האפקטיביות של עבודת המעבדה בחינוך למדעים עם מערך מחקר של מבחן מקדים ומבחן שאחרי כן. שישים ושמונה כיתות ט', שכללו 1773 משתתפים, הוקצו רנדומלית לשלוש קבוצות ניסוי ולקבוצת ביקורת. בקבוצת הניסוי הראשונה נלמד נושא הכימיה של העמילן בבית הספר בלבד, בקבוצת הניסוי השנייה נלמד נושא זה רק במעבדה המספקת שירותים למרכז למדעים (Science Center Outreach Lab), קבוצת הניסוי השלישית הייתה מסגרת משולבת שכללה הן ביקור במעבדה והן למידה בכיתה, והקבוצה הרביעית הייתה קבוצת ביקורת (Itzek-Greulich, Heike; Flunger, Barbara; Vollmer, Christian; Nagengast, Benjamin; Rehm, Markus; Trautwein, Ulrich, 2015).

בספר חשיבה יצירתית בהוראת מדעי הטבע תמצאו תובנות להוראת נושאים מדעיים באופן יצירתי. הספר נשען על ארבעים שנות ניסיון של המחבר בהוראה ובמחקר בפקולטה לחקלאות של האוניברסיטה העברית ובהוראה במערכת החינוך על שלל מסגרותיה, ילדי הגן, תלמידי בית הספר, סטודנטים ופרחי הוראה. מטרת הספר היא לעודד ולטפח חשיבה לא שגרתית – המכונה לעתים "חשיבה מחוץ לקופסה", "חשיבה יצירתית" או "חשיבה מסדר גבוה" – בהוראת נושאים מדעיים. הספר נועד לשכלל את הכישורים ואת היכולת של מורים, מרצים, סטודנטים למדעים, תלמידים ואוהבי טבע, לחשוב ביצירתיות כשהם לומדים, מלמדים או מתבוננים בטבע (אליעזר זמסקי).

המאמר מציג שתי גישות לקביעת תכנית לימודים במדעים ומימושה בפועל. על פי הגישה הלוגית, תכנית הלימודים ומימושה מתבססים על יכולותיו המקצועיות הגבוהות של המורה הן בתחום התוכן הנלמד והן בתחום ההוראה. המורה, על כן, יקבע את: יעדי הלימוד, שיטות ההוראה והפעלת התלמידים ואת דרכי המדידה והבחינה של ההתקדמות. על פי הגישה הפסיכולוגית, המורה יוצר מעורבות מקסימלית של התלמיד, בקביעת תכנית הלימודים כשתפקידו של המורה להנחות, לעודד ולדחוף את התלמיד להתקדמות והישגים. בגישה זו הלימוד מתבצע על ידי בחירת פרויקטים המבוצעים בצוותים על ידי התלמידים. הצוות בתהליך של דיון קובע את יעדיו של הפרוייקט, כשהמורה מסייע להם להשלים ולעמוד במשימות שהציבו לעצמם (Marlow Ediger).

זיהוי הוראה טובה במדעים על סמך תצפיות בכיתה שונה מזיהוי הוראה טובה באנגלית או במדעי החברה. אף על פי כן, מנהלים נוטים לסמוך על מחוונים (אינדיקטורים) כללים של הוראה טובה דוגמת בחירת הנושאים, מעורבות התלמידים ובדיקות מזדמנות של ההבנה. המחברים מציגים סדרת מחוונים הקשורים להוראה איכותית של מדעים. מנהלים יכולים להשתמש במחוונים אלה להנחיה בזמן שהם עורכים תצפיות במורי מדעים, גם אם הם אינם מומחים בתחום המדעים. מובאות שאלות ספציפיות לכל מחוון שיכולות להנחות מנהלים או אנשים אחרים הצופים במורי המדעים בזמן התצפיות בכיתה או אחריהן (Hutner, Todd L., & Sampson, Victor).

בתכנית GK-12, שפיתחה הקרן הלאומית למדעים, סטודנטים לתואר שני במדעי הים הוכשרו ללמד תלמידים בחטיבת הביניים ובבית ספר תיכון מושגים ממוקדי מדע באמצעות שיעורים שהתבססו על המחקר שלהם עצמם. הערכה של רמת החקר בכיתה נקבעה על ידי שימוש בסולם מ-0 עד 4, לפי מספר הפעולות המתמקדות בתלמיד. אשר לשיעורים מבוססי המחקר של הסטודנטים, 80 אחוזים מהתלמידים הפגינו הישגים לימודיים משמעותיים מבחינה סטטיסטית ופרקטית. הסטודנטים השפיעו באופן חיובי על הכיתה, וניתן לראות בהם שגרירים טובים של המדע (Gilman, Sharon Larimer, Hitt, Austin M., & Gilman, Craig).

שתי תכניות הלימודים "הדור הבא של סטנדרטים מדעיים" (Next Generation Science Standards – NGSS) והצֶבֶר מדעים, טכנולוגיה, הנדסה ומתמטיקה (science, technology, engineering, and math – STEM) מדברות בעד ותומכות בהוראה רב ממדית. במצב אידיאלי, מורים בתחומי תוכן אלה עובדים יחד. בפועל, מורים נדרשים ללמד את כל ארבע הדיסציפלינות של STEM. בהתאם לכך, על מורי מדעים לקבל אימון ותרגול בטיחותי מולטידיסציפלינארי. זה קריטי במיוחד אם מורים עובדים עם ציוד מיוחד ומסוכן באופן פוטנציאלי כגון, כלי עבודה ידניים וחשמליים (Ken Roy).

מטרתו של מאמר זה הייתה להציג סקירה מקפת של הכשרתם והכנתם של פרחי הוראה למדעים בסין. הכשרה זו מושפעת במידה ניכרת מהמסורת הסינית, מהקונפוציוניזם ומהתפתחות חברתית וכלכלית מואצת. המדיניות, מערכות הכשרת המורים והתכניות המתייחסות אליהן תרמו במשותף להכשרת מורים למדעים למאות ולאלפי בתי הספר ברמות השונות. בד בבד מציעים עורכי המחקר לבצע עוד כמה רפורמות חשובות ולהכשיר יותר מורים בעלי יכולת לביצוע מחקר חינוכי (Liu, Enshan, Liu, Cheng, & Wang, Jian).

אפרת מעטוף מפנה את תשומת ליבנו לפרויקט אירופאי המשקף את הלך הרוח החינוכי באיחוד האירופי לקידום נושאים מדעיים בקרב החברה: "ENGAGE – פרויקט שמטרתו להמחיש לתלמידים כי השימוש ביישומי מדע וטכנולוגיה בעידן המודרני מסתמכים לא רק על עדויות ודאיות אלא גם על חישובי סיכון-סיכוי ועל שיקולי עלות-תועלת טיעונים, ולכן השקפותיהם בסוגיות אלו ויכולתם לטעון טיעונים מנומקים הנם חשובים. באתר הפרוייקט (בעברית) נמצאים חומרי למידה מעוררי חשיבה שפותחו במסגרת הפרויקט, המידע כולל התאמות אפשריות לתוכניות הלימודים במקצועות שונים בשכבות גיל שונות" (אפרת מעטוף).

נושא מרכזי בחינוך מדעי הוא הכנת מורים בבית הספר היסודי ללמד מדעים בלהיטות ובהצלחה בכיתות שלהם. לצורך שיפור הכנת מורי בית הספר היסודי להוראת מדעים, מסלול הכשרת המורים באוניברסיטה גדולה במערב התיכון של ארצות הברית פיתח קורס חדש בעל תוכן מדעי תחת הכותרת ( Physical Science in the Elementary Classroom (PSEC. המטרה של מחקר זה הייתה לקבוע את ההשפעות של קורס ה-PSEC על תפיסותיהם של פרחי הוראה לגבי הוראת המדעים (Bergman, Daniel J.; Morphew, Jason).

ברני דודג' (Dodge, 1995), הנחשב לאבי החקר-רשת (WebQuests), הגדיר חקר-רשת כפעילות המבוססת על חקר, המשתמשת באינטרנט כמקור המידע העיקרי שלה. התוכן מצריך את התלמידים להשתמש בכישורים גבוהים יותר של חשיבה ומיומנויות מחקר. על ידי עירוב חקר-רשת במדעים, התלמידים לומדים את התוכן וכמו כן מעורבים בתהליכים הקשורים ומכילים, עשיית מדע. שיטת חקר זאת של הוראה ולמידה הינה ממוקדת תלמיד (Phillips, Marianne C.; Phillips, Teresa M).

המחקר בדק יומנים רפלקטיביים ואמונות אפיסטמולוגיות של פרחי הוראה בכיתת יסוד (preservice teachers) שהשתתפו בקורס 'מעבדה למדעים'. עשרים מתנדבים השתתפו במחקר. המחקר הראה כי הציונים שניתנו ליומן הרפלקטיבי השתפרו בכל שבוע. המחקר גילה גם כי האמונות האפיסטמולוגיות התפתחו בכל הממדים, פרט לממד ידע מסוים. בנוסף, תוצאות מחקר זה עשויות להצביע על כך שיש אינטראקציה חיובית בין היומנים הרפלקטיביים לבין הממדים של האמונות האפיסטמולוגיות של המשתתפים (G?ven, G., S?l?n, Y., & ?am, A).

ההצלחה של יזמות חינוכיות חדשות בהוראת המדעים תלויה באופן משמעותי במורים. הזדמנויות לפיתוח מקצועי אפקטיבי הראו שהן מעודדות ותומכות במורים באימוץ התנסות הוראתית מעשית מבוססת חקר. בייחוד נטען שאמצעים אפקטיביים לכך שמורי מדעים ילמדו על חקר מדעי היא דרך הקשר של התנסויות לימודיות המאפשרות למורים לשקוע בתרבות של המדע. המטרה של מחקר איכותי זה הייתה לחקור את ההתנסויות האישיות והקולקטיביות בהתפתחות המקצועית של המשתתפים, מחשבות, רפלקציות ואמונות מתפתחות, גישות וידע בהקשר לתכנית מחקר שוליאות בת שבועיים עבור מורים למדעים בחינוך העל-יסודי (Kazempour, Mahsa; Amirshokoohi, Aidin).

הטיית שינוי התגובה (response-shift bias) מתרחשת כאשר המבנים ההתחלתיים שהמשתתף בונה, כמו מסוגלות עצמית בהוראת מדעים, אינם מושלמים, מאחר והמשתתף לא גיבש מושג שלם על מה שהוא התנסה בו זה עתה. מחקר זה בוחן האם פרחי הוראה להוראה בבית הספר היסודי יכולים להעריך באופן קונסיסטנטי מבנים כמו, מסוגלות עצמית וגישות למדע באמצעות קורס בסיסי בשיטות אלמנטריות (Tina J. Cartwright; Jon Atwood).