מחקרים מראים כי תלמידים אינם מיטיבים לתפקד בשיעורי ביולוגיה בבית הספר העל-יסודי. המושגים שנחשבים לקשים נמנים עם הגורמים לביצועים הירודים של התלמידים. נושאים הקשורים למושגים אלה נחשבים לקשים גם על ידי המורים שמלמדים אותם. תופעה בלתי רצויה זו נתפשת במחקר כגורם לפדגוגיה בלתי יעילה בקרב מורי ביולוגיה. בעיה זו הובילה לעלייה במחקר של גישות חדשניות שיכולות להביא לשיפור המצב. אחת מגישות אלה הנתמכת כאן היא השימוש בגישה הקונסטרוקטיביסטית של '5Es. גישה זו מציעה להנהיג בכיתה אווירת לימודים שמתמקדת בפתרון בעיות כאשר התלמידים מונחים לקחת אחריות על לימודיהם. יישום אפקטיבי של גישה זו יכול להעצים את ההוראה ואת הלימוד של מקצוע הביולוגיה. מחקר זה מתמקד בשאלה כיצד ניתן ליישם גישה זו בהוראה של אחד המושגים שזוהה כקשה בביולוגיה: נשימה. נסקרו כמה מחקרים אמפיריים על יעילותן של שיטות קונסטרוקטיביסטיות בהשוואה לגישות אחרות. בין השאר, מומלץ כי הממשל וגופים מקצועיים יארגנו הכשרות למורי ביולוגיה העוסקות בשימוש בגישת '5Es משום שהיא נמצאה יעילה בהוראת ביולוגיה.

המטרה של מחקר זה היא לתאר את הדרך שבה שתי תופעות ביולוגיות חשובות, כלומר דיפוזיה ואוסמוזה, נלמדות בכיתה. כדי להבין חלק מהקשיים שבפניהם ניצבים תלמידים אלו בהבנת מושגים מסוג זה, המחברים התאימו את המחקר שלהם לניתוח של פרקטיקות כיתתיות בהתבסס על מסגרת תיאורטית המערבת ממדים ספציפיים וכלליים של הוראת המדעים. תוצאות המחקר מראות שלא ניתן לייחס את הקשיים שבהם נתקלו התלמידים רק למאפיינים האישיים שלהם (שלב ההתפתחות של דפוס החשיבה המדעי, למידה קודמת וכו'). במקום זאת, הקשיים מופיעים כקשורים בעיקר לפרקטיקות ההוראה ולפוטנציאל שיש לפרקטיקות הללו במונחים של מתן אפשרות לתלמידים לרכוש מושגים אלה (Hasni, Abdelkrim; Dumais, Nancy; Roy, Patrick, 2016).

מחקר זה נערך במטרה לפתח מפת מושגים לניהול מערכת ידע,Concept Map Knowledge Management System (CMKMS) לצורך שימוש ככלי לתצפית בשינוי שחל בהבנת מושגים ביולוגיים לאורך זמן, אצל הסטודנטים. ה- CMKMS עשוי להיות בר תועלת בהערכת מידת הידע של הסטודנטים ובחשיפת תהליכי החשיבה הייחודיים שלהם. מחקר זה היה מודע וזכה להתייחסות לא רק להערכה העצמית של הסטודנטים אלא גם ממידת שביעות הרצון שלהם אחרי השימוש ב-CMKMS. ה-CMKMS מחבר את האבחון של מפת המושגים עם הסגנון של תהליך החשיבה, ומקדם את פעילויות המורים, צעד אחר צעד, לצורך קידום למידה אפקטיבית אצל הסטודנטים ( Shih-Hwa Liu and Gwo-Guang Lee ).

האם ניתן ללמד תלמידים לתפיסה והבנה טובים יותר של תרשימים בספרי הלימוד שלהם? האם הוראה שכזאת יכולה להעביר את התלמיד לתרשימים שאינם בתכנית הלימודים, באותו תחום או תחום חדש? איזה שיטות פועלות באופן הטוב ביותר להשגת מטרות אלה? תוך התבססות על מחקר קודם המראה תוצאות חיוביות בהשוואה לקבוצות ביקורת, גם בלימוד והפעילות המעבדתית וגם בהתערבויות קצרות של המורים, מחברי המאמר פיתחו שלושה ניסויים כיתתיים של ששה שבועות, כל אחד, והשוו את האפקטיביות שלהם במדגם של 137 תלמידי מגמה ביולוגית בבית הספר התיכון ( Cromley, Jennifer G.; Bergey, Bradley W.; Fitzhugh, Shannon; Newcombe, Nora; Wills, Theodore W.; Shipley, Thomas F.;) .

כדי להתגבר על הצורך במיזוג ובקישור בין רמות שונות בלימודי הביולוגיה יש להימנע מהיצמדות לחלוקה המקובלת לתחומי מחקר. אפשר לומר שהוראת ביולוגיה בגישה קונסטרוקטיביסטית חייבת לכלול התייחסות מודעת ומפורשת להבניית הידע על ידי התלמיד, כלומר פעיל, על אודות מושגים בשלושה תחומים: מושגים בתחום הידע התוכני-מדעי; מושגים בתחום הידע התהליכי ומיומנויות השימוש בהם: מיומנויות למידה וחקר; ומושגים בתחום כוחו של המדע ומגבלותיו לאור אופן היווצרות הידע המדעי ( עמוס דריפוס, ברוריה אגרסט).

תסכימו בוודאי שמורה לא יכול להכין שיעור כשהוא מתבסס על הספר הלימוד של התלמידים שלו – זה לא מספיק. המורה צריך לדעת הרבה יותר מהכתוב בספר הלימוד ואף לשמור על פתיחות אינטלקטואלית והתעדכנות מתמדת. "הספר למורה" שבדרך כלל מתלווה לספר הלימוד אינו מיועד ללמד את המורה את תחום התוכן אלא מציין היבטים דידקטיים לגבי ספר הלימוד. לכן כדאי לארגן ספריה מתאימה המורכבת מספרים וקישורים לאתרי אינטרנט אשר יאפשרו לימוד, התעדכנות וגירוי לרעיונות להוראה. זאת בעיקר אם את/ה מורה בביה"ס העל יסודי ( גילמור קשת) .

ד"ר גילמור קשת כתבה מאמרון מעניין בבלוג שלה (במוזה- נוירו-חינוך, למידת חקר, למידה והוראה מקוונת וספרים) על דרך יצירתית לשילוב יישום מתוקשב בשם wordle היכול לסייע בלמידה מתוקשבת בכיתה בכלל ובתחום הוראת הביולוגיה בפרט.

למרות שמספר מחקרים הראו שלמידה המבוססת על פתרון בעיות ( Problem-Based Learning (PBL) הינה שיטה המקדמת כישורים מקצועיים רלוונטיים, כמו גם חשיבה ביקורתית ולמידה, לכל החיים, כמה מורים נשארו ספקניים לשאלה, האם PBL הוא כלי מספק ברכישת ידע עובדתי, שהתלמידים צריכים. במאמר זה, מתארים החוקרים ניסוי שבו PBL הוכנס כפעילות בין תחומית בהוראת סטודנטים לתואר ראשון בביולוגיה, עם דגש מיוחד על ניתוח בעיות מורכבות ( Carri?, M. Larramona, P. Ba?os, J.E. P?rez, J.).

בעולם המודרני המבוסס על מדע מכירים בצורך לשפר הוראת מדעים בכל רמות הלימוד במערכת החינוך. בארבעים השנים האחרונות התגבשה ההבנה שאמצעי יעיל להעלאת רמת ההבנה במקצועות המדעיים הוא פיתוח של חומרי למידה ואסטרטגיות הוראה מבוססות חקר שמטרתן להקנות לתלמידים מיומנויות ודרכי חשיבה המאפיינות את החקר המדעי. המחקר הנוכחי מציע מודל חדש של הוראת המדעים כחקר שחושף תלמידים לחקר אותנטי כפי שהוא נעשה במעבדות מחקר אוניברסיטאיות. לצורך המחקר פותחה יחידת הלימוד "תלמידים פוגשים מדע אותנטי", כאשר הוראתה נמשכת כחודש ובמסגרתה תלמידי תיכון המתמחים בביולוגיה מבקרים במעבדות מחקר באוניברסיטה העברית בירושלים. ממצאי המחקר מראים כיצד יחידת הלימוד המוצעת משפיעה על הבנתם של התלמידים את נושאים שונים של מהות המדע ועל עמדותיהם כלפי מדע (דינה ציבולסקי).

מחקרים בחינוך ובהוראת הביולוגיה טוענים שניתן להכניס את החשיבה המערכתית כנושא נלמד, כבר בכתות הנמוכות של בית הספר היסודי, בעוד שאחרים טוענים, שגם בכיתות הגבוהות של בית הספר התיכון, הכנסת חשיבה מערכתית לתכנית הלימודים, דורשת גישה מתוכננת באופן זהיר, כדי שלא למתוח את היכולת החשיבה של התלמידים,יותר מדי. המחקרים, שממליצים על הכנסת החשיבה המערכתית בכתות בית הספר היסודי או הכתות הנמוכות של בית הספר התיכון, לא בדקו את יכולת התלמידים לחשוב אחורה וקדימה בין מוצגים מוחשיים ותהליכים מוגדרים היטב לבין מודלים מערכתיים ( Boersma, Kerst Waarlo, Arend Jan Klaassen, Kees ).

אחת הבעיות החמורות ביותר שכדור הארץ שלנו עומד בפניהן, הוא משבר המגוון הביולוגי. מדענים ואנשי חינוך שניסו לפתור את הבעיה הזאת, הדגישו את הצורך לחנך אנשים על איך לשמר את המגוון הביולוגי של כדור הארץ. כתרומה קטנה למאמץ הזה, עיצבו החוקרים יחידת לימוד שעוסקת במגוון הביולוגי, -"טבע בעולם משתנה", אשר לאחרונה יושם על 74 תלמידי כיתות י"ב בבית ספר תיכון בישראל, במסגרת לימודי הביולוגיה. מתוצאות הערכה המוצגות במאמר הנוכחי עולה כי תלמידים עם רקע אקולוגי מוצק יכולים להתמודד בהצלחה עם המושגים החדשים שנרכשו באמצעות המודול ואסופת המאמרים ( Dor-Haim, Shayli, Amir, Ruth , Dodick, Jeff).

שחר עוז ממליץ בבלוג שלו על משחק מתוקשב למורים בביולוגיה המלמדים על מערכת החיסון. המשחק נבנה ואושר מבחינה תכנית על-ידי איגוד המדענים האמריקאי (Federation of American Scientists). באתר שלהם תוכלו למצוא מערכי שיעור שמגיעים לרמת איזה שאלות לשאול את התלמידים לאחר כל משחקון. עפ"י עדויות מורים , המשחק מאתגר את התלמידים ומגביר את התעניינותם בנושא. שחר עוז מציין כי המשחק הממוחשב חינמי לחלוטין והשימוש בו פתוח לגמרי, "ממליץ מאד לכל מורי הביולוגיה לנסות את המשחק ולראות בעצמכם!" . כמו כן , הוספנו לסקירה כמה מובאות ועדויות מחקריות על חשיבות שילוב משחקי מחשב בלמידה.