แบบจำลองกับการศึกษาวิทยาศาสตร์ (Models and science education)
Article Sidebar
Published:
Aug 31, 2018
Keywords:
แบบจำลองทางวิทยาศาสตร์ ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ การสืบเสาะทางวิทยาศาสตร์ ครูวิทยาศาสตร์ Scientific models Nature of science Scientific inquiry Science teachers
Main Article Content
Abstract
บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อทบทวนงานวิจัยเกี่ยวกับการจัดการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์ที่มีแบบจำลองเป็นฐาน บทความเริ่มต้นด้วยการนำเสนอนิยาม ลักษณะสำคัญ และประเภทของแบบจำลอง จากนั้น บทความนำเสนอว่า นักเรียนมีความเข้าใจเกี่ยวกับแบบจำลองทางวิทยาศาสตร์อย่างไร ครูมีความเข้าใจเกี่ยวกับแบบจำลองทางวิทยาศาสตร์อย่างไร และครูใช้แบบจำลองในการปฏิบัติการสอนวิทยาศาสตร์อย่างไร บทสรุปโดยรวมเปิดเผยว่า นักเรียนมีแนวโน้มที่จะมี “มุมมองด้านการเรียน” ในขณะที่ครูมี “มุมมองด้านการสอน” โดยทั้งนักเรียนและครูมักละเลย “มุมมองด้านการวิจัย” ซึ่งแบบจำลองมีบทบาทสำคัญต่อการสืบเสาะทางวิทยาศาสตร์ ดังนั้น บทความนี้จึงเสนอแนะแนวทางการจัดการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์ที่เปิดโอกาสให้นักเรียนได้เรียนรู้ “จาก” “ด้วย” และ “เกี่ยวกับ” แบบจำลอง ในการนี้ ครูจำเป็นต้องได้รับการพัฒนาวิชาชีพด้านนี้อย่างจริงจัง
This article aims at reviewing research on model-based instruction of science. It begins with presenting a definition, key characteristics, and types of models. After that, it presents how students understand scientific models, how science teachers understand scientific models, and how science teachers use models in their teaching practices. General conclusions reveal that students tend to have “a learning perspective” while science teachers have “a pedagogical perspective.” Both students and teachers often ignore “a research perspective” that a model plays an important role in scientific inquiry. Thus, this article suggests approaches to teaching and learning that allow students to learn “from” “with” and “about” models. In doing so, science teachers need intensive professional development.
Article Details
Section
บทความประจำฉบับ
References
Abd-El-Khalick, F., Boujaoude, S., Duschl, P., Lederman, N. G., Mamlok-Naaman, R., Hofstein, A., . . . Tuan, H. (2004). Inquiry in science education: international perspectives. Science Education, 88(3), 397-419.
Akerson, V. L., Townsend, J. S., Donnelly, L. A., Hanson, D. L., Tira, P., & White, O. (2009). Scientific Modeling for Inquiring Teachers’ Network (SMIT’N): the influence on elementary teachers’ views of nature of science, inquiry, and modeling. Journal of Science Teacher Education, 20(1), 21-40.
Anderson, R. D. (2002). Reforming science teaching: what research says about inquiry. Journal of Science Teacher Education, 13(1), 1-12.
Bureau of Academic Affairs and Educational Standards. (2010). Indicators and core learning content in science according to the basic education core curriculum B. E. 2551 (ตัวชี้วัดและสาระการเรียนรู้แกนกลาง กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551). Bangkok: Press of the Agricultural Co-operative Federation of Thailand.
Bybee, R. W., Taylor, J. A., Gadner, A., Scotter, P. V., Powell, J. C., Wesbrook, A., & Landes, N. (2006). The BSCS 5E instructional model: origin, effectivenesas, and applications [Online]. Retrieved August 19, 2016 from https://www.bscs.org/sites/default/files/_legacy/BSCS_5E_Instructional_Model-Executive_Summary_0.pdf
Crawford, B. A. & Cullin, M. J. (2004). Supporting prospective teachers’ conceptions of modelling in science. International Journal of Science Education, 26(11), 1379-1401.
Faikhamta, C. & Supatchaiyawong, P. (2014). Model-based learning (การจัดการเรียนรู้โดยใช้แบบจำลองเป็นฐาน). Kasetsart Educational Review, 29(3), 86-99.
Gilbert, J. K. (2004). Models and modelling: routes to more authentic science education. International Journal of Science and Mathematics Education, 2(2), 115-130.
Gobert, J. D., O’Dwyer, L., Horwitz, P., Buckley, B. C., Levy, T., & Wilensky, U. (2011). Examining the relationship between students’ understanding of the nature of models and conceptual learning in biology, physics, and chemistry. International Journal of Science Education, 33(5), 653-684.
Grosslight, L., Unger, C., Jay, E., & Smith, C. L. (1991). Understanding models and their use in science: conceptions of middle and high school students and experts. Journal of Research in Science Teaching, 28(9), 799-822.
Harrison, A. G. (2001). How do teachers and textbook writers model scientific ideas for students?. Research in Science Education, 31(3), 401-435.
Harrison, A. G. & Treagust, D. F. (2000). A typology of school science models. International Journal of Science Education, 22(9), 1011-1026.
Henze, I., van Driel, J. H., & Verloop, N. (2007). Science teachers’ knowledge about teaching models and modelling in the context of a new syllabus on public understanding of science. Research in Science Education, 37(2), 99-122.
Hodson, D. (1992). In search of a meaningful relationship: an exploration of some issues relating to integration in
science and science education. International Journal of Science Education, 14(5), 541-562.
Justi, R. S. & Gilbert, J. K. (2002). Modelling, teachers’ views on the nature of modelling, and implications for the education of modellers. International Journal of Science Education, 24(4), 369-387.
Justi, R. & van Driel, J. (2005). A case study of the development of a beginning chemistry teacher’s knowledge about models and modelling. Research in Science Education, 35(2), 197-219.
Kuathan, N., Faikhamta, C., & Sanguanruang, S. (2011). The secondary students’ mental models of chemical bonding (แบบจำลองความคิดเรื่องพันธะเคมีของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4). Songklanakarin Journal of Social Sciences and Humanities, 17(2), 299-314.
Ladachart, L., Suttakun, L., & Faikhamta, C. (2013). A critical difference between the promotion of “Nature of Science” instruction outside and inside Thailand (ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการส่งเสริมการเรียนการสอน “ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์” ภายนอกและภายในประเทศไทย). Kasetsart Journal (Social Sciences), 34(2), 269-282.
Ladachart, L. & Yuenyong, C. (2016). What Thai science teachers should learn from the Programme for International Student Assessment (สิ่งที่ครูวิทยาศาสตร์ไทยควรเรียนรู้จากโครงการประเมินผลนักเรียนนานาชาติ). Parichart Journal, 28(2), 108-137.
Lee, S. W., Chang, H., & Wu, H. (2017). Students’ views of scientific models and modeling: do representational characteristics of models and students’ educational levels matter?. Research in Science Education, 47(2), 305-328.
Lin, J. (2013). Elementary school teachers’ knowledge of model functions and modeling processes: a comparison of science and non-science majors. International Journal of Science and Mathematics Education, 12(5), 1197-1220.
Musikul, K. (2007). Teaching and learning through scientific inquiry (การเรียนการสอนโดยใช้ scientific inquiry). IPST Journal, 35(149), 36-37.
National Research Council [NRC]. (1996). The National Science Education Standards. Washington, DC: National Academy Press.
NGSS Lead States. (2013). Next generation science standards: for states, by states. Washington, DC: National Academy of Sciences.
Oh, P. S. & Oh, S. J. (2011). What teachers of science need to know about models: an overview. International Journal of Science Education, 33(8), 1109-1130.
Rea-Ramirez, M. A., Clement, J., & Nunez-Oviedo, M. C. (2008). An instructional model derived from model construction and criticism theory, In J. J. Clement & M. A. Rea-Ramirez (Eds.). Model Based Learning and Instruction in Science, 2, 23-43. Netherlands: Springer.
Schwartz, R. S., Lederman, N. G., & Crawford, B. A. (2004). Developing views of nature of science in an authentic context: an explicit approach to bridging the gap between nature of science and scientific inquiry. Science Education, 88(4), 610-645.
Schwarz, C. V., Reiser, B. J., Davis, E. A., Kenyon, L., Acher, A., Fortus, D., . . . Krajcik, J. (2009). Developing a learning progression for scientific modeling: making scientific modeling accessible and meaningful for learners. Journal of Research in Science Teaching, 46(6), 632-654.
Schwarz, C. V. & White, B. Y. (2005). Metamodeling knowledge: developing students’ understanding of scientific modeling. Cognition and Instruction, 23(2), 165-205.
Shulman, L. S. (1986). Those who understand: knowledge growth in teaching. Educational Researcher, 15(2), 4-14.
Supatchaiyawong, P., Faikhamta, C., & Suwanruji, P. (2014). Understandings of the nature of scientific model of students’ grade 10 (ความเข้าใจธรรมชาติของแบบจำลองทางวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4). Journal of Education, Prince of Songkla University, Pattani Campus, 25(1), 37-50.
Suttakun, L. & Ladachart, L. (2013). Sixth graders’ mental model of magnet and magnetic force (แบบจำลองทางความคิดของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 เกี่ยวกับแม่เหล็ก และแรงแม่เหล็ก). Journal of Social Sciences and Humanities, Ubon Ratchathani University, 4(1), 90-105.
Treagust, D. F., Chittleborough, G., & Mamiala, T. L. (2002). Students’ understanding of the role of scientific models in learning science. International Journal of Science Education, 24(4), 357-368.
van Driel, J. H. & Verloop, N. (1999). Teachers’ knowledge of models and modelling in science. International Journal of Science Education, 21(11), 1141-1153.
van Driel, J. H. & Verloop, N. (2002). Experienced teachers’ knowledge of teaching and learning of models and modelling in science education. International Journal of Science Education, 24(12), 1255-1272.
Windschitl, M. & Thompson, J. (2006). Transcending simple forms of school science investigation: the impact of preservice instruction on teachers’ understandings of model-based inquiry. American Educational Research Journal, 43(4), 783-835.
Akerson, V. L., Townsend, J. S., Donnelly, L. A., Hanson, D. L., Tira, P., & White, O. (2009). Scientific Modeling for Inquiring Teachers’ Network (SMIT’N): the influence on elementary teachers’ views of nature of science, inquiry, and modeling. Journal of Science Teacher Education, 20(1), 21-40.
Anderson, R. D. (2002). Reforming science teaching: what research says about inquiry. Journal of Science Teacher Education, 13(1), 1-12.
Bureau of Academic Affairs and Educational Standards. (2010). Indicators and core learning content in science according to the basic education core curriculum B. E. 2551 (ตัวชี้วัดและสาระการเรียนรู้แกนกลาง กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551). Bangkok: Press of the Agricultural Co-operative Federation of Thailand.
Bybee, R. W., Taylor, J. A., Gadner, A., Scotter, P. V., Powell, J. C., Wesbrook, A., & Landes, N. (2006). The BSCS 5E instructional model: origin, effectivenesas, and applications [Online]. Retrieved August 19, 2016 from https://www.bscs.org/sites/default/files/_legacy/BSCS_5E_Instructional_Model-Executive_Summary_0.pdf
Crawford, B. A. & Cullin, M. J. (2004). Supporting prospective teachers’ conceptions of modelling in science. International Journal of Science Education, 26(11), 1379-1401.
Faikhamta, C. & Supatchaiyawong, P. (2014). Model-based learning (การจัดการเรียนรู้โดยใช้แบบจำลองเป็นฐาน). Kasetsart Educational Review, 29(3), 86-99.
Gilbert, J. K. (2004). Models and modelling: routes to more authentic science education. International Journal of Science and Mathematics Education, 2(2), 115-130.
Gobert, J. D., O’Dwyer, L., Horwitz, P., Buckley, B. C., Levy, T., & Wilensky, U. (2011). Examining the relationship between students’ understanding of the nature of models and conceptual learning in biology, physics, and chemistry. International Journal of Science Education, 33(5), 653-684.
Grosslight, L., Unger, C., Jay, E., & Smith, C. L. (1991). Understanding models and their use in science: conceptions of middle and high school students and experts. Journal of Research in Science Teaching, 28(9), 799-822.
Harrison, A. G. (2001). How do teachers and textbook writers model scientific ideas for students?. Research in Science Education, 31(3), 401-435.
Harrison, A. G. & Treagust, D. F. (2000). A typology of school science models. International Journal of Science Education, 22(9), 1011-1026.
Henze, I., van Driel, J. H., & Verloop, N. (2007). Science teachers’ knowledge about teaching models and modelling in the context of a new syllabus on public understanding of science. Research in Science Education, 37(2), 99-122.
Hodson, D. (1992). In search of a meaningful relationship: an exploration of some issues relating to integration in
science and science education. International Journal of Science Education, 14(5), 541-562.
Justi, R. S. & Gilbert, J. K. (2002). Modelling, teachers’ views on the nature of modelling, and implications for the education of modellers. International Journal of Science Education, 24(4), 369-387.
Justi, R. & van Driel, J. (2005). A case study of the development of a beginning chemistry teacher’s knowledge about models and modelling. Research in Science Education, 35(2), 197-219.
Kuathan, N., Faikhamta, C., & Sanguanruang, S. (2011). The secondary students’ mental models of chemical bonding (แบบจำลองความคิดเรื่องพันธะเคมีของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4). Songklanakarin Journal of Social Sciences and Humanities, 17(2), 299-314.
Ladachart, L., Suttakun, L., & Faikhamta, C. (2013). A critical difference between the promotion of “Nature of Science” instruction outside and inside Thailand (ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการส่งเสริมการเรียนการสอน “ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์” ภายนอกและภายในประเทศไทย). Kasetsart Journal (Social Sciences), 34(2), 269-282.
Ladachart, L. & Yuenyong, C. (2016). What Thai science teachers should learn from the Programme for International Student Assessment (สิ่งที่ครูวิทยาศาสตร์ไทยควรเรียนรู้จากโครงการประเมินผลนักเรียนนานาชาติ). Parichart Journal, 28(2), 108-137.
Lee, S. W., Chang, H., & Wu, H. (2017). Students’ views of scientific models and modeling: do representational characteristics of models and students’ educational levels matter?. Research in Science Education, 47(2), 305-328.
Lin, J. (2013). Elementary school teachers’ knowledge of model functions and modeling processes: a comparison of science and non-science majors. International Journal of Science and Mathematics Education, 12(5), 1197-1220.
Musikul, K. (2007). Teaching and learning through scientific inquiry (การเรียนการสอนโดยใช้ scientific inquiry). IPST Journal, 35(149), 36-37.
National Research Council [NRC]. (1996). The National Science Education Standards. Washington, DC: National Academy Press.
NGSS Lead States. (2013). Next generation science standards: for states, by states. Washington, DC: National Academy of Sciences.
Oh, P. S. & Oh, S. J. (2011). What teachers of science need to know about models: an overview. International Journal of Science Education, 33(8), 1109-1130.
Rea-Ramirez, M. A., Clement, J., & Nunez-Oviedo, M. C. (2008). An instructional model derived from model construction and criticism theory, In J. J. Clement & M. A. Rea-Ramirez (Eds.). Model Based Learning and Instruction in Science, 2, 23-43. Netherlands: Springer.
Schwartz, R. S., Lederman, N. G., & Crawford, B. A. (2004). Developing views of nature of science in an authentic context: an explicit approach to bridging the gap between nature of science and scientific inquiry. Science Education, 88(4), 610-645.
Schwarz, C. V., Reiser, B. J., Davis, E. A., Kenyon, L., Acher, A., Fortus, D., . . . Krajcik, J. (2009). Developing a learning progression for scientific modeling: making scientific modeling accessible and meaningful for learners. Journal of Research in Science Teaching, 46(6), 632-654.
Schwarz, C. V. & White, B. Y. (2005). Metamodeling knowledge: developing students’ understanding of scientific modeling. Cognition and Instruction, 23(2), 165-205.
Shulman, L. S. (1986). Those who understand: knowledge growth in teaching. Educational Researcher, 15(2), 4-14.
Supatchaiyawong, P., Faikhamta, C., & Suwanruji, P. (2014). Understandings of the nature of scientific model of students’ grade 10 (ความเข้าใจธรรมชาติของแบบจำลองทางวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4). Journal of Education, Prince of Songkla University, Pattani Campus, 25(1), 37-50.
Suttakun, L. & Ladachart, L. (2013). Sixth graders’ mental model of magnet and magnetic force (แบบจำลองทางความคิดของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 เกี่ยวกับแม่เหล็ก และแรงแม่เหล็ก). Journal of Social Sciences and Humanities, Ubon Ratchathani University, 4(1), 90-105.
Treagust, D. F., Chittleborough, G., & Mamiala, T. L. (2002). Students’ understanding of the role of scientific models in learning science. International Journal of Science Education, 24(4), 357-368.
van Driel, J. H. & Verloop, N. (1999). Teachers’ knowledge of models and modelling in science. International Journal of Science Education, 21(11), 1141-1153.
van Driel, J. H. & Verloop, N. (2002). Experienced teachers’ knowledge of teaching and learning of models and modelling in science education. International Journal of Science Education, 24(12), 1255-1272.
Windschitl, M. & Thompson, J. (2006). Transcending simple forms of school science investigation: the impact of preservice instruction on teachers’ understandings of model-based inquiry. American Educational Research Journal, 43(4), 783-835.