Vědecké vzdělávání je obor zabývající se sdílením vědeckého obsahu a procesu s jednotlivci, kteří nejsou tradičně považováni za součást vědecké obce. Cílovými jednotlivci mohou být děti, vysokoškolští studenti nebo dospělí v rámci široké veřejnosti. Obor vědeckého vzdělávání zahrnuje vědecký obsah, některé společenské vědy a některé pedagogické výuky. Standardy vědeckého vzdělávání poskytují očekávání pro rozvoj porozumění pro studenty po celou dobu jejich K-12 vzdělávání. Tradičními předměty zahrnutými do standardů jsou fyzikální, životní, pozemské a vesmírné vědy.
Vědecké vzdělávání na středních školách začalo ve Velké Británii kolem roku 1870, ale rozšířilo se až mnohem později. První krok přišel, když Britská akademie pro vědecký pokrok (BAAS) zveřejnila v roce 1867 zprávu (Layton, 1981). BAAS podporoval výuku „čisté vědy“ a výcvik „vědeckého návyku mysli“. Hnutí za progresivní vzdělávání té doby podporovalo ideologii mentálního vzdělávání prostřednictvím věd. BAAS kladl důraz samostatně na předprofesní vzdělávání v sekundárním vědeckém vzdělávání. Tímto způsobem mohli být připravováni budoucí členové BAAS.
Počáteční rozvoj výuky přírodních věd byl zpomalen nedostatkem kvalifikovaných učitelů. Jedním z klíčových vývoje bylo založení první Londýnské školní rady v roce 1870, který projednal školní osnovy; další bylo zahájení kurzů dodávat zemi s vyškolenými učiteli přírodních věd. V obou případech vliv Thomas Henry Huxley byl kritický (viz zejména Thomas Henry Huxley vzdělávací vliv). John Tyndall byl také vlivný ve výuce fyzikálních věd.
V USA bylo vědecké vzdělání roztroušenou škálou předmětů před jeho standardizací v 90. letech 19. století (Del Giorno, 1969). Rozvoj vědeckých osnov v USA se objevil postupně po rozšířené debatě mezi dvěma ideologiemi, občanskou vědou a pre-odborným vzděláváním. Jako výsledek konference 30 předních středoškolských a vysokoškolských pedagogů na Floridě, Národní vzdělávací asociace jmenovala výbor deseti v roce 1892, který měl pravomoc organizovat budoucí setkání a jmenovat oborové výbory hlavních předmětů vyučovaných na amerických středních školách . Výbor se skládal z deseti pedagogů (všichni muži) a předsedal mu Charles Eliot z Harvardovy univerzity. Výbor deseti se sešel, a jmenoval devět konferenčních výborů (latina, řečtina, angličtina, Ostatní moderní jazyky, matematika, historie, občanská vláda a politická ekonomie, a tři ve vědě). Tři konferenční výbory jmenované pro vědu byly: fyzika, astronomie a chemie (1), přírodní historie (2) a geografie (3). Každý výbor jmenovaný Výborem deseti se skládal z deseti předních specialistů z vysokých škol a běžných škol a středních škol. Každý výbor se sešel na jiném místě v USA. Tři vědecké výbory se sešly na tři dny v oblasti Chicaga. Zprávy výboru byly předloženy Výboru deseti, který se sešel na čtyři dny v New Yorku, aby vytvořil souhrnnou zprávu (NEA, 1894). V roce 1894 NEA zveřejnila výsledky práce těchto konferenčních výborů (NEA, 1894).
Zvláště zajímavé je zde Výbor deseti doporučení pro osnovy vědy. Doporučil čtyři možné studijní obory:
Tři ze studijních oborů měly následující vědecká doporučení
Pro klasický průběh studia řecké nahradil mnoho věd
Viz Sheppard & Robbins (2007) Podrobnější informace o doporučeních Výboru deseti.
Výše uvedené osnovy byly na většině středních škol z velké části nahrazeny fyzikálně-zemědnou nebo biologickou, chemickou a fyzikální sekvencí.
Podle Desetičlenné komise bylo cílem střední školy připravit všechny studenty na to, aby se jim v životě dařilo, a přispět tak k jejich blahobytu a blahu společnosti. Dalším cílem bylo připravit některé studenty na to, aby na vysoké škole uspěli.
Tento výbor podporoval přístup občanské vědy zaměřený na mentální trénink a odepřel výkon ve vědeckých studiích z úvah o přijetí na vysokou školu (Hurd, 1991). BAAS podporoval jejich déle stojící model ve Velké Británii (Jenkins, 1985). USA přijala osnovy byly charakterizovány takto (NEA, 1894):
Formát sdíleného mentálního tréninku a předprofesionálního tréninku soustavně dominoval osnovám od jeho vzniku až do současnosti. Nicméně hnutí za začlenění humanistického přístupu, jako je věda, technologie, společnost a environmentální vzdělávání, roste a je realizováno šířeji na konci 20. století (Aikenhead, 1994). Zprávy Americké akademie pro vědecký pokrok (AAAS), včetně projektu 2061, a Národního výboru pro normy a hodnocení vědeckého vzdělávání podrobně popisují cíle vědeckého vzdělávání, které spojují učební vědu s praktickými aplikacemi a společenskými důsledky.
Zatímco veřejná představa o vzdělávání v oblasti vědy může být jedním z prostého učení se faktů nazpaměť, vzdělávání v oblasti vědy v nedávné historii se také obecně soustředí na výuku vědeckých konceptů a řešení mylných představ, které mohou studenti mít ohledně vědeckých konceptů nebo jiného obsahu. Výzkum ukazuje, že studenti si uchovávají znalosti po delší dobu, pokud jsou zapojeni do více rukou na činnosti [citace nutná].
V mnoha státech USA musí pedagogové K-12 dodržovat rigidní standardy nebo rámce toho, jaký obsah se má vyučovat kterým věkovým skupinám. To bohužel často vede učitele k tomu, že spěchají materiál „pokrýt“, aniž by ho skutečně „vyučovali“. Kromě toho je často přehlížen proces vědy, včetně takových prvků, jako je vědecká metoda a kritické myšlení. Tento důraz může vést k tomu, že studenti projdou standardizovanými testy, aniž by si vyvinuli složité dovednosti pro řešení problémů. Ačkoli na vysokoškolské úrovni bývá americké vědecké vzdělávání méně regulováno, je ve skutečnosti přísnější a učitelé a profesoři do stejného časového období vměstnají více obsahu.
Znepokojení nad přírodovědným vzděláváním a přírodovědnými standardy bylo často vyvoláno obavami, že američtí studenti zaostávají za svými vrstevníky v mezinárodních žebříčcích. Jedním z pozoruhodných příkladů byla vlna vzdělávacích reforem provedených poté, co Sovětský svaz vypustil v roce 1957 svůj satelit Sputnik. První a nejvýraznější z těchto reforem vedl Výbor pro studium fyzikálních věd na MIT. V posledních letech volali vedoucí představitelé byznysu, jako je předseda Microsoftu Bill Gates, po větším důrazu na přírodovědné vzdělávání, protože Spojené státy podle nich riskují ztrátu svého ekonomického náskoku. Za tímto účelem je Tapping America’s Potential organizace zaměřená na to, aby více studentů absolvovalo přírodovědné, technické, inženýrské a matematické studium. Průzkumy veřejného mínění však naznačují, že většina amerických rodičů je ohledně přírodovědného vzdělávání samolibá a že jejich úroveň znepokojení v posledních letech ve skutečnosti poklesla.
Fyzika se vyučuje na středních, vysokých a postgraduálních školách. Fyzika první je populární hnutí na amerických středních školách. Ve školách s tímto učebním plánem žáci 9. třídy absolvují kurz s úvodním vzděláním z fyziky. To má studentům obohatit znalosti fyziky a umožnit, aby se na dalších středních školách vyučovalo více detailů v hodinách biologie a chemie; také si klade za cíl zvýšit počet studentů, kteří pokračují ve 12. třídě fyziky nebo AP fyziky, což jsou obecně volitelné předměty na amerických středních školách.
Výuka fyziky na středních školách posledních dvacet let utrpěla kvůli tomu, že mnohé státy nyní požadují pouze tři vědy, které mohou být uspokojeny vědami o Zemi/fyzikální vědě, chemii a biologii. Skutečnost, že mnoho studentů nechodí na střední školu na fyziku, ztěžuje těmto studentům studium vědeckých předmětů na vysoké škole.
Na univerzitní/vysokoškolské úrovni se ukázalo jako úspěšné využití vhodných projektů souvisejících s technologiemi k podnícení zájmu oborů mimo fyziku o studium fyziky . Jedná se o potenciální příležitost k navázání spojení mezi fyzikou a společenským benfitem.
Neformální vzdělávání v oblasti vědy
Příklady neformálního vzdělávání v oblasti vědy zahrnují vědecká centra, vědecká muzea a nová prostředí digitálního vzdělávání (např. Global Challenge Award), z nichž mnohé jsou členy Asociace vědeckých a technologických center (ASTC). Exploratorium v San Francisku a Franklinův institut ve Filadelfii jsou nejstaršími muzei tohoto typu ve Spojených státech. Média zahrnují televizní programy jako NOVA, Newton’s Apple, The Magic School Bus, Dragonfly TV a Dora the Explorer. Příklady komunitních programů jsou 4-H programy pro rozvoj mládeže, Hands On Science Outreach, NASA a Afterschool programy a Girls at the Center.
V anglických a velšských školách se věda zpravidla vyučuje jako jeden předmět vědy až do věku 14-16 let poté se rozdělí na předmětově specifické úrovně A (fyzika, chemie a biologie). Vláda však od té doby vyjádřila přání, aby těm žákům, kteří dosáhnou dobrých výsledků ve věku 14 let, byla od září 2008 nabídnuta možnost studovat tyto tři samostatné vědy. Ve Skotsku se předměty rozdělily na chemii, fyziku a biologii ve věku 13-15 let pro standardní stupně v těchto předmětech.
V září 2006 byl zaveden nový vědecký studijní program známý jako 21st Century Science (Věda 21. století) jako možnost GCSE na britských školách, navržený tak, aby „dal všem 14 až 16 letým hodnotnou a inspirující zkušenost s vědou“.
Výzkum ve vědeckém vzdělávání
Praxe vědeckého vzdělávání je stále více informována výzkumem vědecké výuky a učení. Výzkum v oblasti vědeckého vzdělávání se opírá o širokou škálu metodik, vypůjčených z mnoha oborů vědy, jako je kognitivní psychologie a antropologie. Výzkum v oblasti vědeckého vzdělávání si klade za cíl definovat nebo charakterizovat, co představuje učení ve vědě a jak je k němu vedeno.
V John D. Bransford, et al., plod masivního výzkumu studentského myšlení je prezentován jako mít tři klíčové poznatky: