Informatie

Kennis en leren# - Biologie


Wetenschap onderwijzen en leren

Het onderwijzen en leren van wetenschap zijn beide uitdagende inspanningen. Als studenten moet je een grote nieuwe woordenschat leren, mentale modellen creëren waaraan je de nieuwe conceptuele kennis kunt 'hangen' en aantonen dat je deze nieuwe kennis daadwerkelijk kunt gebruiken. Er is niets meer bevredigend voor een instructeur dan die "Aha!" momenten waarop een student plotseling een belangrijk concept begrijpt.

In BIS2A staan ​​we voor een aantal interessante onderwijs- en leeruitdagingen. Een belangrijke uitdaging is dat we fysieke dingen en ideeën bespreken die op tijd bestaan ​​of gebeuren en/of schaalgroottes die de meeste studenten niet kennen. Wat betekent dit? Beschouw het volgende voorbeeld:

Voorbeeld: Enkele uitdagingen bij het maken van mentale modellen

Een instructeur die natuurbiologie doceert, wil misschien praten over concepten in evolutie door de snavels van vogels als uitgangspunt voor discussie te gebruiken. In dit geval hoeft de instructeur geen tijd te besteden aan het maken van mentale afbeeldingen van verschillende gevormde snavels van vogels (of op zijn minst slechts één afbeelding te tonen); de meeste studenten zullen gemakkelijk putten uit hun kennis uit het verleden en het dagelijkse leven om mentale beelden van eenden-, arends- of bospiksnavels te maken en de verschillende functionele redenen afleiden waarom de natuur verschillende vormen zou hebben gekozen. Als gevolg hiervan hoeven de studenten geen mentale inspanning te leveren om zich voor te stellen hoe de snavels eruit zien en kunnen ze in plaats daarvan al hun energie richten op de belangrijkste evolutionaire les.

Meer informeel: als je wordt gevraagd om na te denken over iets nieuws dat nauw verband houdt met iets dat je al goed kent, is het niet zo moeilijk om je op het nieuwe materiaal te concentreren.

In BIS2A daarentegen vragen we studenten om na te denken over en te discussiëren over dingen die gebeuren op atomaire, moleculaire en cellulaire schaal en met snelheden die variëren van microseconden tot millennia. De meeste studenten, zullen we raden, hebben geen leven geleefd op micro- tot nanometerschaal. Toch vinden op deze lengteschaal de meeste gebeurtenissen plaats die alle biologische systemen gemeen hebben. Beginnende studenten, die nog niet veel hebben nagedacht over hoe dingen gebeuren op moleculaire schaal, hebben geen mentale modellen om nieuwe informatie aan toe te voegen. Dit uitgangspunt legt een last op zowel de student als de instructeurs om NIEUWE mentale modellen te creëren en te versterken voor veel van de dingen waar we het in de klas over hebben. Om bijvoorbeeld echt te praten over hoe eiwitten functioneren, moeten we eerst een gemeenschappelijke reeks modellen en woordenschat ontwikkelen om moleculen op atomair en moleculair niveau weer te geven. Deze modellen moeten niet alleen manieren vinden om de structuur van het molecuul weer te geven, maar de modellen moeten ook abstracte ideeën bevatten over de chemische eigenschappen van moleculen en hoe deze moleculen op elkaar inwerken. Daarom moeten studenten in BIS2A wat moeite doen om mentale modellen te construeren van hoe eiwitten "eruit zien" en hoe ze zich gedragen op moleculaire schaal. Aangezien de hele cursus draait om biomoleculen en processen die plaatsvinden op microscopische schaal, kan een soortgelijk argument worden gemaakt voor bijna elk onderwerp in de klas.

Opmerking: mogelijke discussie

Hoe interpreteer je de term mentaal model en waarom denk je dat het belangrijk is voor het leren?

Sommige oefeningen in de klas en in de studiegids zijn bedoeld om deze uitdaging aan te gaan; de meeste studenten vonden ze erg nuttig. Sommige studenten zijn echter meer gewend om voor examens te studeren door informatie uit het hoofd te leren in plaats van deze te begrijpen. (Het is niet hun schuld; dat is wat hen in het verleden werd gevraagd). Als gevolg hiervan, als de problemen worden benaderd met de houding van "ten koste van alles onthouden",

sommige

van de BIS2A-oefeningen lijkt in eerste instantie zinloos. Waarom vragen je instructeurs je bijvoorbeeld om herhaaldelijk enkele van de concepten te tekenen die in de les zijn beschreven? Op welke meerkeuzevraag zou die oefening je kunnen voorbereiden? Hoewel het waar is dat sommige van je instructeurs je niet zullen vragen om ingewikkelde figuren te tekenen voor een examen, proberen deze tekenoefeningen studenten niet voor te bereiden op één specifieke vraag. In plaats daarvan probeert de instructeur je aan te moedigen om een ​​mentaal model voor jezelf te gaan creëren en te oefenen om het te gebruiken. De handeling van het tekenen kan ook dienen als een 'zelftest'. Wanneer je jezelf dwingt iets op te schrijven of een foto te maken die een proces op papier beschrijft, zul je onafhankelijk kunnen beoordelen hoe sterk je conceptuele greep op een onderwerp werkelijk is door te zien hoe gemakkelijk of moeilijk het was om je mentale beeld van iets op papier. Als het moeilijk voor je is om een ​​kernconcept of -proces uit de les te trekken ZONDER EXTERNE HULP, heb je waarschijnlijk meer oefening nodig. Als het gemakkelijk is, bent u klaar om nieuwe informatie aan uw model toe te voegen. Tijdens de cursus blijf je nieuwe informatie aan je mentale model toevoegen of het concept dat in je mentale model wordt weergegeven in een nieuwe context gebruiken. Houd uw tekeningen - of andere zelftestmechanismen - actueel. Loop niet achter.

Overigens is het presenteren van een cursusconcept op een examen in een context die de student nog nooit eerder heeft gezien, GEEN boosaardig complot van de docent. Het is eerder een manier voor de instructeur en de student om te beoordelen of het concept is geleerd en of die kennis door de student kan worden gebruikt/overgedragen buiten het specifieke voorbeeld dat in de klas of tijdens het lezen wordt gegeven. De leerling vragen dit laatste te herhalen, zou een oefening in het onthouden zijn en geen beoordeling van waardevol leren en onafhankelijk denken of een weergave van wat er in het echte leven gebeurt.

BELANGRIJK: Het idee dat studenten in BIS2A worden getest op hun vermogen om GEBRUIK MAKEN VAN concepten in specifieke contexten die ze nog niet eerder hebben gezien, is van cruciaal belang om te begrijpen! Besteed speciale aandacht aan deze kennis. Het ontwikkelen van bruikbare conceptuele kennis vergt meer discipline en werk dan memoriseren. Het kwartaal gaat ook ZEER snel en concepten zijn op elkaar gelaagd. Als je te ver achterloopt, is het heel, heel moeilijk om de verloren tijd twee of drie dagen voor een examen in te halen. Wees zo gedisciplineerd als je kunt en houd het cursusmateriaal bij.

Sommige concepten zijn dus moeilijk te onderwijzen en te begrijpen. Wat moeten we doen? Iets wat docenten en studenten allebei doen, is verschillende communicatietrucs gebruiken om abstracte ideeën te vereenvoudigen of herkenbaarder te maken. We gebruiken tools zoals analogieën of vereenvoudigde modellen (waarover binnenkort meer) om complexe ideeën te beschrijven. Dingen herkenbaarder maken kan verschillende vormen aannemen. Docenten kunnen proberen verschillende simlies of metaforen te gebruiken om voordeel te halen uit mentale beelden of conceptuele modellen die studenten al hebben (uit het dagelijks leven) om iets nieuws uit te leggen. Bijvoorbeeld, het ding X dat je niet begrijpt, werkt een beetje als het ding Y dat je wel begrijpt. Soms helpt dit een discussie op gang te brengen. Een ander ding dat je een instructeur of student zou kunnen betrappen, is: antropomorfiseren het gedrag van fysieke dingen die onbekend zijn. We zouden bijvoorbeeld molecuul A kunnen zeggen “wilom te interageren met molecuul B om de meer correcte maar complexere beschrijving van de chemische energie die betrokken is bij de interactie tussen moleculen A en B te vereenvoudigen. mentale modellen tot concepten die al bestaan ​​in het brein van de student.

Hoewel deze tools geweldig en effectief kunnen zijn, moeten ze toch zorgvuldig worden gebruikt - door zowel de instructeur als de student. Het belangrijkste risico van deze vereenvoudigende tools is dat ze conceptuele verbanden kunnen creëren die niet zouden moeten bestaan, die tot onbedoelde misvattingen leiden, of die het moeilijker maken om een ​​nieuw concept te verbinden. Dus hoewel deze tools geldig zijn, moeten wij - studenten en instructeurs - ook waakzaam zijn over het begrijpen van de beperkingen die deze tools hebben in ons vermogen om nieuwe ideeën te leren. Als deze pedagogische hulpmiddelen nuttig zijn, maar het gebruik ervan ook risico's met zich meebrengt, hoe gaan we dan te werk?

De remedie bestaat uit twee delen:

1. Herken wanneer een van deze "vereenvoudigende" tools wordt gebruikt en

2. Probeer te bepalen waar de specifieke analogie, metafoor etc. werkt en waar het conceptueel faalt.

De tweede instructie is de moeilijkste en kan een uitdaging zijn voor leerlingen, vooral wanneer ze voor het eerst worden blootgesteld aan een nieuw concept. Het simpelweg nadenken over de mogelijke problemen die samenhangen met een analogie of model is echter een belangrijke metacognitieve oefening die leerlingen zal helpen bij het leren. In BIS2A verwachten uw instructeurs af en toe dat u het gebruik van deze pedagogische hulpmiddelen expliciet erkent en uitlegt over de nadelen die met het gebruik gepaard gaan. Je instructeurs helpen je hierbij ook door expliciet op voorbeelden te wijzen of je aan te sporen een mogelijk probleem te herkennen.

Opmerking: mogelijke discussie

Kun je een voorbeeld geven uit je vorige lessen waarbij een instructeur een antropomorfisme heeft gebruikt om iets niet-menselijks te beschrijven? Wat waren/zijn de compromissen van de beschrijving (d.w.z. waarom werkte de beschrijving en wat waren de beperkingen)?

Woordenschat gebruiken

Het is ook vermeldenswaard een ander problematisch probleem dat studenten die net in een discipline zijn begonnen nodeloos in verwarring kan brengen - het gebruik van woordenschattermen die mogelijk meerdere definities hebben en/of het onjuiste gebruik van woordenschattermen die strikte definities hebben. Hoewel dit geen uniek probleem is voor de biologie, is het toch belangrijk om te erkennen dat het voorkomt. We kunnen putten uit praktijkvoorbeelden om een ​​beter beeld van dit probleem te krijgen. Als we bijvoorbeeld iets zeggen als "Ik ben naar de winkel gereden", wordt redelijkerwijs verwacht dat een aantal dingen onmiddellijk worden begrepen. We hoeven niet te zeggen: "Ik zat in en bestuurde een vierwielig, gesloten platform, dat wordt aangedreven door de verbranding van fossiele brandstof naar een gebouw dat goederen verzamelt die ik wil verkrijgen en dat kan doen door vervangbare valuta in te wisselen voor genoemde goederen" om de kern van onze boodschap over te brengen. Het nadeel van het gebruik van de termen 'reed' en 'store' is dat we mogelijk belangrijke details over wat er werkelijk is gebeurd, zijn kwijtgeraakt. Misschien werkt de auto op batterijen en dat is belangrijk om enig detail van het verhaal dat volgt te begrijpen (vooral als dat deel van het verhaal inhoudt dat een sleepwagenchauffeur wordt gebeld om je op te halen nadat de auto kapot is gegaan). Misschien is het belangrijk om de specifieke winkel te kennen om de context te begrijpen. Soms doen die details er niet toe, maar soms kan het tot verwarring leiden als ze niet bekend zijn. Woordenschat correct gebruiken en voorzichtig zijn met woordkeuze is belangrijk. Weten wanneer je moet vereenvoudigen en wanneer je extra details moet geven, is ook essentieel.

terzijde:

In het laboratorium zullen niet-gegradueerde biologiestudenten vaak aan hun mentoren rapporteren dat "mijn experiment werkte" zonder belangrijke details te delen over wat het betekent om "gewerkt" te hebben, wat het bewijs is, hoe sterk het bewijs is of wat de basis is is voor hun oordeel - alle details die cruciaal zijn om te begrijpen wat er precies is gebeurd. Als en/of wanneer je in een onderzoekslaboratorium gaat werken, doe dan jezelf en je adviseur het plezier om IN DETAIL te beschrijven wat je probeerde te bereiken (ga er niet vanuit dat ze de details zullen onthouden), hoe je hebt besloten om je doel te bereiken ( experimenteel ontwerp), wat de exacte resultaten waren (het wordt aangeraden om correct gelabelde gegevens weer te geven) en uw interpretatie te geven. Als je je beschrijving wilt beëindigen met "daarom werkte het!" dat is ook geweldig.

Opmerking: mogelijke discussie

Kun je een voorbeeld bedenken waarbij het onnauwkeurige of onjuiste gebruik van de woordenschat in het echte leven voor onnodige verwarring zorgde? Beschrijf het voorbeeld en bespreek hoe de verwarring voorkomen had kunnen worden.


Bekijk de video: Leren voor biologie: 5 tips voor je examen, schoolexamen of proefwerk. (December 2021).