我们必须采用过时的科学教学方法

我是一名研究物理学家，过去十年来一直致力于改善从幼儿园到社区学院的学生的科学教学和学习。我参观过各种各样的景点，从市中心，贫困主导的学校到公立学校，为学生们在校园里生活了三年。

科学家可能是一位经验丰富的教师，但很少是教育工作者，在总结性评估的世界中，或在教育系统的复杂互动中，包括父母，教师，工会，学校董事会，城市和州教育官员，立法者，教科书出版商和教育学院 - 哦，是的，学生。

然而，大约十二年前，我和我的同事开始关注这样一个事实，即绝大多数公立高中都在使用十九世纪开发的课程教授科学。这种俗套的方法遵循由大约1890年的国家委员会设计的序列，其中学生首先学习生物学，然后是化学，然后是十一年级或十二年级的物理学 - 如果有的话。一百多年前，这是一个合理的序列，其理由是物理学研究需要比生物学更高水平的数学。然而，在2006年，这是一个荒谬的推理路线，忽视了这些核心学科在二十世纪获得的所有革命性进步。

今天，我们知道这些学科遵循自然的等级制度。把它想象成金字塔：基础是数学，它不依赖或需要任何其他学科。但物理学，金字塔的下一层，在很大程度上依赖于数字科学 - 以至于物理学家在绝望中发明了数学的子分支。

物理学上面是化学，它需要物理来解释所有的化学过程。例如，在全球数十亿个教室中展示的元素周期表实际上是原子的表格结构。因为一切都是由原子构成的，所以它们的结构和功能的一些意义应该是早期科学学习的一部分。化合物形成的基本化学定律在原子结合制造分子的定律中得到了解释。当研究的分子足够复杂时，我们正在进入分子生物学。

20世纪20年代量子科学的发现，以及20世纪50年代的DNA结构，确立了学科之间的关键联系，并展示了科学如何运作的关键因素。因此，用于研究科学的序列的逆转早就应该了。然而，除了少数有先见之明的机构外，绝大多数高中仍然在九年级教授生物学，其次是化学，其次是物理。在这种对19世纪课程的疯狂整合中，生物学是描述性的，充满复杂的拉丁语，必须记住，并且在随后的科学中几乎没有用处。

然而，改变顺序只是创建二十一世纪课程的第一步。必须在没有通常强调代数的情况下教授九年级物理。这并不意味着数学并不重要; 概念物理学的一个基本要素是让学生了解数学为什么以及如何赋予学习者权力。然而，掌握概念是关键，并承诺在化学和生物学中使用这些概念。运动和引力等法律的广泛应用也是物理学自然的特征，在九年级生物学中非常困难。

学科之间的深层联系也意味着职业发展的深刻变化。我建议大约20%的教师时间应该用于创建新学习策略的学院互动。讨论的一部分应该集中在讲故事的需要上。使用叙事可以更充分地探索科学：它是如何工作的，它是如何工作的，科学的本质，它的一些历史，以及关于谁做它以及它是如何完成的。这种方法将减少每个学科的内容，但这是一个必不可少的权衡。

由于缺乏集中的教育管理，美国在世界各国中是独一无二的。我们有50个州，16,000个学区和25,000所公立高中。在二十一世纪，迫切需要在国家教育战略中保持一致，这将教育二十一世纪的公民和二十一世纪的劳动力，以维持对一个伟大国家至关重要的经济实力和文化水平。 。我们过时的科学教学方法的革命性更新是一个很好的起点。

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