9. Deduktives Denken im Klassenzimmer lehren

In meinem letzten Blog wurde beschrieben, wie wir als ob -Sätze verwenden, um den Schülern beizubringen, wie sich wissenschaftliche Erkenntnisse über die logische Struktur erklärender Schlussfolgerungen entwickeln. In Laienbegriffen wird dies als Vermutung bezeichnet.

Dieser Blog soll ähnliche Ideen bieten, wie man Schülern das deduktive Denken beibringt. Die Gedankenstrukturen, mit denen wir den Schülern helfen, Konsequenzen aus den anfänglichen Prämissen abzuleiten, sind wenn… dann… Sätze, die ich in einem früheren Beitrag besprochen habe.

Ich hoffe, dass die folgenden i -Deasies sowohl für diejenigen nützlich sind, die ihren KS3-Lehrplan überarbeiten möchten, als auch für diejenigen, die über ihr nächstes GCSE-Interventionsprogramm nachdenken. Die Gesamtbotschaft der Serie lautet, dass das erstere letztendlich die Notwendigkeit des letzteren überhaupt zunichte machen sollte.

Die Wichtigkeit, explizit zu sein

Der erste zu erkennende Punkt ist, dass deduktives Denken nicht nur auf natürliche Weise geschieht. Für die meisten Lehrer für Naturwissenschaften ist das Denken in Ursache und Wirkung – wie sich eine Sache auf eine andere auswirkt – eine zweite Natur. Viele von uns vergessen, dass wir dies einmal lernen mussten.

Dies wird nicht durch die Tatsache unterstützt, dass einige Schüler in der siebten Klasse zur Schule kommen werden, die bereits zuversichtlich sind, auf diese Weise zu argumentieren. Unabhängig davon, ob sie es sich zur Gewohnheit gemacht haben, zu Hause, in der Schule oder aus eigener Lektüre und Forschung logisch zu argumentieren, scheinen einige Schüler es einfach zu verstehen

Probleme entstehen, wenn wir davon ausgehen, dass es diejenigen gibt, die es gerade bekommen, und diejenigen, die es einfach nicht bekommen. Den Schülern, die anscheinend nicht in der Lage sind, logische Schlussfolgerungen zu ziehen, muss beigebracht werden, wie dies zu tun ist. Andernfalls riskieren wir, sie beiseite zu werfen und sie nicht in der Lage zu lassen, auf eine der mächtigsten Arten zu denken, die der Menschheit bekannt sind.

Eine andere Möglichkeit, dies auszudrücken, ist folgende: wenn… dann… Argumentation ist für das wissenschaftliche Unternehmen so grundlegend, dass es verdient, explizit unterrichtet zu werden. Wie sollen wir vorgehen?

Beton gegen abstrakte Prämissen

Mein erster Versuch, deduktives Denken explizit zu lehren, bestand darin, Erklärungsfragen aus GCSE-Papieren zu verwenden. Wie im vorherigen Beitrag beschrieben, beruht die wissenschaftliche Erklärung auf dem Begriff der Kausalität, die wenn… dann… Sätze kurz und bündig ausdrücken. Warum sollten wir die GCSE-Fertigkeit nicht einfach auf unsere Lektionen der 7. und 8. Klasse reduzieren?

In einigen Fällen kann dies gut funktionieren. In anderen Fällen können sich die Schüler isoliert und verwirrt fühlen. Entscheidend ist, wie konkret das zu erklärende Phänomen ist.

Nehmen Sie Beispiele für die Reaktion des Körpers auf Bewegung. Bei einer GCSE-Frage wird möglicherweise gefragt, warum sich die Atemfrequenz eines Athleten während des Trainings erhöht. Dies ist eine Erfahrung, die jeder Student fast jeden Tag machen wird (sicherlich bei Bobby Moore, wo sich die Wissenschaftsabteilung im fünften Stock befindet).

Sobald sie mit einem konzeptionellen Apparat für Atmung und Lunge ausgestattet sind, können die meisten Schüler die logischen Schritte ausführen, die sie von der Gesamtursache zur Gesamtwirkung führen (dazu später mehr).

Ein weiteres Beispiel für eine GCSE-Erklärungsfrage könnte sein: Erklären Sie, wie die Struktur von Graphit es ermöglicht, Elektrizität zu leiten. Diese Frage ist für KS3-Schüler aus zwei Gründen viel weniger geeignet:

Beim Unterrichten deduktiven Denkens ist es daher wichtig, dass die Schüler mit konkreten Phänomenen beginnen und sich später dem Abstrakten zuwenden, sobald die Logik von wenn… dann… in ihrem Kopf klar ist.

Ebenso sollten wenn… dann… Sätze mit relativ einfachen Konzepten eingeführt und später auf schwierigere erweitert werden. Erst wenn der Abzug zur zweiten Natur geworden ist, können die Schüler bequem mit hypothetischen Prämissen beginnen, um zu hypothetischen Schlussfolgerungen zu gelangen.

Große Fragen

Aus diesem Grund konzentriert sich unser Lehrplan für die 7. Klasse hauptsächlich auf die Theorie der Teilchen in der Physik und des menschlichen Körpers in der Biologie. Es gibt einige Chancen und Ziele der Chemie, die für später wesentlich sind (die Idee einer chemischen Reaktion; eine einfache Behandlung der pH-Skala; gemeinsame Elemente, Verbindungen und Gemische), aber im Allgemeinen haben wir versucht, das, was wir früh lehren, einzuschränken auf Phänomene, die in der Nähe liegen.

Wir halten die Phänomene konkret, indem wir diese Einheiten um sogenannte „große Fragen“ rahmen. Anstelle der Frage im GCSE-Stil:

Erklären Sie, warum das Volumen eines Gases zunimmt, wenn die Anzahl der Luftpartikel in der Probe zunimmt ,

wir fragen:

Warum wird ein Ballon größer, wenn Sie ihn in die Luft jagen ?

Anstelle von:

Erklären Sie, wie durch Verdunstung in einer Flüssigkeit die Temperatur der verbleibenden Flüssigkeit sinkt ,

wir fragen:

Warum fühlen sich Ihre Hände durch Händedesinfektionsmittel kalt an?

Jede Einheit enthält eine Reihe dieser großen Fragen, die die Schüler in einer Broschüre erläutern sollen. Jeder Klasse wird Zeit gegeben, diese Broschüren durchzuarbeiten und alle möglichen Phänomene aus der Welt um sie herum zu erklären.

Bruch vermeiden

Das Ziel der Verwendung konkreter großer Fragen besteht darin, den von Michael Young beschriebenen Bruch zu vermeiden, bei dem die Schüler aufgefordert werden, die Welt auf eine ganz andere Art und Weise zu betrachten als sie intuitiv verstehen.

Nehmen Sie das Beispiel der Kälte. Unsere Intuition sagt uns, dass das Öffnen des Fensters oder der Kühlschranktür irgendwie Kälte auf unsere Haut überträgt. Die Schüler müssen sich viele konkrete Beispiele ansehen, bei denen heiße Dinge die Umgebung erwärmen, bevor sie sich mit der Vorstellung vertraut machen, dass wir uns kalt fühlen, weil wir die Umgebungsluft oder die Luft im Kühlschrank erwärmen.

(Beispiele hierfür sind: Warum kühlt eine heiße Tasse Tee ab? Warum erwärmt sich die Umgebungsluft beim Einschalten des Heizkörpers? Warum fühlen sich Ihre Hände durch Händedesinfektionsmittel kalt an? )

Um zur Landschaftsmetapher eines früheren Beitrags zurückzukehren: Wenn wir zu früh mit zu viel abstraktem Wissen anfangen, ist dies vergleichbar damit, ein Kind mit verbundenen Augen in die Wildnis fallen zu lassen. Wenn sie keines der Wahrzeichen erkennen, fühlen sie sich wahrscheinlich verloren und verzweifelt.

Wir müssen ihnen die Funktionen langsam und absichtlich vorstellen und uns immer von etwas, das sie bereits kennen, zu etwas bewegen, das nur ein wenig darüber hinausgeht. Die meisten Lehrer behaupten, dies zu wissen: Immerhin wurde es von allen von Vygotsky bis Rosenshine geschrieben.

Es ist dennoch überraschend, wie viele Schüler weiterhin in die abstrakte Wüste werfen und sich dann fragen, warum sie ihren Weg nach Hause nicht finden können.

Zuordnung des Lehrplans

Wir haben gesehen, wie früh Einheiten um konkrete Phänomene herum gerahmt werden müssen. Diese Phänomene müssen auch mit relativ einfachen Konzepten erklärbar sein. Die wichtigsten Konzepte, die die Schüler schätzen müssen, um unsere ersten beiden Einheiten der 7. Klasse zu verstehen, sind:

Keines davon ist für einen Schüler der 7. Klasse unerreichbar. Das ist entscheidend; Selbst wenn sie mit dem Prozess des deduktiven Denkens nicht vertraut sind, fühlen sie sich in der Regel wohl, wenn die Ideen verständlich sind, wenn sie als Prämissen verwendet werden.

Unsere allgemeine Lehrplanübersicht stellt daher sicher, dass wir keine Konzepte einbeziehen, die zu früh zu komplex sind. Im achten Jahr gehen wir weiter zu Geowissenschaften, Pflanzen & amp; Ökosysteme und Kräfte & amp; Raum, der jeweils von einem etwas abstrakteren Gedanken abhängt als der vorherige.

Im neunten Jahr beschäftigen wir uns mit chemischen Reaktionen, Elektromagnetismus und Genen, die die Schüler weit über den Alltag hinausführen. Zu diesem Zeitpunkt sollten sie jedoch in ihrer Denkfähigkeit sicher genug sein, um bequem abstrakte Ideen in ihren wenn… dann… Sätzen zu jonglieren.

Abzug im Klassenzimmer

Beim Unterrichten deduktiven Denkens bitte ich die Schüler, einem unten beschriebenen Prozess zu folgen. Das verwendete Beispiel stammt aus dem menschlichen Körper, der den Reiz hat, zunächst relativ konkret zu sein.

(Für diejenigen Lehrer, die Akronyme mögen, habe ich dieses QuIET getauft: Frage, wenn, zusätzliche Informationen, dann.)

Idealerweise sollten die Schüler in der Lage sein, so etwas wie das folgende Beispiel zu erstellen (zur Wärmeleitung: Warum haben Metalltöpfe oft Plastikgriffe? ). Einige Schüler können solche Absätze schreiben, nachdem Sie den Prozess einmal modelliert haben. Für andere wird es Jahre dauern.

Wie jedes Modell hat auch dieses seine Grenzen. Es kann nicht für jede wissenschaftliche Frage verwendet werden, und die Verwendung von if… then… -Sätzen bedeutet für sich genommen kein Verständnis (siehe das folgende Beispiel). Ich hoffe, es bietet dennoch ein nützliches Mittel, um die Kunst des Ableitens zu lehren, eines der mächtigsten logischen Werkzeuge der Menschheit.

Dies ist Teil einer Reihe zur Entwicklung eines naturwissenschaftlichen Lehrplans an der Bobby Moore Academy .

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