Chemistry and the Next Generation S

Chemistry and the Next Generation Science Standards

Melanie M. Cooper*

Department of Chemistry, Michigan State University, East Lansing, Michigan 48824, United States

ABSTRACT: The Next Generation Science Standards (NGSS) describe what all students should know about science and engineering, and be able to do by the time they leave high school. The NGSS are based on learning progressions of core ideas in the discipline, crosscutting concepts across disciplines, and the practices that will allow students to use their disciplinary knowledge in meaningful ways. As states adopt the NGSS, significant changes will be required in all areas of science education, including the development of new curricula and assessments. Support for both pre- and inservice teachers will be crucial, and perhaps less obviously, so will changes in the way chemistry

is taught at the college level. The Next Generation Science Standards logo is ©Copyright 2013 and reprinted here with permission of Achieve, Inc., with all rights reserved.

KEYWORDS: High School/Introductory Chemistry, Elementary/Middle School Science, General Public, First-Year Undergraduate/General


In April 2013, the Next Generation Science Standards (NGSS) were released.1 They build on the (now almost 20-year-old) AAAS Benchmarks for Science Literacy,2 and National Science Education Standards,3 in that they provide guidance about what all students should know and be able to do with that scientific knowledge. The NGSS are designed to bring insights from newer research on how students learn science4 into curricular design and delivery, and to provide a standards structure that emphasizes a deeper understanding of a smaller, yet more central number of core concepts. In a world where facts are just a click away, it is the context of the knowledge and the ability to use it that will become ever more
important.

The NGSS are based on the NRC Framework for Science Education5 that is composed of three strands: disciplinary core ideas, crosscutting concepts, and science (and engineering) practices. Disciplinary core ideas (DCIs) are significant ideas of broad importance to the discipline; they have explanatory power, are generative of more specialized ideas, and can be developed over time from K−12 (and beyond). The DCIs in the framework are necessarily of a fairly large grain size. For example, the first physical science core idea PS-1, Matter and its Interactions is guided by the question “How can one explain the structure, properties, and interactions of matter?” The development of PS-1 begins in the early elementary years with the idea that “matter exists as difference substances as exhibited by their observable properties”5 and progresses through high school where “the sub-atomic model and interactions between electric charges can be used to explain interactions of matter”.5 This research-based longitudinal and developmental elaboration of a core concept is often termed a learning progression.6

As their name implies, the crosscutting concepts are those ideas that reach across disciplines to tie them together. Patterns,



cause and effect, energy, systems, scale, structure and function, and stability and change are important concepts that appear in all science disciplines. We must help students make these connections to help them construct a coherent understanding of science concepts.

Science practices are essentially the disaggregated components of inquiry. The word “inquiry” means different things to different people; this makes it somewhat difficult to assess. Instead, the NRC defined a set of Science and Engineering Practices that are each more clearly defined, and therefore lend themselves better to appropriate assessments. These practices go beyond skills because they also involve knowledge that is specific to each practice. Practices are the ways that scientists understand and explore the natural world, and include activities that are quite familiar to chemists, such as: planning and monitoring experiments; analyzing and interpreting data; using mathematical thinking; developing and using models; engaging in argument from evidence; and developing explanations. However, an important aspect is the active nature of the science practices learners engage in argument, and construct and revise models based on evidence.

The standards themselves take the form of “performance expectations” in which the three strands from the framework are tightly woven, rather than separate content and inquiry standards. That is, each performance expectation links disciplinary knowledge, a science practice, and a crosscutting concept. The important point to note here is that these performance expectations guide the development of assess-ments: when a standard encompasses all three strands, then so must the assessment. It will no longer be possible to meet a standard solely by recall of factual knowledge.

Published: June 11, 2013






For example, HS-PS1-4 (high school, physical sciences core idea 1, performance expectation 4) is: “Develop a model to illustrate that the release or absorption of energy f rom a chemical reaction system depends upon the changes in total bond energy.”5
This standard is cross-referenced to the science practice of constructing models, the crosscutting concepts of matter and energy, and the disciplinary core idea “Stable forms of matter are those in which the electric and magnetic field energy is minimized”.5 The performance expectation is designed to help teachers, curriculum developers, and assessment developers address the highly problematic area of “chemical energy” a concept that is well documented as an area of major conceptual difficulty for many students. The clarification statement reads in part:5

Emphasis is on the idea that a chemical reaction is a system that affects the energy change. Examples of models could include molecular-level drawings and diagrams of reactions, graphs showing the relative energies of reactants and products, and representations showing energy is conserved.

Now, contrast this activity to a typical activity on chemical energy in which students may perform calculations using an equation (e.g., H = Σ bond energy bonds broken − Σ bond energy bonds formed). In the calculation, students must only insert numbers into the formula; the origin of the formula is not apparent, nor is the reason for the negative sign. The NGSS performance expectation is intended to elicit the students’ mechanistic understanding of what happens at the molecular level when bonds break and form, and the energy changes associated with this process. This approach to the energy changes that take place when atoms and molecules interact is designed to help students understand that there is a spectrum of interactions, from intermolecular forces to bonds, and that these interactions are manifestations of the same phenomena to different degrees.

Similarly, HS-PS-1-5 steers away from the conventional treatment of reaction rates to a molecular-level understanding of how and why changing the temperature or concentration affects rate: “Apply scientif ic principles and evidence to provide an explanation about the ef fects of changing the temperature or concentration of the reacting particles on the rate at which a reaction occurs.”5 Note that the practice here is “explanation”, using scientific principles and evidence (which may be provided, or the students may produce). Again the emphasis here is on what happens at the molecular level when molecules interact, and why changing the concentration or the temper-ature affects the rate of a reaction.

The most obvious ramifications of the wide-scale adoption of the NGSS are that significant changes will be required in almost all areas of science education. The NGSS are merely the end points, describing what all students should know and be able to do at the end of grade level for K−5, and at the end of grade band for 6−8, and 9−12. How students get to these end points will require the development of new curriculum materials, new assessments, and extensive support for teachers, both those already in the field and those who are enrolled in teacher education programs. However, what is not quite so obvious is that the NGSS should also affect the science courses in which future teachers learn their disciplinary content. Teachers who learn chemistry in lecture formats where there is a one-way transmission of facts, where skills are learned by rote, and calculations are done by analogy to a worked example or by filling numbers into a formula are unlikely to understand the increased depth required to teach to the NGSS. That is, if we


teach our introductory chemistry courses in a traditional way, using lectures, cookbook laboratories, and multiple-choice testing, future teachers will not develop expertise in asking questions, developing models, or arguing from evidence. It is important for those of us who teach these courses to reflect on the impact we may have on future teachers, and frankly on future scientists and engineers. In the long run it is not what students know that is important, but what students do with that knowledge.

The adoption of the NGSS could bring about significant improvements at all levels of chemistry education from K−20, but only if we as educators “buy-in” to the approach. It may mean that we have to make changes in how and what we teach, yet the result will be students who actually understand and can use their chemical knowledge.
■ AUTHOR INFORMATION
Corresponding Author

*E-mail: [e-mail].

Notes

Views expressed in this editorial are those of the author and not necessarily the views of the ACS.
■ ACKNOWLEDGMENTS

While the members of the NGSS writing team7 are too numerous to mention individually here, I thank them all.
REFERENCES

Achieve. Next Generation Science Standards;: National Research Council: Washington, DC, 2013. http://www.nextgenscience.org

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

เคมีและมาตรฐานวิทยาศาสตร์รุ่นถัดไปคูเปอร์ M. เมลา *ภาควิชาเคมี มหาวิทยาลัยมิชิแกน East Lansing มิชิแกน 48824 สหรัฐอเมริกาบทคัดย่อ: การต่อสร้างวิทยาศาสตร์มาตรฐาน (NGSS) อธิบายอะไรนักเรียนทุกคนควรรู้เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม และสามารถทำตามเวลาที่พวกเขาออกจากโรงเรียน NGSS จะขึ้นอยู่กับการเรียนรู้ก้าวหน้าของความคิดหลักในวินัย crosscutting แนวคิดข้ามสาขา และแนวทางปฏิบัติที่จะช่วยให้นักเรียนใช้ความรู้ทางวินัยสปอตไลท์ อเมริกานำ NGSS จะต้องเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในทุกพื้นที่ของการศึกษาวิทยาศาสตร์ รวมทั้งการพัฒนาหลักสูตรใหม่และประเมินผล สนับสนุนครูก่อน และ inservice จะสำคัญ และบางทีน้อยอย่างชัดเจน ดังนั้นจะเปลี่ยนแปลงทางเคมีทางสอนในระดับวิทยาลัย โลโก้มาตรฐานวิทยาศาสตร์รุ่นถัดไปเป็น © สงวนลิขสิทธิ์ปี 2013 และ reprinted นี่ มีสิทธิ์ Achieve, Inc. โดยสงวนคำสำคัญ: โรงเรียนมัธยม/เกริ่นนำเคมี วิทยาศาสตร์ระดับประถมศึกษา/มัธยม ทั่วไปสาธารณะ ทุนระดับปริญญาตรีปีแรก/ทั่วไปในเดือน 2013 เมษายน การต่อสร้างวิทยาศาสตร์มาตรฐาน (NGSS) ได้ released.1 ที่พวกเขาสร้างเกณฑ์มาตรฐาน AAAS (ตอนนี้เกือบ 20 ปี) สำหรับวัดวิทยาศาสตร์ มาตรฐานการศึกษาวิทยาศาสตร์แห่งชาติ 3 และ 2 ที่ให้คำแนะนำเกี่ยวกับอะไรนักเรียนทุกคนควรรู้ และต้องทำ ด้วยความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่ NGSS ถูกออกแบบมา เพื่อนำข้อมูลเชิงลึกจากงานวิจัยใหม่ในการเรียน science4 เสริมการออกแบบและจัดส่ง และ เพื่อให้โครงสร้างมาตรฐานที่เน้นความเข้าใจลึกของจำนวนหลักแนวคิดขนาดเล็ก ยังกลางมากขึ้น ในโลกที่มีข้อเท็จจริงเป็นห้องพัก เป็นบริบทของความรู้และความสามารถในการใช้ที่จะเพิ่มเติมเคยสำคัญNGSS ที่ยึดกรอบ NRC สำหรับ Education5 วิทยาศาสตร์ที่ประกอบด้วยสาม strands: วินัยหลักความคิด แนวคิด crosscutting และวิทยาศาสตร์ (และวิศวกรรม) ความคิดหลักวินัย (DCIs) คือ แนวคิดสำคัญของวินัย สิ่งสำคัญ พวกเขามีอำนาจอธิบาย จะ generative ความคิดเติม และสามารถพัฒนาช่วงเวลา จาก K−12 (และเกิน) DCIs ในกรอบมีขนาดเมล็ดค่อนข้างใหญ่จำเป็นต้อง ตัวอย่าง แรกวิทยาศาสตร์กายภาพหลักความคิด PS-1 เนื้อหาและการโต้ตอบการรับคำแนะนำ ด้วยคำถาม "อย่างไรสามารถหนึ่งอธิบายโครงสร้าง คุณสมบัติ การโต้ตอบเรื่อง" พัฒนาของ PS 1 เริ่มต้นในช่วงปีแรก ๆ ระดับประถมศึกษามีความคิดที่ว่า "เรื่องมีอยู่เป็นสาร difference เป็นการจัดแสดงคุณสมบัติ observable" 5 และเคลื่อนผ่านโรงเรียนมัธยมที่ "แบบจำลองอะตอมย่อยและการโต้ตอบระหว่างค่าไฟฟ้าสามารถใช้เพื่ออธิบายการโต้ตอบเรื่อง" ครั้งที่ 5 นี้งานวิจัยระยะยาว และพัฒนาทุก ๆ แนวคิดหลักมักจะเป็น progression.6 เรียนรู้ที่เรียกว่าตามความหมายของชื่อ แนวคิด crosscutting มีความคิดที่เข้าถึงเพื่อผูกเข้าด้วยกัน รูปแบบสาเหตุ และ effect พลังงาน ระบบ ขนาด โครงสร้าง และ ฟังก์ชัน และความมั่นคง และเปลี่ยนแปลงเป็นแนวคิดสำคัญที่ปรากฏในวิทยาศาสตร์ทุกสาขา เราต้องช่วยให้นักเรียนทำการเชื่อมต่อเหล่านี้เพื่อช่วยในการสร้างความเข้าใจแนวคิดวิทยาศาสตร์แบบ coherentปฏิบัติการวิทยาศาสตร์เป็นส่วนประกอบ disaggregated สอบถามได้ คำ "คำถาม" หมายความว่า สิ่งที่คน different; different นี้ทำให้ค่อนข้าง difficult ในการประเมิน แทน NRC กำหนดชุดของวิทยาศาสตร์และการปฏิบัติทางวิศวกรรมที่แต่ละอย่างชัดเจนมากขึ้น และดังนั้น ยืมตัวเองไปประเมินผลที่เหมาะสม วิธีเหล่านี้ไปไกลกว่าทักษะเนื่องจากพวกเขายังเกี่ยวข้องกับความรู้ที่เกี่ยวข้องปฏิบัติแต่ละ ปฏิบัติเป็นวิธีที่นักวิทยาศาสตร์ทำความเข้าใจ และสำรวจธรรมชาติ และรวมกิจกรรมที่ค่อนข้างคุ้นเคยกับนักเคมี เช่น: การวางแผนและตรวจสอบการทดลอง วิเคราะห์และตีความข้อมูล ใช้ความคิดทางคณิตศาสตร์ พัฒนาและใช้รูปแบบ ในอาร์กิวเมนต์จากหลักฐาน และพัฒนาคำอธิบาย อย่างไรก็ตาม ข้อมูลด้านต่าง ๆ ที่สำคัญคือ ธรรมชาติของผู้เรียนวิทยาศาสตร์ปฏิบัติงานในอาร์กิวเมนต์ สร้าง และแก้ไขรูปแบบตามหลักฐานมาตรฐานตัวเองใช้รูปแบบของ "ประสิทธิภาพความคาดหวัง" ที่ strands 3 จากกรอบแน่นทอ แทนที่จะแยกเนื้อหาและสอบถามมาตรฐาน นั่นคือ ความคาดหวังประสิทธิภาพแต่ละลิงค์ความรู้วินัย ปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ และแนวคิด crosscutting จุดสำคัญโปรดทราบนี่คือ ว่า ความคาดหวังเหล่านี้ประสิทธิภาพคู่มือพัฒนา ments ประเมิน: เมื่อมาตรฐานครอบคลุมทั้งหมดสาม strands แล้วเพื่อต้องการประเมิน มันจะไม่ได้ตามมาตรฐานตามความรู้เรื่องการเรียกคืนเผยแพร่: 11 มิถุนายน 2013ตัวอย่าง HS-PS1-4 (มัธยมปลาย ความคิดหลักวิทยาศาสตร์กายภาพ 1 ความคาดหวังประสิทธิภาพ 4) คือ: "พัฒนารูปแบบการแสดงที่ปล่อยหรือดูดซับพลังงาน f ขวางระบบปฏิกิริยาเคมีขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงพลังงานพันธะรวม"5มาตรฐานนี้ถูกอ้างอิงไขว้ฝึกวิทยาศาสตร์ในการสร้างแบบจำลอง crosscutting แนวคิดเรื่องพลังงาน และความคิดหลักวินัย "มั่นคงรูปแบบของเรื่องคือการลดพลังงานไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก" ครั้งที่ 5 ความคาดหวังประสิทธิภาพถูกออกแบบมาเพื่อช่วยครู นักพัฒนาหลักสูตร และประเมินพัฒนาแนวความคิดว่าจะจัดดีเป็นพื้นที่ของ difficulty แนวคิดหลักสำหรับนักเรียนใน พื้นที่สูงปัญหาของ "เคมีพลังงาน" อ่านคำสั่งชี้แจงในส่วน: 5เน้นอยู่บนความคิดว่าปฏิกิริยาเคมีระบบ affects ที่เปลี่ยนแปลงพลังงาน ตัวอย่างของแบบจำลองอาจรวมถึงระดับโมเลกุลรูปวาดและไดอะแกรมของปฏิกิริยา อาศัยกราฟแสดงพลังงานสัมพัทธ์ reactants ผลิตภัณฑ์ และเป็นตัวแทนแสดงพลังงานตอนนี้ ความคมชัดนี้กิจกรรมจะเป็นกิจกรรมทั่วไปซึ่งนักเรียนอาจทำการคำนวณโดยใช้สมการพลังงานเคมี (เช่น H =พันธบัตรพลังงานพันธะΣ−Σพันธะพลังงานพันธบัตรเกิดเสีย) ในการคำนวณ นักเรียนต้องเพียงใส่หมายเลขสูตร มาของสูตรไม่ชัดเจน ไม่มีเครื่องหมายลบ ความคาดหวังประสิทธิภาพ NGSS มีวัตถุประสงค์เพื่อบอกเรื่องการกลไกการทำความเข้าใจสิ่งที่เกิดขึ้นในระดับโมเลกุลเมื่อแบ่งพันธบัตรและแบบฟอร์ม และการเปลี่ยนแปลงพลังงานที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการนี้ วิธีการเปลี่ยนแปลงพลังงานที่เกิดขึ้นเมื่ออะตอมและโมเลกุลมีการโต้ตอบนี้ถูกออกแบบมาเพื่อช่วยให้นักเรียน เข้าใจว่า มีสเปกตรัมของการโต้ตอบ จากกำลังกองพันธบัตร intermolecular โต้ตอบเหล่านี้ลักษณะของปรากฏการณ์เดียวกันองศา differentปัญหาในทำนองเดียวกัน HS-PS-1-5 จากการรักษาทั่วไปอัตราปฏิกิริยาเพื่อความเข้าใจระดับโมเลกุลของวิธีและ สาเหตุการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหรือความเข้มข้นอัตรา affects: "ใช้หลัก ic scientif และหลักฐานเพื่อให้คำอธิบายเกี่ยวกับ ef fects ของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหรือความเข้มข้นของอนุภาคปฏิกิริยาอัตราซึ่งปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น"5 โปรดทราบว่า การฝึกที่นี่ "คำอธิบาย" โดยใช้หลักการทางวิทยาศาสตร์และหลักฐาน (ซึ่งอาจจัด หรือนักเรียนอาจผลิต) อีกครั้ง ที่นี่เน้นอยู่อะไรเกิดขึ้นในระดับโมเลกุล เมื่อโมเลกุลมีการโต้ตอบ และ สาเหตุการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นหรือ affects อารมณ์ ature อัตราของปฏิกิริยาที่Ramifications ชัดเจนที่สุดของการยอมรับทั้งระดับของ NGSS มีว่า จะต้องเปลี่ยนแปลงสำคัญในเกือบทุกพื้นที่ของการศึกษาวิทยาศาสตร์ NGSS มีเพียงจุดปลาย อธิบายว่า นักเรียนทุกคนควรทราบ และสามารถจบระดับเกรด K−5 และท้ายของวงเกรด 6−8 และ 9−12 ว่านักเรียนได้รับจุดเหล่านี้จะต้องมีการพัฒนาวัสดุหลักสูตรใหม่ ประเมินใหม่ และการสนับสนุนสำหรับครู ทั้งที่อยู่ในฟิลด์และผู้ที่เข้าร่วมในโปรแกรมการศึกษาครู อย่างไรก็ตาม ไม่ชัดค่อนข้างมากคือ NGSS ควร affect คอร์สภาษาวิทยาศาสตร์ครูคนใดในอนาคตเรียนเนื้อหาวินัยยังว่า ครูที่เรียนเคมีในบรรยายรูปแบบมีการส่งข้อมูลแบบทางเดียวของข้อเท็จจริง ซึ่งเป็นการเรียนรู้ทักษะ โดย rote และการคำนวณทำได้ โดยการเปรียบเทียบเพื่อเป็นตัวอย่างที่ทำงาน หรือ โดยการกรอกตัวเลขลงในสูตรไม่น่าจะเข้าใจความลึกเพิ่มขึ้นจำเป็นต้องสอนเพื่อ NGSS นั่นคือ ถ้าเราสอนหลักสูตรเคมีเกริ่นนำของเราในแบบดั้งเดิม ใช้บรรยาย ปฏิบัติ cookbook และทดสอบ multiple-choice ครูในอนาคตจะไม่พัฒนาความเชี่ยวชาญในการถามคำถาม การพัฒนารูปแบบ หรือโต้เถียงจากหลักฐาน มันเป็นสิ่งสำคัญสำหรับพวกเราที่สอนหลักสูตรเหล่านี้ถึงกับผลกระทบที่อาจมีในอนาคตครู และตรงไปตรงมา กับวิศวกรและนักวิทยาศาสตร์ในอนาคต ในระยะยาวได้ไม่ว่านักเรียนรู้ที่สำคัญ แต่นักเรียนที่ไม่ มีความรู้ที่ของ NGSS สามารถนำเกี่ยวกับการปรับปรุงที่สำคัญในทุกระดับการศึกษาเคมีจาก K−20 แต่เฉพาะ ถ้าเราเป็นนักการศึกษา "ใน" การวิธีการ มันอาจหมายความ ว่า เราต้องเปลี่ยนแปลงในวิธีและสิ่งที่เราสอน แต่ผลจะเป็นผู้ที่เข้าใจ และสามารถใช้ความรู้เคมีจริง■ผู้เขียนข้อมูลผู้เขียนที่สอดคล้องกัน* อีเมล์: [e-mail]หมายเหตุมุมมองที่แสดงในกองนี้เป็นของผู้เขียนและไม่จำเป็นมุมมองของ ACS■ตอบในขณะที่สมาชิกของ team7 NGSS เขียนมีจำนวนมากเกินไปจะพูดถึงแต่ละที่นี่ ผมขอบคุณพวกเขาทั้งหมดการอ้างอิงประสบความสำเร็จ ถัดไปสร้างวิทยาศาสตร์มาตรฐาน;: สภาวิจัยแห่งชาติ: วอชิงตัน DC, 2013 http://www.nextgenscience.org

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

เคมีและมาตรฐานวิทยาศาสตร์รุ่นต่อไปเมลานีเอ็มคูเปอร์ * ภาควิชาเคมีมหาวิทยาลัยรัฐมิชิแกน, อีสต์แลนซิงมิชิแกน 48824 สหรัฐอเมริกาบทคัดย่อ: มาตรฐานวิทยาศาสตร์รุ่นต่อไป (NGSS) อธิบายสิ่งที่นักเรียนทุกคนควรรู้เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมและ สามารถที่จะทำตามเวลาที่พวกเขาออกจากโรงเรียนมัธยม NGSS จะขึ้นอยู่กับการเรียนรู้ก้าวหน้าของความคิดหลักในระเบียบวินัย, crosscutting แนวคิดข้ามสาขาและการปฏิบัติที่จะช่วยให้นักเรียนได้ใช้ความรู้ทางวินัยของพวกเขาในรูปแบบที่มีความหมาย เป็นรัฐนำมาใช้ NGSS การเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญจะต้องในทุกพื้นที่ของการศึกษาวิทยาศาสตร์รวมทั้งการพัฒนาหลักสูตรใหม่และการประเมินผล รองรับการทำงานทั้งก่อนและครูประจำการจะเป็นสิ่งสำคัญและบางทีอาจจะน้อยลงอย่างเห็นได้ชัดดังนั้นการเปลี่ยนแปลงในทางเคมีวิธีการที่จะสอนในระดับวิทยาลัย โลโก้มาตรฐานวิทยาศาสตร์รุ่นต่อไปเป็น© Copyright 2013 และพิมพ์ที่นี่ได้รับอนุญาตจากบรรลุอิงค์มีการสงวนสิทธิ์. ที่มา: มัธยมศึกษา / เบื้องต้นเคมีประถมศึกษา / โรงเรียนมัธยมวิทยาศาสตร์สาธารณะทั่วไปเป็นครั้งแรกปีปริญญาตรี / ทั่วไปใน เมษายน 2013, มาตรฐานวิทยาศาสตร์รุ่นต่อไป (NGSS) ถูก released.1 พวกเขาสร้างบน (ตอนนี้เกือบ 20 ปี) มาตรฐาน AAAS สำหรับความรู้วิทยาศาสตร์ 2 และวิทยาศาสตร์แห่งชาติมาตรฐานการศึกษา 3 ที่พวกเขาให้คำแนะนำเกี่ยวกับสิ่งที่ทุก นักเรียนควรรู้และสามารถที่จะทำอย่างไรกับการที่ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ NGSS ได้รับการออกแบบเพื่อนำข้อมูลเชิงลึกจากการวิจัยใหม่เกี่ยวกับวิธีการให้นักเรียนเรียนรู้ science4 ในการออกแบบหลักสูตรและการจัดส่งและเพื่อให้โครงสร้างมาตรฐานที่เน้นความเข้าใจลึกของขนาดเล็กจำนวนมากขึ้นยังส่วนกลางของแนวคิดหลัก ในโลกที่ข้อเท็จจริงที่มีเพียงแค่คลิกไปมันเป็นบริบทของความรู้และความสามารถในการใช้งานได้ที่จะกลายเป็นมากกว่าที่เคยสำคัญ. NGSS จะขึ้นอยู่กับกรอบอาร์ซีวิทยาศาสตร์ Education5 ที่ประกอบด้วยสามเส้น: วินัย ความคิดหลักแนวคิดการตัดตามขวางและวิทยาศาสตร์ (และวิศวกรรม) การปฏิบัติ ความคิดหลักวินัย (Dcis) มีความคิดที่มีนัยสำคัญของความสำคัญในวงกว้างวินัย; พวกเขามีอำนาจอธิบายเป็นกำเนิดของความคิดเฉพาะมากขึ้นและสามารถที่จะพัฒนาในช่วงเวลาจาก K-12 (และเกิน) Dcis ในกรอบมีความจำเป็นต้องของขนาดเม็ดขนาดใหญ่พอสมควร ตัวอย่างเช่นวิทยาศาสตร์กายภาพแรกความคิดหลัก PS-1, สารและปฏิสัมพันธ์ของมันจะถูกชี้นำโดยคำถามที่ว่า "วิธีการหนึ่งที่สามารถอธิบายโครงสร้างคุณสมบัติและการมีปฏิสัมพันธ์ของเรื่อง" การพัฒนาของ PS-1 จะเริ่มขึ้นในช่วงต้นปีที่ผ่านมาระดับประถมศึกษา ด้วยความคิดที่ว่า "ไม่ว่าอยู่ในฐานะสารดิ ff การตั้งเป็นแสดงโดยคุณสมบัติที่สังเกตของพวกเขา" 5 และดำเนินผ่านโรงเรียนมัธยมที่ "รุ่นย่อยของอะตอมและการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างค่าใช้จ่ายไฟฟ้าสามารถนำมาใช้ในการอธิบายการมีปฏิสัมพันธ์ของเรื่อง" 0.5 นี้การวิจัยตาม ยาวและรายละเอียดของการพัฒนาแนวคิดหลักที่เรียกว่ามักจะ progression.6 การเรียนรู้เป็นชื่อของพวกเขาหมายถึงการตัดตามขวางแนวคิดนี้เป็นความคิดที่เอื้อมมือข้ามสาขาวิชาที่จะผูกเข้าด้วยกัน รูปแบบสาเหตุและ e ff ect พลังงานระบบระดับโครงสร้างและฟังก์ชั่นและความมีเสถียรภาพและการเปลี่ยนแปลงเป็นแนวคิดที่สำคัญที่ปรากฏในสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ เราจะต้องช่วยให้นักเรียนให้การเชื่อมต่อเหล่านี้เพื่อช่วยให้พวกเขาสร้างความเข้าใจที่สอดคล้องกันของแนวคิดทางวิทยาศาสตร์. การปฏิบัติวิทยาศาสตร์เป็นหลักส่วนประกอบที่แยกกันของสอบถามรายละเอียดเพิ่มเติม คำว่า "สอบถามรายละเอียดเพิ่มเติม" หมายถึงสิ่งที่ดิ ff erent เพื่อดิ ff คน erent; นี้จะทำให้มันค่อนข้างลัทธิ FFI ดิที่จะประเมิน แต่อาร์ซีที่กำหนดชุดของวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมการปฏิบัติที่มีมากขึ้นในแต่ละกำหนดไว้อย่างชัดเจนและดังนั้นจึงให้ยืมตัวเองดีกว่าที่จะประเมินผลที่เหมาะสม วิธีการเหล่านี้ไปไกลกว่าทักษะเพราะพวกเขายังมีส่วนเกี่ยวข้องกับความรู้ที่เกี่ยวข้องกับการปฏิบัติในแต่ละ การปฏิบัติเป็นวิธีที่นักวิทยาศาสตร์เข้าใจและสำรวจธรรมชาติของโลกและรวมถึงกิจกรรมที่จะค่อนข้างคุ้นเคยกับนักเคมีเช่นการวางแผนและการตรวจสอบการทดลอง; การวิเคราะห์และตีความข้อมูล; ใช้ความคิดทางคณิตศาสตร์ การพัฒนาและการใช้แบบจำลอง; มีส่วนร่วมในการโต้แย้งจากหลักฐาน; คำอธิบายและการพัฒนา แต่สิ่งสำคัญคือธรรมชาติที่ใช้งานของผู้เรียนวิทยาศาสตร์การปฏิบัติที่มีส่วนร่วมในการโต้แย้งและการสร้างและแก้ไขรูปแบบขึ้นอยู่กับหลักฐาน. มาตรฐานตัวเองในรูปแบบของ "ความคาดหวังของผลการดำเนินงาน" ซึ่งทั้งสามเส้นจากกรอบจะทอแน่น มากกว่าเนื้อหาแยกต่างหากและมาตรฐานสอบถามรายละเอียดเพิ่มเติม นั่นคือการเชื่อมโยงการคาดการณ์ผลการดำเนินงานแต่ละความรู้วินัยปฏิบัติวิทยาศาสตร์และแนวคิดการตัดตามขวาง จุดสำคัญที่จะต้องทราบที่นี่เป็นที่คาดหวังของผลการดำเนินงานเหล่านี้เป็นแนวทางในการพัฒนาของการประเมิน-ments: เมื่อมาตรฐานครอบคลุมทั้งสามเส้นแล้วจึงต้องประเมิน มันจะไม่เป็นไปได้ที่จะตอบสนองความมาตรฐาน แต่เพียงผู้เดียวจากการเรียกคืนของความรู้จริง. Published: 11 มิถุนายน 2013 ตัวอย่างเช่น HS-PS1-4 (โรงเรียนมัธยมความคิดหลักวิทยาศาสตร์กายภาพ 1 คาดหวังผลการดำเนินงาน 4) คือ "การพัฒนา รูปแบบเพื่อแสดงให้เห็นว่าการปล่อยหรือการดูดซึมของพลังงานฉรอมระบบปฏิกิริยาทางเคมีขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงในพลังงานพันธบัตรทั้งหมด. "5 มาตรฐานนี้เป็นข้ามอ้างอิงถึงการปฏิบัติทางวิทยาศาสตร์ในการสร้างรูปแบบแนวคิดการตัดตามขวางของสสารและพลังงานและ ความคิดหลักวินัย "รูปแบบที่มีความเสถียรของเรื่องเป็นคนที่พลังงานสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กจะลดลง" 0.5 การคาดการณ์ผลการดำเนินงานที่ถูกออกแบบมาเพื่อช่วยให้ครูพัฒนาหลักสูตรและการประเมินผลการพัฒนาที่อยู่ในพื้นที่ที่มีปัญหาอย่างมากของ "พลังงานเคมี" แนวคิดที่เป็นเอกสารที่ดีเป็นพื้นที่ culty FFI ดิแนวคิดที่สำคัญสำหรับนักเรียนจำนวนมาก คำชี้แจงอ่านในส่วน: 5 เน้นความคิดที่ว่าปฏิกิริยาทางเคมีที่เป็นระบบที่ ff สะท้อนการเปลี่ยนแปลงพลังงาน ตัวอย่างของรุ่นอาจรวมถึงภาพวาดระดับโมเลกุลและไดอะแกรมของปฏิกิริยากราฟแสดงพลังงานญาติของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์และการแสดงการแสดงพลังงานเป็นป่าสงวน. ตอนนี้ความคมชัดกิจกรรมนี้จะเป็นกิจกรรมทั่วไปเกี่ยวกับพลังงานเคมีที่นักเรียนอาจจะดำเนินการคำนวณโดยใช้ สมการ (เช่น H = Σพันธบัตรพลังงานพันธบัตรหัก - Σพันธบัตรพันธบัตรพลังงานที่เกิดขึ้น) ในการคำนวณที่นักเรียนจะต้องใส่ตัวเลขลงไปในสูตร; ที่มาของสูตรที่ไม่ชัดเจนและไม่เป็นเหตุผลสำหรับเครื่องหมายลบ ความคาดหวังประสิทธิภาพ NGSS มีจุดมุ่งหมายที่จะล้วงเอาของนักเรียนเข้าใจกลไกของสิ่งที่เกิดขึ้นในระดับโมเลกุลเมื่อพันธบัตรทำลายและรูปแบบและการเปลี่ยนแปลงพลังงานที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการนี้ วิธีการนี้จะมีการเปลี่ยนแปลงการใช้พลังงานที่เกิดขึ้นเมื่ออะตอมและโมเลกุลโต้ตอบถูกออกแบบมาเพื่อช่วยให้นักเรียนเข้าใจว่ามีคลื่นความถี่ของการสื่อสารจากกองกำลังระหว่างโมเลกุลพันธบัตรและปฏิสัมพันธ์เหล่านี้เป็นอาการของปรากฏการณ์เดียวกันกับดิ ff องศา erent. ในทำนองเดียวกัน HS-PS-1-5 นำพาออกไปจากการรักษาแบบเดิมของอัตราการตอบสนองต่อความเข้าใจในระดับโมเลกุลระดับของวิธีการและเหตุผลการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหรือความเข้มข้น ff อัตรา ECTS: "สมัคร SCIENTIF หลักการ IC และหลักฐานที่จะให้คำอธิบายเกี่ยวกับ fects EF ของ การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหรือความเข้มข้นของอนุภาคปฏิกิริยาในอัตราที่เป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น. "5 หมายเหตุว่าการปฏิบัติที่นี่คือ" คำอธิบาย "โดยใช้หลักการทางวิทยาศาสตร์และหลักฐาน (ซึ่งอาจจะให้หรือนักเรียนอาจผลิต) อีกครั้งโดยเน้นที่นี่เป็นกับสิ่งที่เกิดขึ้นในระดับโมเลกุลเมื่อโต้ตอบโมเลกุลและทำไมเปลี่ยนความเข้มข้นหรือ Ature-อารมณ์ ff สะท้อนอัตราการเกิดปฏิกิริยา. มีเครือข่ายที่ชัดเจนที่สุดของการยอมรับขนาดกว้างของ NGSS มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ จะต้องอยู่ในพื้นที่เกือบทั้งหมดของการศึกษาวิทยาศาสตร์ NGSS เป็นเพียงจุดสิ้นสุดอธิบายสิ่งที่นักเรียนทุกคนควรรู้และสามารถที่จะทำในตอนท้ายของระดับชั้น K-5 และในตอนท้ายของวงดนตรีชั้นประถมศึกษา 6-8 และ 9-12 นักเรียนจะได้รับการจุดสิ้นสุดเหล่านี้จะต้องมีการพัฒนาวัสดุหลักสูตรใหม่การประเมินใหม่และการสนับสนุนอย่างกว้างขวางสำหรับครูผู้สอนทั้งผู้ที่อยู่ในสนามและผู้ที่กำลังเรียนอยู่ในโปรแกรมการศึกษาครู แต่สิ่งที่ไม่ได้ค่อนข้างชัดเจนเพื่อให้เป็นที่ NGSS ควรยัง ff ect หลักสูตรวิทยาศาสตร์ที่ครูในอนาคตได้เรียนรู้เนื้อหาวินัยของพวกเขา ครูที่เรียนรู้ทางเคมีในรูปแบบการบรรยายที่มีการส่งผ่านทางเดียวของข้อเท็จจริงที่จะเรียนรู้ทักษะโดยการท่องจำและการคำนวณจะทำโดยการเปรียบเทียบกับตัวอย่างที่ทำงานหรือโดยการกรอกตัวเลขลงในสูตรที่ไม่น่าจะเข้าใจความลึกเพิ่มขึ้นที่จำเป็น จะสอนให้กับ NGSS นั่นคือถ้าเราสอนหลักสูตรเคมีเบื้องต้นของเราในวิธีแบบดั้งเดิมโดยใช้การบรรยายห้องปฏิบัติการตำราและการทดสอบแบบปรนัยครูในอนาคตจะไม่พัฒนาความเชี่ยวชาญในการถามคำถาม, การพัฒนารูปแบบหรือการพิสูจน์จากหลักฐาน มันเป็นสิ่งสำคัญสำหรับพวกเราที่สอนหลักสูตรเหล่านี้จะสะท้อนให้เห็นถึงผลกระทบที่เราอาจจะมีครูในอนาคตและตรงไปตรงมาเกี่ยวกับอนาคตนักวิทยาศาสตร์และวิศวกร ในระยะยาวมันไม่ได้เป็นสิ่งที่นักเรียนรู้ว่าเป็นสิ่งสำคัญ แต่สิ่งที่นักเรียนจะทำอย่างไรกับความรู้ที่. ยอมรับของ NGSS สามารถนำเกี่ยวกับการปรับปรุงที่สำคัญในทุกระดับของการศึกษาวิชาเคมีจาก K-20 แต่ถ้าเราเป็นนักการศึกษา " ซื้อใน "วิธีการ มันอาจหมายความว่าเราจะต้องทำให้การเปลี่ยนแปลงในวิธีการและสิ่งที่เราสอน แต่ผลจะเป็นนักเรียนที่จริงเข้าใจและสามารถใช้ความรู้ทางเคมีของพวกเขา. ■ข้อมูลที่ผู้เขียนเขียนสอดคล้อง* E-mail:. [e-mail] หมายเหตุครั้ง แสดงในบทบรรณาธิการนี้เป็นของผู้เขียนและไม่จำเป็นต้องมองเห็นทิวทัศน์ของเอซีเอส. ■กิตติกรรมประกาศในขณะที่สมาชิกของการเขียน NGSS team7 เป็นจำนวนมากเกินไปที่จะพูดถึงบุคคลที่นี่ผมขอขอบคุณพวกเขาทั้งหมด. อ้างอิงบรรลุ มาตรฐานวิทยาศาสตร์รุ่นถัดไป ;: สภาวิจัยแห่งชาติ: Washington, DC, 2013. http://www.nextgenscience.org

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

เคมีและวิทยาศาสตร์มาตรฐานรุ่นต่อไป

เมลานีม. คูเปอร์ *

ภาควิชาเคมี , Michigan State University ในอีสต์แลนซิง , มิชิแกน 48824 ประเทศสหรัฐอเมริกา

Description : รุ่นถัดไปของวิทยาศาสตร์มาตรฐาน ( ngss ) อธิบายสิ่งที่นักเรียนทุกคนควรรู้เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ และวิศวกรรม และสามารถทำโดยเวลาที่พวกเขาออกไป โรงเรียนมัธยมการ ngss ขึ้นอยู่กับการเรียนรู้ก้าวหน้าของแก่นความคิดในการโค่นแนวคิดข้ามระเบียบและแนวทางปฏิบัติที่จะช่วยให้นักเรียนใช้ความรู้ทางวินัยของพวกเขาในวิธีที่มีความหมาย เป็นรัฐที่นำ ngss , การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญจะต้องใช้ในพื้นที่ทั้งหมดของวิทยาศาสตร์การศึกษา รวมถึงการพัฒนาหลักสูตรและการประเมินสนับสนุนทั้งก่อนและฝึกอบรมครูจะสำคัญมาก และอาจจะน้อยลงอย่างเห็นได้ชัด ดังนั้น จะเปลี่ยนแปลงในทางเคมี

คือ สอนในระดับวิทยาลัย รุ่นต่อไปวิทยาศาสตร์มาตรฐานโลโก้เป็นลิขสิทธิ์© 2013 และพิมพ์ที่นี่กับการบรรลุ , อิงค์ , สงวนลิขสิทธิ์ .

คำสำคัญ : โรงเรียน / สูงเบื้องต้น เคมี ระดับประถม / ม.ต้น วิทยาศาสตร์ ทั่วไปนักศึกษาชั้นปีที่ 1 ระดับปริญญาตรี / ทั่วไป


ในเดือนเมษายน 2013 รุ่นต่อไปวิทยาศาสตร์มาตรฐาน ( 1 ngss ) ได้รับการปล่อยตัว พวกเขาสร้างในตอนนี้ ( เกือบ 20 ปี ) ไซแอนซ์ มาตรฐานการรู้วิทยาศาสตร์ , 2 และมาตรฐานการศึกษาวิทยาศาสตร์แห่งชาติ , 3 ในที่พวกเขาให้คำแนะนำเกี่ยวกับสิ่งที่นักเรียนทุกคนควรรู้ และสามารถทำ ความรู้ทางวิทยาศาสตร์การ ngss ถูกออกแบบมาเพื่อนำข้อมูลจากการวิจัยใหม่เกี่ยวกับวิธีการเรียน science4 ในการออกแบบหลักสูตรและการส่งมอบและเพื่อให้โครงสร้างมาตรฐานที่เน้นความเข้าใจที่ลึกของที่มีขนาดเล็ก แต่กลางมากขึ้นจำนวนของแนวคิดหลัก ในโลกที่ความจริงเป็นเพียงคลิกไป มันมีบริบทของความรู้ และความสามารถที่จะใช้นั้นจะกลายเป็นมากกว่าที่เคย
ที่สำคัญ ngss

ตามกรอบ NRC สำหรับวิทยาศาสตร์ education5 ที่ประกอบด้วยสามเส้น : วินัยหลักความคิด โค่นแนวคิด และวิทยาศาสตร์ ( และวิศวกรรมศาสตร์ ) ปฏิบัติ ความคิดหลักทางวินัย ( dcis ) เป็นแนวคิดสำคัญของความสำคัญกว้างวินัย ; พวกเขามีความสามารถ มีความคิดความเข้ามากขึ้นและสามารถพัฒนาในช่วงเวลาจาก K − 12 ( กว่า ) การ dcis ในกรอบจะต้องมีขนาดเม็ดค่อนข้างใหญ่ ตัวอย่างเช่น ครั้งแรกที่วิทยาศาสตร์ทางกายภาพหลักคิด ps-1 เรื่องและการปฏิสัมพันธ์เป็นแนวทางโดยคำถาม " วิธีการหนึ่งที่สามารถอธิบายลักษณะโครงสร้าง สมบัติและปฏิกิริยาของอะไร ?" การพัฒนา ps-1 เริ่มต้นในช่วงประถมศึกษาปี ด้วยความคิดที่ว่า " เรื่องมีอยู่เป็น ดิ ff erence สารที่เป็นปกติของพวกเขาสังเกตคุณสมบัติ " 5 และความคืบหน้าผ่านโรงเรียนมัธยมที่ " เรือดำน้ำปรมาณูและรูปแบบการปฏิสัมพันธ์ระหว่างประจุไฟฟ้าที่สามารถใช้อธิบายอันตรกิริยาของเรื่อง "