Exploring Modeling as a Context to Support Content Integration for Chemistry and Earth Science
Exploring Modeling as a Context to Support Content Integration for Chemistry and Earth Science
复制标题
探索建模作为支持化学和地球科学内容集成的背景
DOI：
10.1021/acs.jchemed.1c00319
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发表时间：
2021
影响因子：
3
通讯作者：
Caplan, Bess
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Grooms, Jonathon;Fleming, Kevin;Berkowitz, Alan R.;Caplan, Bess
很少有科学现象孤立于一个单一的学科，如生物学，化学，物理学，地球科学，或其他。相反，这些现象跨越多个学科，往往需要汇集来自多个学科的内容和理解，以参与或解释目标现象。本研究采用一个基于模型的解释框架，探讨高中生在生成模型的背景下，整合化学和地球科学学科的科学内容来解释一种局部现象-城市热岛效应的能力。学生们经历了一个多周的教学单元，作为一个更大的综合课程的一部分，汇集了化学和地球科学的内容，并具有当地的现象，让学生参与建模的科学实践。本研究的定量和定性研究结果表明，学生在整合科学内容、实践和交叉概念来解释一种现象方面的新兴能力。学生基于模型的解释倾向于包括现象相关的成分（例如，现象的物理特征）和序列（例如，因果关系），但往往包括相对较少的解释机制。还讨论了与建模的实用性相关的影响，作为一个实践为基础的场所，从不同的科学学科的内容整合。
Rarely are scientific phenomena isolated to a single discipline such as biology, chemistry, physics, Earth science, or others. Rather, these phenomena span multiple disciplines and often require bringing together content and understandings from multiple disciplines to engage with or explain the target phenomena. This study uses a model-based explanations framework to explore high school students’ abilities to integrate science content from the disciplines of chemistry and Earth science within the context of generating models to explain a local phenomenon—the urban heat island effect. Students experienced a multiweek instructional unit as part of a larger integrated curriculum that brings together chemistry and Earth science content and features local phenomena to engage students in the scientific practice of modeling. Quantitative and qualitative findings from this study demonstrate students’ emerging proficiency with integrating science content, practices, and crosscutting concepts to explain a phenomenon. Students’ model-based explanations tended to include phenomenon-relevant components (e.g., physical features of the phenomenon) and sequences (e.g., cause–effect relationships), but tended to include relatively fewer explanatory mechanisms. Implications related to the utility of modeling as a practice-based venue for integrating content from diverse science disciplines are also discussed.
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