Chapter 17Challenging Opportunities: Integrating ICT in School Science EducationJulie Crough , Louise Fogg , and Jenni Webber

17.1 IntroductionThis chapter details a research and ICT-based initiative that helps bridge an identified gap between science that is conducted in the real world and science education in schools. Section 17.1 outlines the challenges of the problem, the context, the purpose and opportunities of the research initiative. Section 17.2 examines the pathways to resolving the problem including the participatory approaches used throughout the project and the research underpinning the resources that were developed. Section 17.3 discusses the diverging pathways involved in developing and implementing the resources. Section 17.4 reflects on the lessons learnt from the research initiative and identifies some potential future directions.

17.1.1 Challenges for Science Education

In northern Australia, the population density is extremely sparse with an average of 0.3 people per square kilometre who live in an expansive area covering 1.5 million square kilometres (Garnett et al. 2008; Woinarski et al. 2007) . In stark contrast, Singapore has a population density of 6,814 people per square kilometre and a land area of 710.2 square kilometres (Statistics Singapore 2009) . Such a sparsely settled region presents considerable challenges where nearly half the schools are located in rural or remote areas, where the teacher retention rates are low, but where challenges for schools in general and science education in particular are high. Other unique demographics that characterise this region create further challenges. In 2007, 39.5% of students enrolled in schools in the jurisdiction of the northern territory (NT) were indigenous, and this percentage is increasing relative to the total studentcohort (Department of Education and Training 2008) . The Secondary Education Review highlighted the significance of this high proportion of young indigenous people in the NT. In particular, such a demographically young and rapidly expanding indigenous population has responsibility, through the Aboriginal Land Rights (Northern Territory) Act 1976 for custodianship of 85% of the Northern Territory coastline and half of its land mass. The implications of this for education, and particularly science education for indigenous students, are significant; in order to fulfilresponsibilities for ‘caring for country’, indigenous people will increasingly need to access and engage with Western knowledge systems (Ramsey et al.2003) . Educational technologies provide critical tools for both teachers and students living in these remote areas. For example, the ‘schools-of-the-air’ that service many remote partsof northern Australia rely on interactive distance learning technologies.

This sparsely settled population of northern Australia lives in a landscape that is dominated by tropical savannas (see Fig. 17.1) covering about 25% of the continent (Hutley and Setterfield 2007) . While savanna ecosystems are most commonly associated with the great African plains, with huge herds of animals, they occur inover 20 countries, mainly in the wet-dry tropics (Hutley and Setterfield 2007) . Savannas are defined as ‘grassy landscapes – woodlands with a grassy ground layer, or grasslands – that occur in tropical areas where the climate is seasonally dry’ (Dyer et al. 2001, p. 5). Due to aboriginal occupation for nearly 50,000 years, coupled with relatively recent European settlement in the last 150 years, northern Australia has been bestowed with a great natural legacy where an ecologically functional landscape-scale natural

environment has biodiversity of international significance (Woinarski et al. 2007) . However, its savanna landscapes are in flux where fire, large grazing animals and invasive species have all been implicated as drivers of adverse change (Woinarski et al. 2007) . While this internationally and ecologically significant area includes three World Heritage Areas, Kakadu, Purnulula and Einasleigh, it has remained largely ignored as a focus for quality, web-based and accessible educational resources.

However, many of the challenges facing science education in Australia’s savannas are mirrored elsewhere. Science education, not only in Australia but also in many other parts of the world, faces other challenges as political influence intensifies on education and mandated testing (especially in Literacy and Numeracy). Similar concerns for science education are echoed by Rodriguez and Zozakiewicz (2010) who warn that science education is becoming an ‘endangered species’ in the United States due to the strong emphasis on literacy skills and standardised tests in isolation from specific content areas. While science education faces considerable challenges throughout the world, many of the issues are similar in Australia. In 2001, The Status and Quality of Teaching and Learning of Science in Australian Schools identified the need to provide quality curriculum resources for lower secondary teachers and raised the concern of the lack of an interesting, relevant and challenging curriculum that actively engages students (Goodrum et al. 2001) . Another study in 2005 commissioned by the Deans of Science found that a large percentage of teachershad not completed a major 3-year undergraduate degree in the science subject for which they were responsible (Fensham 2006) . In 2007, Tytler highlighted the mismatch of science that was taught in school with how science exists in the real world (Tytler 2007) . Furthermore, Tytler (2007) identified the growing necessity tobridge the gap between scientific research and science education. These issues and concerns are further exacerbated in northern Australia. The need to increase student engagement in science that is relevant and provides a meaningful and contemporary context is a significant challenge particularly in rural and remote areas where thereare difficulties securing teachers, let alone qualified science teachers. Access to appropriate curriculum resources that are relevant and current to the environment in which the teachers and students live is also a considerable challenge. Not only has this been a limiting factor for teaching and learning science in remote schools butalso for teachers and students in many urban schools.

17.1.2 Opportunities for Science Education

17.1.2.1 New Curriculum Pathways

In response to the aforementioned research and other studies and concerns, the new Australian Curriculum: Science has been developed. It focuses on the personal and practical relevance of science to students and addresses contemporary science issues. This gives teachers the basis for teaching science in a way that willengage students in meaningful ways and prepare them to use science in everyday life. The strand Science as a human endeavour, a relatively new development for science education in Australia, includes content with a focus on contemporary and future issues relevant to Australian students’ lives, for example, sustainability,water in Australia, health, genetics applications, renewable energy, global warming, climate change, technological innovation and engineering (Australian Curriculum Assessment and Reporting Authority 2010) . As this new curriculum is implemented throughout Australia, it will become increasingly necessary for teachers to not only integrate this new strand with the other two strands, Science understanding and Science enquiry skills, but also to ensure that science is relevant and engaging for their students, including studying local contexts where students canmake better sense of the ideas to be learnt (Australian Curriculum Assessment and Reporting Authority 2010) .17.1.2.2 Partnership Pathways

In response to such needs at both a national and large regional level, the project – Tropical Savannas Knowledge in Schools – was created to develop relevant, current, interactive and authoritative resources for sustainability in northern Australia. It was the first collaborative online project for the Northern Territory Department ofEducation and Training (NT DET) as well as the first project between the Tropical Savannas Cooperative Research Centre (TS-CRC) and NT DET. Thus, no models to adopt or adapt were available that could guide the design-based research and resource development. From the outset, however, this research initiative had twokey directives from NT DET: it needed to be an online project in terms of outputs (to provide access to all schools, especially those in remote areas) as well as support for the newly implemented outcomes-focused Northern Territory Curriculum Framework. Subsequently, the output of such a collaborative project would be thecreative development of a dedicated website for schools. It would be designed with teachers and students, as well as scientific researchers, educational designers and ICT professionals, to address this identified need and help bridge the gap between savanna science and science education in schools.

Cooperative Research Centres (CRCs) are an Australian Government initiative established in 1990 to strengthen collaborative research links between industry, research organisations, educational institutions and relevant government agencies. The Tropical Savannas CRC (TS-CRC), with its 16 partner organisations – including Charles Darwin University – focuses research on sustainable land-management issues in northern Australia. Therefore, through its extensive research partnerships, the TS-CRC provided the opportunities to collaborate with many scientists from disciplines ranging from archaeologists to zoologists.

17.2 Converging Pathways: ICT, Science Education and Savanna Science17.2.1 ICT AffordancesNot only do computer-based learning environments provide access to all schools in the Northern Territory, irrespective of their remoteness, but they also provide an opportunity to adopt different approaches to learning in science education. Research supports that constructivist beliefs are more conducive to technology integration than traditional beliefs. Becker and Ravitz (1999) identify ‘constructivist-compatible’ instructional activities that include: designing activities around teacher and students’ interests; engaging students in collaborative group projects in which skills are taught and practised in context, rather than sequentially; focusing instruction on students’ understandings of complex ideas rather than on definitions and facts; teaching students to self-consciously assess their own understanding; and engaging in learning in front of students, rather than presenting oneself as fully knowledgeable. These constructivist approaches are also supported by research on effective learning that emphasises the following three principles: learning is enhanced when learning opportunities are tailored to an individual’s current levels of readiness; learning is more effective when it leads to deep understandings of subject matter; and learning is more effective when learners are supported to monitor and take responsibility for their learning (Bransford et al. 2000) . Thus, it was essential that the ICT resources that were developed for the project needed to embrace constructivist pedagogies.

17.2.2 Participatory ApproachesCollaborative and participatory research methodologies were integral to the design and development of the EnviroNorth: Living Sustainably in Australia’s Savannas website.

Fig. 17.2 Participatory framework for EnviroNorth initiative

A framework was developed to facilitate the collaborative and participatory nature of the project (see Fig. 17.2). Small multidisciplinary teams were formed at various junctures in the project. Teachers and students were engaged in the project at various stages including small teacher pilot groups who provided timely and constructive feedback. Scientists and other researchers were engaged in advising the project at strategic points. In particular, their extensive knowledge and experience was sought during the design and development phases of the learning modules and thus embedded in the resources. While key teachers have been involved in the initiative since its inception, they have continued to provide constructive feedback and champion exemplary science education practices in their respective schools and regions. The collaborative nature of the Tropical Savannas CRC facilitated access to both researchers and scientific research in the real world. The overall concept and overarching website, EnviroNorth, drew heavily from ethnography, user observation and user testing approaches to inform its design, structure and development (Futurelab 2004) .

Table 17.1 Pedagogical, design and development features of EnviroNorth initiative

EnviroNorth Pedagogical features Multimodal literacyfeatures

Design and developmentprocess

Teach savannas Curriculum linksTeaching for

understanding framework

Assessment

Scientific articlesGraphic organisersVideosTranscriptsTemplates

Co-designed with and for teachers, plus ICT professionals

Field guidesLearn savannas Enquiry-based

ScaffoldingCharacters/researchers astutors

Concepts interconnectedContextual learningPedagogical content embedded

Multiple perspectives – including indigenous

Democratic and prescriptive learning environments

Multi-disciplinaryOpen-ended performance task

Interactive modulesintegrating:

VideosAudioAnimationGraphicsArtefactsImagerySimulation

Informant co-design with teachers, students, scientists, graphic artists, programmers and other researchers

Research-based design

Savannawindows

Issues-based contentStudent/teacher

guided enquiryMultiple perspectivesCross disciplinary

Subject and geographically based articles

ImagesGraphs

Co-authored with sciencecommunicators, scientists and other researchers

17.2.3 Pathways for ICT, Science Education and Savanna Science

The website resources, EnviroNorth: Living Sustainably in Australia’s Savannas, include three key sections: Teach Savannas, Learn Savannas and Savanna Windows. Table 17.1 provides a summary of the pedagogical, multimodal literacy features, the design and development process. At the heart of the EnviroNorth web site are the interactive multimodal learning modules. These modules support knowledge construction and enable learning (by embedding authentic tasks and resources) that are related to context, to practice (Oliver and Herrington 2001) and to the physical world in which the students live (i.e. northern Australia). The learning modules, Savanna Walkabout and Burning Issues use an enquiry-based approach to engage students in issues that reflect the challenges of researchers in the real world. These issues focus on biodiversity conservation, environmental management and climate changeand sustainable resource use in the tropical savannas. By way of example, Table 17.2 provides a summary of the integrated enquiry, essential questions and learning outcomes for Savanna Walkabout. The learning modules, based on learning design, have been co-designed with teachers, researchers and students to represent credible activity and resemble the contexts in which the knowledge that the users are learning can be realistically applied (Herrington et al. 2003) .

17.2.3.1 Learning Modules

The learning modules, Savanna Walkabout, Burning Issues and more recently, Outback Mobs were underpinned by current research in educational technology (including: Futurelab 2004; Haughey and Muirhead 2005; Hedberg and Harper 1997; Jonassen 2000; Herrington et al. 2007; Ma and Harmon 2009; McLoughlin and Oliver 2000; Oliver and Herrington, 2001) , science and sustainability education (including: Goodrum and Rennie 2007; Tytler 2007; Fensham 2006; Aikenhead 2006; Australian Government Department of the Environment and Heritage 2005; Goodrum et al. 2001) and scientific research conducted in northern Australia (including: Hutley and Setterfield 2007; Woinarski et al. 2007; Whitehead et al.2005; Dyer et al. 2001) .

A modified informant design approach was adopted for the development of each module whereby ‘expert’ informants (researchers, students and teachers) were involved in early co-designing and later tested prototypes in development. For example, with Burning Issues, a small group of educators formed the expert informant group to develop the overarching performance task and continued as key co-designers throughout the module’s development. Once a draft prototype was developed, a teacher focus group informed the early design phase. Students were key informants and user-tested an early prototype as well as provided constructive feedback by talking aloud during semi-structured interviews. The development and production were participatory and iterative and at times, messy when numerous iterations were involved particularly during the user-testing and corrections phases. However, these phases were essential in order to ensure that each module’s interface was usable and engaging as well as to maintain the scientific rigour of the content.

Scaffolding, as illustrated in Fig. 17.3, is offered throughout each module using different strategies. Scaffolding includes controlling the focus whereby tutors or experts guide students through explicit questioning or emphasising key ideas or concepts (Bruner 1986) . Another form of scaffolding is offered through the student guide in Burning Issues (see Fig. 17.3). The guide is accessible throughout the module and helps students formulate their ideas and plan their public awareness campaign. In the guide, a briefing template referred to as ‘My Notes’ acts as part of an online portfolio for students’ ideas and learning so that it can be continually annotated and saved.

Table 17.2 Summary of integrated enquiry, essential questions and learning outcomes for savanna walkabout

Section (enquiry) Essential questionsLearning outcomesLearners

Living savannas (tuning in) What do we knowabout tropical savannas?

Reflect on their existing knowledge and understandings of what re tropical savannas

Develop understandings of the key characteristicsof the tropical savannas biome

Understand that unsustainable land use threatensbiodiversity in savannas throughout the world

Termite trails What is the social structure of termite colonies?

Understand that termites (as decomposers and herbivores) play a key role in Australia’s savannas

Meet the termites (finding out)

Why are termites the lifeblood of savannas?

Understand that communities of plants, animals and people live and interact in Australia’s tropical savanna ecosystems

Interdependence (finding out)

Impacts (finding out)

What threatens savannas and people?

Develop skills and understandings to build simple food chains and food webs with real world examples

Understand some of the key factors – weeds, feral animals and changed fire regimes – that threaten Australia’s tropical savanna ecosystems

Research tracks Who are some of the researchers addressingbiodiversity issues in Australia’s tropical savannas?

Understand some of the processes as well as the challenges that researchers face as part of working scientifically

Meet the researchers (going further)

What is happening to the Northern Quoll in Kakadu

Understand that researchers have a major role to play so that well-informed planning and management for

Join the researchers (going further)

National Park? biodiversity conservation occursParticipate (through a guided, virtual environment) in exemplary scientific research to overcome current threats to biodiversity in northern Australia

Understand that indigenous knowledge and Western scientific knowledge both play a key role in understanding and conserving biodiversity

Understand that they can make a difference towards biodiversity conservation and consider how they could get involved in current issues

Savanna treasures (taking action)

What opportunities exist to conserve our biodiversity?

Understand the challenges for biodiversity conservation in the tropical savannas biome

Understand that it takes less energy and fewer resources to conserve ecosystems than it does to restore them after significant modification

Act individually or as part of a group to make lifestyle choices and take action to protect biodiversity

Fig. 17.3 Scaffolding is integral to each learning module such as Burning Issues

17.2.3.2 Learning Designs

Learning designs represent a planned set of learning activities, with resources and supports designed to bring about the development of specific knowledge, skills and understandings (Oliver and Herrington 2001) . The modules use a learner-centred approach (Sims 2005) , where knowledge construction is supported (Haughey and Muirhead 2005) and where technologies support an active, constructive, intentional, complex, contextual, conversational and reflective approach (Jonassen 2000) .

17.2.3.3 Authentic Learning Tasks

As part of the learning design, authentic learning tasks and activities need to provide the types of multiple roles and perspectives that are available in realworld challenges. Learn Savannas – the home for the learning modules – aims to engage students in science that is relevant to their lives but also the content pedagogy that helps make this possible. For example, in Join the Researchers, Dr. John Woinarski tutors students not only through the scientific process butalso emphasises the considerations and challenges that are involved with such human endeavours.

Herrington et al. (2007) assert that the affordances of the Internet enable alternative perspectives to be readily accessed and can be targeted for specific tasks. In the context of the existing strong connection of indigenous peoples in northern Australia to their land, wherever appropriate, indigenous perspectives regarding issues were embedded in the modules. For example, the Savanna Walkabout module investigates the impacts of weeds on an indigenous homeland – the Rak Mak Mak Marranunggu People and how they have addressed their problem. In the Burning Issues module, the role of fire from a range of perspectives, including early European explorers and Traditional Owners, is woven into the module.

17.3 Diverging Pathways: Barriers and Enablers for ICT Integration17.3.1 Overcoming Barriers

Research and experience has demonstrated that common barriers to technology integration includes lack of infrastructure and practical computer access for teachers and students, lack of teachers’ confidence and skills, lack of curriculum freedom to integrate technology, social norms in teaching and learning communities that do notsupport technology integration, and teachers’ pedagogical beliefs that do not align with constructivist pedagogy (Becker and Ravitz 1999; Ertmer 2005) . Hedberg (2007) identifies the range of obstacles to integrating ICT including the lack of confidence and/or time for teachers to learn how to integrate ICT in their practices, the lack of ICT infrastructure and support, and the lack of compatibility between traditional teaching practices and constructivist pedagogies partnered by ICT. The online modules and the whole EnviroNorth website were developed to alignwith the Standard Operating Environment in all NT schools and effort was placed on overcoming barriers wherever possible. For other educators whose system might be different, the Flash plug-in option and link is available with the online modules. As much as possible, any potential infrastructure barriers have been addressed and continue to be revised. For example, teachers in remote schools identified the need for a CD version of the modules to overcome Internet bandwidth constraints and unreliable online facilities. This need was confirmed early in the user-testing phase of Savanna Walkabout with CDs subsequently produced and disseminated accordingly.

17.3.2 Creating Enablers

Becker and Ravitz (1999) identify key enablers to technology integration as opinion climate, information and social support resources, and appropriate educational resources in sufficient quantity. Wherever possible, enabling strategies were included in the research initiative. Ethnography, user observation and user-testing approacheswith middle-year students and teachers were conducted as part of the needs analysis of the EnviroNorth project. Feedback was incorporated into the resources by ensuring that users have the opportunity to explore the democratic learning environment and are actively engaging with it to construct their own understandings.17.3.3 Integrating Computer-Based Simulations

Computer-based simulations can provide students with opportunities to predictobserve-explain by using phenomena hat otherwise would not be available. Hennessey et al. (2007) recognise the affordances of multimedia simulation thatoffer dynamic and visual representations of physical phenomena that would otherwise be dangerous, costly or not feasible in a school laboratory. Further, Papadouris et al. (Papadouris et al. 2009) identify the value and role of simulations for students as a powerful tool for exploring, investigating and interpreting natural phenomena.In Burning Issues, students ‘enter’ a virtual world and have the opportunity to manipulate the Flames model. In order to guide students in manipulating and understanding the model and its implications for real world situations, a key scientist who developed the Flames model, Dr. Adam Liedloff scaffolds the learning process.Ongoing support from Dr. Liedloff is offered via email messages that are generated at

appropriate times and pose questions, emphasise key points and explain the more complex concepts.

17.3.4 Applying Web 2.0 Tools

The merits of Web 2.0 tools are evident as they provide particular opportunities to personalise learning for various reasons especially as they enable learners to create their own resources, which also potentially enables increased creativity in the curriculum (Becta 2008) . The emergence of Web 2.0 over recent years has providedopportunities to embed Web 2.0 tools into the performance and assessment task in the more recent Burning Issues module. As previously mentioned, students are provided with a template Guide and teachers are provided with more support tools in the application of Web 2.0 for effective learning in the Teach Savannas section. The Guide is structured in two sections: My Notes provides scaffolding about how students might approach their public awareness campaign, while My Tools provides support on some of the Web 2.0 tools learners might like to adopt as part of theircampaign. These tools were selected to provide a range of options that align with multiple intelligences (Gardner 1999) and their affordance to enhance learning and creativity.

17.3.5 Providing Learning Supports

A comprehensive teaching guide for each module is provided in the Teach Savannas section which includes curriculum links, assessment and learning plan suggestions. For example, Savanna Walkabout is fully supported on the EnviroNorth website by a suggested learning plan based on the Teaching for Understanding framework(Blythe 1998) . Overarching understandings or ‘big ideas’, understanding goals that identify what students should know and do – the concepts, processes, skills and key questions – all help to focus the teaching/learning programme towards the intended outcomes. The learning plan is designed so that students are actively involved intheir learning and continually construct/reconstruct understandings in the light of experience as they move from acquisition of facts to the development of deeper understandings. A metacognitive approach helps learners take control of their learning by defining goals and monitoring their progress in achieving them. The culminating performance task gives students a chance to apply and demonstrate their understandings in a purposeful and contextualised way. This section also includes relevant scientific articles and graphic organisers to support scientific literacy.

The democratic learning environment of each module is flexible enough to meet a diversity of learner needs depending on the learning focus taken and the offline teaching and learning. Some students will thrive in such an environment while others will need more support than is provided within the online environment. Teachers, in the role of facilitators of learning, guide their learners with the process of making meaning. By targeting specific assessment for and as learning opportunities within the module and/or offline to gain and give feedback, teachers can be informed as to what focused teaching or support different learners require. Also, the teaching guide is home to a range of further materials including articles (written in accessible language by the scientists), videos, data sets and graphics. The teaching guide offers a range of teaching and learning options for integrating across learning areas.

17.3.6 Implementing Savanna Science: School Snapshots

Savanna science programmes in schools that incorporate EnviroNorth resources and other innovative ICT practices have provided engaging, relevant, meaningful and purposeful learning for students. The following snapshots from a primary school and

secondary school provide insights into the potential and realised pathways from integrating ICT in science education with a focus on the EnviroNorth resources.

17.3.6.1 Primary School Snapshot

Most children who attend a large primary school, located 40 km south of Darwin situated in a rapidly growing rural area, live on 2-ha blocks and small farms. This rural area is undergoing major change and the population has increased significantly over the past 15 years with the once predominantly savanna landscape now undergoing rapid subdivision into small holdings for residences and micro-agriculture. Environmental and sustainability education is a central part of the school’s mission and its curriculum plan. The purpose is to encourage learners to examine and interpret the environment, both locally and globally, from a variety of perspectives; encourage learners to participate actively in resolving problems associated with sustainable development in the students’ locality and the development of the school as a sustainable community; give learners ‘first-hand’ experiences within the environment – the schoolgrounds, the immediate locality and other visits within the region and beyond – and involve learners in finding practical ways of ensuring the caring use of the environment and its resources, now and in the future.

At this school, the EnviroNorth website has been identified as a preferred primary resource for the teaching of (and for) the savanna environment and related issues both locally and globally. Since 2007, the resources have been used to support teaching and learning programmes targeting science, studies of society and environment, English, mathematics, learning technology and visual arts learning outcomes. The versatility of the website has allowed for flexibility in the delivery of content and supports a variety of teaching strategies. The resources have afforded a range of opportunities from teaching a comprehensive integrated unit of work that spans a whole semester to taking advantage of discrete sections of the site for targeted teaching.

In primary schools, students have used Savanna Walkabout’s Termite Trails to prepare oral presentations for both students and parents. This has involved students using programmes such as Kidspiration, PowerPoint and Photostory to plan, construct and represent local savanna food webs. Throughout this process, students sourced suitable images, manipulated and presented information and shared understandings and concerns for savanna ecosystems.

Another integrated programme in the upper primary at this school included culminating tasks that created claymations where students scripted their short films and used webcams to produce the footage. This particular performance task enabled students to use educational technologies to represent their knowledge through narrative writing. These cooperative claymation films not only reflected the depth of the students’ understanding about, and for, conserving savanna environments but they also provided students with opportunities to embed field work and investigate ecological and historical aspects of the savannas.

In early childhood at this school, EnviroNorth has been used to introduce students to scientists, the scientific method and dispel the myth of the white lab-coated scientist. The interviews with the savanna scientists and the great number of images of scientists in the field (in Meet the Researchers section of Savanna Walkabout) had most students agreeing that being a scientist out in the ‘bush’ looked like a lot of fun. Use of this section also provided an engaging way to introduce students to the type of questions that scientists use. Graphs and data from the Cane Toad (Bufo marinus) and Northern Quoll (Dasyurus hallucatus) research provided an active way to engage students in data that reflected recent environmental changes in their own backyards. This area of the website – Join the Researchers – was chosen by teachers to teach focused lessons on enhancing students’ visual literacy skills.

17.3.6.2 Secondary School Snapshot

In a nearby secondary school, also located in a rural setting, most students live on 5-ha blocks usually with stands of natural savanna woodland vegetation. Catering for over 1100 students from Year 7 to Year 12, it incorporates a 75-ha working mixed produce farm in the areas of stock, horticulture and aquaculture and a 150-ha reserve of natural open woodland where students undertake research and practical studies in conservation and land management. A savannas- focused integrated unit of work is introduced at Year 7. The unit aims to engage and connect students withtheir local environment and incorporates science, studies of society and environment, English and mathematics, building on students’ prior learning by utilising the mapping skills developed earlier in the year. Students developed their knowledge and understanding of the adjacent savanna woodland reserve which they had visited earlier in the year. Fieldwork was supported by local government weeds officers who supported both students and teachers in the field. Links with both home and community were achieved through the development and implementation of thestudents own weed management plan. This process enabled students to take direct action in their own environment by knowing and applying effective weed management strategies.

Both the primary and secondary schools are well resourced with many aspects of ICT in the classrooms including Interactive White Boards and individual computers. However, challenges have arisen with the use of individual PCs in student computer labs. Older computers were very slow and several instances of machines freezing hampered students ability to complete set work in the lesson time available.

17.4 Conclusions and Future Directions

This project’s participatory framework and research-based design approach has enabled it to embed pedagogical strategies and practices, partnered with educational technologies, to develop accessible online resources for science education. However, overcoming some of the barriers to effective ICT integration in science education has been a challenge since the EnviroNorth website was launched in 2007. As Conole and Fill (2005, p. 5) emphasise, ‘the key to online education and constructivism is not whether or not the potential exists, but rather, whether or not thepotential will be actualised’. Actualising such potential, by overcoming barriers to the implementation of these resources, is a challenge. Unfortunately, due to resource shortages (especially people) within the education department and the priority placed on high-stakes testing of literacy and numeracy at a national level the implementation has not been supported at a systemic level. While some infrastructural barriers still exist, they are relatively minor. Confidence and capability in teaching science is still a considerable barrier in many primary, secondary and remoteschools in northern Australia where teachers often do not have any tertiary background or experience in science and so are reluctant to take risks and introduce it to their students. Despite these barriers, EnviroNorth has been widely supported not only in northern Australia but throughout the rest of Australia. Evidence from the website usagestatistics also suggests that the resources have been used in other countries throughout the world although to a lesser extent. EnviroNorth resources have been incorporated in a range of higher education programmes – such as teacher pre-service undergraduate and post-graduate programmes and Vocational Education and Training (VET) programmes. VET in schools is expanding, particularly in remote schools in northern Australia and will be a consideration especially in future. For many indigenous people whose homelands lie in these remote areas, VET is providing pathways forrelevant education programmes while completing their schooling.

Experience has demonstrated that supporting teachers with professional learning can be

problematic. In northern Australia, not only are there vast distances to cover for teachers to meet for the Science Teachers Association of the Northern Territory, there is also difficulty finding appropriate times. While face-to-face meetings are usually preferable, Web 2.0 tools such as wikis offer greater flexibility for teachers to exchange ideas, experiences and resources irrespective of time and physical location. Such potential opportunities are currently being explored.

The research initiative and resulting suite of website resources, EnviroNorth: Living Sustainably in Australia’s Savannas, has been successful in achieving its purpose. It is bridging the gap between how science is conducted in the real world in northern Australia and how students conduct science at school. The web-basedmedium enables new technologies and other initiatives such as the new Australian Curriculum to be integrated into existing resources. The flexibility of such a medium enables new technologies to be accommodated as well as curriculum links and teacher support materials to be easily updated. The research project continues with the next module providing challenging opportunities: how to develop a ‘caring for country’ module that targets indigenous learners while integrating science, literacy and numeracy.

Acknowledgements This collaborative science education research project involved many other key people including Viki Kane, Peter Gifford, Dr. Peter Jacklyn, Kate O’Donnell, Barbara White, Dr. Linda Ford, Dr. Penny Wurm, Dr. John Woinarski, Dr. Sam Setterfield, Dr. Michael Douglas, Ian Dixon, Dr. Christine Bach, Dr. Ben Hoffmann, Dr. Lindsay Hutley, Leslee Hills, Stephen Sutton, Dean Yibarbuk, Dr. Adam Liedloff, Andrew Turner, Andrew Edwards, Trudi Oxley, Tom Stockwell, Dr. Darrell Lewis, Dr. Gabriel Crowley, Dr. Gordon Duff and Dr. David Garnett. Bushfires NT provided 50% of funding for the Burning Issues module. The Tropical Savannas Management CRC funded the project, in collaboration with its 16 partners, including CharlesDarwin University.

Tan, K. C. D. dan Kim, M., 2012. Issues and Challenges in Science Education Research. New York: Springer.

Permasalahan memadukan ICT dalam pendidikan sains/biologi

Bab 17Menantang peluang: Mengintegrasikan ICT di bidang pendidikan sains sekolahJulie Crough, Louise Fogg dan Jenni Webber

 

17.1 PendahuluanBab ini rincian penelitian dan inisiatif berbasis TIK yang membantu menjembatani kesenjangan diidentifikasi antara ilmu yang dilakukan dalam nyata dunia dan ilmu pendidikan di sekolah. Bagian 17.1 menjabarkan tantangan-tantangan masalah, konteks, tujuan dan peluang dari inisiatif penelitian. Bagian 17.2 meneliti jalur untuk menyelesaikan masalah termasuk pendekatan partisipatif yang digunakan di seluruh proyek dan riset yang mendasari sumber daya yang dikembangkan. Bagian 17,3 membahas jalur divergen terlibat dalam mengembangkan dan melaksanakan sumber daya. Bagian 17,4 mencerminkan pada pelajaran yang dipelajari dari inisiatif penelitian dan mengidentifikasi beberapa arah masa depan potensial.

17.1.1 tantangan untuk pendidikan sains

Di Australia Utara, kepadatan penduduknya sangat jarang dengan rata-rata 0.3 orang per kilometer persegi yang tinggal di daerah yang luas meliputi 1,5 juta kilometer persegi (Garnett et al.2008; Woinarski et al.2007). Dalam kontras, Singapura memiliki kepadatan penduduk 6,814 orang per kilometer persegi dan luas 710,2 kilometer persegi (Statistik Singapura 2009) . Sebuah daerah yang jarang menetap menyajikan tantangan cukup besar di mana hampir setengah sekolah yang berlokasi di daerah pedesaan atau remote, di mana guru retensi harga rendah, tetapi tantangan untuk sekolah-sekolah umum dan ilmu pendidikan khususnya tinggi. Demografi unik lainnya yang mencirikan wilayah ini membuat lebih lanjut tantangan. Pada tahun 2007, 39.5% dari mahasiswa yang terdaftar di sekolah-sekolah di yurisdiksi Teritorial Utara (NT) adalah masyarakat adat, dan persentase ini meningkat dibandingkan jumlah mahasiswakohort (Departemen Pendidikan dan pelatihan 2008). Tinjauan pendidikan sekunder menyoroti pentingnya proporsi tinggi ini muda masyarakat adat dalam Perjanjian Baru. Secara khusus, seperti demografis muda dan berkembang pesat penduduk asli memiliki tanggung jawab, melalui Hak-hak tanah Aborigin (Northern Territory) Act 1976 untuk perwalian 85% dari pesisir Teritorial Utara dan setengah dari tanah massa. Implikasi dari ini untuk pendidikan, dan khususnya ilmu pendidikan untuk anak-anak pribumi, signifikan; untuk memenuhitanggung jawab 'peduli untuk negara', masyarakat adat akan semakin perlu untuk mengakses dan terlibat dengan sistem pengetahuan Barat (Ramsey et al.2003) . Teknologi pendidikan menyediakan alat-alat penting untuk guru dan siswa yang tinggal di daerah terpencil ini. Misalnya, 'sekolah-of-the-air' yang melayani banyak bagian terpencilAustralia Utara mengandalkan teknologi pembelajaran jarak jauh interaktif.

Ini jarang dihuni penduduk Australia Utara tinggal di lanskap yang didominasi oleh Sabana tropis (melihat gambar17.1) meliputi sekitar 25% dari benua (Hutley dan Setterfield 2007) . Sementara savana ekosistem paling sering dikaitkan dengan dataran Afrika yang besar, dengan ternak besar hewan, mereka terjadi dilebih dari 20 negara, terutama di daerah tropis basah-kering (Hutley dan Setterfield 2007). Sabana didefinisikan sebagai 'berumput lanskap – hutan dengan lapisan tanah berumput, atau padang rumput-yang terjadi di daerah tropis di mana iklim secara musiman kering' (Dyer et al.2001, p. 5). Karena pendudukan Aborigin selama hampir 50.000 tahun, ditambah dengan pemukiman Eropa yang relatif baru di 150 tahun, Australia Utara telah diberikan dengan warisan alam besar yang mana ekologis fungsional lanskap skala lingkungan memiliki keanekaragaman hayati internasional yang penting (Woinarski et al.2007). Namun, dengan lanskap savana di fluks mana api, besar

merumput hewan dan Spesies invasif semua telah terlibat sebagai driver perubahan yang merugikan (Woinarski et al.2007). Sementara wilayah ini secara internasional dan ekologis signifikan meliputi tiga wilayah warisan dunia, Kakadu, Purnulula dan Einasleigh, itu tetap sebagian besar diabaikan sebagai fokus untuk kualitas, berbasis web dan pendidikan sumber daya yang dapat diakses.

Namun, banyak tantangan yang dihadapi pendidikan sains di Sabana di Australia adalah cermin di tempat lain. Ilmu Pendidikan, tidak hanya di Australia, tetapi juga di banyak wilayah di dunia, menghadapi tantangan lain sebagai pengaruh politik meningkat pada pendidikan dan mandat pengujian (terutama dalam membaca dan menghitung). Kekhawatiran yang sama untuk pendidikan sains bergema oleh Rodriguez dan Zozakiewicz (2010) yang memperingatkan bahwa pendidikan sains menjadi 'endangered species' di Amerika Serikat karena penekanan kuat pada kemampuan keaksaraan dan standar tes dalam isolasi dari daerah konten tertentu. Sementara ilmu pendidikan menghadapi tantangan besar seluruh dunia, banyak masalah mirip di Australia. Pada tahun 2001, Status dan kualitas mengajar dan belajar ilmu di sekolah-sekolah Australia mengidentifikasi kebutuhan untuk memberikan kualitas kurikulum resources untuk guru-guru sekolah menengah yang lebih rendah dan mengangkat keprihatinan kurangnya kurikulum yang menarik, relevan dan menantang yang secara aktif melibatkan siswa (Goodrum et al.2001) . Studi lain pada tahun 2005 yang ditugaskan oleh Dekan Science menemukan bahwa sebagian besar gurubelum selesai besar 3-tahun gelar sarjana dalam ilmu subjek yang mereka bertanggung jawab (Fensham 2006). Pada tahun 2007, Tytler disorot ketidakcocokan ilmu pengetahuan yang diajarkan di sekolah dengan bagaimana ilmu ada di dunia nyata (Tytler 2007). Selain itu, Tytler (2007) diidentifikasi perlunya tumbuhmenjembatani kesenjangan antara penelitian ilmiah dan ilmu pendidikan. Persoalan dan masalah ini lebih diperburuk di Australia Utara. Kebutuhan untuk meningkatkan keterlibatan siswa di ilmu pengetahuan yang relevan dan menyediakan konteks yang bermakna dan kontemporer adalah sebuah tantangan yang signifikan khususnya di wilayah pedesaan dan terpencil dimana tidakadalah kesulitan mengamankan guru, apalagi guru sains berkualitas. Akses sesuai kurikulum resources yang relevan dan terkini untuk lingkungan di mana guru dan siswa hidup juga merupakan tantangan besar. Tidak hanya ini telah menjadi faktor pembatas untuk mengajar dan belajar ilmu di sekolah-sekolah terpencil tetapijuga untuk guru dan siswa di sekolah-sekolah perkotaan yang banyak.

17.1.2 kesempatan untuk pendidikan sains

17.1.2.1 jalur kurikulum baru

Dalam menanggapi tersebut penelitian dan studi-studi lain dan kekhawatiran, baru Australia kurikulum: ilmu telah dikembangkan. Ini berfokus pada relevansi pribadi dan praktis sains untuk siswa dan isu-isu Sains kontemporer alamat. Ini memberikan dasar guru untuk mengajar ilmu pengetahuan dalam cara yang akanmelibatkan para siswa dalam cara yang bermakna dan mempersiapkan mereka untuk menggunakan ilmu kehidupan sehari-hari. Strand Sains sebagai usaha manusia, perkembangan yang relatif baru untuk pendidikan sains di Australia, termasuk konten dengan fokus pada masalah kontemporer dan masa depan yang relevan dengan kehidupan siswa Australia, misalnya, keberlanjutan,Air di Australia, Kesehatan, aplikasi genetika, energi terbarukan, pemanasan global, perubahan iklim, inovasi teknologi dan teknik (Australia kurikulum penilaian dan pelaporan otoritas 2010). Sebagai kurikulum baru ini diterapkan di seluruh Australia, itu akan menjadi semakin diperlukan bagi guru untuk tidak hanya mengintegrasikan untai baru ini dengan untai dua lainnya, ilmu pemahaman dan keterampilan penyelidikan IPA , tetapi juga untuk memastikan bahwa ilmu pengetahuan relevan dan menarik bagi siswa, termasuk belajar konteks lokal yang mana siswa dapatmasuk akal lebih baik ide-ide untuk menjadi (Australia kurikulum penilaian dan pelaporan otoritas 2010) .17.1.2.2 kemitraan jalur

Dalam menanggapi kebutuhan tersebut pada kedua tingkat nasional dan besar daerah, proyek – pengetahuan Sabana tropis di sekolah-diciptakan untuk mengembangkan sumber-sumber yang relevan, terkini, interaktif dan otoritatif untuk keberlanjutan di Australia Utara. Itu adalah proyek online kolaborasi pertama untuk Departemen Teritorial UtaraPendidikan dan pelatihan (NT DET) serta proyek pertama antara Sabana tropis Cooperative Research Centre (TS-CRC) dan NT DET. Dengan demikian, tidak ada model untuk mengadopsi atau beradaptasi yang tersedia yang dapat membimbing desain berbasis penelitian dan pengembangan sumber daya. Dari awal, namun, inisiatif penelitian ini mempunyai duakunci pengarahan dari NT DET: dibutuhkan untuk menjadi sebuah proyek online dalam output (untuk memberikan akses ke semua sekolah, khususnya di daerah terpencil) serta dukungan untuk baru dilaksanakan hasil berfokus pada kerangka kerja kurikulum Teritorial Utara. Selanjutnya, output dari sebuah proyek kolaboratif akankreatif pengembangan situs web sekolah. Ini akan dirancang dengan guru dan siswa, serta para peneliti ilmiah, desainer pendidikan dan profesional ICT, ke alamat ini diidentifikasi kebutuhan dan membantu jembatan kesenjangan antara savana Sains dan ilmu pendidikan di sekolah.

Pusat-pusat penelitian koperasi (CRC) adalah sebuah inisiatif pemerintah Australia didirikan pada tahun 1990 untuk memperkuat hubungan kerjasama antara industri, organisasi penelitian, lembaga pendidikan dan instansi pemerintah terkait.CRC Sabana tropis (TS-CRC), dengan para organisasi mitra 16 – termasuk Charles Darwin University – memfokuskan penelitian pada isu-isu pengelolaan lahan yang berkelanjutan di utara Australia. Oleh karena itu, melalui kemitraan penelitian yang luas, TS-CRC diberikan kesempatan untuk berkolaborasi dengan banyak ilmuwan dari disiplin mulai dari arkeolog zoologis.

 

17.2 konvergen jalur: ICT, ilmu pendidikan dan Sains Savanna17.2.1 ICT AffordancesTidak hanya menyediakan lingkungan belajar berbasis komputer akses ke semua sekolah di Teritorial Utara, terlepas dari keterpencilan mereka, tetapi mereka juga menyediakan kesempatan untuk mengadopsi pendekatan yang berbeda untuk belajar di bidang pendidikan sains. Penelitian mendukung konstruktivis keyakinan lebih kondusif untuk integrasi teknologi daripada kepercayaan tradisional. Becker dan Ravitz (tahun 1999) mengidentifikasi 'konstruktivis-kompatibel' aktivitas instruksional yang meliputi: merancang kegiatan sekitar guru dan minat siswa; melibatkan siswa dalam proyek-proyek kolaboratif kelompok di mana keterampilan diajarkan dan dilatih dalam konteks, bukan berurutan; fokus instruksi pada pemahaman siswa ide-ide yang kompleks dan bukan pada definisi dan fakta-fakta; mengajar siswa untuk sadar diri menilai pemahaman mereka sendiri; dan terlibat dalam belajar di depan mahasiswa, daripada menyajikan diri sebagai sepenuhnya berpengetahuan. Pendekatan konstruktivis ini juga didukung oleh penelitian pada pembelajaran efektif yang menekankan prinsip-prinsip tiga berikut: pemelajaran ditingkatkan ketika kesempatan belajar ini dirancang untuk individu saat ini tingkat kesiapan; belajar lebih efektif ketika itu mengarah pada pemahaman yang mendalam dari subjek; dan belajar lebih efektif ketika peserta didik yang didukung untuk memantau dan bertanggung jawab untuk pembelajaran (Bransford et al.2000). Dengan demikian, itu penting bahwa sumber daya ICT yang dikembangkan untuk proyek perlu merangkul teknik pengajaran konstruktivis.

17.2.2 pendekatan partisipatifKolaboratif dan metodologi riset partisipatif terpisahkan untuk desain dan pengembangan EnviroNorth: hidup berkelanjutan di Sabana Australia situs.

Fig. 17.2 Kerangka partisipatif EnviroNorth inisiatif

 

Kerangka kerja yang dikembangkan untuk memfasilitasi kolaborasi dan partisipatif sifat proyek (Lihat gambar17.2). Tim multidisiplin yang kecil telah dibentuk di berbagai/not dalam proyek. Guru dan siswa yang terlibat dalam proyek di berbagai tahapan, termasuk guru kecil kelompok percontohan yang memberikan umpan balik konstruktif dan tepat waktu. Para ilmuwan dan peneliti lain yang terlibat dalam konsultasi proyek di titik strategis. Secara khusus, pengetahuan yang luas dan pengalaman mereka berusaha selama fase desain dan pengembangan modul pembelajaran dan dengan demikian tertanam dalam sumber daya. Sementara kunci guru telah terlibat dalam inisiatif sejak awal, mereka terus memberikan umpan balik konstruktif dan juara ilmu teladan pelaksanaan pendidikan di sekolah masing-masing mereka dan wilayah. Sifat kolaboratif CRC Sabana tropis memfasilitasi akses ke para peneliti dan penelitian ilmiah di dunia nyata. Keseluruhan konsep dan situs web menyeluruh, EnviroNorth, menarik berat dari etnografi, pengamatan pengguna dan pengguna pengujian pendekatan untuk menginformasikan Desain, struktur dan pengembangan (Futurelab 2004) .

 

17.1 tabel Pedagogical, fitur desain dan pengembangan EnviroNorth inisiatif

EnviroNorth Pedagogis fitur Multimodal keaksaraanFitur

Desain dan pengembanganproses

Mengajarkan Sabana Kurikulum linkPengajaran untuk

memahami kerangka

Penilaian

Artikel ilmiahPenyelenggara grafisVideoTranskripTemplatePanduan Lapangan

Co-dirancang dengan dan untuk guru, ditambah ICT profesional

Belajar Sabana Berbasis pertanyaanPerancah

Modul interaktifmengintegrasikan:

Informan Co desain dengan guru, siswa,

Karakter/peneliti sebagaitutor

Konsep-konsep yang saling berhubunganPembelajaran KontekstualPedagogis konten tertanam

Berbagai perspektif – termasuk adat

Demokratis dan preskriptif lingkungan belajar

Multi-disiplinTerbuka kinerja tugas

VideoAudioAnimasiGrafisArtefakCitraSimulasi

ilmuwan, seniman grafis, programer dan peneliti lain

Desain berbasis penelitian

SabanaWindows

Berbasis masalah kontenPenyelidikan dipandu

guru/muridBerbagai perspektifLintas-disiplin

Subjek dan geografis berbasis artikel

GambarGrafik

Turut menulis dengan ilmukomunikator, ilmuwan dan peneliti lain

 

17.2.3 jalur untuk ICT, ilmu pendidikan dan Sains Savanna

Situs sumber daya, EnviroNorth: hidup berkelanjutan di Sabana Australia , termasuk tiga bagian utama: Mengajarkan Sabana, belajar Sabana dan Savana Windows . Tabel 17.1 menyediakan ringkasan keaksaraan pedagogis, multimodal fitur, proses desain dan pengembangan. Di jantung kota EnviroNorth situs web adalah multimodal interaktif yang modul pembelajaran. Modul ini mendukung pengetahuan konstruksi dan mengaktifkan belajar (dengan embedding tugas-tugas yang otentik dan sumber daya) yang terkait dengan konteks, praktek (Oliver dan Herrington 2001) dan dunia fisik di mana siswa tinggal (yakni Utara Australia). Modul pembelajaran, Savanna Walkabout dan Isu-isu pembakaran menggunakan pendekatan yang berbasis penyelidikan untuk melibatkan para siswa dalam masalah-masalah yang mencerminkan tantangan dari peneliti dalam dunia nyata. Masalah ini fokus pada konservasi keanekaragaman hayati, manajemen lingkungan dan perubahan iklimdan penggunaan sumber daya yang berkelanjutan di Sabana tropis. Sebagai contoh, tabel 17.2menyediakan ringkasan informasi terpadu, pertanyaan-pertanyaan esensial, dan hasil pembelajaran untuk Savana Walkabout . Modul pembelajaran, yang didasarkan pada desain, pembelajaran telah dirancang Co dengan guru, peneliti dan siswa untuk mewakili kredibel aktivitas dan menyerupai konteks di mana pengetahuan bahwa pengguna belajar dapat diterapkan secara realistis (Herrington et al.2003) .

17.2.3.1 Modul pembelajaran

Modul pembelajaran, Savana Walkabout , Pembakaran masalah dan lebih baru-baru ini, Pedalaman massa yang didukung oleh penelitian saat ini di teknologi pendidikan (termasuk: Futurelab 2004; Haughey dan Muirhead 2005; Hedberg dan Harper 1997; Jonassen 2000; Herrington et al.2007; MA dan Harmon 2009; McLoughlin (Direktur) dan Oliver 2000; Oliver dan Herrington, 2001), pendidikan ilmu pengetahuan dan keberlanjutan (termasuk: Goodrum dan Rennie 2007; Tytler2007; Fensham 2006; Aikenhead 2006; Pemerintah Australia Departemen lingkungan dan warisan 2005; Goodrum et al.2001) dan penelitian ilmiah dilakukan di Australia Utara (termasuk: Hutley dan Setterfield 2007; Woinarski et al.2007;Whitehead et al.2005; Dyer et al.2001) .

Diubah informan desain pendekatan diadopsi untuk perkembangan setiap modul dimana 'ahli' informan (peneliti, mahasiswa dan guru) yang terlibat dalam merancang Co awal dan kemudian menguji prototipe dalam pengembangan. Misalnya, dengan Isu-isu yang membakar, sekelompok kecil pendidik membentuk kelompok ahli informan untuk mengembangkan kinerja tugas yang menyeluruh dan berlanjut kunci rekan desainer seluruh pengembangan modul. Setelah rancangan prototipe dikembangkan, grup fokus guru memberitahu tahap desain awal. Siswa yang informan kunci dan pengguna-diuji prototipe awal serta memberikan umpan balik konstruktif dengan berbicara keras selama wawancara semi-terstruktur.Pengembangan dan produksi yang partisipatif dan berulang-ulang dan pada kali, berantakan ketika banyak iterasi terlibat terutama selama fase pengujian pengguna dan koreksi. Namun, fase-fase ini adalah penting untuk memastikan bahwa setiap modul antarmuka adalah bermanfaat dan menarik serta mempertahankan kekakuan ilmiah konten.

Perancah, seperti digambarkan dalam gambar17.3, ditawarkan sepanjang setiap modul yang menggunakan strategi yang berbeda. Perancah mencakup mengendalikan fokus dimana tutor atau ahli membimbing siswa melalui eksplisit mempertanyakan atau menekankan ide kunci atau konsep (Bruner 1986). Bentuk lain dari perancah ditawarkan melalui panduan siswa di Masalah pembakaran (melihat gambar17.3). Panduan dapat diakses di seluruh modul dan membantu siswa merumuskan ide-ide mereka dan merencanakan kampanye penyadaran masyarakat mereka. Dalam panduan ini, sebuah template briefing yang disebut sebagai 'My catatan' bertindak sebagai bagian dari portofolio online untuk ide-ide dan belajar siswa sehingga dapat terus annotated dan disimpan.

 

17.2 tabel Ringkasan terpadu pertanyaan, pertanyaan-pertanyaan esensial, dan hasil pembelajaran untuk savana walkabout

Bagian (pertanyaan) Pertanyaan pentingHasil pembelajaranPeserta didik

Hidup Sabana (tuning) Apa yang kita ketahuitentang Sabana tropis?

Mencerminkan pada pengetahuan dan pemahaman tentang apa yang kembali Sabana tropis

Mengembangkan pemahaman karakteristik-karakteristik kuncidari biome Sabana tropis

Memahami bahwa penggunaan lahan yang tidak berkelanjutan mengancamkeanekaragaman hayati di Sabana di seluruh dunia

Jalan rayap Apa yang dimaksud dengan struktur sosial koloni rayap?

Memahami bahwa rayap (sebagai pengurai dan herbivor) memainkan peran kunci dalam Sabana di Australia

Memenuhi rayap (mencari) Mengapa Apakah rayap nyawa dari Sabana?

Memahami bahwa komunitas tanaman, hewan dan orang-orang hidup dan berinteraksi dalam ekosistem Sabana tropis Australia

Saling ketergantungan (mencari)  Dampak (mencari)

Apa mengancam Sabana dan orang-orang?

Mengembangkan keterampilan dan pemahaman untuk membangun sederhana rantai makanan dan makanan jaring dengan contoh-contoh dunia nyata

Memahami beberapa faktor kunci-gulma, hewan liar dan rezim berubah api – yang mengancam ekosistem Sabana tropis Australia

Penelitian trek Siapa adalah beberapa peneliti menanganikeanekaragaman hayati isu-isu di

Memahami beberapa proses serta tantangan wajah peneliti itu sebagai bagian dari kerja ilmiah

Sabana tropis Australia?

Bertemu para peneliti (akan lebih lanjut)  Bergabung dengan para peneliti yang (akan lebih lanjut)

Apa yang terjadi pada Quoll Utara di Taman Nasional Kakadu?

Memahami bahwa peneliti memiliki peran besar untuk bermain sehingga terjadi baik informasi perencanaan dan manajemen untuk konservasi keanekaragaman hayati

Berpartisipasi (melalui lingkungan virtual yang dipandu) dalam penelitian ilmiah teladan untuk mengatasi arus ancaman terhadap keanekaragaman hayati di Australia Utara

Memahami bahwa pengetahuan masyarakat adat dan pengetahuan ilmiah Barat kedua memainkan peran kunci dalam memahami dan konservasi keanekaragaman hayati

Memahami bahwa mereka dapat membuat perbedaan terhadap konservasi keanekaragaman hayati dan mempertimbangkan bagaimana mereka bisa mendapatkan terlibat dalam isu-isu saat ini

Savana harta (mengambil tindakan)

Apa peluang ada untuk melestarikan keanekaragaman hayati kami?

Memahami tantangan untuk konservasi keanekaragaman hayati di biome Sabana tropis

Memahami bahwa diperlukan energi lebih sedikit dan lebih sedikit sumber daya untuk melestarikan ekosistem daripada yang dilakukannya untuk mengembalikannya setelah signifikan modifikasi

Bertindak secara individual atau sebagai bagian dari sebuah kelompok untuk membuat pilihan-pilihan gaya hidup dan mengambil tindakan untuk melindungi keanekaragaman hayati

 

17.3 gambar Perancah bagian integral setiap modul pembelajaran seperti Pembakaran masalah

17.2.3.2 Rancangan Pembelajaran

Rancangan pembelajaran menunjukkan seperangkat rencana kegiatan pembelajaran, dengan sumber daya dan dukungan yang dirancang untuk membawa seputar perkembangan pengetahuan tertentu, keterampilam, dan pemahaman (Oliver dan Herrington 2001). Modul menggunakan pendekatan yang berpusat pada pelajar (Sims 2005), yang mendukung konstruksi pengetahuan (Haughey dan Muirhead 2005)

dan di mana teknologi mendukung pendekatan yang aktif, konstruktif, disengaja, kompleks, kontekstual, bersifat percakapan dan reflektif (Jonassen 2000) .

17.2.3.3 Tugas Pembelajaran Otentik

Sebagai bagian dari rancangan pembelajaran, tugas pembelajaran otentik dan kegiatan perlu menyediakan beberapa peran dan perspektif yang tersedia dalam tantangan kehidupan nyata . Belajar Sabana – rumah bagi modul-modul pembelajaran-bertujuan untuk melibatkan siswa dalam ilmu yang relevan dengan kehidupan mereka tetapi juga konten pedagogi yang membantu membuat ini menjadi mungkin. Sebagai contoh, dalam Join the Researchers , Dr. John Woinarski mengajar siswa tidak hanya melalui proses ilmiah tetapi juga menekankan pertimbangan dan tantangan yang terlibat dengan usaha manusia seperti itu.

Herrington et al. (2007) menyatakan bahwa kemampuan internet memungkinkan perspektif alternatif untuk mudah diakses dan dapat ditargetkan untuk tugas-tugas tertentu. 

17.3 divergen jalur: Hambatan dan enabler untuk integrasi ICT17.3.1 mengatasi hambatan

Penelitian dan pengalaman telah menunjukkan bahwa hambatan umum untuk integrasi teknologi termasuk kurangnya infrastruktur dan akses komputer untuk guru dan siswa, kurangnya kepercayaan diri dan kemampuan guru, kurangnya kebebasan kurikulum untuk mengintegrasikan teknologi, norma-norma sosial dalam komunitas pengajaran dan pembelajaran yang tidak mendukung untegrasi teknologi, dan pedagogis guru yang kurang terkonstruksi (Becker dan Ravitz 1999; Ertmer 2005). Hedberg (2007) mengidentifikasi berbagai hambatan untuk mengintegrasikan ICT termasuk kurangnya kepercayaan dan/atau waktu bagi guru untuk belajar bagaimana untuk mengintegrasikan ICT dalam praktik mereka, kurangnya infrastruktur ICT dan dukungan, dan kurangnya kompatibilitas antara praktek-praktek pengajaran tradisional dan teknik pengajaran konstruktivis bermitra dengan ICT. Modul online dan seluruh situs EnviroNorth dikembangkan untuk menyelaraskandengan lingkungan operasi standar pada semua sekolah NT dan upaya yang dilakukan untu mengatasi hambatan sedapat mungkin. Sebanyak mungkin, setiap hambatan infrastruktur yang potensial telah ditangani dan terus direvisi. Sebagai contoh, guru-guru di sekolah-sekolah terpencil mengidentifikasi kebutuhan untuk modul versi CD untuk mengatasi kendala bandwidth internet dan fasilitas online yang bisa diandalkan. 

17.3.2 menciptakan enabler

Becker dan Ravitz (1999) mengidentifikasi pendukung kunci untuk integrasi teknologi sebagai suasana pendapat, informasi dan sumber daya dukungan sosial dan sumber daya pendidikan yang sesuai dalam jumlah yang memadai. Sedapat mungkin, memungkinkan strategi dimasukkan dalam inisiatif penelitian. Etnografi, observasi pengguna dan pengujian pengguna pada siswa dan guru tahun pertengahan dilakukan sebagai bagian dari analisis kebutuhan proyek EnviroNorth. Umpan balik dimasukkan ke dalam sumber daya dengan memastikan bahwa pengguna memiliki kesempatan untuk menjelajahi lingkungan belajar yang demokratis dan aktif terlibat dengan itu untuk membangun pemahaman mereka sendiri.17.3.3 mengintegrasikan simulasi berbasis komputer

Simulasi berbasis komputer dapat memberikan siswa kesempatan untuk menjelaskan-observasi dan prediksi dengan menggunakan fenomena yang sebaliknya tidak akan tersedia. Luard et al. (2007) mengakui upaya simulasi multimedia yang menawarkan representasi visual yang dinamis dan fenomena yang seharusnya dapat berbahaya, mahal atau tidak layak di laboratorium sekolah. Lebih lanjut, Papadouris et al. (Papadouris et al. 2009) mengidentifikasi nilai dan peran simulasi untuk pelajar sebagai alat yang ampuh untuk menjelajahi, menyelidiki dan menafsirkan fenomena alam.Dalam Burning Issues , mahasiswa 'memasukkan' dunia maya dan memiliki kesempatan

untuk memanipulasi model api. Untuk membimbing siswa dalam memanipulasi dan pemahaman model dan implikasi-implikasinya bagi situasi dunia nyata, seorang ilmuwan kunci yang mengembangkan model api, Dr Adam Liedloff mengurutkan proses pembelajaran. Dukungan yang berkelanjutan dari Dr Liedloff ditawarkan melalui pesan email yang dihasilkan pada waktu yang tepat dan mengajukan pertanyaan, menekankan pokok dan menjelaskan konsep-konsep yang lebih kompleks.

17.3.4 menerapkan Web 2.0 Tools

Manfaat Web 2.0 tools jelas karena mereka memberikan kesempatan untuk mempersonalisasikan belajar dengan berbagai alasan, terutama karena mereka memungkinkan para peserta didik untuk menciptakan sumber daya mereka sendiri, yang juga berpotensi memungkinkan peningkatan kreativitas dalam kurikulum (Becta 2008). Munculnya Web 2.0 beberapa tahun terakhir telah memberikan kesempatan untuk menanamkan Web 2.0 tools ke kinerja dan penilaian dalam modul Burning Issues yang lebih baru. Seperti yang disebutkan sebelumnya, siswa dilengkapi dengan panduan template  dan guru disediakan dengan alat-alat pendukung lain dalam aplikasi Web 2.0 untuk pembelajaran efektif pada bagian Teach Savanna. Panduan terstruktur dalam dua bagian: My notes menyediakan urutan tentang bagaimana siswa mungkin mendekati kampanye kesadaran masyarakat mereka, sementara My Tools menyediakan dukungan pada beberapa alat Web 2.0 yang pelajar mungkin ingin mengadopsi sebagai bagian dari kampanye mereka. Alat ini dipilih untuk memberikan berbagai pilihan yang sejalan dengan multiple Intelligence (Gardner 1999) dan upaya mereka untuk meningkatkan pembelajaran dan kreativitas.

17.3.5 menyediakan pembelajaran mendukung

Panduan pengajaran komprehensif untuk setiap modul disediakan pada bagian Teach Savannas yang meliputi link kurikulum, saran rencana penilaian dan pembelajaran. Sebagai contoh, Savana Walkabout didukung sepenuhnya pada situs EnviroNorth oleh rencana pembelajaran yang disarankan berdasarkan kerangka Teaching for Understanding (Blythe 1998). Pemahaman menyeluruh atau 'ide-ide besar', tujuan pemahaman untuk mengidentifikasi apa yang seharusnya siswa tahu dan lakukan (konsep, proses, keterampilan dan pertanyaan kunci) semua membantu untuk memfokuskan program pembelajaran terhadap hasil yang diinginkan. Rencana belajar dirancang sehingga siswa aktif terlibat dalam pembelajaran mereka dan terus-menerus membangun/merekonstruksi pemahaman dari sudut pengalaman ketika mereka bergerak dari akuisisi fakta untuk pengembangan pemahaman yang lebih dalam. Pendekatan metakognitif membantu pelajar mengendalikan pembelajaran mereka dengan mendefinisikan tujuan dan memantau kemajuan mereka. Puncak kinerja tugas memberikan siswa kesempatan untuk menerapkan dan menunjukkan pemahaman mereka dalam cara yang terarah dan kontekstual. 

Lingkungan belajar yang demokratis setiap modul cukup fleksibel untuk memenuhi beragam kebutuhan pelajar tergantung pada fokus belajar diambil dan pembelajaran serta mengajar offline. Beberapa siswa akan berkembang dalam lingkungan tersebut sementara yang lain akan membutuhkan lebih banyak dukungan daripada yang disediakan dalam lingkungan online. Guru, dalam peran fasilitator belajar, memandu peserta didik mereka melalui proses pembangunan makna. Dengan penargetan penilaian tertentu dan sebagai kesempatan pembelajaran dalam modul dan/atau offline belajar untuk mendapatkan dan memberikan umpan balik, guru dapat diberitahu mengenai apa yang pengajaran fokuskan atau mendukung keperluan pebelajar yang berbeda. Juga, panduan mengajar adalah rumah bagi berbagai bahan-bahan yang lebih lanjut termasuk artikel (ditulis dalam bahasa yang dapat diakses oleh para ilmuwan), video, data set dan grafis. Panduan mengajar menawarkan berbagai pembelajaran untuk mengintegrasikan seluruh area pembelajaran.

17.3.6 pelaksana savana Science: Sekolah snapshot

Program ilmu savana di sekolah-sekolah yang menggabungkan EnviroNorth sumber daya dan praktek-praktek lain inovatif ICT telah menyediakan pembelajaran yang menarik, relevan, bermakna dan terarah bagi siswa. Berikut snapshot dari sekolah dasar dan sekolah menengah memberikan wawasan ke dalam jalur potensial dan dapat direalisasikan dari mengintegrasikan ICT dalam pendidikan sains dengan fokus pada EnviroNorth sumber daya.

17.3.6.1 sekolah dasar Snapshot

Kebanyakan anak-anak yang menghadiri sebuah sekolah dasar yang besar, terletak 40 km sebelah selatan Darwin di daerah pedesaan yang berkembang pesat, tinggal di 2-ha blok dan pertanian kecil. Daerah pedesaan ini sedang mengalami perubahan besar dan populasi telah meningkat secara signifikan selama 15 tahun dengan sekali didominasi lansekap savana yang sekarang menjalani subdivisi cepat ke kecil holdings residences dan mikro-pertanian. Lingkungan hidup dan keberlanjutan pendidikan adalah bagian utama dari misi sekolah dan rencana kurikulum. Tujuannya adalah untuk mendorong peserta didik untuk memeriksa dan menafsirkan lingkungan, baik lokal maupun global, dari berbagai perspektif; mendorong peserta didik untuk berpartisipasi aktif dalam menyelesaikan masalah-masalah yang terkait dengan pembangunan berkelanjutan di sekitar siswa dan pengembangan sekolah sebagai masyarakat yang berkelanjutan; memberikan pelajar pengalaman 'first-hand’ dalam lingkungan dan melibatkan peserta didik dalam menemukan cara-cara praktis untuk memastikan kepedulian menmanfaatkan lingkungan dan sumber daya, sekarang dan di masa depan.

Di sekolah ini, situs EnviroNorth telah diidentifikasi sebagai sumber utama yang lebih disukai untuk pengajaran dari (dan untuk) lingkungan savana dan isu-isu terkait baik secara lokal dan global. Sejak 2007, sumber daya telah digunakan untuk mendukung pengajaran dan pembelajaran program-program yang menargetkan ilmu, studi tentang masyarakat dan lingkungan, bahasa Inggris, matematika, teknologi pembelajaran dan hasil pembelajaran seni visual. Fleksibilitas dari situs tersebut telah memungkinkan untuk fleksibilitas dalam pengiriman konten dan mendukung berbagai macam strategi pengajaran. 

Di SD, siswa telah menggunakan Savanna Walkabout’s Termite Trails untuk mempersiapkan presentasi lisan baik untuk siswa dan orang tua. Ini melibatkan siswa menggunakan program seperti Kidspiration, PowerPoint dan Photostory untuk merencanakan, membangun dan menunjukkan jaring-jaring makanan savana lokal. Sepanjang proses ini, siswa bercocok gambar, memanipulasi dan menyajikan informasi dan berbagi pemahaman serta prihatin terhadap ekosistem savana.

Program terpadu lain pada tingkat yang lebih tinggi di sekolah ini termasuk tugas akhir untuk membuat animasi clay di mana siswa menulis film-film pendek mereka dan menggunakan webcam untuk menghasilkan rekaman. Tugas khusus ini memungkinkan siswa untuk menggunakan teknologi pendidikan untuk mewakili pengetahuan mereka melalui menulis naratif. Film animasi clay ini tidak hanya mencerminkan mengenai kedalaman pemahaman mahasiswa, dan untuk melestarikan lingkungan savana tetapi mereka juga memberikan siswa kesempatan untuk menanamkan kerja lapangan dan menyelidiki aspek ekologi dan sejarah savana.

Pada tahap-tahap awal di sekolah ini, EnviroNorth telah digunakan untuk memperkenalkan siswa mengenai ilmuwan, metode ilmiah dan menghilangkan mitos tentang ilmuwan berlapis jas lab putih. Wawancara dengan para ilmuwan savana dan gambar ilmuwan di lapangan dalam jumlah besar (pada Meet the Researchers section of Savanna Walkabout) telah membuat sebagian besar siswa menyetujui bahwa menjadi seorang ilmuwan sepertinya menyenangkan. 

17.3.6.2 sekolah menengah Snapshot

Di SMP terdekat, juga terletak dalam suasana pedesaan, kebanyakan siswa tinggal di blok 5-ha biasanya dengan suasana vegetasi hutan alam savana. Katering untuk lebih dari 1100 siswa dari tahun 7 hingga tahun 12, yang menggabungkan kinerja 75-ha

dengan produksi pertanian di area persediaan, hortikultura dan akuakultur dan 150-ha cadangan alam hutan terbuka di mana siswa melakukan penelitian dan studi praktis dalam konservasi dan pengelolaan lahan. Pemfokusan savana terpadu unit kerja diperkenalkan di tahun 7. Unit tersebut bertujuan untuk melibatkan dan menghubungkan siswa dengan lingkungan lokal dan menggabungkan ilmu, studi tentang masyarakat dan lingkungan, bahasa Inggris dan matematika, membangun pada pembelajaran siswa sebelumnya dengan memanfaatkan kemampuan pemetaan yang dikembangkan pada awal tahun. Siswa mengembangkan pengetahuan dan pemahaman tentang cagar hutan savana yang berdekatan yang telah mereka kunjungi di awal tahun. Kerja lapangan ini didukung oleh petugas gulma Pemda. Link dengan rumah maupun masyarakat dicapai melalui pengembangan dan implementasi rencana pengelolaan gulma oleh siswa itu sendiri. Proses ini memungkinkan siswa untuk mengambil tindakan langsung di lingkungan mereka sendiri dengan mengetahui dan menerapkan strategi manajemen efektif gulma.

Baik sekolah dasar maupun menengah adalah sumber daya dengan banyak aspek dari ICT di kelas termasuk papan tulis putih interaktif dan masing-masing komputer. Namun, tantangan telah muncul dengan menggunakan individu PC di lab komputer mahasiswa. Komputer lama yang sangat lambat dan beberapa contoh mesin yang kaku menghambat kemampuan siswa bekerja di waktu pelajaran yang tersedia.

17,4 kesimpulan dan arah masa depan

Proyek ini kerangka partisipatif dan desain penelitian berbasis pendekatan memungkinkan untuk menanamkan strategi pedagogis dan praktek, bermitra dengan teknologi pendidikan, untuk mengembangkan sumber daya online yang dapat diakses untuk pendidikan sains. Namun, mengatasi beberapa hambatan untuk integrasi ICT yang efektif di bidang pendidikan sains telah menjadi tantangan sejak EnviroNorth website ini diluncurkan pada tahun 2007. Sebagai Conole dan mengisi (2005p. 5) menekankan, ' kunci online pendidikan dan Konstruktivisme adalah bukan apakah atau tidak potensi ada, tetapi, apakah atau tidakpotensi akan actualised'. Actualising potensi tersebut, dengan mengatasi hambatan untuk penerapan sumber daya, adalah sebuah tantangan. Sayangnya, karena sumber daya kekurangan (terutama orang) Departemen Pendidikan dan prioritas ditempatkan pada taruhan tinggi pengujian membaca dan menghitung pada tingkat nasional implementasi tidak didukung pada tingkat sistemik. Sementara beberapa hambatan infrastruktur masih ada, mereka relatif kecil. Keyakinan dan kemampuan mengajar ilmu masih cukup penghalang dalam banyak dasar, lanjutan dan terpencilsekolah di Australia Utara mana guru sering tidak memiliki latar belakang tersier atau pengalaman dalam ilmu pengetahuan dan begitu mereka enggan untuk mengambil risiko dan memperkenalkan kepada murid-murid mereka. Meskipun hambatan ini, EnviroNorth telah secara luas didukung tidak hanya di Australia Utara tetapi di seluruh Australia. Bukti dari penggunaan websiteStatistik juga menunjukkan bahwa sumber daya telah digunakan di negara-negara lain di seluruh dunia meskipun untuk tingkat yang lebih rendah. EnviroNorth sumber daya telah dimasukkan dalam berbagai program pendidikan tinggi – seperti guru pra-Jasa sarjana dan pasca sarjana program dan program-program pendidikan kejuruan dan pelatihan (VET). Dokter hewan di sekolah-sekolah berkembang, terutama di sekolah-sekolah terpencil di Australia Utara dan akan menjadi pertimbangan terutama di masa depan. Bagi banyak orang pribumi tanah air yang terletak di daerah terpencil, VET menyediakan jalur untukprogram-program pendidikan yang relevan sambil menyelesaikan sekolah mereka.

Pengalaman telah menunjukkan bahwa mendukung guru dengan belajar profesional dapat bermasalah. Di Australia Utara, tidak hanya terdapat jarak yang sangat luas untuk menutupi bagi guru untuk bertemu untuk Asosiasi guru sains di Teritorial Utara, ada juga kesulitan menemukan waktu yang tepat. Sementara pertemuan tatap muka biasanya lebih disukai, Web 2.0 alat seperti wiki menawarkan fleksibilitas yang lebih besar bagi

para guru untuk bertukar ide, pengalaman dan sumber daya terlepas dari waktu dan lokasi fisik. Peluang tersebut saat ini sedang dieksplorasi.

Inisiatif penelitian dan dihasilkan suite situs sumber daya, EnviroNorth: Hidup secara lestari di Sabana di Australia , telah berhasil dalam mencapai tujuannya. Itu adalah menjembatani kesenjangan antara bagaimana ilmu dilaksanakan di dunia nyata di Australia Utara dan bagaimana siswa melakukan ilmu di sekolah. Berbasis webMedia memungkinkan teknologi baru dan inisiatif lain seperti Australia kurikulum baru akan diintegrasikan ke dalam sumber daya yang ada. Fleksibilitas dari sebuah medium memungkinkan teknologi baru untuk dapat ditampung serta link kurikulum dan bahan-bahan pendukung guru untuk dapat dengan mudah diperbarui. Proyek penelitian berlanjut dengan modul berikutnya yang memberikan peluang menantang: bagaimana mengembangkan 'merawat negara' modul yang menargetkan adat pelajar sementara mengintegrasikan ilmu pengetahuan, membaca dan menghitung.

Ucapan Terimakasih Proyek penelitian pendidikan kolaboratif ilmu ini melibatkan banyak orang-orang kunci lain termasuk Viki Kane, Peter Gifford, Dr. Peter Jacklyn, Kate O'Donnell, Barbara putih, Dr Linda Ford, Dr Penny Wurm, Dr John Woinarski, Dr. Sam Setterfield, Dr Michael Douglas, Ian Dixon, Dr Christine Bach, Dr Ben Hoffmann, Dr. Lindsay Hutley, Leslee Hills, Stephen Sutton, Dean Yibarbuk, Dr Adam Liedloff, Andrew Turner, Andrew Edwards, Trudi Oxley, Tom Stockwell, Dr Darrell Lewis, Dr Gabriel Crowley, Dr Gordon Duff, dan Dr David Garnett. Kebakaran semak belukar NT diberikan 50% dari dana untuk Masalah pembakaran modul. CRC manajemen Sabana tropis mendanai proyek ini, bekerjasama dengan mitranya 16, termasuk CharlesUniversitas Darwin.

 

Cokelat, K. C. D. dan Kim, M., 2012. Isu-isu dan tantangan dalam penelitian pendidikan ilmu pengetahuan. New York: Springer.

Permasalahan memadukan ICT dalam pendidikan sains/dosen