Att utveckla diagram och visuella representationer kan leda till enorma förbättringar av elevernas prestationer och engagemang i STEM-ämnen. Deakin-forskare tar sina resultat till skolor över hela landet.

Diagram, grafer och skisser – och till och med fysiska gester – har alltid spelat en roll i naturvetenskaplig utbildning, men ett forskarlag vid Deakin har identifierat den centrala roll de spelar i lärandeprocesser inom både naturvetenskap och matematik. Teamet använder denna kunskap för att arbeta med internationella forskare för att uppnå en helt ny nivå av prestation och engagemang i STEM för primär- och gymnasieelever.

Sedan de genomförde sitt första Australian Research Council (ARC)-projekt 2007, professor i naturvetenskaplig utbildning, Russell Tytler, Docent Peter Hubber och professor Vaughan Prain har utvecklat en innovativ "representationskonstruktionsmetod" som uppnår betydande förbättringar av elevernas prestationer – och som påverkar vetenskapspedagoger runt om i världen.

"Det handlar verkligen om att engagera barn i vetenskapens genuina praktiker, " sade professor Tytler. "Det handlar om att undersöka, ställa frågor, utövar nyfikenhet, eller utvecklar nyfikenhet på världen.

"Det ger ett mycket kraftfullare sätt att lära sig än bara genom text och prat."

Arbetar inom Deakins Research for Educational Impact Strategic Research Center (REDI), teamet har arbetat med Victorian Department of Education för att bedriva professionell utveckling för hundratals viktorianska lärare och med ett ökande antal enskilda skolor i Victoria och mellanstatliga för att stödja lärare att engagera sina elever i dessa kraftfulla inlärningsmetoder.

Maria Capsalis, År 4-koordinator vid Essex Heights Primary School, har arbetat med REDI-forskarna de senaste tre åren och har märkt en enorm förbättring.

"Jag har undervisat i över 30 år och det här har varit en så underbar upplevelse; att se barnen vara helt engagerade och kunna prata om sitt lärande – och äga det, " Hon sa.

Forskarna utvecklade sitt tillvägagångssätt genom ytterligare två ARC-projekt som fördjupade deras förståelse för att naturvetenskap och matematik kräver samordning och resonemang med multimodala representationer, som verbalt och skriftligt språk, ritningar och diagram, 3D-modeller, matematiska former, som grafer, tabeller eller ekvationer, och förkroppsligat språk, som gester och rollspel.

"Vad kan vara mer effektivt för att beskriva hur en orm rör sig genom gräs än att gestikulera med en handrörelse?" sa professor Tytler.

"Att kommunicera genom representationer kräver att eleverna gör sitt tänkande tydligt, ger möjligheter att utbyta och klargöra betydelser."

"I vår digitala tidsålder, det finns gränslösa nya möjligheter att skapa kartor, simuleringar, videoklipp, eller förbättrade foton på datorteknik, ", tillade docent Hubber. "Detta sätt att utforska idéer matchar forskarnas kunskapsproducerande metoder."

Forskarna har utvecklat enheter om ett antal ämnen för lärare i årskurs 5 till 8, inklusive astronomi, ämnen, krafter, geologi, anpassning, värme, ljus och energi. De arbetar för närvarande över läsårsnivåerna med mellanstatliga och internationella forskare och lärare för att utforska tvärvetenskapliga tillvägagångssätt för naturvetenskap och matematik under de primära åren, och att utveckla multimodala språkmetoder inom gymnasievetenskap.