On Teacher Training and Community Building for Innovation in Education: Strategies to Improve Science Learning in Classroom

Abstract

The lack of interest of students for science topics is a growing problem worldwide. In an era where technology invades our lives, where artificial intelligence becomes more and more part of our daily experiences, expertise in these fields and awareness about future opportunities are key components of the preparation of young generations. In order to spark their interest in STEM subjects, to increase their motivation and self-awareness of their capabilities, students need to be exposed to modern science, to have their minds-on and hands-on into research. Active and engaging learning has to be used as a mean to promote the acquisition of key competences while improving their content knowledge repertoire. In order to achieve this vision it is necessary to empower educators, to improve their competence profile and to enable them to embed this vision in their daily teaching. Educators need to learn how to use and feel confident and supported to integrate modern methodologies in classroom. They need to assume the role of facilitators of learning and become travel companions of the future leaders of our planet. In this research several approaches were explored starting from outreach activities, moving to scientists bringing real research to the hands of students, continuing to teacher training and support and finally the creation of the five pillars of community building. By collecting data related to the different actions and approaches it was possible to find compelling evidences showing that outreach activities, although very important are confined in time and space and hard to replicate in schools. Bringing science to schools and engaging students in real research seems to have a relevant impact in their attitudes toward science and can leave behind a long lasting impact, however these actions are also not sustainable and very difficult to replicate. Training teachers seems to result in more meaningful learning opportunities for students and improved the competence profile of the teacher. However, even after receiving training, teachers manifest insecurities towards implementing research in classroom compromising the applicability of the approach. The implementation of the 5 pillars of community building (ensuring the engagement of teachers as partners and not as simple trainees, providing multiple training opportunities in various different formats, ensuring a strong support strategy is in place, recognising their efforts and facilitating the emergence of a community of practice) and the addition of a specific competence profile for teachers presented the first evidences of classroom applicability and sustainability of science research in classroom. In conclusion, bringing innovation to classrooms and leveraging the competence profile of educators to integrate current trends in science research and technology is not an easy task. It requires the existence of a proper strategy, a vision and the proper efforts to uptake the mission to ensure the vision is materialised. The investment in the competence profile of teachers and in their continuous support is key for the guarantee of a brighter future to generations to come.

A falta de interesse dos alunos relativamente a tópicos da ciência é hoje em dia um crescente problema a nível mundial. Numa era em que a tecnologia faz parte integrante das nossas vidas e a inteligência artificial se torna cada vez mais comum nas nossas experiências diárias, o conhecimento nestas áreas e a consciência sobre oportunidades futuras são componentes chave na preparação das novas gerações. De forma a despertar o seu interesse nas áreas STEM, aumentar a sua motivação e a sua autoconsciência sobre as suas capacidades, os alunos precisam de ser expostos à ciência moderna de uma forma minds-on e hands-on na investigação. A aprendizagem ativa e envolvente deve ser usada de forma a promover a aquisição de competências-chave e enriquecer o seu repertório de conhecimento. De forma a alcançar esta visão, é necessário capacitar os professores, melhorando o seu perfil de competências e dar-lhes a oportunidade de incorporar esta visão na sua prática diária. Os professores devem aprender como usar e sentir-se confiantes e apoiados para integrar metodologias modernas na sala de aula. Devem assumir o papel de facilitadores da aprendizagem e tornar-se companheiros de viagem dos futuros líderes do nosso planeta. Na presente investigação, várias abordagens foram exploradas, desde atividades de divulgação cientifica, a visita de cientistas às escolas, trazendo momentos de investigação cientifica à sala de aula, envolvendo os alunos em atividades hands-on, até à formação e apoio aos professores e finalmente, a criação dos cinco pilares da formação de uma comunidade de prática (the 5 pillars of community building).Ao recolher dados relacionados com as diferentes abordagens foi possível encontrar evidências que indicam que as práticas de divulgação científica, embora muito importantes, encontram-se confinadas no tempo e no espaço, sendo difíceis de replicar em sala de aula. Trazer a ciência para a escola, envolvendo os alunos em investigação científica demonstra ter um importante impacto nas suas atitudes em relação à ciência, podendo causar um efeito de longa duração; contudo, estas ações também não são sustentáveis e podem ser difíceis de replicar. A formação de professores, demonstra resultar em oportunidades de aprendizagem mais relevantes para os alunos e melhorar o perfil de competências dos professores. Contudo, mesmo depois de receberem formação estes manifestam insegurança relativamente à implementação de investigação em sala de aula, comprometendo a aplicabilidade da abordagem. A implementação dos cinco pilares da formação de uma comunidade de prática (garantir o envolvimento dos professores como parceiros e não como apenas formandos, proporcionar diversas oportunidades de formação em vários formatos distintos, garantir a existência de uma forte estratégia de apoio, reconhecer os seus esforços e facilitar a criação de uma comunidade de prática) em conjunto com um perfil específico de competências do professor, apresentou as primeiras evidências de aplicabilidade em sala de aula, assim como de sustentabilidade da integração de investigação cientifica na escola. Concluindo, levar a inovação à sala de aula e elevar o perfil de competências dos professores de forma a integrar as tendências atuais na investigação científica e tecnológica, não é uma tarefa simples. Requer a existência de uma estratégia apropriada, uma visão e os esforços necessários para levar a cabo a missão, garantindo que a visão se materializa. O investimento num perfil de competências dos professores e num apoio continuado parece ser a chave para garantir um futuro brilhante para as gerações futuras.