Loading article…
科学教育とは、小中高生、大学生、または一般成人を対象に、科学を教え、学ぶことである。科学教育の分野には、科学の内容、科学的プロセス（科学的方法）、社会科学の一部、および教育方法論の一部が含まれる。
科学教育の基準は、幼稚園から高校卒業までの教育課程全体、そしてそれ以降も、生徒が理解を深めていくための期待値を定めたものです。基準に含まれる伝統的な科目は、物理科学、生命科学、地球科学、宇宙科学、そして人文科学です。
イギリスのパブリックスクールで最初に理科教師として雇用されたとされる人物はウィリアム・シャープで、彼は1850年にラグビー校のカリキュラムに理科を導入した後、その職を辞した。シャープはイギリスのパブリックスクール制度全体で理科を教えるためのモデルを確立したと言われている。[ 1 ]
英国科学振興協会（BAAS）は1867年に「純粋科学」の教育と「科学的思考習慣」の育成を求める報告書[ 2 ]を発表した。進歩主義教育運動は、科学を通じた精神訓練のイデオロギーを支持した。BAASは、中等科学教育における専門職養成のための独立した訓練を重視した。こうして、将来のBAAS会員を育成することができた。
科学教育の初期発展は、資格のある教師の不足によって遅れた。重要な発展の一つは、1870年に最初のロンドン学校委員会が設立され、学校のカリキュラムについて議論したことである。もう一つは、訓練を受けた科学教師を国に供給するためのコースが開始されたことである。どちらの場合も、トーマス・ヘンリー・ハクスリーの影響があった。ジョン・ティンダルも物理科学の教育に影響を与えた。[ 3 ]
米国では、1890年代に標準化される以前は、科学教育はさまざまな科目が散在していました。[ 4 ]科学カリキュラムの開発は、市民科学と職業訓練という2つのイデオロギーの間で長期間にわたる議論を経て徐々に進みました。フロリダで30人の主要な中等教育者と大学教育者が会議を行った結果、全米教育協会は1892年に10人委員会を任命しました。この委員会は、今後の会議を組織し、中等学校で教えられている主要科目の主題委員会を任命する権限を持っていました。委員会は10人の教育者で構成され、ハーバード大学のチャールズ・エリオットが委員長を務めました。10人委員会は、ラテン語、ギリシャ語、英語、その他の現代語、数学、歴史、市民政府と政治経済、物理学、天文学、化学、博物学、地理の9つの会議委員会を任命しました。各委員会は、大学、師範学校、中等学校から10人の主要な専門家で構成されていました。委員会の報告書は、ニューヨーク市で4日間会合を開き、包括的な報告書を作成する10人委員会に提出された。 [ 5 ] 1894年、NEAはこれらの会議委員会の作業結果を公表した。[ 5 ]
10人委員会によれば、高校の目標は、すべての生徒が人生で成功し、自身の幸福と社会の利益に貢献できるよう準備することであった。もう一つの目標は、一部の生徒が大学で成功できるよう準備することであった。[ 6 ]
この委員会は、精神訓練に焦点を当てた市民科学のアプローチを支持し、大学入学の際の科学研究の成績を考慮から除外した。[ 7 ] BAASは、英国でより長く続いているモデルを奨励した。[ 8 ]米国は、次のような特徴を持つカリキュラムを採用した。[ 5 ]
共同的な精神訓練と職業準備訓練という形式は、創設以来現在に至るまでカリキュラムの中心を占めてきた。しかし、芸術（STEAM）、科学、技術、社会、環境教育を取り入れるなど、人間主義的なアプローチを取り入れる動きが20世紀後半に広がり、より広く実施されるようになった。米国科学振興協会（AAAS）の報告書（プロジェクト2061を含む）や、全米科学教育基準評価委員会の報告書は、教室での科学を実践的な応用や社会的な影響と結びつける科学教育の目標を詳細に示している。
科学は、観察と実験を通して物理的および自然界の構造と挙動を調査する知識の分野にまたがる普遍的な科目です。[ 9 ]科学教育は、一般的に生物学、化学、物理学の3つの分野に分けられます。さらに、科学の本質を教えることを提唱する科学文献が多数あり、これは徐々に国のカリキュラムに採用されつつあります。[ 10 ]
物理教育は、物質とエネルギー、およびそれらの相互作用を扱う科学の研究を特徴としている。[ 11 ]
アメリカ物理教師協会が推奨するプログラムであるPhysics Firstは、9年生の生徒が入門的な物理学コースを受講するカリキュラムです。その目的は、生徒の物理学に対する理解を深め、その後の高校の生物学や化学の授業でより詳細な内容を教えられるようにすることです。また、アメリカの高校で一般的に選択科目となっている12年生の物理学やAP物理学を受講する生徒の数を増やすことも目的としています。[22]
アメリカの高校における物理教育は、過去20年間で衰退の一途を辿っている。多くの州では現在、理科の必修科目が3科目のみとなっており、これは地球科学・物理科学、化学、生物学で満たすことができるためだ。多くの生徒が高校で物理を履修しないという事実は、そうした生徒が大学で理系科目を履修することをより困難にしている。
大学レベルでは、適切なテクノロジー関連のプロジェクトを使用して、物理学を専攻していない学生の物理学学習への興味を喚起することが成功していることが示されています。[23]これは、物理学と社会貢献を結びつける潜在的な機会です。
化学教育は、物質の組成、構造、性質、およびそれらが受ける変化を扱う科学の研究を特徴としている。[ 12 ]
化学は、化学物質と元素、およびそれらの効果と特性を研究する学問です。化学を学ぶ学生は周期表を学びます。「化学」として知られる科学教育の分野は、現在の持続可能性の問題を完全に理解できるようにするために、関連する文脈で教えられなければなりません。[ 13 ]この情報源が述べているように、化学は、世界の諸問題を生徒に理解させるため、学校で非常に重要な科目です。子供たちは周囲の世界に興味を持っているため、化学の教師は興味を引きつけ、ひいては生徒をさらに教育することができます。[ 14 ]化学という科目は非常に実践的な科目であり、授業時間のほとんどは実験を行ったり完了したりすることに費やされます。
生物学教育は、すべての生物の構造、機能、遺伝、進化の研究を特徴としています。[ 15 ]生物学自体は、形態学、生理学、解剖学、行動、起源、分布などさまざまな分野を通して生物を研究する学問です。[ 16 ]
国や教育レベルによって、生物学の教え方にはさまざまなアプローチがあります。米国では、生物学に関連する問題を長期間にわたって調査および分析する能力がますます重視されています。[ 17 ]現在の生物学教育基準は、1892年に大学入学前の学習を標準化することを目指した10人委員会の決定に基づいています。[ 18 ]委員会は、まず自然史（生物学）を学ぶことの重要性を強調し、実験室での作業を通して観察することに焦点を当てました。
科学の本質教育とは、科学が人間のイニシアチブであること、科学が社会とどのように相互作用するか、科学者が何をするか、科学的知識がどのように構築され交換されるか、科学がどのように進化するか、どのように使用されるかの研究を指します。科学の本質教育は、科学の経験的性質と科学で使用されるさまざまな方法を強調します。科学の本質教育の目標は、学生が科学的および疑似科学的な記述を評価できるようにすること、科学を学ぶ意欲を高めること、科学または科学と相互作用する分野でのキャリアに向けてよりよく準備することであるとされています。[ 19 ]
科学教育の一般的なイメージは、単に事実を丸暗記することかもしれませんが、近年の科学教育は、科学概念の教授や、学習者が科学概念やその他の内容に関して抱いている誤解に対処することにも重点を置いています。 1962年に出版された著書『科学革命の構造』でポスト実証主義の科学哲学に大きな影響を与えたトーマス・クーンは、自然科学の伝統的な教授法は硬直した思考様式を生み出す傾向があると主張しました。[ 20 ] [ 21 ]
1980年代以降、科学教育は構成主義的思考の影響を強く受けてきました。[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]科学教育における構成主義は、科学における生徒の思考と学習に関する広範な研究プログラム、特に教師が規範的な科学的思考への概念的変化をどのように促進できるかを探る研究によって支えられています。構成主義は、学習者の能動的な役割、学習を媒介する現在の知識と理解の重要性、そして学習者に最適なレベルの指導を提供する教育の重要性を強調しています。[ 25 ]
2004年のサイエンス誌の政策フォーラムによると、「科学教育には、生徒を科学のプロセスに参加させるための能動的な学習戦略と、体系的にテストされ、多様な生徒に効果があると実証された教授法が含まれる」[ 26 ] 。
2007年に出版された『科学的教育』[ 27 ] には、科学的教育の3つの主要な原則が挙げられている。
- アクティブラーニング：生徒が学習に積極的に参加するプロセス。探究型学習、協同学習、生徒中心型学習などが含まれる。
- 評価：学習目標の達成度と進捗状況を測定するためのツール。
- 多様性：生徒一人ひとり、生徒のグループ、そして教育経験のすべてを個性的にする、幅広い違いのことです。多様性には、生徒、教師、教材、教授法、そして教室を取り巻く環境など、教室内のあらゆる要素が含まれます。
これらの要素は、教室における教育的および教授法上の決定の根底にあるべきである。「SCALE-UP」学習環境は、科学的教授法を適用した例である。実際には、科学的教授法は「逆向き設計」アプローチを採用している。まず、教師は学生が何を知っておくべきか、何ができるようになるべきか（学習目標）を決定し、次に、学生が学習目標を達成した証拠となるものを決定し、その達成度を測定するための評価を設計する。最後に、教師は、科学的発見を通して学生の学習を促進するような学習活動を計画する。[ 28 ]
現代の科学教育では、さまざまな教育アプローチが重要であり、それぞれが異なる哲学的背景を持ち、異なる教室戦略を伴います。これには、教師中心の教育法が含まれます。これは、教師が知識の主な源であり、学習を指導する伝統的な行動主義的アプローチです。しかし、今日では、より学習者中心の構成主義的アプローチが好まれることがよくあります。純粋な発見学習では、生徒は自律的で、教師の役割は最小限です。しかし、より好まれるのは、教育者が学習を指導し促進する学習者主導型アプローチです。このアプローチの具体的な実践例が利用可能です。[ 29 ] [ 30 ]もう一つの形態は探究型学習で、生徒が調査者の役割を担い、多くの場合、教育者が調査のための最初の質問を提供します。[ 31 ]実践的で体験的な科学では、実践的な手を使った実験に重点が置かれ、生徒自身が実験を行います。多くの場合、上記の方法の組み合わせが、文脈やレッスンに応じて使用されます。
科学教育の実践は、科学の教授法と学習に関する研究によってますます影響を受けるようになっている。科学教育の研究は、コンピュータ科学、認知科学、認知心理学、人類学など、科学や工学の多くの分野から借用された多様な方法論に基づいている。科学教育研究の目的は、科学における学習とは何か、そしてそれがどのように実現されるのかを定義または特徴づけることである。
ジョン・D・ブランズフォードらは、学生の思考に関する大規模な研究を要約し、3つの重要な発見を挙げた。
教育技術は、理科教師の特定のニーズを満たすように改良されています。高等教育機関の理科教育現場で携帯電話がどのように使用されているかを調査したある研究では、モバイル技術が理科の授業における学生の参加とモチベーションを高めることができることが示されました。[ 35 ]
2005年に発表された、構成主義に基づいた科学の教授と学習に関する研究の文献目録によると、記録された研究の約64%が物理学の領域で、21%が生物学の領域で、15%が化学の領域で行われている。 [ 36 ]教授と学習に関する研究において物理学が優勢である主な理由は、物理学の理解には物理学の特殊性による困難が伴うためであると思われる。[ 37 ] 学生の概念に関する研究では、学生が物理の授業に持ち込む授業前の（日常的な）考えのほとんどが、幼稚園から大学レベルまで達成すべき物理の概念や原理とは大きく異なっていることが示されている。多くの場合、学生の考えは物理学の見解と相容れない。[ 38 ]これは、学生のより一般的な思考や推論のパターンにも当てはまる。[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]
イングランドやウェールズと同様に、オーストラリアでも科学教育は11年生まで義務付けられており、生徒は上記の分野の1つ以上を選択して学習することができます。科学の学習をやめたい場合は、どの分野も選択しません。科学コースは11年生まで1つのコースであり、生徒はすべての分野で学習し、科学がどのようなものか幅広い理解を得ることができます。オーストラリア国家カリキュラム委員会（2009）は、「科学カリキュラムは、科学の理解、科学の探究スキル、人間の営みとしての科学という3つの相互に関連する要素を中心に構成される」と述べています。[ 42 ]これらの要素は、教師や教育者が生徒をどのように指導すべきかの枠組みを提供します。
2011年に、過去10年間でオーストラリアの科学教育に降りかかった大きな問題は、科学への関心の低下であると報告されました。10年生の生徒のうち、11年生で科学を専攻することを選択する生徒が少なくなっており、これは生徒が科学のキャリアを追求する態度を形成する時期であるため問題です。[ 43 ]この問題はオーストラリアに限ったことではなく、世界中の国々で起こっています。
中国の教育の質は、典型的な教室に50人から70人の生徒がいるために低下している。2億人以上の生徒を抱える中国は、世界最大の教育システムを有している。しかし、厳格な10年間の正規の学校教育プログラムを修了する生徒はわずか20％である。[ 44 ]
他の多くの国と同様に、中国の科学カリキュラムには、物理、化学、生物学の順序立てられたコースが含まれています。科学教育は高い優先順位が与えられており、科学者と教師の委員会によって作成された教科書によって推進されています。中国の科学教育は暗記を非常に重視しており、問題解決、新しい状況への原理の適用、解釈、予測にはあまり注意を払っていません。[ 44 ]
イングランドとウェールズの学校では、科学は国家カリキュラムの必修科目です。5歳から16歳までのすべての生徒は科学を学ばなければなりません。一般的に、6年生までは単一の科学科目として教えられ、その後、科目別のAレベル（物理、化学、生物）に分かれます。しかし、政府はその後、14歳で優秀な成績を収めた生徒には、2008年9月から3つの別々の科学を学ぶ機会を与えるべきだという意向を表明しました。[ 45 ]スコットランドでは、13歳から15歳でこれらの科目のナショナル4/5を取得するために、化学、物理、生物に科目が分かれ、学校が提供している場合は生徒が受験できる総合科学標準グレード資格もあります。
2006 年 9 月、英国の学校でGCSE の選択科目として 21 世紀科学と呼ばれる新しい科学学習プログラムが導入されました。これは、「14 歳から 16 歳までのすべての生徒に、科学の有意義で刺激的な体験を提供する」ことを目的としています。[ 46 ] 2013 年 11 月、Ofsted による学校での科学に関する調査[ 47 ]では、実践的な科学教育が十分に重要視されていないことが明らかになりました。[ 48 ]英国のほとんどの学校では、生徒は GCSE の一部として別の科学プログラムを学習する機会があり、その結果、11 年生の終わりに 6 つの試験を受けることになります。これは通常、選択科目の「ブロック」の 1 つを埋め、別の科学に参加しないことを選択した生徒や招待されなかった生徒よりも多くの科学の授業を必要とします。他の生徒は、必須の追加科学コースに従わないことを選択し、その結果、4 つの試験を受けて 2 つの GCSE を取得しますが、別の科学を受講すると 3 つの GCSE を取得します。
米国の多くの州では、幼稚園から高校までの教育者は、どの年齢層にどの内容を教えるかについて、厳格な基準や枠組みに従わなければなりません。そのため、教師は教材を「網羅」することに急ぎ、真に「教える」ことができないことがよくあります。さらに、科学的方法や批判的思考などの要素を含む科学のプロセスは、しばしば見落とされています。このような重点の置き方では、複雑な問題解決能力を身につけることなく、標準テストに合格する生徒を生み出す可能性があります。 [ 49 ]大学レベルでは、アメリカの科学教育は規制が少ない傾向がありますが、実際にはより厳格であり、教師や教授は同じ時間内により多くの内容を詰め込んでいます。[ 50 ]
1996年、米国科学アカデミーは「国家科学教育基準」を作成し、これは複数の形式でオンラインで無料で入手できる。事実や方法の直接的な指導ではなく、構成主義理論に基づく探究型科学に重点を置いている点は、依然として議論の的となっている。[ 50 ]いくつかの研究では、科学を教えるためのモデルとしてより効果的であると示唆されている。
「基準では、生徒が観察、推論、実験などのスキルを学ぶ『プロセスとしての科学』以上のものを求めています。探究は科学学習の中心です。探究に取り組む際、生徒は物や出来事を記述し、質問をし、説明を構築し、それらの説明を現在の科学的知識と照らし合わせて検証し、自分の考えを他の人に伝えます。生徒は自分の前提を特定し、批判的かつ論理的な思考を用い、代替の説明を検討します。このようにして、生徒は科学的知識と推論および思考スキルを組み合わせることによって、科学に対する理解を積極的に深めていきます。」[ 51 ]
科学教育と科学基準に関する懸念は、アメリカの学生や教師[ 52 ]が国際ランキングで同世代の学生に遅れをとっているという懸念によって引き起こされることが多い。[ 53 ]注目すべき例の1つは、 1957年にソビエト連邦がスプートニク衛星を打ち上げた後に実施された教育改革の波である。 [ 54 ]これらの改革の中で最初にして最も著名なものは、MITの物理科学研究委員会によって主導された。近年、マイクロソフト会長のビル・ゲイツなどのビジネスリーダーは、科学教育へのより重点を置くよう求めており、米国は経済的優位性を失う危険があると述べている。[ 55 ]この目的のために、Tapping America's Potentialは、より多くの学生が科学、技術、工学、数学の学位を取得して卒業することを目指す組織である。[ 56 ]しかし、世論調査によると、ほとんどの米国の親は科学教育に満足しており、近年、その懸念のレベルは実際に低下している。[ 57 ]
さらに、ACTが最近実施した全国カリキュラム調査では、研究者たちは科学教育者の間で認識のずれがある可能性を指摘した。「中学校教師と高等教育機関の科学講師は、高度な科学内容よりもプロセス／探究スキルを重要視しているが、高校教師は正反対の順序で評価している。」生徒の共通目標を確実にするためには、異なる学年の教育者間のコミュニケーションをさらに強化する必要があるかもしれない。[ 58 ]
米国科学アカデミーの報告書によると、科学、技術、教育の分野は現代社会において極めて重要な位置を占めているが、米国では科学、技術、工学、数学（STEM）の専門職に就く労働者が不足している。2012年、米国科学アカデミーのK-12科学教育新基準概念フレームワーク委員会は、K-12の科学教育を体系的に組織化することを目標に、K-12科学教育を標準化するための指針となるフレームワークを開発した。「K-12科学教育のフレームワーク：実践、横断的概念、およびコアアイデア」と題されたこの出版物は、米国のK-12科学教育の標準化を推進している。科学教育者に対し、「限られた数の分野別コアアイデアと横断的概念に焦点を当て、生徒が複数年にわたって知識と能力を継続的に構築および修正し、科学的探究と工学設計に取り組むために必要な実践と、そのような知識と能力の統合を支援する」ことを強調している。[ 59 ]
報告書によると、21世紀のアメリカ人は、科学教育を受けることで、個人や地域社会の優先事項に関連する問題に取り組み、「体系的に調査」できるだけでなく、科学的に推論し、科学知識を応用する方法を知ることができるようになるという。この新しい枠組みを設計した委員会は、この必要性を多様な児童生徒に対する教育の公平性の問題と捉えている。委員会によれば、より多様な生徒をSTEM教育に参加させることは、社会正義の問題である。[ 60 ]
2013年に、1996年に発表された国家基準を更新した新しい科学教育基準が発表されました。26の州政府と科学者および科学教師の全国組織によって開発されたこのガイドラインは、次世代科学基準と呼ばれ、「広範な科学的無知と闘い、州間の教育を標準化し、大学で科学技術系の専攻を選択する高校卒業生の数を増やす」ことを目的としています。気候変動や進化などのトピックについて生徒に教えるためのガイドラインが含まれています。重点は、生徒が科学の方法をよりよく理解し、科学的証拠を批判的に評価できるように、科学的プロセスを教えることにあります。基準の開発に貢献した組織には、全米科学教師協会、米国科学振興協会、全米研究評議会、および数学と英語の基準の開発にも関わった非営利団体であるAchieveが含まれます。[ 61 ] [ 62 ]
米国の科学教育カリキュラムは、2013 年 4 月に発表された次世代科学基準(NGSS)によって概説されています。NGSSの目的は、幼稚園から 12 年生までの標準化された科学カリキュラムを確立することです。これらの基準は、過去の科学教育システムを改革し、カリキュラムと教師の育成の改善を通じて生徒の学業成績の向上を促進することを期待して制定されました。次世代科学基準は、次の 3 つの構成要素から成ります。分野別の中核概念、科学と工学の実践、および横断的概念。これらは、次世代科学基準の 3 つの次元と呼ばれています。これらの基準内では、K-12共通コア州基準との整合性が重視されています。[ 63 ]「科学と工学の実践」という次元は、生徒の科学的方法の学習に焦点を当てています。つまり、この次元は、実践的な方法で科学を行うことを中心に、生徒に科学的プロセスを観察し、仮説を立て、結果を観察する機会を与えることを意味します。この次元は、科学の経験的方法を強調しています。 「横断的概念」という次元では、科学分野における重要なテーマの理解が強調されます。「横断的概念」とは、エネルギー/物質の流れ、原因/結果、システム/システム実践、パターン、構造と機能の関係、安定性/変化など、さまざまな科学分野に一貫して関連するテーマです。これらの重要なテーマを概説する目的は、一般化された学習に関連しており、これらのテーマの有効性は、これらの概念がすべての科学分野に共通して重要であるという事実にあると言えます。意図としては、これらを学ぶことで、学生が科学に対する幅広い理解を築くことができるということです。「分野別の中核概念」という次元では、各科学分野における一連の重要な概念が概説されます。たとえば、物理科学には、フレームワークによって定められた一連の中核概念があります。[ 64 ]
共通コア教育基準は、読み書きとコミュニケーション能力を重視しています。英語と数学のこれらの基準の目的は、他国で実施されている基準と整合した、生徒の学習に関する測定可能な目標を作成し、米国の生徒がグローバルレベルで成功できるように準備することです。これは、厳格で質の高い学業基準を設定し、生徒を高等教育に備えさせることを目的としています。また、障害のある生徒は、個別教育計画（IEP）を通じて共通コア基準の下で適切に対応されなければならないことも明記されています。これらの基準の下では、科学的な文章の理解は、生徒が教科書を通して学ぶべき重要なスキルとなっています。[ 64 ]
しかし、証拠によれば、生徒は教科書から学ぶよりも、実践的で活動的かつ探究的な学習を通して科学をより効果的に学ぶことができる。特に学習障害のある生徒は、教科書ベースの学習よりも活動を通して科学を学んだ後の方が、単元テストでより良い成績を収めていることがわかっている。したがって、科学は体験的な活動を通して学ぶ方が効果的であると主張されている。さらに、生徒、特に学習障害のある生徒は、活動ベースの学習を通して学ぶ方が効果的であると感じていると報告されている。このような情報は、科学の教え方や、あらゆる能力の生徒にとって最も効果的な教え方を考える上で役立つ。[ 65 ]実験室は、実践的で活動ベースの学習の基本的な例である。実験室では、生徒は材料を使って科学的概念や現象を観察する。科学教育における実験室は、複数の異なる段階を含むことができる。これらの段階には、計画と設計、実行、分析と解釈が含まれる。多くの教育者は、実験室での作業が生徒の科学的思考、問題解決能力、認知発達を促進すると考えている。 1960年以降、科学教育の指導戦略はジャン・ピアジェの発達モデルを考慮に入れ、生徒が学習に積極的に参加することを必要とする具体的な教材や実験室環境を導入し始めた。[ 66 ]
科学の学習と教育における実験室の重要性に加えて、計算ツールを用いた学習の重要性も高まっています。技術の進歩によりSTEM分野で非常に普及した計算ツールの使用は、科学学習を支援することが示されています。教室での計算科学の学習は、生徒が現代の科学概念を学ぶための基礎になりつつあります。実際、次世代科学基準では、計算ツールとシミュレーションの使用が具体的に言及されています。計算ツールの使用を通じて、生徒は計算的思考に参加します。これは、コンピュータなどの計算ツールとのやり取りが重要な側面となる認知プロセスです。計算的思考が科学においてますます重要になるにつれて、科学教育者が取り組むべき学習のますます重要な側面となっています。[ 67 ]
実践的な活動と計算ツールの使用の両方を含む可能性のあるもう 1 つの戦略は、本物の科学学習体験を作成することです。本物の科学教育には、次のようないくつかの視点が提案されています。規範的視点 - 科学教育を現実世界で科学が実践されている方法にできるだけ近づけること。若者中心- 若い学生が興味を持つ問題を解決すること。文脈的- 規範的視点と若者中心の視点の組み合わせ。[ 68 ]実践的な探究と計算ツールを含む活動は本物である可能性がありますが、学校で一般的に使用されている探究課題は十分に本物ではなく、単純な「レシピ」実験に依存していることが多いと主張する人もいます。[ 69 ]本物の科学学習体験は、さまざまな形で実施できます。たとえば、できればオープンエンドの調査を含む実践的な探究。学生、教師、科学者のパートナーシップ (STSP) または市民科学プロジェクト。デザインベース学習 (DBL)。科学者が使用する Web ベースの環境の使用 (遺伝子やタンパク質のデータベース、アライメント ツールなどのバイオインフォマティクス ツールの使用)、および適応された一次文献（APL）を用いた学習は、科学コミュニティが知識を伝える方法にも学生を触れさせる。[ 70 ]これらの例などは、学校で教えられるさまざまな科学分野（学部教育も含む）に適用でき、科学カリキュラムに科学的実践を含めるという要求にも合致する。[ 62 ] [ 59 ]
非公式科学教育とは、博物館、メディア、地域密着型プログラムなど、正式な学校カリキュラムの外で行われる科学の教育と学習のことです。全米科学教師協会は、非公式科学教育に関する立場表明[ 71 ]を作成し、さまざまな状況や生涯にわたる科学学習を定義し、奨励しています。非公式科学教育の研究は、米国国立科学財団によって資金提供されています[ 72 ] 。非公式科学教育推進センター（CAISE）[ 73 ]は、非公式科学教育コミュニティ向けのリソースを提供しています。
非公式な科学教育の例としては、科学センター、科学博物館、新しいデジタル学習環境（例：グローバルチャレンジアワード）などがあり、その多くは科学技術センター協会（ASTC）のメンバーです。[ 74 ]フィラデルフィアのフランクリン研究所とボストンの科学博物館は、米国で最も古いこの種の博物館です。メディアには、NOVA、ニュートンのリンゴ、「ビル・ナイ・ザ・サイエンス・ガイ」 、「ビークマンズ・ワールド」、 「マジック・スクール・バス」 、「ドラゴンフライTV 」などのテレビ番組があります。アメリカのテレビにおける初期の科学教育の例としては、ダニエル・Q・ポシンによる「ドクター・ポシンの宇宙」、「私たちの周りの宇宙」、「巨人の肩」、「この世界から」などの番組があります。コミュニティベースのプログラムの例としては、4-H青少年育成プログラム、ハンズオン・サイエンス・アウトリーチ、NASAと放課後プログラム[ 75 ] 、ガールズ・アット・ザ・センターなどがあります。家庭教育は、かつての（1940年～1989年）Things of Scienceの定期購読サービスのような教育製品を通して奨励されている。[ 76 ]
2010年、米国科学アカデミーは、米国研究評議会の研究「非公式な環境における科学学習：人々、場所、そして追求」[78]に基づき、「科学に囲まれて：非公式な環境での科学学習」[ 77 ]を出版しました。「科学に囲まれて」は、非公式な科学環境における科学学習に関する最新の研究が、非公式な科学実践者の思考、活動、議論をどのように導くことができるかを示すリソースブックです。この本は、教育者、博物館専門家、大学教員、青少年指導者、メディア専門家、出版社、放送ジャーナリストなど、非公式な科学に携わる多くの人々に貴重な研究成果を提供しています。