المعرفة العلمية

تشمل الثقافة العلمية مهارات الكتابة والحساب والتقنية الرقمية، وكلها مرتبطة بفهم العلوم ومنهجيتها وملاحظاتها ونظرياتها . وتركز الثقافة العلمية بشكل أساسي على فهم المنهج العلمي ، ووحدات وأساليب القياس ، والمنهج التجريبي ، وفهم الإحصاءات ، ولا سيما الارتباطات والتمييز بين الملاحظات النوعية والكمية والإحصاءات الإجمالية . كما تشمل فهمًا أساسيًا للمجالات العلمية الرئيسية ، مثل الفيزياء والكيمياء والأحياء وعلم البيئة والجيولوجيا والحوسبة .

يُعرّف إطار برنامج التقييم الدولي للطلاب (PISA) التابع لمنظمة التعاون الاقتصادي والتنمية (OECD) لعام 2015، الثقافة العلمية بأنها "القدرة على التفاعل مع القضايا المتعلقة بالعلوم، ومع أفكار العلم، كمواطن واعٍ". ^{[ 1 ]} وبالتالي، فإن الشخص المثقف علميًا يكون على استعداد للمشاركة في حوار منطقي حول العلوم والتكنولوجيا، الأمر الذي يتطلب الكفاءات التالية:

• شرح الظواهر علمياً – التعرف على مجموعة من الظواهر الطبيعية والتكنولوجية وتقديمها وتقييمها.
• تقييم وتصميم البحث العلمي – وصف وتقييم التحقيقات العلمية واقتراح طرق لمعالجة الأسئلة علمياً.
• تفسير البيانات والأدلة علمياً – تحليل وتقييم البيانات والادعاءات والحجج في مجموعة متنوعة من التمثيلات واستخلاص استنتاجات علمية مناسبة.

بحسب المركز الوطني الأمريكي لإحصاءات التعليم، فإن "المعرفة العلمية هي معرفة وفهم المفاهيم والعمليات العلمية اللازمة لاتخاذ القرارات الشخصية، والمشاركة في الشؤون المدنية والثقافية، والإنتاجية الاقتصادية". ^{[ 2 ]} ويُعرَّف الشخص المُلمّ بالعلوم بأنه الشخص الذي لديه القدرة على:

• الفهم والتجربة والاستدلال ، بالإضافة إلى تفسير الحقائق العلمية ومعانيها.
• اسأل، أو ابحث، أو حدد إجابات لأسئلة نابعة من الفضول حول التجارب اليومية.
• وصف وتفسير وتوقع الظواهر الطبيعية .
• اقرأ المقالات العلمية في الصحافة الشعبية وشارك في حوار اجتماعي حول صحة الاستنتاجات.
• تحديد القضايا العلمية الكامنة وراء القرارات الوطنية والمحلية والتعبير عن المواقف المستندة إلى العلم والتكنولوجيا.
• قم بتقييم جودة المعلومات العلمية بناءً على مصدرها والأساليب المستخدمة في إنتاجها.
• طرح الحجج وتقييمها بناءً على الأدلة وتطبيق الاستنتاجات المستخلصة من هذه الحجج بشكل مناسب. ^{[ 3 ]}

يمكن تعريف الثقافة العلمية بلغة مشابهة لتعريفات الثقافة البحرية، ^{[ 4 ]} والثقافة في علوم الأرض ^{، [ 5 ]} والثقافة المناخية. ^{[ 6 ]} وبالتالي، يستطيع الشخص المتعلم علميًا ما يلي:

• فهم العلوم ذات الصلة بالقضايا البيئية والاجتماعية.
• التواصل بوضوح بشأن العلوم.
• اتخذ قرارات مدروسة بشأن هذه القضايا.

وأخيرًا، قد تتضمن الثقافة العلمية مواقف محددة تجاه تعلم العلوم واستخدامها. فالمواطنون المثقفون علميًا قادرون على البحث في الحقائق بأنفسهم. ^{[ 7 ]}

لطالما كانت الإصلاحات في تعليم العلوم في الولايات المتحدة مدفوعة بتحديات استراتيجية، مثل إطلاق القمر الصناعي سبوتنيك عام 1957 والازدهار الاقتصادي الياباني في ثمانينيات القرن العشرين. ^{[ 8 ]} وقد شاع مصطلح "الثقافة العلمية" على يد بول هيرد عام 1958، ^{[ 9 ]} حين أشار إلى أن المشكلة المُلحة في التعليم هي "سد الفجوة بين ثراء الإنجازات العلمية وفقر الثقافة العلمية في أمريكا". ^{[ 10 ]} ويرى هيرد أن الابتكار السريع في العلوم والتكنولوجيا يتطلب تعليمًا "مناسبًا لمواجهة تحديات الثورة العلمية الناشئة". ^{[ 10 ]} ويكمن وراء دعوة هيرد فكرة "أن إتقان قدرٍ من العلوم يُعدّ إعدادًا أساسيًا للحياة المعاصرة". ^{[ 9 ]}

تضمنت التعريفات الأولية لمحو الأمية العلمية شرحًا للمحتوى الذي ينبغي على الناس فهمه، وغالبًا ما كانت تتبع خطوطًا تقليدية إلى حد ما ( علم الأحياء ، والكيمياء ، والفيزياء ). وتم تعريف علوم الأرض بشكل ضيق نوعًا ما على أنها عمليات جيولوجية موسعة. في العقد الذي تلا تلك الوثائق الأولية، قام علماء المحيطات والمعلمون بمراجعة مفهوم محو الأمية العلمية ليشمل وجهات نظر أكثر حداثة ومنهجية للعالم الطبيعي، مما أدى إلى برامج محو الأمية العلمية للمحيطات والمناخ وعلوم الأرض ، وما إلى ذلك.

منذ خمسينيات القرن العشرين، ازداد التركيز في مفهوم الثقافة العلمية على اعتبار المعرفة العلمية مرتبطة بالسياق الاجتماعي ومتأثرة بشدة بالتجربة الشخصية. ^{[ 9 ]} تُعتبر الثقافة العلمية حقًا من حقوق الإنسان ^{[ 11 ]} ، كما تُعدّ المعرفة العملية بالعلوم ودورها في المجتمع شرطًا أساسيًا لأفراد المجتمع المسؤولين ، إذ تُساعد عامة الناس على اتخاذ قرارات أفضل وإثراء حياتهم. ^{[ 12 ] [ 13 ]} في الولايات المتحدة، يمكن ملاحظة هذا التغيير في التركيز في أواخر ثمانينيات وأوائل تسعينيات القرن العشرين، مع نشر كتاب " العلم لجميع الأمريكيين" ^{[ 14 ]} و "معايير الثقافة العلمية" . ^{[ 15 ]}

عرّفت معايير التعليم العلمي الوطنية (1996) الثقافة العلمية بأنها "معرفة وفهم المفاهيم والعمليات العلمية اللازمة لاتخاذ القرارات الشخصية، والمشاركة في الشؤون المدنية والثقافية، والإنتاجية الاقتصادية". ^{[ 16 ]} كما أكدت هذه المعايير أن الثقافة العلمية لا تقتصر على مجرد حفظ محتوى علمي محدد، بل تشمل تنمية قدرات ومهارات أساسية. "الثقافة العلمية تعني قدرة الشخص على طرح الأسئلة، وإيجاد إجابات لها، أو تحديدها، انطلاقًا من فضوله حول التجارب اليومية. وتعني أيضًا قدرة الشخص على وصف الظواهر الطبيعية وتفسيرها والتنبؤ بها". ^{[ 17 ]}

يؤكد البعض على أهمية وجود "روح" أساسية تُتيح المشاركة في النقاشات والمجتمعات العلمية. ومن أهم هذه الروح أن تكون الملاحظات والفرضيات المتعلقة بالاكتشاف العلمي جزءًا من عملية مشتركة؛ وأن الأفكار هي المهمة، وليس مكانة الشخص الذي يُعبّر عنها؛ وأن الأهم هو الأدلة الموضوعية، وليس النتائج المرجوة؛ وأن التصريحات التي تتجاوز الملاحظات يجب أن تخضع للاختبار. ^{[ 18 ]}

في الآونة الأخيرة، أشارت الدعوات إلى "الثقافة العلمية" إلى أن المعلومات المضللة والمغلوطة تشكل خطراً. وتقترح هذه الدعوات أن الثقافة العلمية المدنية، والثقافة العلمية في مجال الإعلام الرقمي، والثقافة العلمية المعرفية، كلها عناصر مهمة في التعليم، لكي يكون الأفراد على دراية علمية ويشاركوا في صنع القرار الفردي والجماعي في مجتمع ديمقراطي. ^{[ 19 ]}

تشير مقارنات آراء المواطنين والعلماء التي أجراها مركز بيو للأبحاث إلى اختلاف وجهات نظرهم اختلافاً كبيراً بشأن مجموعة من القضايا المتعلقة بالعلوم والهندسة والتكنولوجيا. ويُقيّم كل من المواطنين والعلماء تعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات في الولايات المتحدة تقييماً متدنياً. ^{[ 20 ]}

إن الترابط بين الإنسان وبيئته الطبيعية هو جوهر المعرفة العلمية في أنظمة الأرض. وكما تم تحديده بتوافق آراء العلماء والمعلمين على مستوى البلاد، تتكون هذه المعرفة من جزأين رئيسيين. أولاً، يتم تعريف الشخص المتعلم بلغة تعكس التعريف المذكور أعلاه للمعرفة العلمية. ثانياً، يتم سرد مجموعة من المفاهيم، منظمة في ستة إلى تسعة أفكار رئيسية أو مبادئ أساسية. وقد تم تطبيق هذه العملية التعريفية أولاً على معرفة المحيطات، ^{[ 4 ]} ثم على البحيرات العظمى ، ^{[ 21 ]} والمصبات ، ^{[ 22 ]} والغلاف الجوي ، ^{[ 23 ]} والمناخ. ^{[ 6 ]} وتُعد معرفة علوم الأرض ^{[ 5 ]} أحد أنواع المعرفة المحددة لأنظمة الأرض؛ وتمثل صفات الشخص المتعلم في علوم الأرض صفات جميع تعريفات معرفة أنظمة الأرض.

وفقًا لمبادرة محو الأمية العلمية للأرض، فإن الشخص الملم بعلوم الأرض:

• يفهم المفاهيم الأساسية للعديد من أنظمة الأرض
• يعرف كيفية إيجاد وتقييم المعلومات ذات المصداقية العلمية حول الأرض
• التواصل بشأن علوم الأرض بطريقة هادفة
• قادر على اتخاذ قرارات مستنيرة ومسؤولة فيما يتعلق بالأرض ومواردها ^{[ 5 ]}

All types of literacy in Earth systems have a definition like the above. Ocean literacy is further defined as "understanding our impact on the ocean and the ocean's impact on us".^[4] Similarly, the climate literacy website includes a guiding principle for decision making; "humans can take action to reduce climate change and its impacts".^[6] Each type of Earth systems literacy then defines the concepts students should understand upon graduation from high school. Current educational efforts in Earth systems literacy tend to focus more on the scientific concepts than on the decision-making aspect of literacy, but environmental action remains as a stated goal.

The theme of science in a socially-relevant context appears in many discussions of scientific literacy. Ideas that turn up in the life sciences include an allusion to ecological literacy, the "well-being of earth". Robin Wright, a writer for Cell Biology Education, laments "will [undergraduates'] misunderstandings or lack of knowledge about science imperil our democratic way of life and national security?"^[24] A discussion of physics literacy includes energy conservation, ozone depletion and global warming.^[25] The mission statement of the Chemistry Literacy Project includes environmental and social justice.^[26] Technological literacy is defined in a three-dimensional coordinate space; on the knowledge axis, it is noted that technology can be risky, and that it "reflects the values and culture of society".^[27] Energy literacy boasts several websites, including one associated with climate literacy.^[6]

يمكن أن يكون للمواقف تجاه العلوم تأثير كبير على الثقافة العلمية. في نظرية التعليم ، يندرج فهم المحتوى ضمن المجال المعرفي، بينما تندرج المواقف ضمن المجال العاطفي. ^{[ 28 ]} وبالتالي، يمكن أن تعمل المواقف السلبية، مثل الخوف من العلوم، كحاجز عاطفي وعائق أمام الفهم وتحقيق أهداف التعلم المستقبلية. في الولايات المتحدة، من المعروف أن مواقف الطلاب تجاه العلوم تبدأ بالتراجع بدءًا من الصف الرابع وتستمر في التراجع خلال المرحلتين الإعدادية والثانوية. ^{[ 29 ]} ينبع هذا التراجع في المشاعر السلبية تجاه العلوم من التركيز المتزايد على الدرجات. يبدأ الطلاب بالشعور بأنهم يحققون نتائج أقل، مما يؤدي إلى فقدانهم الحافز في الفصل الدراسي وانخفاض مشاركتهم. وقد ثبت علميًا أن الطلاب الذين يحتفظون بحافز عالٍ للتعلم يتمتعون بموقف أكثر إيجابية تجاه المادة. ^{[ 30 ]} تشير الدراسات التي تناولت مواقف طلاب الجامعات تجاه تعلم الفيزياء إلى إمكانية تقسيم هذه المواقف إلى فئات: الروابط بالواقع، والروابط الشخصية، والروابط المفاهيمية، وجهد الطالب، وحل المشكلات. ^{[ 31 ]}

يشير جانب اتخاذ القرار في الثقافة العلمية إلى مواقف أخرى تجاه حالة العالم، ومسؤولية الفرد عن رفاهيته، وشعوره بالقدرة على إحداث تغيير. قد تكون هذه المواقف مؤشرات مهمة للثقافة العلمية، كما هو موضح في حالة الثقافة المتعلقة بالمحيطات. ^{[ 32 ]}

في المراحل الدراسية من الروضة وحتى الصف الثاني عشر، لا تتناول معايير التعلم عادةً الجانب العاطفي نظرًا لصعوبة تطوير استراتيجيات التدريس وتقييم اتجاهات الطلاب. وقد أظهرت العديد من استراتيجيات التدريس الحديثة آثارًا إيجابية على اتجاهات الطلاب نحو العلوم، بما في ذلك استخدام أساليب التدريس المتمحورة حول الطالب ، واستراتيجيات التعلم المبتكرة، وتوظيف مجموعة متنوعة من أساليب التدريس. ^{[ 29 ] [ 30 ] [ 33 ]} كما ثبت أن التعلم القائم على المشاريع يُحسّن اتجاهات الطلاب نحو المادة الدراسية ويُنمّي مهاراتهم في المعالجة العلمية. ^{[ 30 ]}

يمكن للمعلمين استخدام مقاييس ليكرت أو المقاييس التفاضلية لتحديد ومراقبة التغيرات في مواقف الطلاب تجاه العلوم وتعلم العلوم.

يميل أنصار الثقافة العلمية إلى التركيز على ما يتعلمه الطالب عند تخرجه من المدرسة الثانوية. لطالما كانت الثقافة العلمية عنصرًا هامًا في حركة المعايير التعليمية. وقد صِيغت جميع وثائق الثقافة العلمية بهدف واضح هو التأثير على المعايير التعليمية، كوسيلة لتوجيه المناهج الدراسية والتدريس والتقييم، وفي نهاية المطاف، التعلم على مستوى الدولة. ^{[ 34 ]} علاوة على ذلك، توفر الثقافة العلمية أساسًا هامًا لاتخاذ قرارات اجتماعية مستنيرة. فالعلم عملية إنسانية تُجرى في سياق اجتماعي، مما يجعله جزءًا لا يتجزأ من تعليمنا العلمي. ولكي يتمكن الناس من اتخاذ قرارات مستنيرة بالأدلة، ينبغي على الجميع السعي إلى تحسين ثقافتهم العلمية. ^{[ 35 ]}

أشارت الأبحاث ذات الصلة إلى طرق لتعزيز الثقافة العلمية لدى الطلاب بشكل أكثر فعالية. ^{[ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]} وتتعدد البرامج الرامية إلى تعزيز الثقافة العلمية بين الطلاب، بما في ذلك العديد من البرامج التي ترعاها شركات التكنولوجيا، بالإضافة إلى مسابقات المعلومات العامة والمعارض العلمية. ومن بين هذه البرامج جائزة التحدي العالمي ، ومسابقة علوم المحيطات الوطنية، وبرنامج أكشن بيوساينس. ^{[ 39 ]}

حاولت بعض المنظمات مقارنة مستوى الثقافة العلمية لدى البالغين في مختلف البلدان. ​​وخلصت منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية إلى أن مستوى الثقافة العلمية في الولايات المتحدة لا يختلف اختلافًا ملحوظًا عن متوسط ​​المنظمة. ^{[ 40 ]} وذكرت مجلة ساينس نيوز أن "المعدل الأمريكي الجديد، استنادًا إلى استبيانات أُجريت عام 2008، يقل بسبع نقاط مئوية عن السويد، الدولة الأوروبية الوحيدة التي تتجاوز الأمريكيين. ويزيد الرقم الأمريكي قليلًا عن نظيره في الدنمارك وفنلندا والنرويج وهولندا. وهو ضعف معدل عام 2005 في المملكة المتحدة (والمعدل الإجمالي للاتحاد الأوروبي)." ^{[ 41 ]}

يسعى أساتذة الجامعات إلى تطوير أدوات موثوقة لقياس الثقافة العلمية، ويتزايد استخدام قوائم المفاهيم في مجالات الفيزياء وعلم الفلك والكيمياء وعلم الأحياء ^{[ 42 ]} وعلوم الأرض. ^{[ 43 ]}

• آدامز، دبليو كيه؛ بيركنز، كيه كيه ؛ بودوليفسكي، إن إس؛ دوبسون، إم؛ فينكلشتاين، إن دي؛ ويمَن، سي إي (2006). "أداة جديدة لقياس معتقدات الطلاب حول الفيزياء وتعلمها: استبيان كولورادو لمواقف التعلم تجاه العلوم" . مجلة Physical Review Special Topics - Physics Education Research . 2 (1) 010101. Bibcode : 2006PRPER...2a0101A . doi : 10.1103/PhysRevSTPER.2.010101 .
• الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم (1993). معايير محو الأمية العلمية . مطبعة جامعة أكسفورد . ISBN 978-0-19-508986-8.
• المعهد الأمريكي للعلوم البيولوجية (2011). "العلوم البيولوجية التطبيقية" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 سبتمبر 2011 .
• بلوم، بكالوريوس العلوم ؛ إنجلهارت، دكتور في الطب؛ فورست، إي جيه؛ هيل، دبليو إتش؛ كراثوول، دي آر (1969). تصنيف الأهداف التعليمية: تصنيف الغايات التعليمية . أديسون-ويسلي . ISBN 978-0-679-30211-7.
• مشروع محو الأمية الكيميائية (2009). "مشروع محو الأمية الكيميائية" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 سبتمبر 2011 .
• شبكة محو الأمية المناخية (2011). "محو الأمية المناخية" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 سبتمبر 2011 .
• كودابا، سينثيا (2008). "معرفة المحيطات: الأمر يتجاوز مجرد المحتوى" . علم المحيطات . 21 (4): 10-11 . Bibcode : 2008Ocgpy..21d..10C . doi : 10.5670/oceanog.2008.21 .
• مبادرة محو الأمية العلمية لعلوم الأرض (2009). "مبادئ محو الأمية العلمية لعلوم الأرض: الأفكار الرئيسية والمفاهيم الداعمة لعلوم الأرض" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 سبتمبر 2011 .
• جامير، إلسا؛ بيرسون، جريج، محرران. (2006). إحصاء التكنولوجيا: مناهج تقييم الثقافة التكنولوجية . مطبعة الأكاديميات الوطنية . doi : 10.17226/11691 . ISBN 978-0-309-10183-7.
• هوبسون، آرت (2003). "محو الأمية الفيزيائية والطاقة والبيئة" (ملف PDF) . تعليم الفيزياء . 38 (2): 109-114 . Bibcode : 2003PhyEd..38..109H . doi : 10.1088/0031-9120/38/2/301 . S2CID 250742800 . 
• ليباركين، جيه سي؛ وارد، إي إم جي؛ أندرسون، إس دبليو؛ كورتماير، جي؛ رايبورن، إس بي (2011). "إعادة النظر في قائمة مفاهيم علوم الأرض: دعوة للمجتمع". مجلة الجمعية الجيولوجية الأمريكية اليوم . 21 (8): 26-28 . رمز Bibcode : 2011GSAT...21h..26L . doi : 10.1130/G110GW.1 .
• كليمكوفسكي، مايكل دبليو؛ أندروود، سونيا إم؛ غارفين-دوكساس، آر. كاثلين (2010). "أداة المفاهيم البيولوجية (BCI): أداة تشخيصية للكشف عن تفكير الطلاب". arXiv : 1012.4501v1 [ q-bio.OT ].
• الأكاديمية الوطنية للعلوم (1996). معايير التعليم العلمي الوطنية (تقرير). مطبعة الأكاديمية الوطنية .
• المركز الوطني لإحصاءات التعليم (2011). "المؤشر الدولي لمحو الأمية في الرياضيات والعلوم (المؤشر 16-2011)" . حالة التعليم . مؤرشف من الأصل في 31 يناير 2012. تم الاطلاع عليه في 20 سبتمبر 2011 .
• الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (2008). "محو الأمية في مصبات الأنهار" . estuaries.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 سبتمبر 2011 .
• "محو الأمية المحيطية: فهم تأثير المحيط عليك وتأثيرك عليه" . شبكة محو الأمية المحيطية. 2011. مؤرشف من الأصل في 24 نوفمبر 2010. تم الاطلاع عليه في 20 سبتمبر 2011 .
• برنامج منح أوهايو البحرية (2010). "محو الأمية في منطقة البحيرات العظمى" . مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2021. تم الاطلاع عليه في 20 سبتمبر 2011 .
• روثرفورد، ف. جيمس؛ أهلغرين، أندرو (1991). العلم لجميع الأمريكيين: التعليم من أجل مستقبل متغير . مطبعة جامعة أكسفورد . ISBN 978-0-19-506771-2.
• روثرفورد، ف. جيمس (1997). "سبوتنيك وتعليم العلوم" . تأملات حول سبوتنيك: ربط الماضي والحاضر والمستقبل للإصلاح التربوي . واشنطن العاصمة: الأكاديمية الوطنية للعلوم .
• UCAR (2007). "محو الأمية العلمية للغلاف الجوي: المبادئ الأساسية والمفاهيم الجوهرية لعلوم الغلاف الجوي" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 سبتمبر 2011 .
• رايت، روبن (2005). " مقررات علم الأحياء الجامعية لغير المتخصصين: نحو منهج عملي" . تعليم بيولوجيا الخلية . 4 (3): 189-196 . doi : 10.1187/cbe.05-04-0075 . PMC 1201698. PMID 16220140 .  
• رالوف، جانيت (13 مارس 2010). "محو الأمية العلمية: المقررات الجامعية الأمريكية لها أهمية بالغة" . أخبار العلوم . مؤرشف من الأصل في 15 يونيو 2010. تم الاطلاع عليه في 9 يناير 2020 .