This presentation showcases the initiatives by Copper Beech Elementary School, in the Abington School District, to increase the percent of students proficient or advanced on the Grade 4 Science PSSA through the use of data analysis, standards‐aligned instruction, and common assessments. 

Included in this presentation are examples of various tools used at Copper Beech Elementary School and instruction on how to implement these strategies into your school’s instructional practice and data analysis, toward the goal of improved student performance.

1

This presentation focuses upon strategies used by Copper Beech Elementary School in achieving the School Performance Profile (SPP) score displayed on the screen for the 2012‐2013 school year—a 91.7 building level academic score and, more specifically, 93.04% of students achieving at the proficient or advanced level on the Grade 4 Science PSSA.  

2

The demographics of Copper Beech Elementary School’s students population during the 2012‐2013 school year are shown.  Within Abington School District, Copper Beech is one of seven elementary schools, and is the largest of the elementary schools, with an enrollment just under 1,100 students.  

Shown is a breakdown of the individual Historically Underperforming (HUS) student groups.  At Copper Beech, both English Language Learners and Special Education students are included in general classroom instruction for science.

3

Copper Beech Elementary School’s initiative was to increase the number of students performing at a proficient or advanced level on the Grade 4 Science PSSA, and improve student achievement on curriculum‐based assessments.

Through alignment of curriculum and instruction to the Pennsylvania science standards and development of unit assessments that provide rigor at Webb’s Depth of Knowledge Levels 2 and 3, and focused analysis of student performance on those assessments, the goal was to provide standards‐based instruction to all students and ensure their familiarity with questions  at a level of rigor that would be experienced on the PSSA.  Thus, our benchmark for goal achievement was student performance on the Grade 4 Science PSSA as well as improved achievement on local science assessments.

4

The strategies implemented provide a framework that is replicable by other schools within Abington School District as well as schools and districts across the state.  Ultimately, as noted in the second bullet shown on the screen, our framework establishes the basis for implementation and delivery of a standards‐aligned curriculum.  

Fidelity of instructional delivery of this curriculum is achieved through data analysis, lesson planning, professional development, and the school’s administrative team serving as instructional leaders by providing feedback through observations and walkthroughs.

5

Research shows that implementation of standards‐based instruction can improve both teaching and learning.  Indeed, McRel’s review of more than 600 standards‐related studies found this to be true.  However, the research also found that implementation  of standards‐based instruction must be supported by local policy, professional development, standards‐based assessments, equitable instruction, and high expectations for all students.  

Each of these components is necessary.

6

Thus, while our framework includes analyzing student achievement data, aligning curriculum and instruction to standards, developing units of instruction that include hands‐on, inquiry‐based activities, and developing common assessments, there is also a significant amount of professional development corresponding to each of these activities.

Analysis of student achievement data is an ongoing process, with analysis by assessment anchor and standards not only of PSSA data (by student, class, grade level and subgroup), but also unit assessments.  In the case of Copper Beech, these assessments include formative and end‐of‐kit assessments as well as rubrics that correspond to inquiry activities.

Development of common assessments requires consideration of Webb’s Depth of Knowledge, reflection on the standards‐aligned curriculum to be taught, and then ongoing review of question efficacy based upon review of student performance.

7

Professional development is necessary in order to ensure teachers and administrators have the skills and knowledge to complete the work involved in data analysis, assessment development, and curricular alignment to standards..

With regard to data analysis, while the SPP indicator by itself provides a snapshot of Grade 4 performance on the Science PSSA, it is necessary to dig deeper.  Teachers as well as administrators need to develop the skills to conduct this further data analysis—looking at individual student performance and trends.

Standards alignment of curriculum, instruction and assessments requires an understanding of the spiraling aspect of the standards—and the need to connect learning in the primary grades to instruction in Grade 4 and beyond.  There needs to be an understanding of how standards can cross between content areas.  There needs to be an awareness of pacing, to ensure sufficient time is provided for instruction of content and exposure of content in a manner of depth and rigor that builds toward the potential for achievement on the Grade 4 Science PSSA.

Teachers must also be provided professional development that enables them to instruct science in an effective manner that utilizes hands‐on, inquiry‐based activities and ensures they have the content knowledge to respond to students’ questions and provide extension to the lesson activities.  Teachers must have an understanding of the science behind the kits being used in instruction.

8

For Copper Beech Elementary School, the framework for this initiative began in earnest with the implementation of a Superintendent’s Committee for K‐12 Science in the fall of the 2011‐2012 school year.  The purpose of this committee was to review the current K‐12 science instructional program for its alignment to Pennsylvania standards and ability to prepare students for success on the Grades 4 and 8 Science PSSAs and the Keystone Biology Exam.  Additionally, consideration was made of the effectiveness of the programs in preparing students for success in Advanced Placement science courses at the senior high school.The committee, divided into subgroups by grade span (K‐6, 7‐9, and 10‐12), reviewed the existing instructional programs as well as potential replacement programs for grades K‐6 instruction.  Ultimately, the committee recommended continuation of the existing K‐5 programs and implementation of a new program for grades 6‐8.  It was recommended the existing STC program for grades 4 and 5 be supplemented with new literacy components as well as the purchase of additional kits at all grade levels (so that all teachers in a grade level could instruct the same kit and concepts during the same marking period).  The program for grades 6‐8, Science Fusion, was recommended due to the depth of the science content  and the ability for the program to spiral to the junior high school.  Further recommendations were made to adjust the content of the grades 7 and 8 science program so that the Grade 8 Science Fusion program would spiral into Grade 9 Biology.The committee’s work also led to consideration of additional professional development needs, including those already mentioned with respect to assessments and content knowledge.  A Superintendent’s Committee for Biology Instruction was implemented the following school year to investigate potential adjustments to the Biology program preparing students for the Keystone Biology Exam and subsequent remediation as necessary.

9

Certainly, establishment of a Superintendent’s Committee would not be a requirement for completion of the tasks delineated in this initiative’s framework.  However, through the committee’s work several next steps and needs related to professional development were able to be identified.

As the committee completed its work, consideration was also made of the culture necessary to implement the framework.

A belief that all students can learn, a focus on academic achievement, an understanding of content and differentiation, and a climate of trust and collaboration were necessary for the work of the committee to be successful and for the subsequent work at the school and grade levels to meet with success.

10

While the work completed through the Superintendent’s Committee for K‐12 Science and the work at Copper Beech Elementary School occurred over the course of several years, and some actions are ongoing, the displayed Action Steps to Implementation could take place over the course of a school year with a school’s existing science program.

An assumption must be made however that the school has resources in place for implementation of a hands‐on science program.

With this assumption made, professional development must then occur to analyze student data, review and align existing instructional resources , develop a pacing guide, develop and/or refine common assessments, and provide professional development in both science content and effective instructional practices.

As noted, much of this work will be ongoing, with initial time needed for review and alignment of resources and development of a pacing guide and assessments.  

Particularly with respect to data analysis and assessment refinement, ongoing time will be needed to review student performance on local assessments and refine those assessments in response to student performance.  Likewise, professional development cannot be provided in a “one and done” format but rather must be made available throughout the course of the school year so that teachers have the necessary content knowledge for instruction of each unit as well as ongoing opportunities to add to their instructional toolkits.

11

Action Step #1 is noted as Data Analysis.  Displayed are the Grade 4 Science PSSA results for Copper Beech Elementary School for the past three years.  Certainly this basic level data analysis provides some initial information regarding student achievement by performance level.  

However, deeper analysis is needed.  Analysis of performance by subgroup and standard will provide a greater level of understanding of areas of strength and need.

12

This deeper analysis, a process for which professional development was provided to the Copper Beech Elementary School teachers, informs us that, from 2012 to 2013 (the time period during which this initiative was being implemented), the All group as well as the IEP and ED subgroups made growth.  

13

Within Abington School District, pivot tables have been developed to enable school administrators to perform this deeper data analysis for their schools—identifying student subgroups by ethnicity code, HUS, IEP status, Economically Disadvantaged status, and GIEP status.  

In the example shown, the pivot table for Copper Beech Grade 4 Science PSSA is set to display performance for the HUS group, which is identified as 77% of the 54 students achieving at a Proficient or Advanced level.

14

This data can be further drilled down by student to show (by current year teacher or last year’s teacher) individual student performance, by anchor and question type.

At Copper Beech Elementary School, this information is then able to be shared with classroom teachers at the start of the school year to inform instructional need.

This data analysis is also utilized by the school team in development of an annual Getting Results plan.

15

Action Step #2 calls for review of curricular resources for strengths and weaknesses, with Action Step #3 then involving alignment of the resources to Pennsylvania standards.

In Abington School District, this review of curricular resources occurred concurrently with development of a Planned Course of Study (PCS) for the elementary science course.  This PCS allowed for specific concepts and skills to be identified by kit and grade level to determine areas of deficiency and/or need to adjust which kits were taught in which grade level and in which sequence.

Displayed is an example of a chart utilized for this review.  Each kit was identified, by the grade level in which it was instructed, and the assessment anchors that were connected to the kit were identified..  

This process identified a deficiency in a few areas that were either not part of kits taught in the grade levels preceding the Grade 4 Science PSSA or were not taught in depth.  Therefore, supplemental materials were identified to fill those gaps.  These materials were purchased and professional development in use of these supplementary resources occurred.

16

A pacing guide was created as part of the process of Planned Course of Study development to identify the marking periods and grade levels at which specific topics and kits are instructed—as well as the program utilized in each grade level (FOSS, STC, FOCUS, or Science Fusion).

This pacing guide is detailed further within grade level Lesson Pacing Guides that are available to all teachers via the school district’s Intranet.  A sample Lesson Pacing Guide for Grade 4 is available as attachment “Science‐Copper Beech ES‐Lesson Pacing Guide”.

17

In addition to focus on standards alignment and pacing, time must also be spent providing professional development with respect to questioning and discussion techniques that utilize Webb’s Depth of Knowledge Levels 2 and 3.  

This professional development allowed for consideration of revision and refinement of assessments, with development of common formative and end‐of‐kit assessments.

18

Shown on this slide is one of two common rubrics that were developed for use in assessment of inquiry‐based, hands‐on activities.  As noted, students’ scores were entered in the Inquiry & Design portion of the standards‐based science gradebook.

19

The Technological Devices rubric displayed is the second of the common rubrics for inquiry‐based, hands‐on activities, and corresponds to the Technical Devices portion of the standards‐based gradebook.

Scoring students on their work using these two common rubrics, teachers are able during grade level meetings to review inter‐rater reliability of rubric use as well as concerns related to student understanding of concepts and lab investigations.

20

With a common electronic gradebook developed centrally in the Curriculum Department and pushed out to teachers, there is commonality in assignment titles, which allows for reports to be developed and run for analysis of student performance by classroom, student group and/or grade level.

In the case of this 2nd Marking Period gradebook, there are pre‐defined entries for the two common rubrics as well as for two kit‐based assessments—a mid‐kit formative assessment and an end‐of‐kit assessment—and also two FOCUS assignments (supplemental materials to the three STC kits taught in Grade 4 which fill in gaps identified during curricular alignment to the standards).

21

Running student performance reports on common assessments via our student information system, it is possible to identify areas of strength as well as need.  Shown on the screen are results from the 2012 and 2013 school years for comparison of students achieving proficient or advanced scores within the assessment categories noted on the Grade 4 standards‐based report card.

Review of students’ scores, in conjunction with review of assessment items, allows for consideration of instructional adjustment to better meet students’ academic needs.

In the example shown, you can see growth in all areas except Physical Sciences, which relates to instruction included with the Electric Circuits kit, and became an area of focus in instructional planning—considering why scores may have dropped and making appropriate instructional adjustments.

22

Instructional adjustments in some cases will be made to common instructional tools.  Displayed is a screenshot of a page from the Abington School District Intranet Teacher Forum, a site on which teachers may find approved Promethean Flipcharts for use in their instruction.

This site is organized by grade level and content area, and provides lesson resources that have been reviewed against a common rubric.  Teachers are able to go to this Intranet site and download curriculum‐based interactive Flipcharts.

Each classroom teacher has a Promethean Board in his/her classroom.

23

Displayed is a sample lesson plan that demonstrates the common structure to science lessons as found in teachers’ daily plans.  Note that materials and objectives are identified as is connection to information in the STC planner.

The activity identified in the lesson plan corresponds to assessment using the common inquiry‐based investigation rubrics shown a few slides earlier.

24

This lesson plan also demonstrates planning for a student investigation and utilization of the common inquiry‐based activity rubrics.

As described earlier, teachers are provided with a Lesson Pacing Guide (attachment “Science‐Copper Beech ES‐Lesson Pacing Guide” provides an example), which is available through the Intranet.  That guide provides detail with respect to the lessons and activities to be instructed during the course of the marking period.  There is an Instructional Minutes Superintendent’s Administrative Procedure for the school district which calls for 180 minutes of science instruction per week in Grade 4; however, those minutes may be divided into blocks of 45 minutes or 60 minutes, or some other structure to meet the needs of a particular lesson or activity.

Thus, the lesson shown on this slide, as an inquiry‐based activity, may involve a longer time period than another lesson that is presented using a Promethean Flipchart.

25

Professional development is key to helping teachers plan for their instruction and enabling them to deliver it in an effective manner that promotes learning for and by all students.

Over the course of our initiative and beyond, we have focused on professional development related to effective instruction, including questioning techniques, differentiation, and science content (the science behind the kits).

Also an integral focus of professional  development, as shown on the screen, is collaboration time for teachers to participate in grade level meetings to review student assessment results.  

26

Through our work with this initiative, we have kept focused on our ultimate goal—achievement by students on the Grade 4 Science PSSA as well as local assessments.  Using these assessments as our benchmarks, we continue to refine our lessons and instructional delivery.

27

Identified costs are based upon activities Abington School District engaged in as part of the science initiative and work of the Superintendent’s Committee for K‐12 Science.

Year 1—strengths and weaknesses were identified as part of the committee’s work.  Costs for both this work and professional development related to curricular alignment and science content had a contractual cost for staff participation beyond the school day.

Other Year 1 costs included the cost of purchasing additional kits and materials.  As a result of the committee’s recommendation, a change was made from swapping kits between schools throughout the year, and having teachers instruct different kits and content at different times, to having one kit available for each teacher.  This permitted all students in a grade level to be instructed on the same content at the same time.  This allowed for a more “true” pacing guide to be developed and for a firming up of spiraling leading to the Grade 4 Science PSSA, for all Grade 4 students would receive the same content at the same time in preparation for the PSSA.  FOCUS materials were also purchased as supplemental resources.

Year 2—professional development continued, with a focus on Webb’s Depth and review of common assessments.  Again, there were contractual costs for staff participation in this professional development beyond the school day.

In addition, there was a cost for purchase of additional copies of the STC literacy component for inclusion in instruction.  While 15 copies are included with kit purchase, additional copies were purchased to allow sufficient copies per classroom.

Ongoing costs include use of Study Island (although CDT could be utilized instead, and is available at no cost) and costs for refurbishment materials and further professional development.

28

As Abington School District embarked on the work toward this initiative, there were several challenges at both the district and school level that needed to be considered.

A District vision for science instruction needed to be established.  

Vertical alignment was necessary.  K‐12 instructors needed to be speaking with each other to ensure common pacing as well as spiraling of content from grade to grade and school to school (elementary to junior high school in particular).

A culture of responsibility, collaboration, and analysis, toward improvement for all students, needed to be established.

Time needed to be provided for professional development, data analysis, refinement of lessons and assessments.

Resources needed to be made available through purchase of additional kits, refurbishments, and literacy materials.

And, finally, fidelity of program implementation needed to be promoted through effective supervision of instruction.

29

We continue to analyze both PSSA and local common assessment data to inform instruction.

Looking ahead, to continued improvement in the SPP indicator that is part of this initiative as well as other indicators, we are working to utilize the literacy component of the science program, as well as writing tasks associated with inquiry investigations, to promote achievement in English Language Arts.

Our focus is also on instruction beyond the 4th Grade Science PSSA to ensure effective instruction is occurring to prepare students for success on the Grade 8 Science PSSA.

Toward that end, and toward continued improvement of teachers’ understanding of science content and effective instructional practices, we are in the planning stages for development of an Intranet resource portal through which teachers would be able to find brief video clips that instruct them in the “science behind the kit” and provide information on instructional practices such as differentiation and questioning techniques (that further develop use of Level 3 questioning and discussion), among other resources.

Our initiative is ongoing.  We strive to continue to achieve and make growth in the Science SPP Indicator, and through our work look forward to improved student performance in all content areas.

30

Contact information, for more information regarding our initiative.

31