Hva skjer i naturfagklasserommet? Klasseromsstudien PISA+ i lys av nye PISA-resultater

Transkript

1 Hva skjer i naturfagklasserommet? Klasseromsstudien PISA+ i lys av nye PISA-resultater resultater. Marianne Ødegaard Naturfagsenteret PISA+ forskningsgruppe: Kirsti Klette, Svein Lie, Doris Jorde, Øistein Anmarkrud, Nina Arnesen, Ole Kristian Bergem, Astrid Roe, Torgeir Christiansen, Jo-Rasmus Zachariassen grønn greie Epost: marianne.odegaard@naturfagsenteret.no

2 PISA+ + Prosjekt for Lærings- og Undervisnings-Strategier i Skolen Videobasert klasseromsstudie på 9. trinn i fagene: Matematikk Naturfag Norsk (lesing)

3 Motivasjon for PISA+ Bidra til å kaste lys over PISA/TIMSS funn som betraktes som problematiske (Lie et al 1997, Lie et al 2001, Grønmo et al 2004, Kjærnsli et al 2004). Utdype nyere norsk empirisk skole/klasseromsforskning, særlig følgeforskningen av Reform 97 (Haug 2003; Imsen 2003; Alseth et al 2003; Klette 2003).

4 Problematiske norske PISA/TIMSS - funn Prestasjoner på alle tre fagområder nær gjennomsnittet for OECD land Betydelig tilbakegang i elevprestasjoner fra 1995 til 2003 i matematikk og naturfag Relativt store forskjeller i prestasjoner mellom elever i alle fag Svakt utviklet repertoar av læringsstrategier Svakt læringstrykk Høyt nivå av bråk og uro

5 Overordnede forskningsspørsm rsmål l for PISA+ Hvordan kan vi forstå og fortolke de generelle mønstre og funn som ligger i de norske PISA/TIMSS dataene? Hvordan kan vi forstå de pedagogiske prosesser som bidrar til denne situasjonen? Hvilke tiltak kan føre til forbedring av norsk grunnopplæring innenfor rammene av et livslangt læringsperspektiv?

6 Resultater i naturfag Land Gj.snitt St. avvik Finland 563 (2,0) 86 Canada 534 (2,0) 94 Japan 531 (3,4) 100 New Zealand 530 (2,7) 107 Australia 527 (2,3) 100 Nederland 525 (2,7) 96 Korea 522 (3,4) 90 Tyskland 516 (3,8) 100 Storbritannia 515 (2,3) 107 Tsjekkia 513 (3,5) 98 Sveits 512 (3,2) 99 Østerrike 511 (3,9) 98 Belgia 510 (2,5) 100 Irland 508 (3,2) 94 Ungarn 504 (2,7) 88 Sverige 503 (2,4) 94 OECD gj.snitt 500 (0,5) 95 Polen 498 (2,3) 90 Danmark 496 (3,1) 93 Frankrike 495 (3,4) 102 Island 491 (1,6) 97 USA 489 (4,2) 106 Slovakia 488 (2,6) 93 Spania 488 (2,6) 91 Norge 487 (3,1) 96 Luxembourg 486 (1,1) 97 Italia 475 (2,0) 96 Portugal 474 (3,0) 89 Hellas 473 (3,2) 92 Tyrkia 424 (3,8) 83 Mexico 410 (2,7) 81 ( ) Standardfeil i parentes Naturfag

7 Endring i norske prestasjoner fra Naturfag Lesing Matematikk

8 Prestasjoner i et nordisk perspektiv over eller under OECD-gjennomsnittet Norge Danmark Finland Island Sverige Naturfag Lesing Matematikk

9 Kjønnsforskjeller (positive verdier betyr her i guttenes favør) Naturfag Lesing Matematikk Norge Danmark Finland Island Sverige OECD

10 Kompetanser i naturfag Norge Danmark Finland Island Sverige Kompetanse Identifisere 1 Forklare Kompetanse 2 Kompetanse Bruke 3 naturfaglige fenomener naturfaglig spørsmål naturvitenskapelig evidens

11 Resultater for naturfagdisiplinene Relative styrker og svakheter, ikke skåre i absolutt forstand Geofag Biologi Fys/kjemi Norge Danmark Finland Island Sverige

12 Datagrunnlag Seks ulike skoler ble forespurt/valgt ut fra kriteriene: Demografisk spredning (urbaniseringsgrad) Ulik organisering ( alternativ - tradisjonell ) Andel fremmedspråklige elever Pilotering ble gjennomført ved to skoler på et tidlig tidspunkt i prosjektet (en tradisjonell + en alternativ )

13 Forskningsdesign Videoopptak av alle timer i matematikk, naturfag og norsk i ca. tre uker fra de utvalgte klasser. Våre data er: Videoopptak og feltobservasjoner ca.150 økter, (45 i naturfag) Intervjuer (elever og lærere) Kopi av elevarbeid / oppgaver o.l. Kopi av annet undervisningsmateriale

14 Heavy Teknologi Computer Workstation med tilhørende kabler Fra gangen kunne teknikere kontrollere: Videoopptak Lydopptak Fjernstyrt kamera Lydfeedback til klasseromsobservatørene Photo: Ola Sæther

15 Full kontroll! Teknisk utstyr

16 Fjernstyrt lærerkameral

17 Helklassekamera

18 Fokusgruppe kamera

19 PISA+ - videoanalyser Videoene analysert med tre perspektiver: Felles analyser der alle tre fag sammenlignes Analyse av timene i de enkelte fag for å beskrive typiske pedagogiske prosesser Detaljanalyser av sekvenser av timer, enkelttimer eller bestemte fenomener, gjerne ytterligere belyst gjennom elevintervjuer

20 Analyse i Videograph

21 Felles analyse- kategorier (Klette et al, 2005) Læreraktivitet ved individuelt arbeid Helklasseinstruksjon individuell monolog veiledning Læreraktiviteter allmenngjøring dialogisk av elevers ved gruppearbeid spørsmål spørsmål/svar gruppe helklassediskusjon veiledning går individuell lese ut høyt av rommet veiledning ikke-interaksjon gruppeveiledning elevpresentasjon allmenngjøring av tilrettelegge og instruere irettesetting gruppers spørsmål ikke-interaksjon ikke-faglig kommentar/beskjed går ut av rommet

22 Analyse i Videograph

23 Analyse av alle timer 80 % Hel klasse Individuelt Gruppe 20 0 Matematikk Naturfag Norsk Videograf analyser overført til SPSS - viser prosentandel av kodet tid

24 Læreren ~ analyseenhet Teacher lærer no6 no5 no4 no3 na6 na5 na4 na3 na2 na1 ma6 ma5 ma4 ma3 ma2 ma1 instr indiv gruppe 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 Mean

25 I naturfag: Læreraktivitet ved helklasseundervisning Monologisk instruksjon Dialogisk instruksjon Spørsmål svar Helklassesamtale Elevpresentasjon Tilrettelegge Irettesetting Ikke-faglig kommentar %

26 Forskningsspørsm rsmål l for naturfag: Hvilke læringsaktiviteter får elevene tilbud om i naturfagundervisningen? I hvilken grad er elevene med og påvirker sin egen naturfagundervisning? I hvilken grad tilrettelegges det for at elever skal tilegne seg naturfaglig kunnskap basert på egne erfaringer og bruk av samtale og naturvitenskapelig språk?

27 Analysekategorier i naturfag ~ PISA+ (Arnesen og Ødegaard, 2006) Inspirert av sentrale arbeider innen science education / naturfagdidaktikk bl.a.: Talking science Lemke (1990) Meaning making in science classoms Mortimer og Scott (2003)

28 Analysekategorier i naturfag ~ PISA+ Læreres undervisningstilbud Klassesamtaler Elevaktiviteter

29 Analysekategorier Sosialt språk Vitenskapelig fokus Referanse

30 Aktivere tidl.kunnskap Faglig appetittvekker Oppsummere Gjennomgå arbeid Gjennomgå lekser Ny fagkunnskap Praktisk arbeid Tilrettelegge 50 % Læreres undervisningstilbud Viser hovedaktivitet pr. minutt i prosent.

31 Tilrettelegge Aktivere tidl.kunnskap Faglig appetittvekker Oppsummere Gjennomgå arbeid Gjennomgå lekser Ny fagkunnskap Praktisk arbeid 50 % Læreres undervisningstilbud? Viser hovedaktivitet pr. minutt i prosent.

32 Elevaktiviteter % følger med/ noterer leser stille arbeid praktisk arbeid med oppgaver bruker IKT

33 Læringsaktiviteter i naturfag Ikke-gjennomgåtte oppgaver: Læringsaktiviteter prosjektarbeid? oppgaver fra arbeidsplanen lab-rapporter senere tilbakemelding elevautonomi,tilpasset oppl. fra læreplanen, skolen Tilrettelegge Aktivere tidl.kunnskap Faglig appetittvekker Oppsummere Gjennomgå arbeid Gjennomgå lekser Ny fagkunnskap Praktisk arbeid

34 Funn, matematikk Matematikktimene karakteriseres av monotone arbeidsformer sentrert rundt teorigjennomgang og individuell oppgaveløsning. Mange elever opplever faget som kjedelig og etterspør relevans. Oppgaver er lite knyttet til elevenes hverdagsliv og praktisk anvendelse Bruk av arbeidsplan gir elevene muligheter til å velge strategier som gjør at man blir ferdig med arbeidsoppgavene i faget i løpet av en til to dager, selv om arbeidsplanperioden kan strekke seg over tre uker.

35 Organisering i skolen - arbeidsplaner Arbeidsplaner er et skriftlig dokument som er styrende for elevenes arbeid hjemme og på skolen. Det angir mål og oppgaver i de ulike fag. Alle seks klasser (skoler) benytter en eller annen form for arbeidsplan. Flere gjør også bruk av arbeisøkter/studietimer. Arbeidsplaner (AP) blir av lærerne ansett som et velegnet verktøy for å løse problemer knyttet til differensiering og individuelt tilpasset opplæring. De gir rom for varierte og tilpassede arbeidsoppgaver.

36 Organisering arbeidsplaner forts. Bruk av AP løser noen utfordringer, men skaper nye. De mest åpenbare nye problemområder synes å være: 1) Fokus på skriftlig arbeid. 2) Lite systematisk oppfølging av elevenes arbeider. 3) Utbredt aktivitetsorientering - fokus på å løse oppgaver, noe som kan stå i motsetning til læringsorientering, med fokus på læringsmål. 4) Enkeltelever blir sittende passive, uten å gjøre noe relevant faglig arbeid i hele arbeidsøkten. 5) Ved at elevene selv er ansvarlig for tidsbruken i arbeidsøktene, fratas læreren sanksjons- og styringsmidler.

37 Selvregulering? O: Ja. Og hvor lang tid bruker dere på matematikk i løpet av de to ukene? Hjemme, ikke i veiledningstimene, men hjemme. A: Vel jeg har ikke brukt så mye tid hjemme, for det er som Karin sa, hun sa at vi har sinnsykt lite lekser, men altså, det er mange som ikke blir ferdig fordi vi.., de gidder ikke! O: Mmm. A: Liksom. De bare.., det var en gang vi satt på gangen i veiledningstimen, vi hadde akkurat vært inne på stillerommet. Der var det ikke stille. Alle satt og prata på stillerommet. Så gikk vi inn på veiledningsrommet. Der var det to stykker som jobba, av tjue eller noe. Også gikk vi på gangen, og der var det ganske mange som dreiv og løp rundt omkring. Og det var ingen lærer som.., det var en lærer på stillerommet og en på arbeids.., samarbeidsrommet, men det var nesten ingen (elever) som gjorde noe. Og jeg tror halvparten satt og snakka, liksom. Det var kanskje ti elever i hele klassen som satt og gjorde noe ordentlig, fikk gjort noe den timen.

38 O: Mhm. Selvregulering? A: Det var liksom en vanlig time, og da reagerte vi litt fordi egentlig nå så burde vi.., de burde ikke ha to ukers planer, de burde ha sånn at veiledningstimer, ja, da gjør dere den og den oppgaven. O: Du syns at opplegget er litt for løst? A: Ja, det er.., vi er for bråkete nå. For å få oss til å bli konsentrerte igjen, så burde de ikke gi oss to ukers planer. De burde gi oss sånn at vi jobber og sånn, selv om vi ikke er.., de skal egentlig gi oss frihet og sånn, men når vi ikke klarer det liksom.. O: Mmm. A: Jeg klarer det ikke i det hele tatt. Jeg greier ikke å konsentrere meg eller noen ting. Da blir det for dumt, fordi vi lærer ikke noe. (Elevintervju med to jenter)

39 Klassesamtale i naturfag Elevinitiativ Lærer redegjør Lærer initiativ

40 (fra en time Ʃ=26): Elevinitiativ (fra en time Tavle / notere: 9 Skal vi skrive det i boka vår? Praktisk / organisering: 7 Hvem skal være i den gruppa? Praktisk arbeid: 3 Hva er det meningen vi skal gjøre? Kommentarer til faglige spørsmål: 5 Er det ikke hydrogen, ikke nitrogen? Egen meningskaping: 2 Er dette om fotosyntese?

41 Fokus for vitenskapelig samtale % Beskrivelse Forklaring Generalisering Viktige trekk ved naturvitenskapen

42 Hva er forholdet mellom beskrivelse og forklaring i naturfagklasserommene? (mikro nivå) Beskrivelse Forklaring Generalisering Vil elevene sitte igjen med et inntrykk av naturfag som et beskrivende fag? (makro nivå)

43 Timer med praktisk arbeid: Få organiserte faglige samtaler mellom elever. Lite brobygning mellom praksis og teori

44 Språk % Naturvitenskapelig Hverdags

45 Hverdagsspråk Beskrivelse L: Har dere sett hva som kommer opp av jorda, det første som kommer opp av jorda? E: En sånn liten grønn greie. L: Ja. Har du lagt merke til hvor mange blader det er på den? E: To. L: Ja. Flott. Kjempeflott. (tegner to blad på spiren) Snakker de naturvitenskapelig?

46 Vitenskapelig Generalisering L: Har dere sett hva som kommer opp av jorda, det første som kommer opp av jorda? E: En sånn liten grønn greie. L: Ja. Har du lagt merke til hvor mange blader det er på den? E: To. L: Ja. Flott. Kjempeflott. (tegner to blad på spiren) L: Planteriket deles inn i to grupper. Det ene er de enfrøblada, og det er de spirene som kommer opp fra frøet med ett blad. Og det er blant annet gress.[ ] Og så er det tofrøblada. Og da kommer det opp to blader først. (peker på tegningen på tavla) Snakker de naturvitenskapelig?

47 Vitenskapelig språk Forklaring (snakker om atomer og elektronkonfigurasjon) J2: Men hvorfor kvittet den seg med den? Hvorfor kvitter den seg a? L: For å kle seg ut som edelgass. J3: Og hvordan kan vi vite hvilke atomer som er vil kle seg ut som andre? Og hvilke som vil være som de er? L: Alle vil alle atomer ønsker å kle seg ut sånn. Og da gjør de det enten ved å byttelåne elektroner, sånn som oksygen og hydrogen gjør i vannet.. J3:..eller kvitte seg? [.. ] Snakker de naturvitenskapelig?

48 Vitenskapelig språk Forklaring (snakker om atomer og elektronkonfigurasjon) J2: Men hvorfor kvittet den seg med den? Hvorfor kvitter den seg a? L: For å kle seg ut som edelgass. J3: Og hvordan kan vi vite hvilke atomer som er vil kle seg ut som andre? Og hvilke som vil være som de er? L: Alle vil alle atomer ønsker å kle seg ut sånn. Og da gjør de det enten ved å byttelåne elektroner, sånn som oksygen og hydrogen gjør i vannet.. J3:..eller kvitte seg? [.. ] J1: Er de levende? Det virker på meg som om de er levende L:..nei (ler) J1: og at de driver og bestemmer sjæl hva de skal? L: Det er et godt spørsmål. De er i hvert fall ikke levende. J1: Men hvorfor? L: Men poenget er for å få dere til å huske ting ikke sant? Snakker de naturvitenskapelig?

49 Oppsummering: Organisering av undervisning: Spesielle profiler for hvert fag Dialogisk instruksjon og tilrettelegging mest framtredende Arbeidsplaner Lite systematisk tilbakemelding på elevarbeid Svekket læringstrykk? Klassesamtalen Undervisningen inkluderer elevenes initiativ. Elevenes mening er viktig! Lite systematisk bruk av faglig samtale i mindre grupper. Lite refleksjon i forhold til teori. Naturvitenskapen synes å framstå som en samling beskrivelser. For lite hvorfor?