Djupnelæring 19. SEPTEMBER Liv Oddrun Voll UNIVERSITETET I OSLO
Innhald DJUPNELÆRING... 3 EIN LÆRANDE HJERNE... 3 KONSEKVENSAR FOR UNDERVISNING... 5 KUNNSKAPAR MÅ ORGANISERAST... 5 FERDIGHEITER MÅ AUTOMATISERAST 6 UNDERVISNING MÅ OPPLEVAST MEININGSFULL 6 KORLEIS SER DET UT NÅR ELEVAR BLIR INVOLVERTE I DJUPNELÆRINGSPROSESSAR... 7 2
Djupnelæring Ludvigsenutvalet fekk i oppdrag å vurdere innhaldet i faga i grunnskolen opp mot krav til kompetanse i eit framtidig samfunns- og arbeidsliv 1. Som resultat av faggjennomgangen konkluderte utvalet med at innhaldet i skolen er for omfattande og fragmentert. Dette gjeld også for naturfag. I engelskspråkleg litteratur har naturfagundervisninga i skolen blitt karakterisert som «a mile wide and an inch deep». For å betre læringsutbyttet anbefalte Ludvigsenutvalet at skolen heller bør konsentrere seg om djupnelæring i nokre sentrale og grunnleggande byggesteinar i faga 2. Men kva inneber djupnelæring og kva betyr det for naturfaget i norsk skole? Djupnelæring betyr at elevane gradvis og over tid utviklar forståinga si av omgrep og samanhengar innanfor eit fag. Læringsutbyttet til elevane aukar når dei gjennom djupnelæring utviklar ei heilskapleg forståing av fag og ser samanhengar mellom fag, og greier å bruke det dei har lært til å løyse problem og oppgåver i nye samanhengar. 3 Omgrepet djupnelæring har bakgrunn i kognitiv og psykologisk utdanningsforsking om korleis elevar lærer. Læringsforskinga har over fleire tiår fremma språk og sosial samhandling som avgjerande for læring. Læring skjer ikkje i isolasjon, men i samhandling med andre gjennom bruk av språk. Djupnelæring føreset at elevar forstår korleis kunnskap blir til gjennom dialog, noko som krev at dei lærer å vere kritiske og kan vurdere logikken i eit argument. Djupnelæring er ikkje noko nytt for norske lærarar. Det har lenge vore kjend at læring krev meir enn det å huske fakta utan å reflektere over formålet eller eigne læringsstrategiar. Rapporten til Ludvigsenutvalet om skolen i framtida har bidratt til eit forsterka fokus på djupnelæring. Ein lærande hjerne Når vi erfarer noko nytt, mottar vi informasjon frå sansane. Det kan vere visuelt (sjå, lese), auditivt (høyre), taktilt (røre ved), gjennom lukt, smak eller posisjon (stillingssans og balanse). Hjernen rettar merksemda mot det han oppfattar som den viktigaste informasjonen han tar imot. På grunnlag av informasjon frå sansane bygger vi opp modellar av verda og oss sjølve. På den måten kan vi seie at hjernen skapar verkelegheita vår som eit produkt av nervesystemet. Hjernen bygger ikkje opp objektive representasjonar av verda, men lagar «mentale modellar» som er vår tolking av verkelegheita. Å «forstå» betyr at vi har laga ein 1 NOU 2014:7 Elevens læring i fremtidens skole 2 NOU 2015:8 Fremtidens skole 3 Meld. St. 28, Fag-Fordypning-Forståelse. 3
mental modell som gir meining for oss og som vi opplever at beskriv verkelegheita på ein hensiktsmessig måte. Dei mentale modellane våre blir lagra i hjernen i form av eit nettverk av samband mellom hjernecellene våre. Koplingane mellom nervecellene er prega av «use it or loose it». Det blir sterkare koplingar når dei mentale modellane jamleg blir tatt fram igjen og lagra på nytt 4. Vi tilarbeider dei mentale modellane våre ved å formidle dei til oss sjølve eller andre. Gjennom samarbeid og diskusjon må vi formulere kunnskapen og forståinga vår munnleg eller skriftleg. På denne måten er dei mentale modellane våre resultat av erfaringane våre, eigen tilarbeiding og kommunikasjon med andre i eit sosialt fellesskap. Djupnelæring betyr å bygge mentale modellar som består av eit robust nettverk mellom ulike kunnskapselement som er lagra i hjernen. Vi lærer eit abstrakt omgrep betre om vi kan knytte det til ei rekke ulike fenomen og kontekstar i ein kunnskapsstruktur som består av mange kognitive koplingar i hjernen. Vi organiserer kunnskap hierarkisk når vi ser etter generelle mønster og prinsipp i staden for isolerte kunnskapselement. Ei overordna oppgåve for hjernen er å skape orden og gjere livet vårt føreseieleg og gi oss kontroll over oss sjølve og omgivnadane våre 5, og det er tre faktorar som er spesielt viktige for at hjernen skal klare å bygge robuste kunnskapsstrukturar. For det første må vi oppleve at det vi lærer er «viktig for meg». For å kunne velje ut kva sansestimuli og hendingar vi skal gje merksemd (og eventuelt hugse seinare), må hjernen ha system som raskt gir oss informasjon om verdi kva er viktig for meg akkurat her og nå, kva er viktig på lengre sikt, kva kan eg helst oversjå og ikkje sløse bort merksemda mi på. Kor viktig noko er for oss er avhengig av kor mykje kjensler som er knytt til det. Oppleving av meining er sterkt personleg: Det som skal gi meining må ha noko med meg å gjere og med mine førestillingar om meg sjølv og forholdet mitt til verda. For det andre må vi oppleve at vi har kontroll over oss sjølve og omgivnadane våre. Om eg skal oppleve å ha kontroll over livet mitt, må eg ha erfaring for at eg meistrar viktige utfordringar. Vi opplever stor glede når vi får til noko, sikkert fordi det er assosiert med oppleving av meistring og erfaring av å kunne kontrollere. Det tredje er at vi må unngå mental overbelasting. Den delen av hjernen som styrer den fokuserte merksemda vår har avgrensa kapasitet og klarar berre å ha merksemd på mellom fem og sju element om gongen. Læring er hemma av kor stor kapasitet hjernen har, men det hjelper å strukturere informasjonen hierarkisk i større strukturar 6. Dnene ensitnga rgi eimnign 4 Schneider&Stern. The cognitive perspective om learning. OECD 2010 5 Brodal,P (2013). Læringsorientert fysioterapi. Universitetsforlaget 6 Schneider&Stern. The cognitive perspective om learning. OECD 2010 4
lsjøv om bsoktavane re tbyt om fordi vi kodar heile ord og ikkje kvar bokstav uavhengig av kvarandre. Ord er på eit høgare hierarkisk nivå enn bokstavar. Det hjelper for læring dersom det er mogleg å organisere og gruppere kunnskap saman til større strukturar. Dei færraste menneske klarar å hugse ei tilfeldig rekke med tal, men alle med litt kunnskap om norsk historie vil klare å hugse 1814 1905 1940 2011. Grunnen til at vi klarar å hugse denne rekka, er at vi assosierer talrekka med informasjon vi allereie har lagra i minnet. Hjernen grupperer tala til fire element med kvar sin samanheng til ei historisk hending. Og det blir overkommeleg for hjernen. Konsekvensar for undervisning Djupnelæring inneber at vi organiserer kunnskapen hierarkisk og ser etter samanhengar, mønstre og generelle prinsipp. Og for at hjernen skal lære, treng han oppleve meining, kontroll (meistring) og å unngå mental overbelasting. Dette får konsekvensar for undervisning for djupnelæring. TABELL 1: KJENNETEIKN PÅ DJUPNELÆRING 7 (TILPASSA) Kunnskapar må organiserast. Djupnelæring inneber ei hierarkisk organisering av kunnskap og å sjå etter generelle mønster og samanhengar. Målet med undervisning er at forståinga til eleven og dei mentale modellane eleven brukar for å beskrive verkelegheita skal samsvare med forklaringsmodellane til naturvitskapen. Nytt fagstoff må bli knytt til det eleven kan frå før, og samanhengar, generelle prinsipp og mønster må bli løfta fram og synleggjorde. Dette krev ein tydeleg progresjon i undervisninga. 7 Sawyer, (2005). The new science of learning. Cambridge: Cambridge University Press. 5
Ferdigheiter må automatiserast Naturfag er eit praktisk fag som består av prosedyrar og ferdigheiter i bruk av utstyr og gjennomføring av ulike typar undersøkingar og observasjonar. Det kan vere bruk av mikroskop, gassbrennar, skalpell, batteri og leidningar eller måleutstyr av ulikt slag. Eller det kan vere å kunne gjennomføre kjemiske forsøk, skrive naturfaglege rapportar, utføre rekneoperasjonar (for eksempel førstegradslikningar v=s/t) eller bruke felthandbøker og bestemmingsnøklar. Det betyr også å kunne formulere hypotesar, gjere observasjonar og sjå etter kjenneteikn. Når vi skal ta fatt på ei oppgåve, brukar vi ulike strategiar eller metodar for å komme i gang og gjennomføre oppgåva. Vi har for eksempel spesifikke strategiar for å rekne ut areal og volum, strategiar for å klassifisere steinar, måle ph i ei væske eller finne resistansen til ein komponent i ein elektrisk krets. Lesestrategiar er spesifikke metodar til å trekke ut informasjonen frå ein tekst. Når vi skal lære ein prosedyre eller strategi, går all merksemda eller den mentale kapasiteten vår til å utføre sjølve handlinga. Men når vi har øvd på slike ferdigheiter, blir dei automatiserte, slik at vi kan bruke den mentale kapasiteten vår på det fagstoffet som er i fokus. Djupnelæring inneber at elevane må få tilstrekkeleg tid til å øve på sentrale faglege ferdigheiter, slik at dei blir automatiserte. Da vil hjernen få frigjort kapasitet til å rette merksemda mot fagleg forståing. Undervisning må opplevast meiningsfull Hjernen er avhengig av å oppleve sanseinformasjon som relevant for at han skal bli lagra og knytt til tidlegare kunnskap. Elevane må oppleve at naturfag er relevant for dei og kvardagen deira, og at dei har noko å bidra med i undervisninga. For at vi skal rette merksemda vår mot ei oppgåve, er vi også avhengige av å ha tru på at vi kan meistre ho. Forsking viser at det er mogleg å endre tankane våre om oss sjølve 8. Det gir betre læring om vi trur at meistring er avhengig av innsats og arbeid, ikkje berre av medfødde evner og eigenskapar. 8 Dweck, C. (2017). Mindset 6
Korleis ser det ut når elevar blir involverte i djupnelæringsprosessar? Overflatelæring er karakterisert av at elevane jobbar med ny kunnskap utan å kople han til det dei kan frå før, at fakta og prosedyrar blir memorert utan refleksjon og forståing og at elevane har problem med å overføre eksempel til nye oppgåver. Djupnelæring har fokus på samanhengar mellom omgrep og mellom ny kunnskap og forkunnskapane til elevane. Elevane er aktive i eigen læringsprosess, brukar relevante læringsstrategiar og reflekterer over eig læring. Vi kan sjå på prosessen frå overflatelæring til djupnelæring som ein progresjon frå nybegynnar til ekspert. Kunnskapen til ein nybegynnar kan vi karakterisere som overflatekunnskap som gradvis utviklar seg mot den djupnekunnskapen som kjenneteiknar ein ekspert. Derfor meiner vi at vi kan bruke tabell 2 som ein progresjonstabell. TABELL 2: OVERFLATELÆRING OG DJUPNELÆRING 9 (TILPASSA) Overflatelæring Elever jobbar med nytt lærestoff utan å relatere det til kva dei kan frå før. Elevar behandlar lærestoff som separate kunnskapselement. Elevar memorerer fakta og utfører prosedyrar utan å forstå korleis eller kvifor. Eleven har vanskeleg for å forstå nye idear som er forskjellige frå dei dei har møtt i læreboka. Eleven behandlar fakta og prosedyrar som statisk kunnskap, overført frå ein allvitande autoritet. Eleven memorerer utan å reflektere over formålet eller over eigne læringsstrategiar Djupnelæring Elevar relaterer nye idear og omgrep til tidlegare kunnskap og erfaringar. Elevar organiserer eigen kunnskap i omgrepssystem som heng saman. Elevar ser etter mønster og underliggande prinsipp. Eleven vurderer nye idear og knyter dei til konklusjonar. Eleven forstår korleis kunnskap blir til gjennom dialog og vurderer logikken i eit argument kritisk. Eleven reflekterer over si eig forståing og sin eigen læringsprosess. Elevane startar ofte i overflatelæringa og ved hjelp av gode støttestrukturar kan læraren hjelpe og rettleie eleven på veg mot djupnelæring. Læraren kan bruke tankeprosessar (sjå skjemaet under) 10 til å vurdere kor langt elevane er komne i prosessen. Tankeprosessane beskriv kva elevar gjer når dei blir engasjerte i læringsprosessar som bidrar til å utvikle Tankeprosessar 1. Observere nøye og beskrive det som er der 2. Bygge forklaringar og tolkingar 3. Resonnere basert på bevis (evidens) 4. Gjere koplingar 5. Vurdere ulike synspunkt og perspektiv 6. Fange essensen og formulere konklusjonar 7. Undre seg og stille spørsmål 8. Avdekke kompleksitet og gå i djupna forståing. Lærarar bør reflektere over kva undervisninga får elevane deira til å gjere, og om dette er fruktbart for læringa til elevane. 9 Sawyer, (2005). The new science of learning. Cambridge: Cambridge University Press. 10 Ritchart, R., Perkins, D (2011). Making Thinking Visible 7