Forskerspiren i ungdomsskolen Rapport 1 NA154L, Naturfag 1 del 2 Håvard Jeremiassen Lasse Slettli Innledning Denne rapporten beskriver et undervisningsopplegg fra praksis ved Bodøsjøen skole. Undervisningsopplegget hadde en tidsramme på 3 uker, (ca 30 skoletimer). Det er ikke tatt med bilder fra selve elevarbeidet og ekskursjonen, på grunn av manglende godkjenning for fotografering av elever. Undervisningsopplegget var et tverrfaglig opplegg i fagene norsk, samfunnsfag og naturfag, hvor emnet var forskerspiren som naturvitenskapelig metode. Elevene stod fritt til å velge problemstilling innenfor rammene som ble satt av oss, men måtte følge en nysgjerrigpermetode for forskning. Undervisningsopplegget dekker flere kompetansemål i læreplanen for naturfag under hovedemne forskerspiren: Forskerspiren etter 10.årstrinn: - Planlegge og gjennomføre undersøkelser for å teste holdbarheten til egne hypoteser og velge publiseringsmåte. - Forklare betydningen av å se etter sammenhengen mellom årsak og virkning og forklare hvorfor argumentering, uenighet og publisering er viktig i naturvitenskapen. - Skrive logg ved forsøk og feltarbeid, og presentere rapporter ved bruk av digitale hjelpemidler.
Teori Hovedområdet Forskerspiren legger vekt på at elevene skal møte naturfag på en undrende og utforskende måte gjennom hele grunnskolen. Utdanningsdirektoratet mener at gjennom forskerspiren skal alle skal få innsikt i en naturvitenskapelig tenkemåte, samt også bruke arbeidsmåter som å stille hypoteser, å eksperimentere og observere, diskutere, vurdere og argumentere. Denne tilnærmingsmåten til naturfag vil også gjøre de grunnleggende ferdighetene mer synlige. Det er viktig å se Forskerspiren i sammenheng med de andre hovedområdene for læreplanen i naturfag, men også forstå at det er et selvstendig hovedområde som konsentrerer seg om naturvitenskapelig tenke- og arbeidsmåter, og at det tar for seg sentrale sider ved hvordan forskere innen naturvitenskap arbeider. Hovedområde Forskerspiren kan gjennomføres i praksis ved hjelp av nysgjerrigpermetoden, et verktøy utviklet av Norges Forskningsråd. Nysgjerrigpermetoden er en forenklet framstilling av den hypotetisk-deduktive metoden og omfatter disse trinnene: 1. Dette lurer jeg på 2. Hvorfor er det slik? 3. Legg en plan for undersøkelsen 4. Ut for å hente opplysninger 5. Dette har jeg funnet ut 6. Fortell til andre Sjøberg (2009) setter fokus mot hvordan elever lærer naturfag best, og er da spesielt kritisk til at man i norsk skole skal prøve å tilstrebe et godt resultat på bla. PISA-tester. Han peker på at vi i norsk skole med "forskerspiren" i LK06 ønsker at elevene skal eksperimentere, diskutere, argumentere, og følge hypoteser, fordi at dette er naturfagets egenart. Likevel forteller PISAtestene at elever som har denne praktiske tilnærmingen til faget, med ekskursjoner og forsøk, skårer dårligere enn elever som har en mer teoretisk tilnærming til faget. Han kommenterer resultatet: "Kanskje er det fordi at PISA er en teoretisk test?" Og det virker naturlig at elever som er vante til å arbeide teoretisk får bedre resultater på en teoretisk test. Det som kan tolkes som en dobbeltkommunikasjon til hva som fungerer best for å gi elever kunnskap i faget, må
en derfor besvare med at naturfag både er et praktisk og et teoretisk fag. Derfor må undervisningen bestå av et bredt utvalg arbeidsmetoder, både teoretiske og praktiske. Materiell og metode Utstyr For å gjennomføre undervisningsopplegget på en god måte, var vi avhengige av datamaskiner til elevene. Elevene var inndelt i grupper på 3 eller 4. Datamaskiner er kostbart, men en forutsetning er naturligvis at skolen har datamaskiner tilgjengelig. Fremgangsmåte Prosjektet ble gjennomført i følgende stadier: Innføring av nysgjerrigpermetode Klargjøre, ferdigstille hypotese og metode Elevarbeid, klargjøre undersøkelsen Samle inn data, gjennomføring av undersøkelse Fortsettelse gjennomføring/se på resultatene Midtveisevaluering (Logg og egenevalueringskjema) Hvilken publiseringsform? Levere logg, publisering og klargjøring av fremlegg Fremlegg Gjennomføring I vedlegg til veiledning av læreplanen (Udir) skilles det mellom styrte og åpne forsøk. I styrte forsøk får elevene en oppskrift som skal følges, og som leder fram til et bestemt/bestemte resultater. Åpne forsøk tar utgangspunkt i noen rammer satt av læreren, uten at det er gitt noen fremgangsmåte, slik at elevene må planlegge forsøket selv. Det kan være ulik grad av åpenhet, noen ganger må elevene både utforme problemstilling, velge metode og gjennomføre forsøket. Graden av åpenhet i forsøk blir ofte beskrevet som frihetsgrad. Et helt åpent forsøk har tre frihetsgrader: Elevene må selv velge problemstilling og framgangsmåte, og resultatet fra undersøkelsen er ikke gitt.
Frihetsgrader Problem Gjennomføring Resultat 0 Gitt Gitt Gitt 1 Gitt Gitt Åpent 2 Gitt Åpent Åpent 3 Åpent Åpent Åpent I prosjektet vi utførte med elevene, stod elevene selv fritt til å forske på det de ville. Rammene som ble satt var at elevene måtte forske på noe lokalt, som samtidig lot seg gjennomføre innenfor tidsrammene. Et kriterium var selvfølgelig at de skulle bruke nysgjerrigpermetoden og at undersøkelsen var gjennomførbar, at det var mulig for elevene med tanke på tid og ressursbruk å komme fram til et resultat. Vi vil si at prosjektet hadde en frihetsgrad på rundt 2. Risikovurdering Som nevnt tidligere ga vi elevene relativt frie tøyler til å gjennomføre sin undersøkelse. Vi satte opp som et utgangspunkt at elevene skulle ut å undersøke i en bestemt undervisningsøkt. Slik hadde vi kontroll på hvor elevene befant seg i løpet av prosjektet, bortsett fra denne undersøkelsesøkta. På forhånd av denne økta måtte elevene få godkjent sin undersøkelse/destinasjon, slik at vi fortløpende kunne gjøre en risikovurdering, samt ha kontroll på at undersøkelsen var gjennomførbar. Prosjektet var avhengig av at elevene på egen hånd kunne dra ut og gjennomføre en undersøkelse, og det er selvfølgelig mange farer knyttet til dette. Eks. trafikk. Siden prosjektet ble gjennomført med ungdomsskoleelever er det i utgangspunktet uproblematisk, i og med at man kan regne med at de kan ta vare på seg selv i slike situasjoner. Dersom forsøket skulle vært gjennomført med yngre elever, måtte det vært voksne med gruppene ut.
Resultat Siden elevene stod ganske fritt til å velge forskningsområde, var resultatene naturlig nok veldig spredt. Det var 17 grupper, og vi velger derfor ikke å kommentere hver enkelt gruppes resultat. Vi velger heller å fokusere på gruppenes evne til å følge riktig fremgangsmåte for forskning, noe som var det overordnede målet med prosjektet. På en generell basis vil vi si at resultatene elevene fikk viste at alle gruppene i stor grad hadde brukt riktig fremgangsmåte. Disse resultatene sier ingenting om arbeidet har vært underveis, og de aller fleste gruppene trengte mye veiledning og påminnelse om hvordan én følger rett fremgangsmåte. Naturfagdidaktisk drøfting En utforskende arbeidsmåte stimulerer elevene til å undersøke naturlige og materielle deler av omgivelsen, og de blir inspirert til å stille spørsmål. Kvammen og Brekke (2011) forklarer med at i den utforskende metoden stimulerer vi elevene til å utforske den naturlige eller materielle verden rundt seg og vi oppmuntrer dem til å stille spørsmål. Nysgjerrigheten og interessen til elevene vekkes med noe som kanskje er oppsiktsvekkende og overraskende. Det poengteres viktigheten av at en utforskende metode ikke må være en enkeltstående hendelse. Opplegget må inngå i den planlagte undervisningen. Vi erfarte at elevene i starten av prosjektet syntes det var vanskelig å finne en god undring som samtidig var gjennomførbar. Hansen og Sigurdsen (2009) poengterer (i følge Kvammen og Brekke 2011) at årsaken kan være at elevene ikke har sett noen gode eksempler på passende forskningsoppgaver, og lærere burde bruke mer tid på dette i oppstartsfasen. Videre hevder Michaels, Shouse og Schweingruber (2008) at det å finne gode og meningsfylte naturfaglige problemstillinger kan være problematisk, når elevenes egne erfaringer skal knyttes til deres kunnskaper og kompetanse.
Grønmo og Onstad (2007) forklarer (i følge Kvammen og Brekke 2011) at selv om eksperimenter og praktisk undervisning bestandig har vært viktig i læreplanene, har dette i Norge blitt brukt lite tid på sammenlignet med andre land. I følge lærere er grunnene til dette at krevende, på grunn av manglende kompetanse, manglende utstyr og tidsperspektiv. Vi møtte på mange utfordringer i løpet av prosjektet. Først og fremst følte vi at elevene slet med å arbeide på denne måten. Oppgaven hadde kanskje for stor frihetgrad, og elevene hadde ikke nok erfaring med å jobbe i en systematisk metode. Utdrag fra logg eksemplifiserer dette: I dag hadde vi satt av hele dagen til arbeid med prosjektet (forskerspiren). Vi møtte på en hel del utfordringer, som i all hovedsak var en konsekvens av at oppgaven gitt til elevene viser seg å være for "åpen". Da vi leste oss opp på forskerspiren/nysjerrigpermetoden, kom vi fram til at elevene selv skal finne på noe de skal forske på. Og at vi som lærere helst skulle unngå å begrense elevenes muligheter til å være kreative. Selvfølgelig hadde vi satt noen rammer for prosjektet: Vi ønsket at elevene skulle finne ut noe om nærmiljøet eller noe lokalhistorisk, med ut fra de fikk de frie rammer med betingelsen at vi voksne skulle godkjenne hypotese og fremgangsmåte før de fikk sette i gang. Vi snakket litt rundt dette med praksislærere før vi satte i gang, og det ble tatt opp at oppgaven kanskje var for vid, men vi kom fram til at vi ville forsøke å se hvordan elevene mestret dette. Problemer vi har sett som følge av dette er: - Det er de sterke elevene i gruppa, faglig eller med høy sosial status, som har banket gjennom sine ønsker. De svake elevene har ikke fått kommet til, de har ikke blitt hørt, og heller ikke fått deltatt i særlig stor grad. Dette har gått på bekostning av motivasjonen, og det har vært splittelser i gruppene. - Grupper har vært så uenige om problemstilling at de ikke har fått til å samarbeide i det hele tatt. - Enkelte grupper har ikke vært selvstendige nok. De har trengt mye veiledning for å komme seg i gang.
Konklusjon Alt i alt mener vi at dette prosjektet har vært en nyttig lærdom for elevene. Gjennom vurderingssamtaler med gruppene i etterkant, kom det frem at elevene ikke har lært så mye av selve forskningsobjektene, men at de sitter igjen med en god del kunnskap om forskningsmetode. Dette var det overordnede målet, og elevene ble hele tiden gjort oppmerksomme på dette. Dette målet ble nådd, i hovedsak fordi at vi studentene og praksislærere brukte mye tid og energi på veiledning, noe som ble slitsomt i lengden. Og noe som selvfølgelig ikke vil la seg gjennomføre dersom man står alene med klassen, som vil være tilfelle i virkeligheten. I ettertid ser vi derfor at det kunne vært hensiktsmessig å gi elevene mindre frihetsgrader og fastere rammer gitt på forhånd, for å være sikre på at aktiviteten får en nytteverdi. I alle fall slik tilfellet var her, at elevene tydeligvis ikke hadde så mye erfaring med denne arbeidsmetoden på forhånd. Med elevgrupper som har god erfaring med denne arbeidsmetoden, vil det absolutt være hensiktsmessig å slippe opp rammene, og gi elevene tilbake friheten.
Kilder: Sjøberg, Svein (2009) Naturfag som allmenndannelse - en kritisk fagdidaktikk. 3. utgave. Gyldendal Akademisk, Oslo. (Kap. 5) Utdanningsdirektoratet (2007) Forskerspiren og systematisk laboratoriearbeid på Vg1. Vedlegg til veiledningen til læreplanen i naturfag. URL:http://www.udir.no/PageFiles/Veiledninger/Naturfag/Artikler%203/2/forskerspiren_og_systemat isk_laboratoriearbeid_pa_vg1.pdf Lesedato: 28.02.2012 Kvammen, P. I., Brekke, M. L. (2011) Våren kommer! Forskerspiren som metodisk tilnærming i et feltarbeid. Rapport nr.4 2011. Høgskolen i Hedmark. URL: http://fulltekst.bibsys.no/hihm/rapport/2011/04/rapp04_2011.pdf Lesedato: 29.02.2012