Spørreundersøkelse om bruk av simuleringsprogrammer i naturfagundervisningen

Spørreundersøkelse om bruk av simuleringsprogrammer i naturfagundervisningen Det finnes i dag et stort antall simuleringsprogrammer som illustrerer kjemiske, biologiske og fysiske prosesser. Hensikten med denne undersøkelsen er å skaffe til veie kunnskap om bruk av simuleringsprogrammer i naturfagundervisningen og vurdere et utvalg simuleringsprogrammer. Undersøkelsen er en del av prosjektet Digitale simuleringer av forsøk i naturfagundervisningen som gjennomføres ved NTNU. Resultatene fra undersøkelsen vil være med å danne et grunnlag for utvikling av simuleringer av forsøk innen temaet radioaktivitet. I undersøkelsen er følgende definisjon på et simuleringsprogram brukt: Et simuleringsprogram er bygd over en modell av virkeligheten. Når vi kaller det et simuleringsprogram så er det fordi vi kan eksperimentere med modellen og finne noen sammenhenger. Brukeren av programmet kan endre parametrene, men modellens struktur ligger fast. Spørsmålene i undersøkelsen (vedlegg 1) er utarbeidet på grunnlag av Analyseskjema for vurdering av pedagogisk programvare av Torgersen 1. Deltakere I utgangspunktet var målsetningen å skaffe 20 lærere som skulle delta i undersøkelsen. Kravet for deltakerne var at de jobbet i videregående skole og hadde brukt simuleringsprogrammer i minst et av følgende fag: naturfag, biologi, kjemi eller fysikk. Det var også ønskelig å bruke lærere fra ulike deler av landet. Det ble sendt ut forespørsel til ca. 50 lærere som har deltatt på nasjonale etterutdanningskurs med temaet pedagogisk bruk av IKT i naturfagundervisningen i regi av NTNU, og det ble ringt rundt til ca. 50 videregående skoler i landet. Det viste seg at det var få lærere som hadde brukt simuleringsprogrammer i naturfagene. Bare 16 lærere av de som ble kontaktet dekket kravene og sa seg villig til å delta. Undersøkelsen ble gjennomført i slutten av 2001. Lærerne som deltok i undersøkelsen valgte ut et simuleringsprogram som de har brukt i naturfagundervisningen. De evaluerte programmet og beskrev hvordan de har tatt det i bruk i klasserommet. Resultater fra undersøkelsen Bruk av simuleringsprogrammer Tabell 1 (vedlegg 2) viser en oversikt over hvilke simuleringsprogrammer som lærerne har valgt å evaluere. Programmene er i hovedsak brukt i fagene 1Na, 2 / 3 Fy og 3 Bi. Alle unntatt 1 Torgersen, G.E. (1999). Læring med IT. 2. utgave. Næringslivets forlag avd. Opplysningsfilm. s.211-261

et program omhandler temaene fysikk eller biologi. Det er interessant å se at ingen av programmene er knyttet til temaet radioaktivitet. Hvor lang tid lærerne har latt klassene bruke programmet varierer fra 1-15 skoletimer, så det er vanskelig å se noe mønster her. Lærerne har oppgitt arbeidsmetoden som et viktig argument for å bruke simuleringsprogrammer i undervisningen. De sier at programmene er et viktig bidrag for å variere undervisningen, de henviser til læreplanens oppfordring om bruk av IKT og framhever at simuleringsprogrammene har stor grad av interaktivitet sammenlignet med andre nettbaserte undervisningsopplegg. I tillegg påpeker de at simuleringer kan muliggjøre eksperimenter som ikke kan utføres ved tradisjonell undervisning. Når lærerne skal forklare hvorfor de har valgt å bruke et bestemt simuleringsprogram argumenterer de med at programmet omhandler aktuelle tema fra læreplanen. 14 av 16 lærere ønsker å fortsette å bruke simuleringsprogrammet de har brukt, mens 2 er i tvil. Programmets presentasjon av fagstoff Alle lærerne oppgir at programmet de bruker har en oversiktlig meny, god lesbarhet og oversiktlige skjermbilder. Men det er ikke mulig å velge skriftstørrelse og linjeavstand på noen av programmene. 14 lærere sier at informasjonen presenteres i små mengder av gangen og at figurer, tabeller og grafer er enkle å forstå. 11 lærere mener programmet bruker virkemidler og eksempler som elevene kjenner seg igjen i. Bare 6 lærere oppgir at programmene benytter repetisjon for å fremheve sentral informasjon, legger opp til problematisering og benytter virkemidler for å motivere og skape driv i programmet. Dette kan tolkes slik at programmene generelt er oversiktig og greie å forstå, men at fagstoffet kan gjøres mer spennende og motiverende for elevene. Tilretteleggelse av programmet for undervisningen 12 av 16 lærere oppgir at programmet er enkelt å bruke for elevene og har en tilfredsstillende innsettingstid (mindre enn 15 minutter). 6 lærere har brukt mer enn 2 timer på å sette seg inn i programmet. 11 lærere oppgir at programmet ikke er på norsk, men kun 3 av disse sier at dette er et problem. 12 mener at språket og begrepsbruken er tilpasset elevene, mens 4 har forenklet/oversatt deler av programmet for elevene. 13 av programmene har oppgaver som skal løses, men 11 lærere har laget egne oppgaver til programmene. Dette tyder på at de ikke er fornøyd med oppgavenes form og innhold. Kun 8 programmer har løsningsforslag og 4 har rettemuligheter. 8 lærere oppgir at de ikke har mulighet til å få innsyn i elevenes besvarelser fordi besvarelsene ikke kan lagres eller skrives ut. Dette er en stor ulempe fordi det da blir vanskelig å gi elevene tilbakemeldinger. 3 lærere har kun brukt programmet i plenum, mens 13 har brukt en kombinasjon av plenum og gruppearbeid eller individuelt arbeid. At lærere bruker et program i plenum kan tyde på at programmet er vanskelig å sette seg inn i på egen hånd. Men det kan også skyldes mangel på datautstyr eller tid.

Denne undersøkelsen viser at mange av lærerne har brukt mye tid på å tilrettelegget programmet for undervisning. Dette fordi lærerne føler et behov for å lage egne oppgavesamlinger og forenkle språk og begrepsbruk slik at det er lettere å forså for elevene. Materiell og informasjon som følger programmet (lærerveiledning, oppgaver, brukerstøtte) Bare 6 lærere oppgir at programmene har gode lærerveiledninger og gode oppgavesamlinger, og bare 8 programmer oppgir fullstendig data for brukerstøtte. De fleste programmene koster mellom1000 og 2500 kroner. Her er det store forbedringsmuligheter. Hvilken grad innholdet har relevans for pedagogiske og faglige mål Alle de 16 lærerne mener at simuleringsprogrammene de har brukt har et faglige innholdet som er relevant i forhold til læreplaner, lærebøker og målgruppen. Lærerne har sannsynligvis valgt å bruke programmer som de synes er faglig relevante, noe som er viktig å ta hensyn til ved utvikling av et nytt program. Bare 4 lærere oppgir at programmene har linker eller litteraturhenvisninger. Ved utvikling av nye simuleringer er det en fordel å dra nytte av andre kilder på Internett. Når lærerne oppgir hva som er programmets svake sider, nevner flere at viktige parametere i modellen ikke er oppgitt. Et annet problem er at simuleringen ikke fanger opp alle sidene av virkeligheten. Noen nevner også at elevene hopper over teori som er tung og som blir forklart på engelsk. Når lærerne oppgir hva som er programmets sterke sider, nevner flere at simuleringer muliggjør eksperimenter som ikke kan utføres ved tradisjonell undervisning. Dette fordi de er for kostbare, for tidkrevende eller farlige. En annen fordel er muligheten til å stoppe simuleringen og se på situasjoner i ulike øyeblikk. Lærerne nevner også at programmene tar opp aktuelt fagstoff, gir mulighet til tverrfaglighet og har en god faglig progresjon. Konklusjon Undersøkelsen får fram viktige momenter som er nyttige å ta hensyn til ved utvikling av nye simuleringer av forsøk innen temaet radioaktivitet. Simuleringen bør være knyttet til læreplanmål, og det bør vektlegges stor grad av elevaktivitet. Fagstoffet bør presenteres på en spennende måte som kan engasjere elevene. Lærerne i denne undersøkelsen fokuserer på at det er viktig med en god oppgavesamling og at de har innsyn i elevenes besvarelser. Lærerne framhevet at simuleringer kan erstatte eksperimenter som ikke kan gjennomføres ved tradisjonell undervisning. I tilknytning til temaet radioaktivitet kan det være interessant å simulere forsøk som benytter seg av geigerteller og scintillasjonsteller. Dette er utstyr som mange skoler ikke har fordi det er kostbart. Ved å simulere forsøk med radioaktive stoffer unngår man også problemer knyttet til helserisiko.

Vedlegg 1 Spørreundersøkelse A Bruk av simuleringsprogrammer 1 Hva slags simuleringsprogrammer har du brukt i naturfagundervisning: Tittel Publikasjonsinformasjon (for eksempel internettadresse) I denne undersøkelsen skal du velge ut et av disse simuleringsprogrammene. Gjennom å svare på en del spørsmål skal du evaluere dette programmet, og beskrive hvordan du bruker programmet i undervisning. 2 Velg ut et simuleringsprogram som du har brukt i naturfagundervisning: (skriv inn tittel) 3 På hvilke klassetrinn har du brukt dette programmet? 4 I hvilke fag har du brukt programmet? 5 I tilknytning til hvilke tema har du brukt programmet? 6 Hvor mange skoletimer har klassen brukt på programmet? 7 Hvorfor har du valgt å bruke dette programmet i undervisningen? 8 Hva ønsker du at elevene skal lære ved å bruke dette programmet? 9 Kommer du til å bruke programmet på nytt? Hvorfor / hvorfor ikke?

B Vurder brukervennligheten til programmets innledning Svaralternativ (ring rundt svaret som passer) 1 Personifisering Skal elevene logge seg på programmet med navn og passord? 2 Språk a) Kan programmet vises på mer enn et språk? b) Er programmet på norsk? c) Er det nødvendig at programmet er på norsk for at elevene skal forstå innholdet? 3 Spilletid for introduksjonen a) Har programmet en introduksjon? b) Varer programmets introduksjon i mindre enn 40 sekunder? c) Kan programmets introduksjon avbrytes? C Vurderer programmets presentasjon av fagstoff og oppgaver 1 a) Har programmet en oversiktlig meny? b) Er det lett å finne fram til programmets ulike deler? 2 a) Er det i utgangspunktet god kontrast, klare bilder og god lesbarhet i tekst og symboler? b) Kan man velge skriftstørrelse og linjeavstand for tekst i programmet? 3 a) Er skjermbildene oversiktlige? b) Blir informasjonen presentert i små mengder om gangen? 4 Har video/bilde-sekvenser manøvreringspanel for å fryse bildet, spille om igjen, hoppe fram og tilbake i sekvensen, volumknapp osv.? 5 Har programmet direktelinker til Internett, for eksempel web-adresser med aktuelt fordypningsstoff? Svaralternativ (ring rundt svaret som passer)

6 Er det god relevans mellom de ulike presentasjonsformene bilde, lyd, tale og tekst? 7 Blir innholdet problematisert, skapes forventninger, stimuleres nysgjerrigheten? 8 Benyttes repetisjon og andre virkemidler for å fremheve sentral informasjon? 9 a) Benyttes virkemidler for å motivere og skape driv i programmet? (for eksempel i form av skifte i bilder, animasjoner, variasjon i musikk og andre lydeffekter) b) Legges det opp til problematisering, dvs. at brukeren må delta og svare på spørsmål som krever analytisk tenkning? 10a) Er figurer, tabeller og grafer som skal forenkle virkeligheten faglig relevant? b) Er figurer, tabeller og grafer enkle å forstå? 11 Benyttes virkemidler og eksempler som elevene kjenner seg igjen i? 12 Hva fungerer spesielt bra og hva fungerer mindre bra med presentasjonen av fagstoff/oppgaver i dette programmet? D Vurderer muligheter for tilretteleggelse av programmet i undervisningen. 1 Brukergrensesnitt og innsetting a) Er programmet enkelt å bruke? b) Tar det mindre en 15 minutter for elevene å sette seg inn i programmets virkemåte og muligheter? c) Hvor lang tid brukte du som lærer for å sette deg inn i programmets virkemåte og muligheter? Svaralternativ (ring rundt svaret som passer) Skriv inn svar:

2 Språk a) Er språket og begrepsbruken tilpasset målgruppen (dine elever)? b) Er tekstmengden tilpasset målgruppen (dine elever)? c) Har du oversatt/forenklet deler av teksten før elevene brukte programmet? 3 Utskrifts- og lagringsmuligheter a) Kan tekst og bilder skrives ut? b) Kan oppgaver i programmet skrives ut? c) Kan elevsvar skrives ut? d) Kan elevers arbeid lagres? e) Har læreren tilgang på elevenes lagrede besvarelser? 4 Oppgaver a) Har programmet oppgaver som skal eller kan løses? b) Varierer oppgavetypene? (for eksempel med direkte spørsmål, flervalgsoppgaver, /- alternativer, innfyllingsoppgaver, visuelle oppgaver, koplingsoppgaver ) c) Er oppgavene som følger programmet gode? d) Har programmet fasit eller forslag til løsning? e) Har programmet rettemuligheter, dvs. legges det opp til en pedagogisk måte der eleven bidrar til retting av sine egne feil? f) Kan vanskelighetsgraden på oppgavene velges? g) Gis det en evalueringsoversikt i forbindelse med oppgavene (for eksempel antall riktige svar)? 5 Mulighet for egen presentasjon Legger programmet til rette for produksjoner, dvs. tekstbehandling, henting av ikoner, tekster, videosekvenser, slik at brukeren kan lage selvstendige presentasjoner med utgangspunkt i programmet? 6 Oppgaveproduksjon a) Er det lett å lage oppgaver til programmet i tilknytning til undervisningen? b) Har du laget egne oppgaver til programmet? 7 Gruppestørrelse a) Er programmet egnet til bruk i plenum? b) Er programmet egnet til bruk i grupper? c) Er programmet egnet til individuell bruk? d) Hvordan har du brukt programmet i din klasse? ( ring rundt alternativet som passer) plenumsbruk gruppebruk individuell bruk

8 Multippelbruk og differensiering a) Lar programmet seg lett bruke i mange sammenhenger (faglig, tematisk og på flere nivåer)? b) Bruker du programmet på ulike måter? c) Har du brukt programmet til tema- og prosjektbasert undervisning? d) Legger programmet til rette for differensiert bruk innen samme tema, for eksempel spesialundervisning, ordinær undervisning, tempodifferensiering og nivådifferensiering? e) I hvor stor grad bruker du programmet differensiert? 9 Kreves det mye tid og arbeid for å tilrettelegge bruk av programmet i undervisningen? Hvorfor/hvorfor ikke? 10 Har du brukt programmet som en del av et større undervisningsopplegg? I så fall, beskriv undervisningsopplegget: E Vurder materiell og informasjon som følger programmet (lærerveiledning, oppgaver, navigasjonskart) 1 Lærerveiledning undervisningstips a) Følger det med en funksjonell lærerveiledning - med konkrete tips for bruk av programmet i undervisning? b) Er denne veiledningen god? c) Følger det med oversiktlige meny- og navigasjonskart som viser mulige ruter og valg gjennom programmet? d) Finnes det oppgaver eller oppgavesamlinger og andre metodiske undervisningsopplegg som følger programmet? e) Er oppgavene gode? f) Er det viktig med en lærerveiledning til dette simuleringsprogrammet? 2 Form a) Er medfølgende material både digitalt og i papirform? b) Kan den digitale informasjonen skrives ut? Svaralternativ (ring rundt svaret som passer)

3 Brukerstøtte a) Oppgis fullstendig data (for eksempel telefonnummer, sted, e- postadresse) for brukerstøtte, feilmeldinger og spørsmål? b) Har du følt et behov for brukerstøtte? 4 Tilgang a) Er det lett å få tilgang på programmet? b) Har du fått prøveeksemplar eller demo for gjennomsyn? c) Er programmet gratis? d) Hva koster programmet? skriv inn svar: 5 Tilleggskommentarer:

F Vurderer påliteligheten til det faglige innholdet i programmet, og hvilken grad innholdet har relevans for pedagogiske og faglige mål. 1 Stoffkritisk vurdering a) Er faglig ansvarlig for produktet oppgitt? b) Er vedkommende fagperson på området? c) Har kilder eller fakta i programmet kildehenvisninger og opplysninger om opphavsrett? d) Oppgis det linker eller henvisninger til utfyllende og nærliggende faglig informasjon, for eksempel til annen litteratur, filmer, Internett? e) Er det faglige innholdet riktig i forhold til anerkjente lærebøker og vanlige oppfatninger innen aktuelle fagmiljøer? Svaralternativ (ring rundt svaret som passer) 2 Fagdidaktisk vurdering a) Er programmets faglige innhold og vinkling relevant i forhold til mål og behov i læreplan/ kursplan/ opplæringsplan? b) Presenterer programmet det faglige i et aktuelt lys? c) Er skjulte politiske eller ideologiske påvirkninger utelatt? d) Er programmet tilpasset begge kjønn? Dvs. at det er unødvendig med spesiell tilrettelegging avhengig av kjønn på grunn av programmets oppbygning eller eksempelbruk. e) Er det faglige innholdet relevant for målgruppen (dine elever)? 3 Hva slags faglig kunnskap krever simuleringsprogrammet at elevene har før de begynner? 4 Hva er programmets sterke og svake sider med hensyn på det faglige innholdet? 5 Gir dette programmet noen nye muligheter i forhold til din tidligere undervisning med samme tema?

Vedlegg 2 Tabell 1 Oversikt over simuleringsprogrammer som er brukt Program Tema Klasse/fag Tidsbruk (skoletimer) 1 Ovnsim Metallurgisk industri gk kjemi & 4 prosessfag 2 Producing Energy, Oy visual System Ltd Energi og energikilder 1Na, 1 Ny, 6-15 2Fy 3 SIMLIFE, MAXIS,1992 Pop.øk evolusjon 1 Na, 2 Bi 5-7 4 Evolution lab http://biologylab.awlonline.com/ Evolusjon og økologi 3 Bi 1 5 LOGAL: Explorer Genetics Arv 3Bi 6-10 6 LOGAL: Explorer Genetics Arv 3 Bi 2-4 7 LOGAL:Pop.økologi Popøk. genetikk 1 Na 9 8 LOGAL: Photosynthesis Fotosyntese 1Na, 3Bi 5 9 Chrocodile Physics Mekanikk og lys 2 Fy 4 10 Fysletter Nettsted med va-applets http://www.fys.uio.no/skolelab/webfysikk/ 11 Nettsted med va-applets http://torbjoern0.tripod.com/fysikk 12 Interactive Physics www.kometnaturfag.no 13 Double Slit http://www.phy.ntnu.edu.tw/ va/doubleslit/doubleslit.html 14 Visuell fysikk: Massespektrografen (Virtuelle Laboratorier) 15 Visuell fysikk, Massespektrografen (Virtuelle Laboratorier) 16 Visuell fysikk: Skrått kast og fritt fall (Virtuelle Laboratorier) Fart, akselerasjon, Newtons lover 2 Fy 3-5 Bølgebevegelse, 2 Fy 1 brytning, refleksjon Kast 2 Fy 4-5 Interferens 2 Fy 2 Elektriske og magnetiske krefter Elektriske og magnetiske krefter Krumlinjet bevegelse, Newtons lover 3 Fy 2 3 Fy 1-2 3Fy 2