SPISS 1/2010 Tidsskriftet for teknologi- og forskningslære SPISS 1/2009
Tidsskrift for teknologi- og forskningslære SPISS 1/2010 Av: Stein Dankert Kolstø Lære om forskning gjennom rapportskriving og publ isering SPISS er et tidsskrift av og for elever på programfaget Teknologi og forskningslære (ToF) i videregående skole men også for andre interesserte. Rapportene i SPISS er basert på ToF-elevers forsknings- og teknologiprosjekter. SPISS praktiserer kollegavurdering: Alle publiserte rapporter har blitt vurdert av to eller tre medelever fra andre skoler. I ToF skal elevene utvikle kunnskap om forskningsprosesser og kvalitetssikring. I ToFx og 1 skal elevene for eksempel kunne gjøre rede for prosessen med planlegging, gjennomføring og publisering av naturvitenskapelige prosjekt. I ToF2 skal elevene kunne gjøre rede for hvordan forskning utvikles og kvalitetssikres gjennom samarbeid, kritisk vurdering og argumentasjon. Et viktig siktemål for SPISS er å fungere som læringsarena for elevers arbeid med slike læringsmål. Å lese, vurdere og korrigere andre elevers rapporter gir en reflektert øving i rapportsjangeren, og gjennom kollegavurdering av medelevers rapporter får de trening i kritisk vurdering. Når elevene har erfart både publikasjonsprosessen og vurdering av rapporter, har læreren et konkret grunnlag for samtaler med elever om hvordan publisering, argumentering og kritisk vurdering praktiseres i naturvitenskap og teknologi. Å lære om forskning og kvalitetssikring I tillegg til å kunne gjennomføre prosjekt, skal ToF-elever også utvikle kunnskap om, og forståelse for prosesser i forskning. Spesielt kriterier for kvalitet kan her oppleves som abstrakte. SPISS tilbyr en elevaktiv arbeidsmåte for arbeid med slike læringsmål. Vi tror det er viktig at prosesser og vurderingskriterier konkretiseres for elevene. I tillegg er det selvfølgelig viktig at lærer har klare tanker ikke bare om hva som kjennetegner prosesser i naturvitenskapene, men også hvorfor disse er viktige. Nedenfor har vi beskrevet vår tenkning om de prosessene som skal fremme kvalitet i naturvitenskapene. Sentralt i disse prosessene står eksperimentrapporten. I denne skal forskere dokumentere hva de har gjort og tenkt. Over tid har forskere utviklet krav til oppbygging og innhold i eksperimentrapporten som skal gjøre det mulig å vurdere kvaliteten på hypoteser som fremsettes. Kunnskap om eksperimentrapporten og kritisk vurdering av denne, er derfor viktig når vi skal forstå hvordan ny naturvitenskapelig kunnskap utvikles. Eksperimentrapporten og utvikling av kunnskap Åpenhet og argumentering I forskning er åpenhet og publisering, argumentering og kritikk viktig. Forskere må beskrive og forklare hypoteser, metoder, observasjoner og tolkninger, og prøve å få publisert dette som eksperimentrapport i vitenskapelige tidsskrift. Slik publisering gjør det mulig for andre forskere å vurdere og kritisere arbeidet. Dermed kan hypoteser og argumenter diskuteres og vurderes på konferanser og i nye forskningsstudier. Over tid vil forskerne se at noen hypoteser, metoder, observasjoner og tolkninger står seg mot kritikk, mens andre kritiseres og blir forlatt. Hypoteser, metoder, observasjoner og tolkninger som blir kritisert kan likevel fungere som viktige steg på veien til bedre studier. Kritisk vurdering av andres arbeider Forskere forventes å kritisk vurdere påstander fra andres forskning. Det regnes da som usaklig å vurdere et arbeid ved å peke på personlige egenskaper eller gruppetilhøringhet til de som har utført arbeidet. Når forskere vurderer og kritiserer hverandres arbeider, forventes de å bruke vitenskapelige vurderingskriterier. Disse kriteriene bygger på erfaringer med hva som styrker kvalitet på hypoteser, metoder, observasjoner og tolkninger. Kriteriene for hva som kjennetegner en god eksperimentrapport er de samme som de vitenskapelige kriteriene for å vurdere en påstand eller et forskningsarbeid. Forskeres personl ige interesser Hvordan kan innflytelsen til forskeres eventuelle egeninteresser svekkes? En forsker får økt anseelse når han får publisert forskningsarbeider som står seg mot kritikk og når han kan påpeke svakheter i andres arbeider. Særlig gir det anseelse hvis en har bidratt til en hypotese eller metode som siden blir akseptert som riktig. Hvis to grupper av forskere arbeider med ulike hypoteser kan en styrke egen hypotese hvis en finner svakheter i den andre gruppens forskningsarbeid. Gjennom at forskere søker å kritisere hverandres arbeider kan mange dårlige hypoteser, metoder, observasjoner og tolkninger bli svekket, slik at bare forskningsresultat som holder høy kvalitet blir stående. Naturvitenskap er fore løpig kunnskap! nkeltstudier alene er aldri nok til å si at vi har fått ny kunnskap om naturen. En studie eller forskningsrapport må være kollegavurdert og publisert før den regnes som en vitenskapelig studie. Forskerne velger å forlate hypoteser fra vitenskapelige studier som over tid blir kritisert eller motsagt av nye og bedre studier. Det trengs normalt mange studier av en hypotese og alltid samstemte vurderinger fra mange forskere før en hypotese, et funn eller en påstand blir betraktet som pålitelig kunnskap. Enighet forskere imellom er derfor et tegn på at en naturfaglig påstand er holdbar. Noen ganger blir eldre naturfaglig kunnskap forkastet, endret eller videreutviklet i møte med nye observasjoner, teorier og forskningsfunn. Naturvitenskap er derfor foreløpig kunnskap. Naturvitenskapelig kunnskap er i kke bevist! Ordet bevist brukes ikke i naturvitenskapelig forskning. Naturvitenskapelig kunnskap utvikles gjennom at forskere får ideer til hypoteser. Disse hypotesene er ideer til forklaringer av ting vi ser i naturen. Hypotesene kan derfor ikke observeres i naturen, men kan styrkes eller svekkes av observasjoner. Hvis observasjoner passer med hypotesen, regnes den som styrket, men ikke bevist. Naturvitere prøver å utvikle kunnskap som gjelder generelt og alle steder. Da ville en måtte gjøre observasjoner til alle tider og alle steder under alle tenkelige forhold for å vite om en hypotese alltid holder. Dette er en av hovedgrunnene til at det ikke finnes bevis i naturvitenskap. Modeller Naturvitenskapelig kunnskap er modeller av virkeligheten. Naturen er komplisert og mangfoldig. Hypotesene som etter hvert kan bli til naturfaglig kunnskap er forskeres gjettninger. Hvis forskerne er heldige, så vil hypotesen, altså modellen, gi forutsigelser som i stor grad samstemmer med videre observasjoner passer med modellen. Vi kan derfor si at naturfaglig kunnskap er modeller som er testet slik at vi har erfaring med at den gir gode beskrivelser i visse typer situasjoner. Hvis vi ønsker å anvende 2 3
kunnskapen i en annen type situasjon, må vi ofte først undersøke om modellen fremdeles gir en god beskrivelse. Opplæring i skriving og vurdering av eksperimentrapporter I en eksperimentrapport argumenterer forskeren for en hypotese hun eller han fremsetter. Argumentet består av en påstand, som er hypotesen eller en vurdering av denne som rett, gal eller annet, og begrunnelser som støtter påstanden. I en eksperimentrapport er data og mønstre i data den viktigste kilden til begrunnelser. I tillegg kan forskeren henvise til tidligere studier og etablert kunnskap som støtter påstanden som fremsettes. Mange elever vil være ukjente med å skrive argumenterende når de skriver rapporter. Det kan derfor være viktig at de får se eksempler på slike rapporter. Dette kan for eksempel være en god rapport laget av en tidligere elev. Og kanskje også en mindre god rapport som de kan prøve å kritisere gjennom å finne mangler og svakheter? Her kan de prøve å bruke vurderingskriteriene de selv skal bruke når de skriver og vurderer eksperimentrapporter. Like viktig som å se eksempler på en god eksperimentrapport er det at lærer går igjennom en rapport og forklarer oppbygging og innhold. Vår erfaring er at oversikt og fortåelse lettest oppnås gjennom å ta utgangspunkt i de fire sentrale elementene i den naturvitenskapelige eksperimentrapporten: introduskjon, metode, observasjoner og diskusjon. Dette er en struktur som er kjent fra forskning på eksperimentrapporter og går under navnet IMRaD-strukturen (Introduction, Method, Results, Discussion). eksperimentrapporter og går under navnet IMRaD-strukturen (Introduction, Method, Results, Discussion). Vi har valgt å oversette Results med Observasjoner da mange elever ellers har lett for å blande resultater med konklusjon. På http://spiss.skolelab.uib.no/ finner dere tidligere publiserte eksperimentrapporter som kan brukes som eksempler. Allerede når elevene utvikler sine forskningsprosjekt, kan det være gunstig at de kjenner til kriteriene som vil bli brukt når deres eksperimentrapport skal vurderes. Litt av ideen i naturvitenskapelig forskning og skriving er jo nettopp å prøve å gjøre ting så grundig at en hindrer kritikk gjennom å imøtegå mulig kritikk allerede før den er reist. Gjennom at elevene bruker vitenskapelige vurderingskriterier i arbeid med eget prosjekt, egen rapportskriving og i vurdering av andres eksperimentrapporter, kan en dypere forståelse av forskningsprosessen og kritisk vurdering utvikles. Vurderingskriterier Når elever skal vurdere publikasjoner som er sent til SPISS for vurdering, ønsker vi at de skal bruke kriteriene listet nedenfor. På websiden til SPISS finnes disse også satt opp i en tabell som kan lette skriving av kommentarer for hvert delkriterium. For elevene tror vi likevel det er enklest å forholde seg til listen nedenfor. Kriterier knyttet til struktur og rapportering av forskninge n 1. Overskriften må informere om tema, forskningsspørsmål eller hypotese for forskningen 2. I en ingress (abstract) på inntil 150 ord bør forfatterne antyde forskningsspørsmålet i prosjektet, undersøkelsesmetoden som ble brukt, innsamlede og beregnede data* og hva man fant ut. 3. I innledningen må et forskningsspørsmål eller en hypotese være formulert klart og tydelig. Denne må være naturvitenskapelige og forskbare og bør også begrunnes. 4. I metodedelen må undersøkelsesmetoder være beskrevet og begrunnet så grundig at lesere kan forstå data som presenteres, og helst også kunne vurdere hvor stor usikkerheten i disse er. 5. Data med betydning for forskningsspørsmålet må være så objektive som mulig og presentert på en strukturert og oversiktlig måte i en egen seksjon. Data bør være behandlet og presentert slik at usikkerheter og interessante mønstre i data fremkommer tydelig. 6. Diskusjonsdelen av rapporten må inneholde en eller flere påstander om hva dere mener å ha funnet ut. Det må være tydelig hvordan data og kjent kunnskap støtter påstanden om hva dere fant ut. Diskusjonen bør inneholde en vurdering av feilkilder og usikkerheter knyttet til påstandene og en vurdering av hvilke situasjoner dere mener funnene gjelder i. 7. Eksperimentrapporten må ha en referanseliste som viser tekster som har vært brukt i arbeidet. Referanselisten bør være oversiktlig og gi nok informasjon til at lesere lett kan finne referansene. Ge nerelle kriterier 8. Språket i artikkelen bør ha god flyt og være forståelig 9. Artikkelen må bruke fagspråk på en noenlunde korrekt måte 1 10. Artikkelen bør i minst mulig grad inneholde informasjon som ikke er viktig for å forstå forskningsspørsmål, metode, data eller begrunnelser for konklusjoner. *Med data menes observasjoner, målinger og beregnede størrelser basert på observasjoner og målinger med relevans for forskningen Publ iseringsprosessen i SPISS Publiseringsprosessen i SPISS består av følgende steg. 1. Lærer grovsorterer klassens eksperimentrapporter slik at rapporter som åpenbart ikke fyller vurderingskriteriene i SPISS, ikke blir sendt inn (slik at elever som seriøst skal vurdere innsendte rapporter ikke føler de gjør meningsløst arbeid). 2. Eksperimentrapporter sendes til SPISS, som sender rapportene videre til andre lærere med samme fag ved en annen skole. Alle klasser som sender inn rapporter vil få et liknende antall tilbake for vurdering 3. Elever vurderer tilsendte eksperimentrapporter. Her kan lærer velge om elevene skal skrive vurderinger enkeltvis eller i grupper. Hver rapport kan vurderes av flere elever eller grupper slik at alle elever får erfaring. Vårt forslag er at dette inngår som en vanlig arbeidsoppgave i faget. Vår erfaring er at elever som får en liste med saklige vurderingskriterier gir saklige tilbakemeldinger. Det er ønskelig at lærere pålegger elevene å skrive like mange positive som negative kommentarer. De som skal motta vurderingene er tross alt elever som også kan trenge å få vite hva de mestrer, og ikke bare hva de ikke mestrer. 4. Lærer sender inn vurderinger og redaksjonskomiteen i SPISS ser igjennom disse. SPISS sender så elevenes kollegavurderinger tilbake til forfatterne med en kommentar. Kommentarene forteller om de vil kunne oppnå publisering i SPISS hvis de tar hensyn til tilsendte vurderinger i en fornyet utgave av rapporten. 5. Lærer sender inn justerte eksperimentrapporter. 6. Redaksjonskomiteen i SPISS vurderer hvilke tilsendte eksperimentrapporter som skal publiseres i SPISS. På samme måte som i naturvitenskapene vil noen rapporter kunne bli refusert fordi de ikke oppfyller krav til kvalitet, form eller tema. Opptak av karbondioksid i fjordene ved Bergen var tema i en forskningsartikkel i første nummer av Spiss. Foto fra feltarbeidet: Arnt Frode Stava, Danielsen videregående skole. 4 5
Refusjon Vi tenker at alle elever i klassen er med på alle arbeidsoppgaver og prosesser knyttet til SPISS. Rapporter som lærer velger ikke å sende inn til SPISS kan fremdeles bli vurdert av lærer eller medelev/en annen gruppe i egen klasse. I møte med tilbakemeldinger kan de forbedre sin eksperimentrapport før innlevering og bedømming. Vi har valgt bare å publisere rapporter som holder et visst nivå. Dette tror vi kan gjøre det mer attraktivt å prøve å bli publisert og gi SPISS et godt rykte slik at det blir lest. I tillegg tror vi det er viktig at elevene blir kjent med ideen om refusering slik det gjøres i naturvitenskapene. Refusering av artikler som ikke holder et visst nivå, er tross alt en viktig grunn til at vitenskapelige artikler er mer pålitelige enn upubliserte rapporter og allmenn synsing. Denne kvalitetsforskjellen tror vi det er viktig at elevene ikke bare blir fortalt, men også får erfare. Det er selvfølgelig viktig at lærerne hjelper elever som opplever refusjon til å forstå dette, og til å forstå at produktet ble refusert på saklig grunnlag. Oppfølging i klassen: Hva har vi lært om forskning? Når artikler er blitt forbedret og sendt inn på ny, er det viktig å sette av tid til å samtale med klassen om hva som kan læres av publiseringsprosessen den har vært igjennom. Erfaringen tilsier at elever lett blir fokusert på eget produkt og ser på prosessen som en skoleting. Det er derfor nødvendig å diskutere hvilke aktiviteter som har en parallell i profesjonell naturvitenskap, og diskutere likheter og forskjeller mellom profesjonell naturvitenskap og det elevene har vært med på: Bruker naturvitere vurderingskriterier? Kollegavurdering? Har elevene utviklet eller testet teorier i sine eksperiment slik forskere ofte gjør? Pleier forskere å tydeliggjøre om egne funn bygger på, stemmer med, eller motsier tidligere studier? Hvor sikker kan vi være på at noe som er publisert i et vitenskapelig tidsskrift er holdbart? Hvordan finner forskere ut hvilke påstander som skal regnes som pålitelige når ulike studier fremmer ulike hypoteser? SPISS Tisdsskrift for teknlogi- og forskningslære veiledningshefte til nr 1-2010 Redaksjonen: Førstekonsulent Olaug Vetti Kvam, Skolelaboratoriet i realfag, Universitetet i Bergen (UiB) Professor Stein Dankert Kolstø, institutt for fysikk og teknologi, UiB Stipendiat Idar Mestad, institutt for fysikk og teknologi, UiB Seniorrådgiver Frede Thorsheim, skolelaboratoriet i realfag, UiB Redaksjonens adresse: Spiss, Skolelaboratoriet i realfag, Matematisk-Naturvitenskapelig fakultet, UiB, Allégaten 41, 5007 Bergen E-post: spiss@skolelab.no http://spiss.skolelab.uib.no Telefon: 55 58 22 27 Ansvarlig redaktør: Olaug Vetti Kvam Design og grafisk Produksjon Grafisk Dialog AS Trykk Opptrykk eller annen bruk av innholdet i dette tidsskriftet, krever skriftlig tillatelse fra redaksjonen. 6 7
8