Læring gjennom utforskende arbeidsmåter Newton nettverksmøte 29. - 30. oktober 2012 Stein Dankert Kolstø Institutt for fysikk og teknologi Universitetet i Bergen
Elektrolyse av kobberklorid Hva skjer ved anoden og katoden? Eksperiment først, eller teori først?
Elektrolyse av kobberklorid Læringsmål: Hva skjer ved anoden og katoden? Redoks, Ioner, ionebindinger, elektrisk straum, Cl 2 elektroder, anode, katode, Kobberklorid
Elektrolyse av kobberklorid Lærer forklarer om ioner og ionebindinger før elevene starter opp med øvelsen. Etter 7-8 minutt: Skal vi ha dette på prøve? Eg forstår ingen ting av dette? Koffor skal vi lære om dette? Kan vi ikkje ha prosjekt om dette? Skal vi svare på spørsmål om dette på prøve?
Elevøvelser gjør naturfag gøy? 5750 norske elever, Pop 2 = 6. og 7. klasse 1995
Teorilæring vs. øvelser 5750 norske elever, Pop 2 = 6. og 7. klasse 1995
PISA 2006 Tid for tunge løft s.115
Oppgave Hvilke aktiviteter og tankemessige prosesser inngår du lærer naturfaglig teori? Dvs lærer noe så godt at du ikke trenger å slå det opp når du skal praktisere kompetansen Ikke tenk på undervisning av elever, men bare på egen læring Samtal 2og2 eller 3og3. Om ti minutter presenterer alle noen ideer for hverandre.
Utforskende læring? Inquiry-based science teaching?
Betingelser for læring gjennom praktisk arbeid i naturfag lære teori utvikle metodekompetanse
Vev er bygget opp av celler
Naturvitenskapelig kunnskap er: Språklig kunnskap Teoretisk kunnskap: ikke observerbar Fortolkninger av observasjoner Tolkningene er teoristyrte Selv løkceller? Celler =? Avgrenset ting? Noe mer?
L Skjønte dere det dere arbeidet med forrige time? E Ja (mang ja ) L Hva skjønte dere? (Går så fra gruppe til gruppe og spør) Hva lærte dere? E1 Å lage molekyler L Hva kan dere andre legge til? E2 Lærte om forskjeller E3 Når vi skal bruke lange og korte stenger E4 Se hvordan de var når vi hadde bygget E5 At de kunne ha greiner E6 Jeg forstod ikke forfor det var noen korte og noen lange L Dere? E7 Hydrokarboner, om hvordan bygget opp og satt sammen E8 Mye av det samme E9 Ja, mye av det samme
Kobling natur teori krever språk Teori finnes bare i begreper Og dermed bare som naturfaglig språk
Kobling er krevende Kobling Observasjoner Naturvitenskap - Abstrakt - Symboler - Språk
Kinesisk ordtak Det jeg hører, glemmer jeg. Det jeg ser, husker jeg. Det jeg gjør, forstår jeg.
SPESIELLE UTFORDRINGER VED PRAKTISK ARBEID
Strategier elevene brukte for å forklare Elev VG1 (sal og service): Når eg skriver det, så skriver eg rett av boken som eg eigentlig ikkje forstår noko av. Kopiere forklaringen til andre i klassen Fikk lærer til å skrive ned forklaringen på tavla, - eller muntlig mens eleven skrev Læreren fortalte hvor i boken de fant rett forklaring Daria.no
Endring i språk og tenkemåte Switch! Hverdagsspråk og forklaringer Naturfaglig forklaring og språk Lettere å pugge?
Den nærmeste utviklingssonen Det eleven kan Det eleven kan klare Anode Ionebinding Lettere å pugge?
Kjemisk rensing Switch? Hverdagsspråk og forklaringer Aluminiumen liksom legger seg rundt sulfatet Verdsatt? Det som skjer er at aluionene... Fosfater i kloakk: felles ut med alu-sulfat
Lære å snakke naturfag: 3. rom Hverdagsspråk og forklaringer 3. rom Ut-testene bruk Naturfaglig forklaring og språk
Oppsummering av grunnideer 3 rom Ut-testene bruk Utgangspunkt: Abstrakte begreper er bare mulig å forstå gjennom å se eller erfare situasjoner som begrepene skal beskrive eller forklare. Læring må ta utgangspunkt i elevenes for-forståelse og hverdagsspråk Vi forstår teori i lys av observasjoner og observasjoner i lys av teori ( lenke eller koble teori og data) Elevers faglige snakk: Stimulere til å formulere og snakke igjennom resonnementer med egne ord ( 3. rom ) Elevene må erfare at egne forsøk på faglige bidrag faktisk brukes som bidrag i samtalen Naturfaglig teori Bør ikke brukes til å vurdere elevers ideer underveis Bør presenteres sent i forløpet når den kan klargjøre elevenes egne observasjoner og forklaringsforsøk
EKSEMPLIFISERING AV UTFORSKENDE ARBEIDSMÅTE
Fenomenet «friksjon» Vi gav elevane rammer for forklaringa Beskriv observasjonar Vi såg at mynten forsvann gradvis ned i fyrstikkeska når Bruke vitenskapelige modellar og begrep til å forklare observasjonane Mynten forsvann fordi når vi stoppa fyrstikkeska
Korleis få til fagleg snakk?
Eleven sitt språk: Han e jo på en måte ikkje løs, men på en måte løs..
Faglige helklassesamtaler Ikke rekk opp hånden! Forberedelsesaktiviteter Gruppe gruble, forsøk, Kortsnakk to og to Noter en ide Alle delta: Slik du tenker eller har forstått Læringsstrategi: lære gjennom å dele, få tilbakemeldinger, tørre å røpe feil, lytte, bidra.
Ein modell for praktisk arbeid Vår siste time: Friksjon og mynt 1. Introduksjon. Klassediskusjon: Kva er friksjon? Lærar demonstrerar: Skråplate med ulike underlag 2. Elevaktivitet om friksjon: mynt i fyrstikkeske 3. Skrive eiga forklaring i små grupper 4. Presentere og diskutere i klasse 5. Skrive endeleg forklaring
Modul nummer 1326 Elektrisitet og strømkretser Mål for modul: Elevene skal kunne forklare begrepene kunne gjennomføre lodde koble identifisere 2 - Didaktisk plan for Newton-modul Før elevene kommer til Newton-rommet skal besøkslærer ha gjennomført et forarbeid som sikrer at elevene kjenner til spesifiserte kunnskaper og ferdigheter Videre må elevenes læringsarbeid i vesentlig grad drives framover ved å stille elevene åpne spørsmål. Åpne spørsmål er karakterisert ved at: De starter gjerne med formuleringer som: hva tror dere, hvordan vil dere begrunne, hvorfor, hvilke andre muligheter ser dere, osv. De har som formål å aktualisere og synliggjøre elevenes forkunnskaper De stimulerer til kritisk og kreativ tenkning. De kan ikke besvares entydig galt eller riktig.
Newton Aktivitet 2: Strømkretser Oppgave 1a: Klarer dere å få lys i pæra? Oppgave 2a: Skru lyspæra inn i en holder. Koble ledninger på hver side Hva skjer med pæra? Hvordan forklarer dere dette? Oppgave 3: Et amperemeter måler elektrisk strøm. Finn dette fram. Hva er enheten for elektrisk strøm? Hva er egentlig elektrisk strøm? Oppgave 6a: Dere skal nå koble to 3,5 V lyspærer i serie Hvordan tror dere pærene vil lyse nå? se om antagelsen deres stemte. Prøv å forklare dette ved å bruke at det er motstand (resistans) i pærene, og jo mer motstand det er, dess verre er det for strømmen å komme gjennom. Observere først? Så evt. hypotese? / / Så forklare?
Ny versjon: Teknisk/praktiske utfordringer?
Mitt utkast til utforskende utgave Lærer: Demonstrer eksperimentet Oppgave: Prøv dere frem og lag en beskrivelse av hva som skjer i eksperimentet Elevene: Utforsker eksperimentet Felles: Legg frem beskrivelser, svar på spørsmål, utfordre andres beskrivelser. Hva kan varieres? (ny runde) Felles diskusjon: Sammenhenger? Formler? Hva kaller vi fenomenet? Utstyret? Elevene individuelt: Skrive rapport med eksperiment og bekrivelser
Oppgave Se på aktiviteten Strømkretser Utvikle ideer til et alternativt og mer utforskende opplegg Identifiser en hovedoppgave ( forskningsspørsmål ) og faglige aktiviteter underveis som støtter elevene og stimulerer dem til å arbeide med det faglige innholdet i eget forskningsspørsmål Samtal 2og2 eller 3og3. Om 15 minutter presenterer alle noen ideer for hverandre Så arbeider vi 15 minutter til der vi prøver å ta med oss gode ideer vi hørte fra andre grupper
Eksperimenter litt med utstyret. Kva samanhengar kan du finne? Vi velde ut motstandar som i følgje teorien var ohmske og ikkje-ohmske. Vi testa dei forskjellige motstandane, og dei som var slik at straumen blei for stor for spenningskjelda, forkasta vi.
Strømkretser Koble sammen batterier, ledninger og lysdioder/ lyspærer på ulike måter Bruk et amperemeter til å måle strømmen. Finn selv ut hvordan amperemeteret brukes Lag en beskrivelse som forteller om hvor mye strøm som går gjennom ulike deler av ledningene.
Strømkretser - spenning Lag en beskrivelse som forteller om hvor stor spenningen er i ulike deler av en elektrisk krets. Prøv igjen å koble sammen batterier, ledninger og lysdioder/lyspærer på ulike måter. Bruk et voltmeter til å måle spenningen. Finn selv ut hvordan voltmeteret brukes. Lag en matematisk beskrivelse (graf eller likning) som forteller hvordan strømmen varierer i ulike deler av en elektrisk krets når spenningen varieres.
ENGASJERE Presentasjon av arbeidsoppgaven Motivere Lærer demonstrerer kort bruken av utstyret Felles diskusjon: hva kan vi endre for å undersøke elektrisitet nærmere? 2og2 diskusjon først, så bidrag fra hver gruppe?
UTFORSKE og FORKLARE Eksperimentering med egne forklaringer som mål Notering av målinger, grafer og ideer Underveis-deling i klassen eller forskergruppe Formulere metoder og ideer Alle i gruppen skal kunne svare på spørsmål Diskusjon av forslag til forklaringsmodeller og tester Lærer (m.fl.) utfordrer med spørsmål om hypotesen kan forklare andre observasjoner og tester Fornyet eksperimentering Underveis-deling i klassen eller forskergruppe Individuell skriving av rapport
Observere månen Høyde Asimut Fase Øve på trær mm Felles graf Uteliggere Nøyaktighet Usikkerhet
Hva lurer jeg på om månen? Skriv alt dere vet om månen! Skriv spørsmål dere har om månen. Dele, stryke Klasselister Vi vet! Hvordan vet vi det? Vi lurer på. Hvordan kan månen være synlig om dagen? Hvofor er det ikke måneformørkelse oftere? Hvorfor har månen faser?
Observere månefaser Grupper, fem uker, hver dag Noter i skjema på vegg (sml) Dato, tid, skylag, månehøyde, asimut, nærmeste stjernebilde, tegn månefasen Skyet? Forutsi hvordan du tror... Felles observasjoner første dagen
Modellbygging og testing Lærerdemonstrasjon tannpirker med rund perle Strak arm: Kan vi skjule hele månen? Forutsi! Gå ut og sjekk! Arm ut til siden: Se på månen og lyset på ballen! Se på observasjonenene: Hva kan ha forårsaket mønsteret? Lag modell! 1. Jorden skygger 2. Månen går rundt jorden, ser del av månen med sollys på Lag tegninger som støtter egen forklaringsmodell Grupper: for hver forklaring. Hvordan kan vi teste modellen? Lag en undersøkelse
Endring av modeller Hva bør en god modell vise? Vis med tegning med månen i ulike faser! Lærer utfordrer med spørsmål En god modell forklarer data! Publisere modell for klassen Klassen vurderer modellen. Hvilke observasjoner hjelper mest for å teste ulike modeller? Gruppe med modell 1 få problemer med å forklare halvmåne...
Forskermøter Forskbart? Rettferdig test? Støttes av data? Argumentering Kritisk vurdering Utforskende samtaler
Rapportskriving Tegn modellen din Noter data som støtter Noter data som går imot Skriv en forklaring av månefaser der du bruker naturfaglige ord Skriv ned spørsmål du nå har om månefaser
PRINSIPPER FOR UTFORSKENDE ARBEIDSMÅTER
Forståelse Kunne...?
Sollys lysenergi CO2 Vann brukes i klorofyll fotosyntesen Sukker næring stivelse Kognitivt skjema fotosyntese 2
Ausubel Pugg vilkårlig forankring Meningsfull læring ikke-vilkårlig forankring meningsfulle strukturer
Sollys lysenergi inneholder Materie klorofyll absorberes i transformeres i CO2 Vann fotosyntesen Kjemisk bundet energi inneholder danner Sukker omdannes til stivelse næring fungerer som Kognitivt skjema fotosyntese 1
Forståelse
Kjennetegn på egnede eksperiment Mulig å lage et godt utforskende spørsmål Gir overraskende observasjoner Kan ikke forklares med hverdagskunnskap Muligheter for variasjon, Raske å repetere, Enkle og gjennomskubare
Utforskende spørsmål Med krav til utvikling av en forklaringsmodell eller beskrivelse
Åpen arbeidsmåte elevene trenger støtte og krav! Didaktiske prinsipp Ikke presentere teori Ikke evaluere innspill i lys av rett teori Felles ansvar (og karakter) i gruppen fremmer deling, diskusjon og forklaringer internt Krav til presentasjon underveis fremmer tolkning av data, skriving og skissering Krav til deling og diskusjon med andre grupper forskermøter eller klasse Krav til individuell sluttrapport fremmer gjennomtenkning, oppsummering og konsolidering Tydelige Læringsmål og milepæler
Åpen arbeidsmåte elevene trenger støtte og krav! Støttestrukturer Maler for observasjoner og forsøk på forklaringer For skriving av sluttraport Forskermøter / Klassesamtaler Presentere forklaring Sammenlikne forklaringer Diskutere styrker og svakheter Lærer oppsummerer og utfordrer til spesielle eksperiment, tester, ideer,... Vurderingskriterier Krav til beskrivelser, forklaringer, skisser, henvisning til observasjoner, formulering med egne ord Litteratur?
Introduksjon av nye naturfaglige ideer? Tema Eksperiment Krav til utvikling av (naturfaglig!) forklaringsmodell Felles identifisering av aktuelle variable Ulike forkunnskaper spres mellom elever gjennom elevsnakk Deling av nye ideer som dukker opp Veiledende utfordrende spørsmål fra lærer underveis Krav til konsistens mellom observasjoner og forslag til forklaringsmodeller
John Hattie Visible learning Elevenes må snakke, skrive, regne, skissere... (tankekart) Visible teaching Lærer i aktiv dialog med elevene Utfordringer -> tenke, snakke, skrive, regne,... Tilbakemeldinger Læringssamtaler Naturfag: Inkluder observasjoner! forankring og motivasjon