Kurs for Newtonrom 27.mars Utforskende arbeidsmåter Kari Beate Remmen Førsteamanuensis ved Institutt for skoleforskning og lærerutdanning, UiO
Kari Beate Remmen PhD feltundervisning i geofag for vgs Samarbeid UiO to videregående skoler Lektor2-ordningen, Energiskolene, Forskerføtter og Leserøtter Forskningsinteresse: utforskende aktiviteter i naturfag og geofag inne og utenfor klasserommet
Mål med denne seansen 27.mars Sette dere i stand til å diskutere, reflektere og kanskje redesigne Newton-aktiviteter slik at det bidrar til elevenes utforsking og motivasjon For å oppnå det skal vi: Problematisere hva som menes med utforskende Bygge på Merethe Frøylands innlegg for nettverkssamling oktober 2016 Få en didaktisk modell for design av utforskende undervisning inne og utenfor klasserommet Bruke N-modul som utgangspunkt for diskusjon og refleksjon i grupper
Skriv i to minutt Skriv det som faller deg inn når du ser teksten. IKKE løft blyanten fra papiret. UTFORSKENDE ELEVER
Skrev du noe av dette? Fem kjennetegn på utforskende arbeidsmåter Engasjere seg i vitenskapelige spørsmål Fokusere på evidens/data Formulere forklaringer basert på evidens/data Evaluere forklaringer i lys av alternative forklaringer Kommunisere og begrunne forklaringer Inquiry and the national Science Education Standards, 2000
Eller dette? Utforsking er de praksisene forskere og elever deler i sin jakt på naturvitenskapelig kunnskap En utforsking består av: Velge tema eller observasjon vi vil undersøke Spesifikt «forskerspørsmål» Lage hypotese Planlegge og gjennomføre et eksperiment Notere og organisere data Analysere resultater Lage en forklaring basert på evidens Kommunisere resultater Stille et nytt spørsmål Mork & Sørvik (2016) På forskerføtter i naturfag
Eller dette? «Inquiry» byttet ut med «scientific practices» Stille spørsmål og identifisere problemer Utvikle og anvende modeller Planlegge og gjennomføre undersøkelser Analysere og tolke data Bruke matematisk computational thinking Utvikle forklaringer og designe løsninger Delta i argumentasjon basert på evidens Tilegne seg, evaluere og kommunisere informasjon US National Science Standards 2012
Eller skrev du noe slikt? Merethe Frøylands kjennetegn på utforskende aktiviteter Mange mulige svar (ikke bare ett) Det er hvordan man argumenterer som er viktig Fokuserer på prosess (ikke bare fakta og teori) Lærer mer av å gjøre aktiviteten sammen med andre Det er elevene som resonnerer (ikke bare læreren) Fra nettverkssamling i Bodø oktober 2016
Fortsett å skrive i ett minutt til Er det noe du vil legge til om UTFORSKENDE ELEVER?
men utforskende undervisning er utskjelt og misforstått?
Utforsking er praktiske gjøringer, eksperimenter Elevene er vant til at oppgaven har ett riktig svar Utforsking er at elevene oppdager naturlovene selv Lærerne ser ikke sammenhengen mellom utforsking og naturvitenskapens egenart Utforskende undervisning tar for lang tid Abrahams & Reiss, 2009; Capps et al., 2016
Kritikk mot utforskende undervisning Internasjonale forskningsfunn Læreres kunnskap om utforskende undervisning er ufullstendig og gjenspeiler ikke alltid hvordan læreplaner beskriver utforskende naturfagundervisning Lærerne beskriver utforskende undervisningsom praktiske hands-on aktiviteter eller discovery learning som kan gjøres uten å være særlig utforskende. Lærerne beskriver utforskende aktivitetersom spørsmålsformulering og undersøkelse, men utelater andre viktige elementer som å tolke og forklare data og resonnere seg frem til argumenter. Capps, Shemwell, & Young (2016): Over reported and misunderstood? A study of teachers reported enactment and knowledge of inquiry-based science teaching.
Så hva gjør vi med det? Hvordan kan undervisningen bli mer utforskende? «Utvidet klasserom» Et rammeverk for å designe undervisning for dybdeforståelse Remmen & Frøyland, under publisering
Målet med utforskende undervisning Målet er dybdeforståelse Et menneske forstår Kompetanse et begrep en teori Dybdeen ferdighet læring et kunnskapsområde når han/hun er i stand til å anvende det i en ny situasjon som krever problemløsning, argumentasjon, vurdere ulike perspektiver etc.
«Utvidet klasserom» 1. Velg rike tema 2. Finn et oppdrag elevene skal løse 3. Hva må elevene forstå for å løse oppdraget 4. Hva er det unike med den andre læringsarenaen 5. Aktiviteter som setter elevene i stand til å løse oppdraget Utforskende aktiviteter Progresjon
1. Velg tema som er interessant for deg og elevene som er relevant for læreplanen gjenspeiler kjernen i naturvitenskap som kan undersøkes fra mange innfallsvinkler som kan jobbes med over tid, i og utenfor klasserommet
Har temaet mange innfallsvinkler? Har det en fortelling? Har det tallmateriale, statistikk? Er det vakkert, estetisk? Har det en eksistensiell innfallsvinkel? Kan temaet praktiseres? Er det en logisk innfallsvinkel? Hvis da Har det en innfallsvinkel som krever samarbeid?
Tema: Kartlegging av naturtyper Hvorfor må forskere kartlegge natur? Hva brukes denne kunnskapen til? Fortellingen om landskapet som utviklet seg fra villmark til et boligområde Hva slags natur liker du? Er noen naturtyper vakrere/finere enn andre? Trenger vi natur? Hvordan jobber forskere for å kartlegge natur? Stemmer kart og terreng? Hvor stort areal dekker en naturtype? Kan en naturtype være mer utbredt enn andre? Remmen et al. (2016), Eksempel fra Lektor2 Foto: L.L. Delsett, NHM
Produksjon av elektrisk energi Praktisk fra fornybare og ikke-fornybare energikilder Estetisk EKSISTENSIELL Logisk? Hvis da Fortelling Matematisk/tall materiale Tallmateriale/ utregninger Sosial, samarbeidende Illustrasjon: ferieboligejer.dk
Hvorfor mange innfallsvinkler til temaet? Fordeler for lærer Hjelp til å kartlegge egen kunnskap Hjelp til å variere aktiviteter i temaet Lettere å se forbindelser til flere tema Fordeler for eleven Variasjon: Gir flere elever muligheten til å engasjere seg i temaet, ikke bare dem som er interessert fra før Foto: M. Frøyland, Naturfagsenteret Brovold, 2014; DeWitt et al., (2014); Gardner (1998)
Hvis målet er dybdeforståelse så må elevene få en større oppgave som krever det Et menneske forstår et begrep en teori en ferdighet et kunnskapsområde når han/hun er i stand til å anvende det i en ny situasjon
Hvorfor oppdrag? Klinger godt i skolen Feltarbeid i geofag Fungerte bedre når elevene skulle bruke feltarbeidet til å løse et oppdrag Energiskolene Samarbeid mellom skole og bedrifter Elevene gjorde en jobb for bedriften Lektor2-ordningen Elevene skal løse et oppdrag som kommer fra bedrift/samarbeidspartner Å starte med slutten «baklengs planlegging» Kostøl & Remmen, 2016; Remmen & Frøyland, 2015; Remmen, 2016; Wiske, 1998.
Oppdrag: Operabyggets faremomenter Elever i geofag 2 Brukte Operabygget til å lære om klimaendringer, georessurser, meteorologi Mål med feltarbeid: anvende geofag til å utforske Operabyggets faremomenter Remmen & Frøyland, 2015
Eksempel fra Lektor2 Laue et al., 2016
Oppdragsbrev: Klimasenter i Naturhistorisk museums botaniske hage Naturhistorisk museum har fått penger til å bygge et klimasenter i botanisk hage. Klimasenteret skal være åpent for skoleelever og andre som ønsker å lære mer om jordens klima og hvordan det har forandret seg gjennom tiden. Men det er en utfordring. Hvor skal klimasenteret bygges? I botanisk hage har vi mange fine trær, plener og bygg. Noen planter og trær er sjeldne eller kommer fra den andre siden av jordkloden. Folk som jobber på museet er derfor litt usikre på hvor klimasenteret bør ligge. For å finne ut dette ønsker vi innspill fra elever i naturfag og geografi ved Hersleb videregående skole. Det er viktig for oss å vite hva elevene mener, fordi klimasenteret skal være for skoleelever, familier og andre som har lyst til å besøke museet. Vi gir dere herved i oppdraget å komme med forslag på hvor klimasenteret skal ligge. Oppdraget består i å: Tegne kart over botanisk hage og finne ut hvilke naturtyper vi har her Gjennomføre feltarbeid i botanisk hage for å kartlegge naturtypene i botanisk hage Forslå plassering av klimasenteret. Valget skal begrunnes med deres observasjoner av naturtyper. Løsning på oppdraget med plassering på kart presenteres for en jury fra Naturhistorisk museum, Hersleb vgs og Universitetet i Oslo 12. mai. Vi håper dere stiller dere positive til oppdraget og imøteser deres tilbakemelding på saken. Med vennlig hilsen Tone Lindheim, Direktør Heidrun A. Ullerud, PhD stipendiat
Hva er et godt oppdrag, egentlig? Et oppdrag er en fiktiv eller ekte situasjon fra arbeidslivet som krever anvendelse av realfag. Et godt oppdrag har følgende kjennetegn: Har en oppdragsgiver og mottaker utenfor skolen Ligner på problemstillinger fra arbeidslivet utenfor skolen som krever anvendelse av realfag Gir elevene noen valgmuligheter Kan ikke løses uten å forstå, dvs. løsningen kan ikke «googles» Remmen, Kostøl, Johansen, Reitan og Frøyland, under arb., Johansen (2016)
Fordel med oppdrag? Elevene må bruke kunnskap og ferdigheter til noe Bygger forståelse «beyond» memorering! Elevene synliggjør hva de har forstått Målet blir tydeligere for elevene, lærer og partner Elevene ser at de må lære noe for å løse oppdraget Elevene ser at det de lærer i realfag er nyttig for arbeidsliv og/eller bredere samfunnsspørsmål Læreren vet hva og hvordan hun/han skal undervise Partneren vet hva som elevenes mål og kan veilede dem Motiverer mange elever, lærer og partner Gjør det enklere å inkludere andre perspektiver, for eksempel miljø og økonomi? Gjør det enklere å samarbeide med andre fag? Elevene kan gå i dybden Utfordrer de faglig sterke og svake Remmen & Frøyland (2015) Wiske (1998). Teaching for Understanding. Realfagsstrategien 2015-2019 Lektor2 s undersøkelser
Oppdrag i Newtonrom «Bygg en kulebane» s. 12 i Newton basedokument Hvordan stemmer dette oppdraget med kjennetegn for et godt oppdrag? Har oppdragsgiver utenfor skolen Ligner problemstillinger fra arbeidsliv Gir elevene noen valgmuligheter Kan ikke løses uten å forstå Er det mulig å formulere et oppdrag for hele modulen?
3. Hva må elevene forstå for å løse oppdraget? Kompetansemålene Fakta, nøkkelbegrep, teorier, formler Kunnskap Metode, ferdigheter Hvordan samle data/informasjon til å løse oppdraget Hensikt Hvorfor skal vi gjøre dette, Formål hva med brukes denne kunnskapen til i arbeidsliv og/eller samfunnet faget Form/formidling Forskerspiren Hvordan formidles kunnskapen, hva slags Grunnleggende form og regler har formidlingssjangeren ferdigheter
Eksempel oppdrag Klimasenter Kunnskap: Naturtype er en bestemt type natur og alt som lever i den. Alt er en naturtype Målestokk og areal Metode: Anvende tre grunnleggende kartleggingsregler i felt Observere noen naturtyper i felt Begrunne plassering av klimasenter basert på egne observasjoner i felt Hensikt: Forskere og myndigheter trenger en oversikt over naturtyper: Hva vi har mye av og lite av. Dette har med bærekraftig utvikling å gjøre. i geografi Form/formidling: Presentere egne observasjoner i et naturtypekart 4 kompetansemål i naturfag, 5 kompetansemål Argumentere for en løsning ved hjelp av egne feltobservasjoner og andre perspektiver (estetiske, økonomiske, praktiske)
Dybdeforståelse har flere dimensjoner Kunnskap Metode, ferdigheter Hensikt Form/formidling
Tenk-par-del: Hvilke dimensjoner i N-modulens læringsmål? Kunnskap Metode Hensikt Form/ formidling
Hva med aktivitetene i N-modulen? Kunnskapsdimensjonen? Metodedimensjonen? Hensiktsdimensjonen? Form/formidlings-dimensjonen? Vanskelig å få til utforsking hvis det bare er kunnskapsdimensjonen som dekkes?
4. Hva er det unike med den andre læringsarenaen? Hvorfor skal lærer og elever ta seg bryet å «utvide klasserommet»
Eksempel fra Lektor2 Hva er det unike med den andre læringsarenaen, hva kan en samarbeidspartner bidra med? Gi reelle oppdrag, og være en ekte oppdragsgiver- og mottaker Tilby lån av utstyr som skolen ikke har selv Ansatte som kan intervjues Gi elevene tilgang til forskningsdata/tall Faglig veiledning, ekspertise La elevene gjøre aktiviteter på arbeidsplassen Rollemodeller for utdanningsvalg og karriere
Eksempel: Kartlegging av naturtyper Hva er det unike med den andre læringsarenaen? Anvende kartleggingsregler i felt Identifisere noen naturtyper vanlig i by og tettsted Hva kan samarbeidspartneren (forskeren) bidra med som læreren ikke kan? Ekspertkunnskap om naturtyper Kartleggingsmetode feltarbeid Utstyr til kartlegging flyfoto, ipad med digitale kart
Tenk-par-del: Hva er det unike med Newtonrommet? Hva gjør elevene i Newtonrommet som de ikke kan gjøre i klasserommet?
5. Velg aktiviteter som hjelper elevene å løse oppdraget Foto: J.H. Nitter, Hersleb VGS
Gimp og Mopi var akler. En gring muffet Gimp og Mopi i bogsen. Mopi pyttet en av Gimps fropper, fordi di ikke kunne skruppe sim. Gimp bofte «Komp app froppen min!» Men Mopi ville ikke kompe hen til ilt. Derfor svurpet Gimp Mopi, og aklene breste til skvitt. Etter det forvittet Armp i sleppen. Hen taplet begge aklene, og luppet dem til boppen. 1) Hva var Gimp og Mopi? 2) Hvorfor pyttet Mopi en av Gimps fropper? 3) Hvorfor svurpet Gimp Mopi? Hood, S. and Solomon, N. (1985): Focus on Reading. A Handbook for Teachers
Eksempel fra lærebok i geofag 1 58% av «Gimp og Mopi»-typen Kan gjøres uten å forstå? Johansen, 2014
Kan aktiviteten gjøres uten å forstå? Foto: Pål Christensen, Aftenbladet.no
Foto: K.B. Remmen Kan aktiviteten gjøres uten å forstå?
I grupper: Se igjennom aktiviteter i Newtonmodulen Er det noen aktiviteter i Newtonmodulen som kan gjøres uten å forstå?
Foto: K.B. Remmen må kombineres med andre aktiviteter kan det bidra til elevenes forståelse
Hva slags aktiviteter er det? Hvilke utforskende aktiviteter bygger forståelse? Foto: J.H. Nitter, Hersleb VGS
Kjennetegn på elevens utforskende tenkning Basert på observasjoner av elever Når elever får ny innsikt, utvider og utfordrer forståelse i. Hva gjør de da? ii. Hvordan ser det ut? iii. Kan det generaliseres?
Læringsaktivitetene bør legge til rette for at elevene gjør noe av dette: Observere nøye og beskrive hva som er der Bygge forklaringer og tolke Resonnere basert på bevis Sammenligne og koble ulik informasjon Vurdere ulike synspunkter og perspektiver Avdekke kompleksitet og gå i dybden Undre seg og stille spørsmål «Thinking moves» som bygger forståelse (Ritchhart et al., 2011) Kan du «se» at elevene gjør dette mens de holder med aktivitetene? Fange essensen og formulere egne konklusjoner Ritchhart, Church & Morrison (2011): Making Thinking Visible. How to promote engagement, understanding, and independence for all learners. San Fransisco: Jossey-Bass
Hva ser du? Hva tror du har skjedd?
Hvilke «thinking moves» brukte du? Observere nøye og beskrive hva som er der? Bygge forklaringer og tolke? Resonnere basert på bevis? Sammenligne og koble ulik informasjon? Vurdere ulike synspunkter og perspektiver? Avdekke kompleksitet og gå i dybden? Undre deg og sette spørsmålstegn ved det du observerte? Fange essensen og formulere egne konklusjoner? Ritchhart, Church & Morrison (2011): Making Thinking Visible. How to promote engagement, understanding, and independence for all learners. San Fransisco: Jossey-Bass
De åtte «thinking moves» er et verktøy til å: designe aktiviteter/oppgaver som får elevene til å tenke ikke bare «copy & paste» variere undervisningen observere elevenes læringsprosess vurdere elevenes læringsprosess
I grupper: Velg en aktivitet i Newton-modulen som ikke kan gjøres uten å forstå Hvilke tankeprosesser/ «thinking moves» krever aktiviteten at elevene gjør? må noen aktiviteter forbedres?
Kan aktivitetene deles inn i ulike faser progresjon? Hvordan skal elevene settes i stand til å løse oppdraget? Hvilke aktiviteter må elevene få til å begynne med? Hvilke aktiviteter må de fortsette med for å få kunnskap og ferdigheter de trenger til å løse oppdraget? Kan oppdraget deles inn i ulike faser? Fase 1 forarbeid motivasjon og forkunnskap Elevene får oppdraget? Fase 2 varierte oppgaver som bygger forståelse Fase 3 anvende ny kunnskap og ferdigheter til å løse oppdraget Fase 4 refleksjon hva lærte vi av det vi har vært med på
Utfordring for eleven 1 Aktivere elevenes bakgrunnskunnskap, tidligere erfaringer og interesser «Thinking move» Sammenligne og koble ulik informasjon
Hvorfor kan det være utfordring for eleven? Naturfaglærere er flinke til å aktivere elevenes bakgrunnkunnskap, men bruker det ikke videre i undervisningen Energi Haug (2016)
I grupper: Hvordan bygger N-modul på elevenes forkunnskap? Hva skjer her? Hvordan bygger man videre på svarene som elevene kommer med? Side 9
Forslag til aktivitet: Koble ulik informasjon Ritchhart et al., 2011
Utfordring for eleven 2 Elevene skal ofte observere Tankeprosessen Observere nøye og beskriver det som er der
Elevene visste ikke hvordan de skulle observere teorien i praksis Ja, magmatisk bergart Ja, det har blitt avsatt.. Di-ag-enese Ååå, vi ikke vet hva vi skal se etter???? Det kalles gneis når det har sånne bånd Gang sedimentær Hull i bergart feltspat Gråsvart Svart og små mineralkorn MAGMATISK Kvarts Metamorf Isens retning Små korn Store korn
Elevene observerer feil ting L: Husker dere den elektriske klokka? Elever: JAAA!!! L: Bra, observerte dere gjorde dere noen observasjoner av klokka? Susann: Vibrasjoner L: MMM tja, viseren vibrerte. Lyd. Hva annet observerte dere? Tom: Det var lyd L: Det er ikke helt det jeg tenker på. Husk klokka. Dere gjorde eksperimentet Jason: Det gnistret L: Varme! Observerte dere varme? Jason: Det gnistret L: Hva var det sa du? Jason: Gnistring L: Det var gnister, ja. Men la oss heller konsentrere oss om varmen. Det var litt varme her med denne. Oversatt fra Mortimer & Scott (2003)
Teori stenger for elevens observasjon? Studier av praktiske forsøk i klasserommet hvordan elever kobler observasjoner av eksperimentet til naturfaglige begrep Læreren la vekt på teorien og begrepene, og forventet at elevene skulle tolke observasjonene riktig og koble det til de riktige begrepene. Vektlegging av teori hindret elevene i å øve seg på, teste ut sine koblinger mellom observasjoner og teori. = elevene fikk ikke jobbet med egen forståelse Mestad & Kolstø, 2014;2016
Til diskusjon: Observasjon i N-aktivitet Hva skal de observere, hva skal de se etter? Hvordan påvirker teorien elevenes observasjoner? Fra Elevarket i N-modulen
. hvis teori skal begrunnes med observasjoner fra praktiske forsøk, må elevene lære hva som er viktige observasjoner. Hodson, 1986; Frøyland et al., 2016; Kolstø, 2011
Forslag til aktivitet: Observere nøye og beskrive det som er der
Utfordring for eleven 3 Etterarbeid Elevene skal sette erfaringer i sammenheng med teori og reflektere over det de har lært «Thinking moves» Resonnere basert på evidens Bygge forklaringer og tolkninger Vurdere ulike synspunkt og perspektiver Fange essensen og formulere konklusjoner
Eksempel: Kan etterarbeidet gjøres uten å ha gjort feltarbeidet? Forarbeid med teori Feltarbeid/ Praktisk aktivitet/ Museumsbesøk Etc. Etterarbeid lage en muntlig presentasjon UTFORDRING: INGEN PROGRESJON? Remmen & Frøyland, 2014
I grupper: Etterarbeid N-modul Kunne elevene ha gjort oppgavene uten å ha vært i Newton-rommet? Må de bruke observasjoner fra de praktiske aktivitetene? Eller kan de «google» seg til svarene?
Forslag til aktivitet: Begrunne svar med evidens
Forslag til aktivitet: Løse oppdraget Elevene må anvende observasjoner og erfaringer fra praktiske aktiviteter/feltarbeid Løsningen på oppdraget begrunnes med elevens egne observasjoner
Forslag til aktivitet: Refleksjon Hvordan jobbet vi som forskere nå? Hvordan er det dere har lært i oppdraget/nrommet viktig for arbeidslivet/samfunnet /våre liv?
«Utvidet klasserom» - oppsummering Er det mange innfallsvinkler til temaet? Start med slutten: Hva skal elevene være i stand til å gjøre i siste fase av undervisningsopplegget/i etterarbeidet? Bruke observasjoner/data til å løse et oppdrag? Hva må elevene forstå for å løse oppdraget? Kunnskap, metode, hensikt og form/formidling Hva kan elevene gjøre i N-rommet som de ikke kan gjøre i klasserommet? Kan aktivitetene gjøres uten å forstå? Tankeprosesser og progresjon
Forberedelsen til dette kurset var: å ta med en modul/aktivitet som dere synes er spesielt utfordrende å undervise så nå er kanskje spørsmålet: Kan dere bruke elementer fra «Utvidet klasserom» til å løse utfordringene med modulen/aktiviteten? Nye ideer til hvordan modulen kan skape mer utforskende elever?
Forslag til videre lesing Å designe undervisning Remmen & Frøyland (i trykk). «Utvidet klasserom». Nordic Studies in Science Education. På forskerføtter i naturfag Ødegaard, Haug, Mork & Sørvik (2016) Utforskende samtaler Munkebye (2016): Den utforskende samtalen. Naturfag 2.