Fra elevens til fagets begrepsverden – en undervisningsmodell for forskerspiremål

Når elevene skal lære om naturvitenskapelig tenke- og arbeidsmåte, skal de bli kjent med abstrakte ideer om hvorfor vi formulerer hypoteser, hvorfor vi skiller mellom observasjon og tolkning osv. Som på andre områder i naturfag viser forskning at også her vil elevene komme til undervisningen med en del hverdagsforståelser som ofte avviker fra en faglig korrekt forståelse. Utfordringen for naturfaglæreren blir da hvordan få elevene til å endre gamle forestillinger til fordel for nye ideer.
 

I forsknings- og utviklingsprosjektet ElevForsk har vi prøvd ut en undervisningsmodell der elevene skulle lære om hvordan forskere arbeider for at konklusjoner i forskningsrapporter skal bli vurdert som pålitelige. Modellen ble utviklet i et samarbeid mellom forfatteren og en ungdomsskolelærer og en forsker, og den ble utprøvd i litt ulike utgaver i to ungdomsskoleklasser. Oversikt over opplegget for de ulike timene ble presentert i artikkelen ”Karseprosjektet” i Naturfag 2/2010.

Undervisningsmodellen bygger på følgende tenkning: For at gamle ideer ikke skal hemme tilegning av nye ideer, må de nye ideene forankres i det eleven allerede kan og har erfart. Samtidig må eleven bli introdusert for de nye ideene og vist hvordan de er verdifulle og nyttige. Inspirert av konstruktivistisk læringssyn generelt og av Mortimer og Scott sin forskning spesielt, har vi formulert følgende praktisk-pedagogiske prinsipp for naturvitenskapelig tenke- og arbeidsmåter (metodekompetanse):

I undervisningen må vi først aktivere elevenes hverdagstenkning så de er bevisst sin egen tenkning i utgangspunktet. Så må vi søke å bevege elevenes tenkning og ordbruk systematisk og tydelig fra elevenes kunnskapsverden og gradvis over til naturvitenskapens gjennom aktiv bruk av eksempler fra elevenes egne pågående eksperimenteringer.

Tabellen viser modellens fire steg, og disse fire stegene er eksemplifisert nedenfor.

 

Forkunnskaper Introduksjon    Bearbeiding  
Befesting      

Samtale som aktiverer forkunnskaper.

Bruke et konkret eksempel som trigger.

Lærer presenterer nye begreper / ideer.

Eksempel fra elevenes egen begynnende  praktiske eksperimentering
som trigger.

Samtaler underveis i grupper og i klassen om nye og ”gamle” ideer.

Ulike utfordringer fra elevenes pågående  eksperimenter
som triggere.

Refleksjonssamtale i etterkant av eksperiment der elevene forventes å bruke de nye ideene til å forklare.

Avsluttende prøve og egne eksperimenter som triggere.

 

Aktivering av forkunnskaper: Hvorfor skal elevene først få bruke egne ord når de skal beskrive og forklare ideer og naturfenomen? Et stykke på vei har elevene tanker og erfaringer som de automatisk vil knytte til lærerens nye ideer, og skal vi endre hverdagsforestillinger, må både lærer og elev ta utgangspunkt i disse. Når vi får disse aktivert, blir lærer kjent med dem, elevene kan innse at noen av disse inneholder noe riktig og kan bygges videre på, samtidig som noen er ufullstendige eller feilaktige.

I våre forskerspireprosjekter fikk elevene foreslå hvordan forskere bak to aktuelle forskningsfunn fra nettstedet forskning.no kunne tenkes å ha arbeidet for å komme fram til resultatene.

Introduksjon av nye ideer: Så presenterte læreren situasjoner for elevene som var krevende å forklare bare ved hjelp av elevens hverdagsforståelser. Dette bidro til å motivere elevene for lærers introduksjon av en vitenskapelig idé eller et begrep som skulle læres.

I våre forskerspireprosjekter introduserte gjerne lærer en ny idé i oppstarten av en time der elevenes eget arbeid kunne fungere som eksempel. I forsøket skulle elevene undersøke om et fritt valgt stoff var skadelig for karseplanter. Når elevene startet eksperimenter basert på egne hypoteser og metoder, introduserte
vi ideen om å skille mellom observasjoner og hypotese: ”Kan vi se på plantene, med øynene våre, at et stoff er giftig? Vi kan se at blader er blitt visne, men ikke se hvorfor de ble brune!”

Utforskende arbeidsmåter -3

Bearbeiding av nye ideer: Når både hverdagsforestillinger, en vitenskapelig idé og hendelser som skal forklares er presentert, kan elever og lærer diskutere mulige forklaringer. Dette innbærer at elevene får diskutere og ”forhandle” om hvilke begreper som er fruktbare å bruke, der elevenes hverdagsspråk er lov å
bruke sammen med nye vitenskaplige ideer. De nye ideene får dermed anledning til å bli gradvis utviklet og forankret i tidligere tenking og i erfaringer.

I våre forskerspireprosjekter startet læreren enkelte timer med å spørre elevene hva de hadde lært så langt. Målet var å få elevene til å bruke nye begreper når de forklarte samtidig som de brukte klargjørende eksempler fra eget eksperiment. Når elevene hadde laget en plan for eksperimentet sitt, hadde vi f.eks. en klassesamtale om hva vi så langt hadde lært om hvordan forskere arbeider.

Utforskende arbeidsmåter -2

Befeste ideer: Når de nye ideene er blitt klarere for elevene, er tiden inne til å øve seg på å bruke de vitenskapelige begrepene. Dette kan gjøres gjennom en problemløsende oppgave, for eksempel at elevene skal forsøke å anvende de nye ideene til å forklare et annet naturfenomen eller forskningspraksis (jf. Gardners idé om forståelse som kapasitet til å kunne anvende fagkunnskapen).

På kortform blir dette en læringprosess som består av fire hovedfaser: Dialog der elevene bruker egne begreper – erfaringsmotivert introduksjon av nye begreper – forhandlingsdialog der hverdagsforestillinger og vitenskapelige begrep møtes – elevene øver seg på å bruke og samtale med de nye begrepene i en ny situasjon.

I våre forskerspireprosjekter hadde vi en egen refleksjonstime før prøven. Her skulle elever i toergrupper diskutere og notere på et oppgaveark minst tre ideer om hva forskere må gjøre for at konklusjoner skal bli holdbare. Alle grupper bidro så med en idé hver i en klassediskusjon der lærer noterte alle viktige ideer
på tavlen.

Eksempler på hva elever skrev på oppgavearket:
- Hypotese, finne problemstilling, de diskuterer og planlegger
- Ha en god plan, grundig metode
- For å være sikker, må de teste det flere ganger
- De må variere mye for å se hva som virkelig påvirker
- De observerer. Man må observere kun det som måles
- Nøyaktig observasjon. Ryddig tabell
- Diskutere årsaker til at dette skjedde
- Forståelsesfull konklusjon
- De må jobbe nøye hvis de skal få det publisert

Utforskende arbeidsmåter -4

Det er viktig å spørre seg hvordan læringsutbytte var. I vårt forskerspireprosjekt var målet ikke bare at elevene skulle lage og gjennomføre et forsøk, men at de skulle sitte igjen med kunnskap om forskning og pålitelighet. Vi hadde derfor en prøve i etterkant av prosjektet med oppgaver som etterspurte kunnskaper om forskning. På naturfag.no er denne prøven med innskrevne prøveresultater lagt ut. Der har vi også lagt ut flere detaljer om prosjektet slik vi gjennomførte det, samt referanser til utdypende lesing. I små skriftlige kommentarer skrev mange elever at prosjektet hadde vært artig og lærerikt.

Da vi utviklet og justerte undervisningsopplegget, trakk vi mye veksler på læringsteorier. Aktivering av forkunnskaper og forankring er inspirert av David Ausubels teori om begrepet forståelse. Strategisk bevegelse fra elevens til vitenskapens begrepsverden der elevene deltar i samtaler på alle stadier, er inspirert av Phil Scott m.fl. sin forskning på hvordan ulike typer dialoger kan fremme læringsarbeidet. Bevisthet om hvordan læring av nytt stoff gjennomløper tre faser, introdusjon – bearbeiding – befesting, og hvordan de ulke fasene kan trenge ulik tilrettelegging, har vi fra Olga Dysthe. Fra John Dewey har vi brukt to sentrale ideer om hvordan praktisk problemløsning, for eksempel eksperimentering, kan fremme interesse samtidig som det praktiske
må følges opp med gjennomtenkning av erfaringer for å resultere i økt teoretisk forståelse. Sist men ikke minst har vi bygget på Norman G. Lederman sine oversiktsstudier som viser at et entydig resultat fra forskning på læring av naturvitenskapelig tenke- og arbeidsmåte er at slike kunnskaper ikke læres gjennom praktisk arbeid alene, men må undervises eksplisitt – slik vi gjør med andre faglige læringsmål.

Referanser

Dette prosjektet inngikk i forskningsprosjektet Elever som forskere i naturfag som var støttet av Norges Forskningsråd.
Ausubel, D. (1963). The Psychology of Meaningful Verbal Learning. New York: Grune & Stratton
Dewey, J. (1996). Erfaring og tenkning (Oversatt av B. Christensen). I E. L. Dale (Red.), Skolens undervisning og barnets utvikling. Klassiske tekster (s. 53-66). Oslo: Ad Notam Gyldendal. (finnes også på www.ilt.columbia.edu/publications/Projects/digitexts/dewey)
Dysthe, Olga (1996): Læring gjennom dialog - kva inneber det i høgare utdanning? I: Dysthe, Olga (red): Ulike perspektiv på læring og læringsforskning. Oslo: Cappelen Akademisk Forlag s. 105-135
Scott, P., Mortimer, E. and Aguiar, O. (2006). The tension between authoritative and dialogic discourse: a fundamental characteristic of meaning making interactions in high school science lessons. Science Education, 90, 605-631.
Lederman N. G. (2007). Nature of Science: Past, Present, and Future. I Sandra K. Abell and Norman G. Lederman (red): Handbook of Research on Science Education. Routledge