Vurdering i teknologi og design etter 4. trinn: Belastning og stabilitet

Vurdering er et viktig hjelpemiddel for å legge til rette for tilpasset opplæring og er dermed et sentralt virkemiddel for å fremme elevenes læring og utvikle deres kompetanse. Manglende vurdering og fravær av klare faglige standarder ved vurderingsarbeid kan dermed virke begrensende på elevenes faglige utviklingsmuligheter. Kompetansemålene i Kunnskapsløftet danner grunnlaget for vurdering av elevenes måloppnåelse i naturfag.

Kompetansemålene beskriver for eksempel hva elevene skal mestre i hovedområdet ”Teknologi og design” etter 4. trinn. I denne artikkelen skal vi se på oppgaver som er utviklet for å teste hvilket mestringsnivå elevene har nådd i forhold til kompetansemålet «beskrive konstruksjoner og samtale om hvorfor noen er mer stabile og tåler større belastning enn andre».

Resultatene som er gjengitt er hentet fra Osloprøven i naturfag på 5. trinn høsten 2009 hvor cirka 4300 elever deltok*. Oppgavene kan benyttes i den regelmessige underveisvurderingen som skal finne sted for å rettlede og gi elevene tilpasset opplæring. Oppgavene kan også benyttes ved vurdering av læring etter endt opplæring, fordi utprøving viser at oppgavene evner å gradere elevene – skille mellom elever med høy og lav dyktighet i naturfag. Vi kan altså både begrunne faglig og forsvare psykometrisk å gi poeng til elevene som svarer riktig på oppgavene. Dette er «krav» som oppgaver må oppfylle hvis de skal brukes ved sluttvurdering.

Trekanten som stabil konstruksjon og forbandt legging av teglstein

Når elevene øves opp i å «gjenkjenne og sammenligne bærendestrukturer i ulike byggverk i nærmiljøet», vil det være naturlig åpeke på trekantkonstruksjoner (jfr. taksperrer) og byggeteknikken kalt ”forband” (at teglsteinene er forskjøvet i hver rad). Dette er to måter å bygge på som gir stabile byggkonstruksjoner som tåler stor belastning.

Oppgave 1

vurdering teknologi design oppgave

I oppgave 1 skulle elevene identifisere den konstruksjonen som tåler størst belastning av et rektangel, et kvadrat, en trekant og en femkant. Oppgaven krever at elevene gjenkjenner ideen om trekanter som stabile konstruksjoner (gjengi kunnskap). Resultatene viser at 30 % valgte trekanten (svaralternativ C) og dermed svarte riktig, se tabell bakerst. Disse elevene skårte i gjennomsnitt bedre på prøven som helhet, enn gruppen av elever som for eksempel valgte svaralternativ D. De elevene som valgte D, skårte klart under gjennomsnittet. Tilsvarende gjelder for svaralternativene A og B. Oppgaven oppfyller dermed «kravet» om å skille mellom elever med høy og lav dyktighet i naturfag.

Det mest interessante med oppgaven er at nesten hver tredje elev velger femkanten (alternativ D). Disse elevene ser dermed ut til anvende en forestilling om at ”store ting tåler stor belastning”. Siden det ofte er slik i hverdagen, kan vi kalle dette en ”hverdagsforestilling”. Dette er forestillinger som ikke er faglig riktige, men som ofte er hendige å ty til i det praktiske liv.

Kvadratet i alternativ B er også en populær distraktor som tilsynelatende en del elever med høy dyktighet velger. Ytterligere analyser viser at oppgaven kunne skilt bedre mellom elever med lav og middels dyktighet i naturfag. Oppgaven passer dermed best for elever som er bedre enn gjennomsnittet i naturfag.

Det mest interessante med oppgave 2, er at den styrker hypotesen vår om at svake elever anvender hverdagsforestillingen ”store ting tåler stor belastning”. Hele 28 % valgte alternativ A, og resultatene viser at disse elevene i gjennomsnitt skårte relativt svakt på prøven. Vi ser også at 6 % valgte alternativ E. Vi kan dermed utvide hypotesen vår og si at svake elever ser ut til å anvende en forestilling om at ”store tunge ting tåler stor belasting”. Bare 31 % identifiserte alternativ B som det riktige svaralternativet – at klossene er forskjøvet i hver rad (lagt forband).

Oppgave 2

vurdering teknologi design oppgave

Siden oppgaven krever at elevene har kompetanse til å identifisere byggkonstruksjoner i lys av geometri, kan vi på forhånd anta at oppgavene 1 og 2 har høy vanskegrad. Resultatene peker mot at kunnskaper om trekanter som stabile konstruksjoner, og at det å legge legoklosser (teglstein) oppå hverandre slik at de hele tiden dekker skjøten mellom to klosser i laget under og gir en «”sterk»” vegg, er kjennetegn på høyt mestringsnivå. Denne kunnskapen er knyttet til kompetansemålet ”«beskrive konstruksjoner og samtale om hvorfor noen er mer stabile og tåler større belastning enn andre»”. Oppgavene er også eksempler på hvordan vi enkelt kan integrere den grunnleggende ferdigheten regning (geometri) når vi jobber med teknologi og design i naturfag.

Konstruksjon av trapper og lasting av gaffeltruck

Oppgave 3

vurdering teknologi design oppgave

Oppgave 3 handler om å avgjøre hvordan vi bør begynne å bygge en «”trapp»” av lego for å få flest trinn før den tipper over. Trappa vil raskt tippe hvis vi velger å bygge trappa på bildene 1, 2 og 4. De 58 % som svarte riktig (alternativ C), har som gruppe høy dyktighet i naturfag, slik at oppgaven skiller godt mellom elever med høy og lav dyktighet i faget. Alternativ B peker seg ut som den mest populære distraktoren, mens alternativ D tiltrekker seg få, men svært svake elever.

Nedenfor er det lenker til noen enkle eksperimenter om balansepunkt og tyngdepunkt. Den første lenka viser et enkelt eksperiment om balansering. Eksperimentet kan brukes som en introduksjon til en undervisningsenhet om belastning og stabilitet. Den andre lenka viser et eksperiment som kan være til hjelp for de elevene som synes oppgave 3 er vanskelig.

Oppgave 4

vurdering teknologi design oppgave

Oppgave 4 handler om å avgjøre i hvilken situasjon gaffeltrucken er lastet på minst stabil måte. På bildene 1 og 2 er systemets tyngdepunkt høyere enn på bildene 3 og 4. På bilde 4 er tyngdepunktet nærmest truckens massesenter, slik at dette er den mest stabile situasjonen. På bilde 1 er tyngdepunktet høyt og langt vekk fra truckens massesenter, og det er størst sjanse for at den tipper fremover.

Vi ser at 55 % svarte riktig (alternativ A), og at andelen som krysser av hvert alternativ synker etter hvert som stabiliteten øker. I likhet med oppgave 3 svarte mer enn halvparten riktig, mens det minst riktige svaret (alternativ D) tiltrakk få, men svake elever.
Lenka nedenfor illustrerer enkelt at tyngdepunktet kan ligge både i og utenfor et legeme. Det kan overraske mange elever siden vi sjelden tenker over det i hverdagen.

Oppsummering og konklusjon

Oppgavene 1-4 handler om å ha kompetanse til å identifisere fenomener, materialer og situasjoner i lys av geometri. Det er mulig at situasjonene i oppgavene 3 og 4 er enklere å ta stilling til på bakgrunn av erfaringer fra dagliglivet, men det er likevel overraskende at elevene ser ut til å være såpass enstemmige i at disse oppgavene har mye lavere vanskegrad enn oppgavene 1 og 2. De empiriske resultatene viser at kunnskaper og ferdigheter relatert til konstruksjoners tyngdepunkt er kjennetegn på middels mestringsnivå av kompetansemålet «”beskrive konstruksjoner og samtale om hvorfor noen er mer stabile og tåler større belastning enn andre»”.

Kunnskap om at mange elever anvender hverdagsforestillingen «”store tunge ting tåler stor belasting»” (oppgavene 1 og 2), er viktig fagdidaktisk informasjon som kan hjelpe lærere å planlegge og gjennomføre opplæring i teknologi og design.

Empiriske resultater styrker ideen om at oppgavene 1 og 2 er vanskelige, og at oppgavene 3 og 4 er middels vanskelige. Denne kunnskapen kan hjelpe oss med å identifisere noen faglige standarder vi kan bruke i den fortløpende vurderingen av elevenes mestringsnivå i teknologi og design på 3. og 4. trinn. Vurderingene bør inneholde informasjon om hva eleven mestrer, hvor eleven står i forhold til de oppgitte læringsmålene og hva eleven kan gjøre for å forbedre seg. Gode tilbakemeldinger underveis fører til økt læringsutbytte!

Tabellene viser riktig svaralternativ (*), gjennomsnittlig z-skår til gruppa av elever som valgte hvert svaralternativ og prosentandel elever som valgte hvert svaralternativ. En elevs z-skår viser elevens skår i forhold til gjennomsnittet.

 

Oppgave 1  Gj.sn. z Gj.sn. z 
 A  -0,18  9
 B  0,03  31
 C*  0,45  30
 D  -0,32  31

 

Oppgave 2  Gj.sn. z Gj.sn. z 
 A  -0,42  28
 B*  0,58  31
 C  -0,18  18
 D  0,13  17
 E -0,75 6

 

Oppgave 3  Gj.sn. z Gj.sn. z 
 A  -0,49  12
 B  -0,49  22
 C*  0,40  58
 D  -0,59  7

 

Oppgave 4  Gj.sn. z Gj.sn. z 
 A*  0,33  55
 B  -0,51  19
 C  -0,21  19
 D  -0,64  6

Tema