og lidt om IND, naturfagenes egenart og motivation

Transkript

1 UndersøgelsesBaseret NaturfagsUndervisning og lidt om IND, naturfagenes egenart og motivation Nye Naturfagslæreres netværk 6. september 2012 Jens Dolin Institut for Naturfagenes Didaktik

2 Major chapters of the Handbook of Science Research edited by Abell and Lederman (2006).

3 Naturvidenskabernes egenart Hvad kan naturvidenskaberne bibringe de unge, som andre fag ikke kan? Viden: Om grundlæggende forhold i vores natur som de bl.a. formuleres i begreber og teorier. Den eksperimentelle dimension: Laboratoriefærdighed, design og gennemførelse af eksperimenter. Feltarbejde. Iagttage, beskrive, analysere og præsentere: Bevidst forholden sig til fænomener i naturen Fagenes særlige erkendelsesformer: verificering/falsifikation, den reduktionistiske og kausale tilgang til verden, det at man ud fra bestemte præmisser kan afgøre om noget er rigtigt eller forkert, bl.a. baseret på kvantitative målinger. Modelbegrebet: At opstille og verificere såvel matematiske som fænomenologiske modeller af naturen. Mange af disse modeller har status af (alment accepterede) lovmæssigheder, der styrer naturen. At kende til modellers styrke og begrænsning. Historisk/filosofisk viden: Naturvidenskabernes historie er langt hen ad vejen også fortællingen om erkendelsens og teknologiens udvikling og ændringerne af vores verdensbillede. 3

4 To typer videnskabelige teorier Omhandler Optaget af det Idealet er Målet er Opererer med Opbygget Bedømmes ved Arbejder med Viden organiseret i opbygget via Logisk-deduktiv naturkræfter universielle forklaring (årsagsbeskrivelse) sandhed entydighed paradigmatisk verifikation/falsifikation logik/matematik skemaer adaptation Narrativ intentionelle tilstande partikulære forståelse (meningstilskrivelse) troværdighed flertydighed valide beskrivelser livagtighed/troværdighed fortolkning historier parabler Jens Dolin juni

5 Motivationsproblemer I sin ph.d.-afhandling analyserer Lars Brian Krogh unges forhold til fysik i et kulturelt perspektiv. Han finder at storbyunge har nogle grundlæggende værdiorienteringer i retning af: Samværsrelationer (loyalitet, venskab, tryghed) Autonomi/selvorientering (selvrespekt, frihed, behovsopfyldelse) Videns-performance (ambitioner, succes) Identitetsrelationer (accept, anerkendelse, tilhørsforhold) Potensering (nydelse, spænding, variation) I modsætning hertil er fysikfaget karakteriseret ved: En individualiserende organisering Kommunikativ ensidighed (lærerstyret kommunikationsform og indhold, lærermagt) Epistemologisk lukkethed (givne facts, faste svar) Anderledeshed ift elevernes livsverden Kognitiv motivationstænkning Der er således en kulturbarriere mellem elevernes værdier og fysikkens værdier. 5

6 Unges sprog vs. naturvidenskabens sprog Reklamesproget Visuelle fortællinger Personalisering af objekter Humor Fokus på relationer frem for produkter Genre parodier (klicheer med et twist) aesthetic of the artificial (breaks, sampling) Intertekstualitet Frihed til fortolkning Factssproget Vær explicit og universal Undgå uformel/konverserende tale Brug tekniske termer (selv om andet er muligt) Styr uden om personifikation og menneskelige attributer Undgå følelsesmæssige, værdiladede, kulørte, overdrivende vendinger Vær seriøs undgå sensationalisme No fiction or fantasy Vægt på kausale forklaringer. Undgå fortællinger og dramatisk fremstilling Department of Science

7 Motivation gennem indhold vs form Motivationelle grundelementer i undervisning: Nysgerrighed Relevans (som afgøres af eleven, ikke læreren/samfundet) Involvering/medbestemmelse/medansvar Didaktisk alignment passende udfordring og støtte it is not what we teach, but rather how we teach, that makes a difference in student learning of higher-order abilities in science reasoning (Lawson 1978 p. 587) Enhedens navn Sted og dato Dias 7

8 Hvorledes karakteriseres UndersøgelsesBaseret NaturfagsUndervisning i Mind the Gap (et EU-projekt): Autentiske og problembaserede læringsaktiviteter hvor der ikke nødvendigvis er noget korrekt svar En vis mængde eksperimentelt arbejde, hands-on aktiviteter Selvstændige læringsforløb hvor elevernes autonomi er i centrum Diskuterende argumentation og kommunikation med kammerater (talking science) dvs. en forståelse af naturvidenskab som baserer sig på åben spørgen og eksperimentel hypoteseafprøvning. En særlig pædagogisk tilgang der understreger elevernes innovative processer og en bestemt forståelse af læring som sproglige, dialogiske processer. Department of Science

9 Department of Science Fibonacci s (et EU-projekt) nøgleopfattelse af IBSME elever udvikler begreber som gør dem i stand til at forstå de naturvidenskabelige aspekter af deres omverden gennem egne tankeprocesser, ved at bruge kritiske og logiske ræsonnementer om materiale (evidence ~ bevismateriale) som de har samlet. lærere leder elever til at udvikle de evner som er nødvendige for at kunne undersøge og forstå naturvidenskabelige begreber gennem egne aktiviteter og ræsonnementer. Dette indbefatter udforskning og hands-on eksperimenter. under arbejdet med naturvidenskaben fokuserer læreren på de bevidste processer som består i at diagnostisere problemer, kritisere eksperimenter, skelne mellem alternativer, planlægge undersøgelser, undersøge formodninger, lede efter information, konstruere modeller, diskutere med kammerater, udforme sammenhængende argumenter.

10 Hvad siger forskningen? generaliseringer om [UBNU] er vanskelig pga de mange forskellige forståelser der findes af undersøgelsesbaseret undervisning Generelt viser forskning at undersøgelsesbaseret undervisning producerer positive resulter. Den kan virke. Når man drager sådanne konklusioner fra empirisk forskning må man imidlertid specificere hvilke kriterer man vurderer ud fra og hvad man opfatter som succes. Selv om forskning viser at undersøgelsesbaseret undervisning kan give positive resulter, fortæller den ikke lærere nøjagtig hvorledes man kan opnå det. (Ronald D. Anderson 2002) Berg, Bergendahl, and Lundberg (2003) sammenligner læringsudbyttet af en åben undersøgelsesbaseret og en redegørende/formidlende version af førsteårs kemi laboratorie arbejde. Hovedresultaterne af dette studie var at studerende, der fulgte den undersøgelsesbaserede version, havde et bedre udbytte, bl.a. en dybere forståelse, bedre refleksionsevne, læring på et højere niveau og var mere motiverede. Department of Science

11 Prince and Felder (2006), in a review of four cases of IBL, concluded that IBL was generally more effective than traditional, lecture-based teaching for achieving a variety of student learning outcomes such as academic achievement, student perceptions, process skills, analytic abilities, critical thinking and creativity. Justice et al. (2007) used five years of data to examine whether taking a first year open-inquiry course in social science made a difference in students learning and performance. They found that students who took the inquiry course had statistically significant positive gains in passing grades, achieving honours and remaining in the university. Department of Science

12 Instructional guidance or inquiry based teaching? Kirschner et al (2006) formulates two opposite points of view: Novice learners should be provided with direct instructional guidance on the concepts and procedures required by a particular discipline People learn best in an unguided or minimally guided environment, generally defined as one in which learners, rather than being presented with essential information, must discover or construct essential information for themselves - and gives evidence for the superiority of guided instruction in the context of our knowledge of human cognitive architecture, expert novice differences, and cognitive load David Klahr (2002) also finds direct instruction more effective than inquiry instruction Department of Science

13 Et kontrolleret eksperiment (Cobern, Schuster et al 2010) sammenlignede virkningen/effekten af omhyggeligt designet UBNU og ligeså omhyggligt designet formidlende undervisning (direct instruction) i virkelige naturfagsklasse situationer i mellemskolen. De stillede så det relevante spørgsmål om hvorvidt en undersøgende tilgang eller en formidlende tilgang til øvelsesundervisning giver den bedste udvikling af de naturvidenskabelige begreber, når begge tilgange er professionelt designede og vel udførte. Department of Science Pre-score (% correct) Post-score (% correct) Direct instruction (N=72) Inquiry based instruction (N=108) 55,3 53,8 68,2 67,9 % increase 12,9 14,1 undersøgende og formidlende metoder førte til sammenlignelige begrebsforståelser ved nogenlunde den samme undervisningstid. Forskelle i forståelsesforøgelse mellem undervisningsformer var ikke statistisk signifikant inden for den naturlige variation of elever, lærere og klasser.

14 Konklusioner Det at stille spørgsmål er tæt ved det centrale i læreprocesser og åbner samtidig eleverne øje for naturvidenskabens egenart. UBNU udgør en række forskellige tilgange som man kan vælge imellem alt efter læringsmål, undervisningssituation etc. Fx kan man ved mere samfundsorienterede spørgsmål undervise mere åbent undersøgende, mens mere abstrakte begreber måske kræver en mere styret undersøgelsesproces. At søge efter den perfekte naturfagsundervisning er som at søge efter den hellige gral selv om man ikke finder den er processen lønnende! Og professionelt designede timer og læreplanermed tid for eleverne til at engagere sig i diskussion og refleksion vil altid bære frugt. Did he find happiness? No, but he searched some interesting places! (Mae West) Department of Science

15 6 F Enhedens navn Sted og dato Dias 15