Laboratoriearbejdets formål. Lærke Bang Jacobsen, IMFUFA, NSM, RUC

Transkript

1 Laboratoriearbejdets formål Lærke Bang Jacobsen, IMFUFA, NSM, RUC

2 Roskilde Universitetscenter Forskningsspørgsmål 1.Hvilke potentielle læringsudbytter findes der for de laboratoriearbejder, der typisk bruges i det danske gymnasium? Hvilke formål kan opstilles for eksperimentelt arbejde? Hvilke laboratorietyper tjener disse forskellige formål? (Hvilke forsøg er typiske i gymnasiet (og hvilke laboratorietyper er de)?) (Hvilke specifikke formål kan opnås gennem de typiske forsøg?)

3 Argumenter for forsøg Konceptuel Inquiry Procedurale evner Nature of Science Naturvidenskabelige holdninger Affektiv Kerr (1963), Schwab (1974), Boud et al. (1980), Woolnough og Allsop (1985), Hodson (1990, 1992, 1993, 1996), Hegarty-Hazel (1990), Nott og Wellington (1996), Millar (1991,1998), Hofstein og Lunetta (1982, 2004), Gott og Mashiter (1991), Gott og Duggan (1995), LSE (Labwork in Science Education), Goldbech og Paulsen (2004), Dolin (2002), Dolin, Krogh og Troelsen (2003), etc. etc.

4 Konceptuel Erindringsbank Episodisk hukommelse (at opnå en fornemmelse for fysiske fænomener) Semantisk hukommelse (blive bekendt med relationer mellem ord, symboler, tal, formler, algoritmer, etc.) Woolnough og Allsop (1985), Atkinson (1990)

5 Argumenter for forsøg Konceptuel Inquiry Procedurale evner Nature of Science Naturvidenskabelige holdninger Affektiv Kerr (1963), Schwab (1974), Boud et al. (1980), Woolnough og Allsop (1985), Hodson (1990, 1992, 1993, 1996), Hegarty-Hazel (1990), Nott og Wellington (1996), Millar (1991,1998), Hofstein og Lunetta (1982, 2004), Gott og Mashiter (1991), Gott og Duggan (1995), LSE (Labwork in Science Education), Goldbech og Paulsen (2004), Dolin (2002), Dolin, Krogh og Troelsen (2003), etc. etc.

6 Inquiry At være forsker for en dag Woolnough og Allsop (1985), Klopfer (1991)

7 Argumenter for forsøg Konceptuel Inquiry Procedurale evner Nature of Science Naturvidenskabelige holdninger Affektiv Kerr (1963), Schwab (1974), Boud et al. (1980), Woolnough og Allsop (1985), Hodson (1990, 1992, 1993, 1996), Hegarty-Hazel (1990), Nott og Wellington (1996), Millar (1991,1998), Hofstein og Lunetta (1982, 2004), Gott og Mashiter (1991), Gott og Duggan (1995), LSE (Labwork in Science Education), Goldbech og Paulsen (2004), Dolin (2002), Dolin, Krogh og Troelsen (2003), etc. etc.

8 Procedurale evner Praktisk evne Generelle kognitive processer (observere, klassificere, danne hypoteser, ) Praktiske teknikker (måle temperaturen med et termometer med en vis sikkerhed, adskille fast stof og væske genne filtrering, ) Inquiry taktikker (gentage målinger, tegne grafer for at se mønstre i data, identificere variablene der skal ændres, måles, kontrolleres, ) (Kan man ikke undervise i) (Kan man undervise i og forbedre) Millar (1991)

9 Procedurale evner Associeret med design: Variabel identifikation, fair test (variabelkontrol), sample størrelse og variabeltyper Associeret med målinger: Relativ skala, måleområde og interval, valg af udstyr, gentagelser, præcision, usikkerheder (tilfældige og systematiske) Associeret med databehandling: Tabeller, graftyper, mønstre, multivariate data, enheder, formel- oversættelse Associeret med evaluering: Usikkerheder og fejl, pålidelighed, validitet Associeret med rapportering: Kommunikation Med udgangspunkt i Gott og Duggan (1995)

10 Argumenter for forsøg Konceptuel Inquiry Procedurale evner Nature of Science Naturvidenskabelige holdninger Affektiv Kerr (1963), Schwab (1974), Boud et al. (1980), Woolnough og Allsop (1985), Hodson (1990, 1992, 1993, 1996), Hegarty-Hazel (1990), Nott og Wellington (1996), Millar (1991,1998), Hofstein og Lunetta (1982, 2004), Gott og Mashiter (1991), Gott og Duggan (1995), LSE (Labwork in Science Education), Goldbech og Paulsen (2004), Dolin (2002), Dolin, Krogh og Troelsen (2003), etc. etc.

11 Nature of Science Naturfænomener er forudsigelige Millar (1998)

12 Data og målinger: Perfekt præcision? Sammenligning med den sande værdi? Gentagelser som bevis? Teori-uafhængig databehandling? Nature of Science Undersøgelsers natur: Verifikation og falsifikation symmetrisk? Falder forklarende modeller logisk ud af data (med kun en mulig fortolkning)? Teoriers natur: Videnskabelige teorier som en-til-en beskrivelse af naturfænomener? Forklaringers natur: Forskellige niveauer, typer og formål med forklaringer (teleologisk, kausal, beskrivende, model-baseret)? Offentlig naturvidenskabelig videns natur: Har alle naturvidenskabelige påstande samme status? Leach (2002)

13 Argumenter for forsøg Konceptuel Inquiry Procedurale evner Nature of Science Naturvidenskabelige holdninger Affektiv Kerr (1963), Schwab (1974), Boud et al. (1980), Woolnough og Allsop (1985), Hodson (1990, 1992, 1993, 1996), Hegarty-Hazel (1990), Nott og Wellington (1996), Millar (1991,1998), Hofstein og Lunetta (1982, 2004), Gott og Mashiter (1991), Gott og Duggan (1995), LSE (Labwork in Science Education), Goldbech og Paulsen (2004), Dolin (2002), Dolin, Krogh og Troelsen (2003), etc. etc.

14 Naturvidenskabelige holdninger Nysgerrighed, risikovillighed, objektivitet, præcision, vedholdenhed, ansvarlighed, kritisk bevidsthed, fordomsfrihed, ærlighed, selvtillid, saglighed, skepsis, ydmyghed, anti-autoritet, samarbejde, respekt for empiriske beviser, etc. etc. Lære at gå til et ukendt problem og tro på egne evner til at løse opgaven! Hofstein og Lunetta (1982), Hodson (1990), Gardner og Gauld (1990), etc.

15 Argumenter for forsøg Konceptuel Inquiry Procedurale evner Nature of Science Naturvidenskabelige holdninger Affektiv Kerr (1963), Schwab (1974), Boud et al. (1980), Woolnough og Allsop (1985), Hodson (1990, 1992, 1993, 1996), Hegarty-Hazel (1990), Nott og Wellington (1996), Millar (1991,1998), Hofstein og Lunetta (1982, 2004), Gott og Mashiter (1991), Gott og Duggan (1995), LSE (Labwork in Science Education), Goldbech og Paulsen (2004), Dolin (2002), Dolin, Krogh og Troelsen (2003), etc. etc.

16 Affektive Interesse, glæde, tilfredsstillelse, etc. 1. Faciliteterne 2. Tid 3. Forsøg som undervisningsvariation 4. Den konceptuelle sværhedsgrad 5. Den praktiske sværhedsgrad 6. Forsøgets sammenhæng med kendt teori 7. Lærerens organisering 8. Graden af autonomi 9. De sociale forhold mellem eleverne 10. Elevens personlige interesse i emnet 11. Eventuelle kønsspecifikke indvirkninger 12. Eksamens- eller karaktergivningsrelevans 13. Gardner og Gauld (1990), Wellington (2005)

17 Typer af forsøg Erfaringer: P-O-E om faldende kageforme for at se om hastigheden øges med øget vægt Opgave: Verificer v 2 -loven om luftmodstand og bestem værdien af k- koefficienten for faldende kageforme Undersøgelse: Undersøg luftmodstand gennem et forsøg med faldende kageforme Meta-forsøg: Hvor præcist kan man svare på hvor hurtigt en kageform falder? / Kan vi ved et forsøg med kageforme bestemme om v-modellen eller v 2 -modellen om luftmodstand er bedst? Vagt formuleret: Hvor meget tungere må en stor kageform være i forhold til en lille kageform, hvis de skal falde lige hurtigt? Juleforsøg: Konkurrence med forskellige typer af kageforme

18 Relatere laboratoriearbejder og formål Erfaring Opgave Undersøgelse Metaforsøg Vagt formuleret Konceptuel X (X) (X) (X) (X) Juleforsøg Procedurale evner Inquiry X (X) (X) (X) X Nature of science (X) (X) X Holdninger (X) X Affektive (X) (X) (X) (X) (X) X Udviklet på basis af Woolnough og Allsop (1985)

19 Konklusioner 1.Lærere er bevidste om generelle formål med eksperimentelt arbejde; mange lærere finder det svært at argumentere for specifikke forsøg 2.Et opklarende arbejde omkring formål for laboratoriearbejde er gjort, og seks kategorier er identificeret (konceptuel, inquiry, procedurale, nature of science, holdninger, affektiv) 3.De kategoriserede formål er relateret til seks forskellige typer af laboratoriearbejde (erfaring, opgave, undersøgelse, metaforsøg, vagt formulerede, juleforsøg)

20 Referencer Atkinson, E. P. Hegarty-Hazel, E. (ed.), Learning Scientific Knowledge in the Student Laboratory, The Student Laboratory and the Science Curriculum, London and New York: Routledge, 1990, Boud, D. J.; Dunn, J.; Kennedy, T. & Thorley, R. The Aims of Science Laboratory Courses: a Survey of Students, Graduates and Practising Scientists, European Journal of Science Education, 1980, 2, Dolin, J. Fysikfaget i forandring, Roskilde Universitetscenter, 2002 Dolin, J.; Krogh, L. B. & Troelsen, R. En kompetencebeskrivelse af naturfagene, Inspiration til fremtidens naturfaglige uddannelser - En antologi, Uddannelsesstyrelsens temahæfteserie nr. 8, 2003, Gardner, P. & Gauld, C. Hegarty-Hazel, E. (ed.), Labwork and Students' Attitudes, The Student Laboratory and the Science Curriculum, London and New York: Routledge, 1990 Goldbech, O. & Paulsen, A. C., NORDLAB-DK - Det praktiske og eksperimentelle arbejde i naturfagene, IMFUFA, 2004 Gott, R. & Duggan, S., Investigative work in the science curriculum, Buckingham, Philidelphia: Open University Press, 1995 Gott, R. & Mashiter, J., Woolnough, B. (ed.), Practical work in science - a task-based approach?, Practical Science, Philadelphia: Open University Press, 1991, Gunstone, R. F., Woolnough, B. (ed.), Reconstructing theory from practical experience, Practical Science, Philidelphia: Open University Press, 1991, Hegarty-Hazel, E. The Student Laboratory and the Science Curriculum: A Model, The Student Laboratory and the Science Curriculum, London and New York: Routledge, 1990, 27-33

21 Referencer Hodson, D. A critical look at practical work in school science. School Science Review, 1990, 70, Hodson, D. Redefining and reorienting practical work in school science, School Science Review, 1992, 71, Hodson, D. Re-thinking Old Ways: Towards A More Critical Approach To Practical Work In School Science, Studies in Science Education, 1993, 22, Hodson, D. Laboratory work as scientific method: Three decades of confusion and distortion, Journal of Curriculum Studies, 1996, 28, Hofstein, A. & Lunetta, V. N., The Role of the Laboratory in Science Teaching: Neglected Aspects of Research, Review of Educational Research, 1982, 52, Hofstein, A. & Lunetta, V. N. The Laboratory in Science Education: Foundations for the Twenty-First Century, Science Education, 2004, 88, Kerr, J. F. Practical Work in School Science, Leicester: Leicester University Press, 1963 Klopfer, L., Hegarty-Hazel, E. (ed.), Learning Scientific Enquiry in the Student Laboratory, The Student Laboratory and the Science Curriculum, London and New York: Routledge, 1990, Leach, J. Students' Understanding of the Nature of Science and its Influence on Labwork, Teaching and Learning in the Science Laboratory, Kluwer Academic Publishers, 2002 Millar, R. Woolnough, B. E. (ed.), A means to and end: The role of processes in science education, Practical Science, Open University Press, 1991, 43-52

22 Referencer Millar, R. Rhetoric and realisty - what practical work in science education is really for, Practical work in school science - which way now?, London and New York: Routledge, 1998, Niedderer, H.; Aufschnaiter, S. v.; Tiberghien, A.; Buty, C.; Haller, K.; Hucke, L.; Sander, F. & Fischer, H. Talking Physics in Labwork Contexts - A Category Based Analysis of Videotapes, Teaching and Learning in the Science Laboratory, Kluwer Academic Publishers, 2002 Nott, M. & Wellington, J. When the black box springs open: practical work in schools and the nature of science International Journal of Science Education, 1996, 18, Psillos, D. & Niedderer, H. (ed.), Teaching and Learning in the Science Laboratory, Kluwer Academic Publishers, 2002 Schwab, J. J. Decision and choice: the coming duty of science teaching, Journal of Research in Science Education, 1974, 11, Wellington, J. Practical work in science: Time for a re-appraisal, Practical work in school science: Which way now?, London and New York: Routledge, 1998, 3-15 Wellington, J. Alsop, S. (ed.), Practical work and the affective domain: what do we know, what should we ask, and what is worth exploring further, Beyond Cartesian Dualism, Netherlands: Springer, 2005, Woolnough, B. E. & Allsop, T. Practical Work in Science, Cambridge: Cambridge University Press, 1985