STEM Hvorfra? Hvad? Hvordan? Claus Michelsen Linda Ahrenkiel

Transkript

1 STEM Hvorfra? Hvad? Hvordan? Claus Michelsen Linda Ahrenkiel

2 LSUL, LA og CM Laboratorium for Sammenhængende Uddannelse og Læring Linda Ahrenkiel, projektkoordinator Claus Michelsen, centerleder og professor

3 STEM på den nationale dagsorden (..) vil der i fremtiden være stor efterspørgsel på arbejdskraft inden for STEM science, engineering, technology og mathematics (..) sætte en høj standard for moderne STEM-kompetenceopbygning i uddannelseskæden. Øget optag på digitale og tekniske uddannelser ( STEM-uddannelser )(..) Der er også behov for flere specialister inden for de tekniske og naturvidenskabelige områder. Disse kompetencer betegnes samlet set STEM-kompetencer.

4 Endnu et begreb? Scientific Literacy STS Naturfaglig dannelse MINT NTS IBSE IBSME STEM STEAM STREAM

5 STEM på den internationale dagsorden

6 Hvorfra? Science 27. august 2010 What Is STEM Education? For most, it means only science and mathematics, even though the products of technology and engineering have so greatly influenced everyday life. A true STEM education should increase students understanding of how things work and improve their use of technologies. STEM education should also introduce more engineering during precollege education. Engineering is directly involved in problem solving and innovation, two themes with high priorities on every nation s agenda (..) It is time to move beyond slogans and make STEM literacy a reality for all students.

7 Sjøbergs kanon Naturfagsundervisningens tre dimensioner: Naturvidenskab som produkt Naturvidenskab som proces Naturvidenskab som social institution MEN Matematik er næsten ikke nævnt Teknologi er ikke det samme som naturvidenskab NB Forskningsfronten som skolens dilemma

8 John Dewey We do not have a series of stratified earths, one of which is mathematical, another physical, etc. We should not be able to live very long in any one taken by itself. We live in a world where all sides are bound together; all studies grow out of relations in the one great common world. John Dewey (1901) The Child and Society The belief that all genuine education comes about through experience does not mean that all experiences are genuinely or equally educative. John Dewey (1938) Education and experience

9 Advancing STEM Education: A 2020 Vision 1. Hvad betyder akronymet STEM for uddannelse (politisk, uddannelse og praksis)? 2. STEM identificeres ofte med science og matematik, men skal også styrke fokus på teknologi i skolen. 3. STEM skal anerkende engineering som et centralt element problemløsning og innovation, ikke mindst af karriere og samfundsmæssige årsager 4. STEM kan understøtte udviklingen af 21st Century skills, som fx kompetent kommunikation, sociale kompetencer, selvevaluering og systemisk tænkning 5. STEM betyder en interdisciplinær tilgang til tidens store udfordringer som fx energi effektivitet, ressorceforbrug, miljøkvalitet og håndtering af risici Bybee, Rodger W. (2010) Technology and Engineering Teacher; 70(1),

10 STEM Education Rodger W. Bybee (2013). The Case for STEM education Hvordan kan vi forstå STEM reformen i konteksten af andre uddannelsesreformer? Hvordan tydeliggøres det unikke i STEM reformen, herunder hvordan den adskiller sig fra den aktuelle praksis? Hvilke processer fremmer handlingsplaner for STEM reformen? Hvordan informerer vi offentligheden om vigtigheden af STEM reformen?

11 Fem STEM prioriteter Der skal udvikles en ny generation af modeller for og redskaber til STEM undervisning Professionel udvikling af STEM lærere skal understøttes Udvikling af STEM er en national opgave Iværksæt lokalt forankrede indsatser til udvikling af STEM undervisning Fortæl den brede offentlighed, at STEM er vigtigt for både deres børn og samfundet

12 STEM og fagene Hvordan ser du på STEM og fagene På en skala fra 1 til 5 hvor enig eller uenig er du udsagnene GCMY-1JHG-3K9K

13 STEM og fagene STEM er science (eller matematik) STEM er matematik og science STEM er science, der inkorporerer matematik, teknologi og engineering STEM er fire fag STEM er science og matematik koblet via teknologi og engineering STEM er koordination på tværs af fagene STEM er en kombination af to eller tre fag STEM betyder integration af S, T, E og M STEM er transdisciplinær

14 STEM literacy Viden om, holdninger til og færdigheder i at identificere spørgsmål og problemer i den virkelige verden, kunne beskrive den naturlige og designede verden og drage evidensbaserede konklusioner om STEM-relaterede problemer. Forståelse af de karakteristiske træk ved STEM som former for menneskelig viden, undersøgelse og design. Bevidsthed om, hvordan STEM er med til at forme vores materielle, intellektuelle og kulturelle miljøer. Vilje til at engagere sig i STEM-relaterede spørgsmål og scince, teknologi, og matematik som en handlende, engageret og reflekterende borger i et demokratisk samfund.

15 NB også fokus på produkt Jerome Bruner: Eksternalisering Værker (oeuvres) giver stolthed, identitet og en fornemmelse af sammenhæng: Skaber og opretholder gruppesolidaritet Fremmer en fornemmelse for arbejdsdeling Skaber fælles og forhandlelige måder at tænke på Dokumentation for de mentale præstationer Bliver bevaret og overleveret Tilgængelig for efterfølgende refleksion og metakognition

16 STEM forløb STEM forløb Konstruer et hjælpemiddel, der kan beskytte et æg ved et frit fald på 15 meter.

17 Intet nyt fra forskningsfronten På skolen møder eleverne den del af naturvidenskaben som er alment accepteret og ikke speciel kontroversiel. De lærer den del af videnskaberne som det hersker begrænset tvivl om, og efter al sandsynlighed vil blive stående som sikker kundskab i overskuelig fremtid. Naturvidenskaben får derved let et præg af at være autoritær, evig, sikker og uforanderlig. Elevers holdninger til videnskab, og deres forestillinger om videnskabens egenart og væsen bliver selvsagt formet af dette. Svein Sjøberg: Naturfag som almendannelse

18 Didaktiske transpositioner med tidsforsinkelse

19 Den moderne videnskab Økologi, netværk, ikke-lineær dynamik Fra del til helhed Multidisciplinær tilgang Fra objekt til relationer Fra måling til mapping Fra kvantitativ til kvalitativ Fra strukturer til processer This isolation of mathematics is a strimling sign of our intellectual fragmentation and as such is a relatively recent phenomenon

20 Et videnskabsteoretisk input Donald E. Stokes (1997): Pasteur s Quadrant. Basic Science and Technological Innovation Hvor finder vi STEM?

21 Her er STEM KX4V-RGVV-C6C1

22

23 STEM fokus på M [ ] it is impossible to explain honestly the beauties of the laws of nature in a way that people can feel, without their having some deep understanding of mathematics (Feynman (1985), 39 40). Ofte har lærere i andre fag, men ikke sjældent også matematiklærere, vanskeligt ved at se, hvad matematikken gør godt for, enten på institutionen som helhed eller over for netop disse andre fag. Dette på trods af, at flere og flere fag rummer matematikholdige ingredienser i stadig stigende omfang, om end den matematiske karakter af ingredienserne, ikke altid erkendes, fx på grund af sprogbrug eller begrebsapparat. Denne manifestation af relevansparadokset giver sig udslag i et isolationsproblem, som både er til skade for matematikundervisningen og for de fag, som kunne have udbytte af en bevidst inddragelse af matematiske kompetencer i deres virksomhed. (Niss og Jensen (2003) s )

24 National STEM indsats STEM didaktik: begrundelser for STEM didaktikken som et centralt element i uddannelse fra dagtilbud til videregående uddannelser, begrebsættelse af STEM didaktikken og hvordan den kan udvikles gennem undervisning på forskellige niveauer prototypeeksempler på STEM forløb, og udvikling af praksiselementer i undervisningen og forankring i samfundet. Systematisk kollektiv kompetenceudvikling af fagprofessionelle og fagdidaktikere

25 Muligheder for udfordringer for STEM Drøft med din sidemand hvilke muligheder og udfordringer, I ser i STEM. Noter dem ind her SK8C-XZTH-9PCJ

26 Muligheder

27 Udfordringer

28 STEM didaktik nogle pejlemærker Naturen, teknologien og samfundet er komplekse systemer, mens undervisningen i udpræget grad er fagopdelt. Fagopdelingen tilbyder en grundlæggende forståelse og forankring af faglige begreber. Når det kommer til at forstå, analysere og handle i forhold til virkelighedens udfordringer, så er en interdisciplinær tilgang påkrævet. Matematisk modellering er central engineeringprocessen og matematikbaseret avanceret databehandling og simulation er et centralt middel til opdagelse og innovation inden for videnskab, teknologi og samfund. Matematik skal løftes ud af rollen som et isoleret undervisningsfag, så udvikling af børn, elever og studerendes matematiske kompetencer også i højere grad bliver et anliggende for eksempelvis fysik og biologi.

29 Fag og vidensdomæner Fysik/kemi VIDENSDOMÆNER Biologi Det matematisk modellerede domæne Det empirisk eksperimentelle domæne Det teknologisk innovative domæne Matematik

30 Sjøbergs tre dimensioner version 2 Begreber: Faglige begreber der indgår i læringsaktiviteterne (variabler, energi, algoritmer, tæthed, emergens,..) NB: Repræsentationer (algebraisk, ikonisk, narrativ, ) Praksisser: De praksisser hvori læringsaktiviteter finder sted. (i) eksperiment og databehandling (ii) modellering og simulering (iii) problemløsning og engineering (iv) systemtænkning Perspektivering: Reflektion over læringsaktiviteter, herunder forbindelse til tidligere læringsaktiviteter. Vurdering af anvendeligheden af de i forbindelse med læringsaktiviteterne udviklede artefakter (materielle og konceptuelle). Bevidsthed om handlingskompetence i forhold til at agere som en konstruktiv, engageret og reflekterende borger.

31 Begreber

32 Almen dannelse og en ny oplysningstid Fremskridt er et resultat af ideer og principper En ny oplysningstid byggende på videnskab, fornuft, humanisme og fremskridt inkluderende de nye begreber entropi, evolution og information Data fra hele verden giver et præcist billede af tendenser. Statistik skal illustreres med fortællinger. Oplysningstidens ideer virker det går fremad og vi skal producere ny viden til gavn for mennesker og samfund To principper: (i) Viden er i princippet altid foreløbig og (ii) ingen kan påkalde sig en personlig, religiøs eller anden autoritet som argument for at have ret.

33 Den brede offentlighed Skab en positiv fortælling om, at STEM viden og kompetencer får større og større betydning for hver enkelt borger og samfundet hver eneste dag, og derfor skal en sammenhængende STEM tænkning udbredes i hele uddannelsessystemet, dvs. dagtilbud, grundskole, ungdomsuddannelser samt faglærte og videregående uddannelser.

34 Barack Obama i Kolding Jeg vil gerne opfordre unge kvinder til at gå ind i matematik og teknik, for der mangler kvinder på det felt. Jeg er selv far til piger, og jeg opfordrer dem til hele tiden at udfordre sig selv, sagde Obama

35 Tak for opmærksomheden