Projekt CASE Fremtidssikret naturvidenskabelig undervisning CASE Center for Applied Science in Education I projekt CASE Fremtidssikret naturvidenskabelig undervisning har det været målet at gøre naturfagsundervisningen i grundskolen og gymnasiet mere vedkommende og interessant for eleverne, ved at udvikle undervisningsforløb, der tager udgangspunkt i konkrete virksomhedscases. Herved bliver undervisningen mere vedkommende for eleverne, fordi den tager udgangspunkt i konkrete anvendelser, som de kan relatere til enten deres egen dagligdag eller problemstillinger, der diskuteres i samfundsdebatten. Undervisningen bliver samtidig mere interessant, fordi eleverne arbejder med åbne problemstillinger og oplever, at de selv kan bidrage med nye løsninger og idéer. 1. Formålet med projekt CASE Anvendelsesorienteret undervisning integreret i naturfagsundervisningen Formålet med projekt CASE har været at gøre anvendelsesorienteret undervisning til en integreret del af naturfagsundervisningen på alle niveauer fra indskoling til gymnasium og i alle de naturvidenskabelige fag. Dette mål er søgt nået på tre forskellige niveauer: Ny tænkning omkring naturfagsundervisning På det overordnede plan har vi ønsket at bryde den traditionelle, akademiske tradition i naturfagsundervisningen, hvor tilegnelse af teori har været i centrum, og hvor eleverne sjældent har arbejdet med fagenes anvendelse i fx produktudvikling. Anvendelsesorienterede eksempler har ofte været fra forskningsverdenen, hvilket har bidraget til et meget snævert billede af de mulige karriereveje med en naturvidenskabelig uddannelse. Formålet har derfor været at gøre lærerne bevidste om og i stand til også at inddrage naturfagenes mangeartede anvendelser i virksomheders produktudvikling og produktion i deres undervisning. Udvikle model for anvendelsesorienteret undervisning Formålet har også været at udvikle en model for, hvordan konkrete problemstillinger fra virksomheder kan omsættes til undervisning, der er tilpasset elevernes faglige niveau og fagenes faglige mål. Modellen skal desuden sikre, at undervisningsforløbene indeholder de elementer, der medvirker til at øge elevernes motivation; at forløbet tager udgangspunkt i en vedkommende problemstilling, at eleverne arbejder problemorienteret med åbne opgaver, og at eleverne er producerende, dvs. at de enten fremstiller et produkt eller formulerer en løsning på et problem. Modellen skal også sikre, at eleverne oplever en høj grad af autenticitet i forløbet både i form af arbejdsformer, problemstillinger, fysisk udstyr og mødet med rollemodeller. 1
Konkrete bud på anvendelsesorienterede undervisningsforløb På det konkrete plan har projektets formål været at udvikle 30 bud på anvendelsesorienterede undervisningsforløb, som dækker alle trin fra indskoling til gymnasium. Forløbene skal være en ressource for lærerne, som gør det nemmere at gennemføre anvendelsesorienteret undervisning, og som samtidig fungerer som gode eksempler på, hvordan anvendelsesorienteret undervisning kan tilrettelægges. Formålet har været at udvikle to forskellige typer forløb; én type forløb med tilhørende opstillinger og aktiviteter i Naturvidenskabernes Hus, og én type forløb med et webbaseret, virtuelt undervisningsrum og tilhørende materialekasser, som kan lånes eller købes af skolerne. 2. Resultater 30 anvendelsesorienterede undervisningsforløb I projektet er der udviklet 30 anvendelsesorienterede undervisningsforløb til indskoling, mellemtrin, overbygning og gymnasium, herunder både stx og htx. Forløbene til mellemtrin, overbygning og gymnasium tager udgangspunkt i konkrete virksomhedscases, som fx forløbet Ungdomsbrødet, hvor ingrediensvirksomheden DuPont giver eleverne den udfordring, at de skal udvikle en opskrift på et brød, som både har en høj sundhedsværdi og appellerer til unge. Et andet eksempel er forløbet Rent vand til Karago, hvor eleverne arbejder med, hvordan Grundfos LifeLink-teknologi kan anvendes til at skaffe rent vand til den kenyanske landsby Karago. Indskolingsforløbene er anvendelsesorienterede, men ikke med udgangspunkt i konkrete virksomheder, som fx forløbet omkring broer, hvor eleverne lærer om forskellige typer af broer og konkurrerer om selv at konstruere broer. Forløbene dækker bredt anvendelse af naturfagene inden for fødevareproduktion og ingredienser, miljøovervågning, energiteknologier og rumfart. Elever fra overbygningen på Bjerregrav skoleundersøger deres mini-økosfære, hvor de under kontrollerede forhold kan undersøge effekten af tilførsel af næringsstoffer og organisk forurening. Resultaterne af undersøgelserne skal eleverne bruge til at komme med forslag til, hvordan en forurenet sø i lokalområdet kan renses. 2
Mellemtrinselever fra Randers Realskole undersøger effekten af kulde og varme på indmaden i en Danfoss-termostat. I forløbet Sparetips arbejder eleverne hen mod at komme med forlag til, hvordan de kan spare på energien derhjemme eller på skolen. En gymnasieelev fra Risskov Gymnasium er koncentreret om at holde pumpen, som hun sammen med en klassekammerat er ved at samle under aktivitetsdagen i Naturvidenskabernes Hus. I forløbet Vandkraft til Dødehavet arbejder eleverne med, hvordan man på en økonomisk og miljømæssig bæredygtig måde kan undgå udtørring af Dødehavet og samtidig afhjælpe den ekstreme vandmangel i Jordan. I alle forløb er der lagt stor vægt på, at eleverne oplever en høj grad af autenticitet, både i form af selve problemstillingen, arbejdsformen og udstyr og mødet med virksomheden. Problemstillingerne i forløbene er hentet fra virksomhederne og har i sagens natur en høj autenticitet. Derudover arbejder eleverne i de fleste forløb selv som virksomhedsmedarbejdere og imiterer de produktions- eller udviklingsprocesser, der finder sted i virksomheden. Til alle forløb er knyttet enten en aktivitetsdag i Naturvidenskabernes Hus eller en materialekasse, som skolen kan bestille. Via materialekassen eller aktivitetsdagen får eleverne mulighed for at arbejde med autentisk udstyr, fx pumper, termostater eller fødevareingredienser, som ikke normalt er tilgængeligt på skolen. Endelig møder eleverne i forløbet virksomhedens medarbejdere gennem film, hvor medarbejderen også præsenterer virksomheden. Herved får eleverne langt hen af vejen næsten samme indblik i virksomheden, som kan fås i et egentligt virksomhedsbesøg. 3
Webplatform caseweb.dk Der er udviklet en webplatform caseweb.dk hvor alle undervisningsmaterialerne til de 30 forløb er gjort gratis tilgængelige for skolerne. Undervisningsmaterialerne består af diverse lærer- og elevvejledninger suppleret med film fra virksomhederne, hvor eleverne får indblik i virksomhedens produktion eller opgaver og møder virksomhedens medarbejdere og får indblik i deres dagligdag. På caseweb er der desuden mulighed for, at eleverne fører logbog over deres arbejde, og de kan dokumentere deres endelige produkt i tekst, film og billeder og lægge det op, hvor det kan deles med andre klasser, der gennemfører samme forløb og med virksomheden. Virksomhederne får herved adgang til de idéer og løsninger, eleverne er kommet frem til, og har mulighed for at give eleverne en tilbagemelding på deres produkt. På den måde kan eleverne bidrage til virksomhedernes innovationsprocesser. Model for distribution af materialekasser I de forløb, som foregår udelukkende på skolen, er den fysiske materialekasse central, da det er gennem denne, at eleverne får hands-on -erfaringer med virksomhedens teknologi. I projektet er der indgået samarbejdsaftaler med Center for Undervisningsmidler, CFU, og Frederiksen A/S om distribution af materialekasserne. Center for Undervisningsmidler har et velfungerende distributionsnetværk, hvor de kan levere udlånskasser til skolerne. Dette gør det muligt at distribuere materialer, der er for dyre til at skolerne selv kan anskaffe dem. Frederiksen A/S har stor erfaring med salg af udstyr til naturfagsundervisningen, og i deres webshop er der oprettet særlige materialepakker knyttet til CASE-forløbene. Det gør det enkelt og hurtigt for lærerne at finde frem til præcis de materialer, der skal anskaffes til forløbet. Etablering af ambassadørnetværk Undervisningsforløbene er udviklet i samarbejde med en stor gruppe skoler og lærere, som i projektets første fase meldte sig som ambassadørskoler for projektet. Over 70 lærere har medvirket i udviklingen af undervisningsforløbene og har testet forløbene med deres egne elever og virker fortsat som ambassadører for projektet. Lærere til workshop på ingrediensvirksomheden DuPont. Der udvikles idéer til emner og aktiviteter til undervisningsforløb. 4
På Big Bang naturfagskonferencen i 2012 blev der hvervet testskoler til afprøvning af forløbene i efteråret 2012, og her meldte lærere fra 40 skoler sig som testskoler, som testede CASE-forløbene med over 2000 elever. Bæredygtig drift Alle materialekasseforløbene vil kunne køre i det virtuelle undervisningsrum på caseweb og med distribution af materialekasser gennem CFU og Frederiksen, og der vil således ikke være nogen praktisk begrænsning for, hvor mange klasser, der kan gennemføre forløbene, og heller ingen driftsomkostninger for Naturvidenskabernes Hus. For de forløb, hvor der er knyttet en aktivitetsdag i Naturvidenskabernes Hus, vil forløbene indgå som et helt centralt element i de aktiviteter til tilbydes til besøgende skoler. CASE forløbene forventes således at kunne øge antallet af besøgende i Naturvidenskabernes Hus. Evaluering I samarbejde med Center for Science Education ved Aarhus Universitet er der udviklet og gennemført en evaluering af, hvorvidt CASE-forløbene bidrager til at øge elevernes interesse for naturfag og giver dem indblik i fagenes praktiske anvendelser i virksomheder. Tillige er der gennemført fokusgruppeinterviews med udvalgte elever, og disse har været en vigtig ressource i tilretningen af forløbene. Evalueringerne viste, at inddragelsen af virksomheder bidrager til at gøre stoffet mere virkelighedsnært for eleverne, og især er virksomhedsfilmene motiverende for elevernes arbejde med forløbet. Samtidig svarede næsten 90 % af lærerne positivt på, at de ønsker at bruge et CASE-forløb igen. Udbredelse Over 100 lærere har været involveret i både udvikling og test af CASE-forløbene, og disse lærere er vigtige ambassadører for CASE-projektet og medvirker til udbredelse af forløbene i hele landet. Derudover er forløbene blevet markedsført til en række konferencer og messer, herunder Big Bang-naturfagskonferencen, skoleledernes årsmøde, Forskningens Døgn m.fl. CASE-forløbene markedsføres også gennem det Nationale Center for undervisning i Natur, Teknik og Sundhed samt fagbladende for folkeskolen og gymnasierne. CASE-aktiviterne blev også bredt omtalt i de regionale medier, da Undervisningsminister Christine Antorini besøgte Naturvidenskabernes Hus og blev præsenteret for udvalgte CASE-forløb. Undervisningsminister Christine Antorini udtrykte stor begejstring, da hun under sit besøg i Naturvidenskabernes Hus i januar 2013 bl.a. oplevede elever, der arbejdede med Danfoss-forløbet Sparetips. 5
3. Fremadrettet perspektiv CASE-projektet har spillet en vigtig rolle i forhold til at etablere Naturvidenskabernes Hus som et nationalt center for anvendelsesorienteret undervisnings med udgangspunkt i virksomhedscases, og erfaringerne fra projektet er essentielle i forhold til vores videre arbejde med at fremme anvendelsesorienteret undervisning og skole-virksomhedssamarbejde og øge interessen for naturfag og teknik blandt børn og unge. Det betydelige antal af CASE-forløb giver en solid basis for udbredelse af anvendelsesorienteret undervisning i praksis. CASE-forløbene er en central del af tilbuddene fra Naturvidenskabernes Hus og har bidraget til at sikre et bredt udbud af undervisningsforløb og aktivitetsdage med anvendelsesorienterede cases til grundskoler og gymnasier. Vi forventer, at de 8 forløb, der inkluderer en aktivitetsdag i Naturvidenskabernes Hus, vil kunne bruges af op mod 4.000 elever årligt. De resterende 22 forløb er der ikke nogen øvre grænse for, hvor mange klasser kan gennemføre, da der ikke er begrænsning på antallet af materialekasser, og da forløbene foregår virtuelt på caseweb uden involvering af Naturvidenskabernes Hus. Hvis hvert forløb årligt gennemføres af i gennemsnit 50 klasser, vil årligt 30.000 elever gennemføre et CASE-forløb. Vi vil fortsætte med at evaluere forløbene med henblik på at hente viden omkring, hvad der virker i forhold til at øge elevernes interesse for naturfag og teknik, og hvordan fagenes anvendelse i virksomheder bedst inddrages i undervisningen. Center for Science Education vil fortsat behandle de indsamlede data ud fra et forskningsmæssigt perspektiv og herved genere viden, som også vil være en ressource for fremtidige projekter i Naturvidenskabernes Hus. 6