Strategier for evaluering af undersøgelsesbaseret læring i naturfagene
n Naturfagsundervisning i et Europa under forandring n Undersøgelsesfærdigheder og evaluering Vi lever I en verden i forandring hvor der konstant frembringes ny viden og nye anvendelser af denne viden. Vores forskere bliver ved med at rykke grænserne for at generere, udvikle og tilpasse deres viden og synliggør ofte samfundets udfordringer. Hvis Europa skal fastholde sin position i den økonomiske verden må vi få en ny generation af forskere og borgere, som har kendskab til naturvidenskab og naturvidenskabelige processer. På den måde vil vi få et samfund af individer, som er vidende, kritiske og som kan tage beslutninger baseret på evidens. En god naturvidenskabelig praksis kræver undersøgelsesbaserede færdigheder og kompetencer som eksempelvis at kunne planlægge undersøgelser, analysere og evaluere samt forholde sig kritisk til data og evidens, og for at kunne udvikle modeller og lave slutninger på baggrund af disse. Ud over dette involverer praksis også arbejde i teams, effektiv kommunikation samt andre af tidssvarende færdigheder. Disse undersøgelsesbaserede færdigheder samt det 1. århundredes færdigheder og kompetencer bliver anset som vigtige i dagens hurtigt skiftende samfund. Naturfagsundervisningen skal imødekomme disse nye krav og en oplagt at gøre det på, er at sikre, at elever møder naturfagene gennem undersøgelsesbaserede praksisser og udvikler færdigheder for det 1. århundrede. En sådan tilgang er mere engagerende for både lærere og elever og giver mulighed for at elever kan udvikle en dybere forståelse af emnerne a som også kan opleves som mere relevant i forhold til elevernes eget liv. Som resultat vil flere elever sandsynligvis vælge en naturvidenskabelig baseret karriere og dermed i høj grad bidrage til et naturvidenskabeligt dannet samfund, som er det sammenfattende fokus for Horizon 00 programmet: Naturvidenskab med og for samfundet. For de fleste betyder evaluering test og eksamener, men det er kun en del af det. I klasseværelset er hovedformålet med evaluering at understøtte og opfordre til læring. Mange af de nuværende evalueringsformer fokuserer på individet og produktet og har begrænsede muligheder. Evaluering af undersøgelsesfærdigheder kan blive til på mange forskellige måder for eksempel lydoptagelser, video, skriftligt elevarbejde, præsentationer, bedømmelse fra ligemænd, lærerobservationer, faser i produktionen af en løsning på et problem og det endelige produkt. Evalueringens væsen kan også involvere at se på processer ligeså vel som summative (ofte skriftlige) dokumenter. SAILS projektet uddanner lærere gennem workshops og online praksisfælleskaber til at bruge undersøgelsesbaserede tilgange i klasseværelset, og til at gøre dem mere fortrolige i deres evaluering af IBSE. Gennem projektet opnår lærerne erfaring med at evaluere på undersøgelsesbaserede færdigheder. n Hvad er undersøgelsesbaseret naturfagsundervisning (IBSE)? IBSE er en klasserumspraksis, der opfordrer til udvikling af undersøgelsesbaserede færdigheder gennem naturfag, som eleverne bruger til at skabe mening i verden omkring dem. I naturfaglige klasserum involverer dette problemløsning, planlægning og udførelse af undersøgelser, finde mønstre i datasæt, lave observationer og følgeslutninger, stille spørgsmål samt udforske og teste ideer. Elever, der arbejder undersøgelsesbaseret, er kreative og med god forestillingsevne i deres design af undersøgelser og analyser af evidens. IBSE tilgangen hjælper ikke bare eleverne med at udvikle færdigheder som de vil kunne bruge i mange forskellige kontekster, men kan også hjælpe dem til at udvikle deres begrebsmæssige forståelse af naturvidenskab. Naturvidenskabelige undersøgelser skal gøre eleverne i stand til at opleve udfordringer og glæder ved at forfølge videnskabelige spørgsmål på samme måde som forskere gør så som at få ideer, designe forsøg og eksperimenter, lave målinger og engagere sig i diskussioner og argumenter efterhånden som det, de finder frem til, giver mening for dem. Dette involverer at stille spørgsmål og at give mening til uventede resultater og observationer. Det kræver at elever engagerer sig i åbne undersøgelser for at udvikle deres samarbejdsfærdigheder, dialogiske kompetencer og evnen til at producere og undersøge data. En undersøgelsesbaseret tilgang motiverer elever til at blive fuldt optaget af læring og gør dem derved i stand til at opleve glæden og forundringen ved naturvidenskaben. Denne tilgang har flere fordele i det evaluering: ne r mere personlig: evaluering kan udføres over en længere tidsperiode i en autentisk kontekst og kan adressere individer, par eller grupper. Dette er i kontrast til mere traditionelle testmetoder, som finder sted som et enkelt nedslag i tid. Evaluering af undersøgelser bør repræsentere en mere realistisk refleksion over elevens evner. np asser bedre til elevers forskellige kulturelle og uddannelsesmæssige baggrund: eleverne bliver givet undersøgelser uden fast svar som er åbne for flere forskellige løsninger Dette betyder, at de kan variere i forskellige lande, regioner og skoler alt efter den lokale uddannelse eller kulturelle baggrund. na fspejler dagens samfund: arbejde i teams er ofte involveret i at gøre det muligt for elever at lære på tværs af forskelligheder med elever, der diskuterer og debatterer ideer sammen. ns timulerer kreativitet og ansvar: brugen af undersøgelsesbaseret naturfagsundervisning har potentialet til at gøre elever i stand til at udvikle sig til mere kreative og uafhængige forskere og til at hjælpe dem med udviklingen af det 1. århundredes færdigheder, som Europa behøver for at fastholde og udvikle sin position i verden. 3
n Bænkebidere Bænkebidere er almindelige over hele Europa og er gode at arbejde med for elever. Denne undersøgelsesopgave har fokus på miljø, økologi og dyreadfærd. n SAILS tilgangen til evaluering af IBSE I SAILS projektet bliver en undersøgelse forstået som en bevidst proces til at tilvejebringe muligheder, hvor eleverne er direkte involverede i at diagnosticere problemer, kritisere eksperimenter og finde alternativer, planlægge undersøgelser, udforske formodninger, søge information, konstruere modeller, diskutere med ligemænd og udforme sammenhængende argumenter. SAILS partnerne udvikler en række enheder, hvor eksempler på forløb indeholdende undersøgelsesbaserede aktiviteter er beskrevet sammen med mulighederne for evaluering af de undersøgelsesbaserede færdigheder. Disse enheder giver således lærerene eksempler på hvorledes undersøgelsesbaserede færdigheder kan evalueres sammen med fagligt indhold, naturfaglig dannelse og videnskabelig ræsonnement og illustrerer fordelene ved varierede typer af evaluering. Inden for hver enhed er en række evalueringsmuligheder fremhævet. Men det skal understreges at disse evalueringsmuligheder er udvalgt så læreren kan se det brede spekter inden for evaluering f.eks. evaluering af: individ eller gruppe, enkelte eller flere færdigheder, fagligt indhold ved undersøgelser, mange færdigheder gennem et længere forløb, formativ og/eller summativ evaluering. Undersøgelsesaktiviteter i klasserummet Eleverne bliver bedt om at undersøge levevilkårene for bænkebidere. Foreslåede variabler er lysintensitet, fugtighed og fødepræferencer. Det forventes at eleverne: (a) formulerer en hypotese om foretrukne levevilkår, (b) planlægger en (eller en række) undersøgelse(r) for at teste deres hypotese, (c) designer og udfører undersøgelsen, (d) samler, dokumenter og analyserer data, (e) drager konklusioner, der bakkes op af evidens, (f) forklarer eventuelle uventede resultater, (g) afrapporter, sammenligner og diskuterer deres egne resultater med andre elevers og (h) foreslår hvorledes deres egen (eller andres) undersøgelse kunne forbedres. Til denne undersøgelsesopgave kan der bruges et tretrins skema til evaluering af undersøgelsesfærdigheder. Skemaet er et vejledende dokument, som lærere kan bruge til at vurdere niveauet for eleven i en bestemt aktivitet. Et eksempel kan ses i Figur 1. Denne opgave er specielt velegnet til at evaluere på dele af undersøgelsen som: formulere hypoteser, planlægge og designe videnskabelige undersøgelser, drage konklusioner, forklare uventede resultater, afrapportere, sammenligne og diskutere resultater samt give forslag til forbedring af undersøgelser. Denne opgave kan også bruges til at evaluere elevers forståelse af basale økologiske begreber som arter, habitat eller fysisk og biotisk miljø. Specielt kan elevernes forståelse af disse begreber blive evalueret når der formuleres hypoteser (f.eks. ved at se om hypotesen har rod i videnskabelig viden) og når deres resultater forklares og diskuteres. n Opbygningen af en SAILS enhed SAILS partnerne har udvalgt og udviklet undersøgelsesbaserede ressourcer kaldet enheder, som har været brugt til at udvikle elevers undersøgelsesbaserede færdigheder. Inden for hver enhed er flere nøglefærdigheder blevet identificeret. Enhederne har foreslået en undervisningssekvens, der beskriver evalueringspraksisser og processer for indsamling og evaluering af evidens for elevernes udvikling af undersøgelsesbaserede færdigheder, argumentationsfærdigheder og naturfaglig dannelse såvel som forståelse af det faglige indhold. En bred vifte af evalueringsmuligheder er blevet fremhævet i hver enhed og værktøjer som skemaer, spørgsmål (skriftlige eller mundtlige), diskursanalyse og gruppearbejde er inkluderet. Enhederne er blevet afprøvet af erfarne IBSE lærere i hvert af SAILS partnernes lande. Lærerne har givet tilbagemeldinger om effektiviteten af disse ressourcer i form af evidens for elevernes læring, sammenhæng med lokale læreplaner og hvilke færdigheder, der er evaluerbare. Evidens for elevernes læring så som skriftligt arbejde, præsentationer, dialog og lærerobservationer er blevet analyseret for af forbedre kriterierne for elevernes niveau af undersøgelsesbaserede færdigheder. SAILS enhederne vil blive brugt i SAILS workshops både for lærerstuderende og lærere for på sigt at hjælpe lærere i klasseværelset til at have flere muligheder for evaluering. Disse enheder vil også blive gjort tilgængelige i SAILS elektroniske praksisfællesskab. På de næste sider vil du finde tre eksempler på klasseaktiviteter sammen med foreslåede evalueringsmuligheder for hver aktivitet. 4 Stille spørgsmål Dette område gælder dét at stille spørgsmål, som kan blive undersøgt systematisk. stille en række spørgsmål. skelne mellem spørgsmål som er mulige at undersøge og spørgsmål, der ikke er mulige at undersøge. omformulere egne eller andres spørgsmål, så de bliver mulige at undersøge. formulere en forudsigelse af, hvad der vil ske, men kan ikke forklare hvorfor. formulere en forudsigelse af hvad der vil ske og forklare det. Forklaringen bygger på egne (eller andres) erfaringer. formulere en hypotese, der giver forudsigelser med udgangspunkt i velfunderet videnskab. Spørgsmål, der kan hjælpe eleverne på vej: n H vilke spørgsmål kunne du tænke dig at stille til det her? n H vad kunne du tænke dig at vide om det her? n K an du stille et spørgsmål som du kan finde et svar på? Formulere hypoteser Dette aspekt handler om at samle informationer og ideer omkring et spørgsmål, så der kan formuleres en hypotese Spørgsmål, der kan hjælpe eleverne på vej: n Hvad tror du der vil ske? n Hvorfor tror du det vil ske? n Kan du forklare det med din videnskabelige viden? Figur 1. Et tretrins skema 5
n Fart n Faldende æg Fart er et begreb som eleverne møder hver dag i deres dagligdag. Denne undersøgelsesopgave hjælper eleverne med at udvikle færdigheder at planlægning af undersøgelser, stille spørgsmål og identificere variabler. Dette er en åben undersøgelse, hvor eleverne skal finde en måde at fange et æg på uden at det går i stykker, når det falder ned. Opgaven er således at løse et ustruktureret problem. Temaet er mekanik og sammenhængen mellem kraft og momentum. Klasserumsaktiviteter Eleverne får tre opgaver: n A t planlægge et eksperiment hvor de skal måle hvor langt de går på 5 sekunder n At planlægge et eksperiment hvor de skal måle, hvor lang tid det vil tage at gå 5 meter n At analysere deres skolevej både mundtligt og grafisk Ved at gøre dette, vil eleverne betragte variable som hastighed, distance og tid. Det forventes at eleverne: (a) kan identificere og bruge passende eksperimentel procedure inklusiv valg af brugbart udstyr, (b) designe og udføre eksperimentet, (c) samle og dokumentere data, (d) overveje fejlkilder, (e) overveje modifikationer til eksperimentet, (f) lave en grafisk repræsentation af deres egen fortælling. Mens eleverne planlægger deres egne eksperimenter kan læreren holde øje med kvantiteten og kvaliteten af spørgsmål (f.eks. er de relevante for undersøgelsen) eller med emner såsom præcision eller kontrol af variable. Eleverne kan opfordres til at lave en prøvekørsel af deres eksperiment og revidere på baggrund af den. En evaluering efter eksperimentet kan være i form af en diskussion af præcisionen af de fundne værdier. Når elever tegner deres skolevej præsenterer de karakteristika for vejen på mange måder. Dette gør det muligt for læreren at evaluere elevernes forståelse af grafer, specielt hvordan formen på en graf relaterer til ændring i bevægelse fra fortællingen (se for eksempel Figur, der viser to elevers grafer af deres skolevej). Undersøgelsesaktiviteter i klasserummet Eleverne arbejder i grupper á fire og får udleveret en række materialer (f.eks. spand, målebånd, vand, mel, sand og balloner) men har begrænsning for hvor meget de må bruge af materialerne. De skal finde en måde at forhindre ægget i at gå itu når det falder fra en bestemt højde eksempelvis 5 meter. Det forventes at eleverne arbejder sammen for at designe og afprøve måder at løse problemet på. Ud fra de indsamlede data kan de konkludere og evaluere på deres forsøg. I dette eksempel kan evalueringen være på mange måder. En måde er ganske enkelt om opgaven er løst og ægget ikke går itu når det falder. Andre måder kan være at evaluere det endelige design sammen med den tilhørende argumentation for hvorfor gruppen udviklede netop dette design. Omfanget af brugen om principperne for mekanik i det endelige design kan også evalueres. Bedømmelse fra klassekammerater og lærer kan også laves i klassen. Designets originalitet og dets potentiale for forbedring kan også evalueres. Måden hvorpå eleverne udviklede deres design, den enkeltes input til designet, forhandlinger i gruppen, måden hvorpå de udførte eksperimentet samt om deres konklusioner kan evalueres. Det anbefales, at ikke alle disse aspekter evalueres samtidig, men opgaven rummer mange muligheder for evaluering, som læreren kan vælge alt efter det ønskede fokus. Figur. Elevers skolevej 6 7
Projektbeskrivelse Målet med SAILS er at støtte lærere i at bruge en undersøgelsesbaseret tilgang til naturfagsundervisning og evaluere elevernes læring i udskoling og på ungdomsuddannelser (1-18 år) over hele Europa. Dette opnås ved at bruge eksisterende ressourcer og modeller for læreruddannelse i IBSE både for lærerstuderende og lærere. I takt med at SAILS partnerne tager et IBSE curricula i brug i deres lande, udvikler SAILS projektet også passende strategier og rammer for evaluering af IBSE færdigheder og kompetencer og forbereder ikke alene lærere til at kunne undervise gennem IBSE, men også til at blive fortrolige med evalueringen af deres elevers læring. En ny holdbar model for IBSE opnås gennem denne fælles tilgang til at implementere alle de nødvendige komponenter der skal til for at ændre klasserumspraksis. Dette er f.eks. læreruddannelse, læreplaner og evalueringer om IBSE didaktikken. SAILS partnerne udbyder workshops indenfor IBSE i de tolv deltagende lande og støtter en selvbærende model. Denne model opfordrer lærere til at dele deres erfaringer og praksis med undersøgelsestilgange til undervisning, læring og evaluering ved at opbygge et praksisfællesskab. Projektpartnere Dublin City University, Irland Intel Performance Learning Solutions Limited, Irland Pavol Jozef Šafárik University in Košice, Slovakiet Jagiellonian University, Polen Malmö University, Sverige Kristianstad University, Sverige University of Southern Denmark, Danmark University of Lisbon Institute of Education, Portugal King s College London, England University of Szeged, Ungarn ATiT, Belgien University of Piraeus Research Centre, Grækenland Hacettepe University, Tyrkiet Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover, Tyskland Projektkoordinator Centre for the Advancement of Science and Mathematics Teaching and Learning (CASTeL) Dublin City University, Dublin 9, Irland Dr. Odilla Finlayson (projektkoordinator) Dr. Deirdre McCabe (projekt manager) Kontakt denmark@sails-project.eu T:: +45 6550 4335 Hvordan bliver du en del af det? Deltag i vores internationale praksisfællesskab på /COP Dette projekt har modtaget støtte fra Den Europæiske Unions Syvende Rammeprogram for forskning, teknologisk udvikling og dokumentation under bevillingsaftale nr. 89085