Utforskende arbeidsmåter i naturfag

1. Utforskende arbeidsmåter i naturfag Birgitte Bjønness Bente Klevenberg Erik Knain

2. ElevForsk – Elever som forskere i naturfag Mål: Utvikle nye praksiser i tråd med Forskerspiren og Grunnleggende ferdigheter i naturfag i skole og lærerutdanning, og frambringe kunnskap om disse praksisene som er relevant for skoler, skoleeiere og lærerutdannere • Aksjonsforskning, samarbeid med skoler i Akershus og Bergen • Samarbeid mellom UMB (Erik Knain, prosjektleder), UiB (Stein Dankert Kolstø) og UiO (Ola Erstad), 3 stipendiater: Birgitte Bjønness, Gerd Johansen, Idar Mestad • Utspring fra Lærende nettverk (Bente Klevenberg prosjektleder) • Finansiert 2007-2011 av Program for praksisrettet FoU, NFR

3. Grunnleggende ferdigheter + Forskerspiren = Sant!

4. Forskerspiren • Forskerspiren Naturvitenskapen framstår på to måter i naturfagundervisningen: Som et produkt som viser den kunnskapen vi har i dag og som en prosess som dreier seg om naturvitenskapelige metoder for å bygge kunnskap. Prosessene omfatter hypotesedanning, eksperimentering, systematiske observasjoner, åpenhet, diskusjoner, kritisk vurdering, argumentasjon, begrunnelser for konklusjoner og formidling. Forskerspiren skal ivareta disse dimensjonene i opplæringen. • Grunnleggende ferdigheter Å kunne uttrykke seg muntlig og skriftlig i naturfag innebærer å beskrive egne opplevelser og observasjoner fra naturen, fra eksperiment, fra ekskursjoner og fra teknologiske utviklingsprosesser. Å formulere spørsmål og hypoteser og å bruke naturfaglige begreper og uttrykksformer, inngår i dette. Å argumentere for egne vurderinger og gi konstruktive tilbakemeldinger er viktig i naturfag.

5. ElevForsk – tema for skolenes prosjekter • Flerfaglig samarbeid med kunnskapsbygging støttet av IKT knyttet til bærekraftig utvikling (2 skoler) • Prosjektarbeid over 2 mnd med problemstillinger laget av elevene selv • Systematisk arbeid med rapportskriving i forbindelsen med autentiske data

6. Tenk etter… • Hva tenker jeg på som ”utforskende arbeidsmåter”?

7. Utforskende arbeidsmåter Kjennetegnes av at • elevene stiller egne spørsmål og utforsker verden slik de kjenner den • elevene utforsker egne problemstillinger og benytter vitenskapelige undersøkelser og tenkemåter for å løse problemer • elevene møter også de kreative, refleksive og kommunikative sidene ved vitenskapsfaget • elevene samarbeider • læreren introduserer, setter rammer og vurderer prosjektet • læreren veileder elevene tett i hele prosjektperioden

9. En heldig astronom On january 9th, I won the astronomer’s lottery. While I was focusing on NASA’s Swift satellite on a galaxy 88 million light-years away, a massive star suddenly met its demise. If it weren’t for the synergistic efforts carried out by our astronomical colleagues, the critical moments in the explosion’s early phase would have gone unobserved. - Alicia Soderberg

10. Utforskende arbeidsmåter i naturfag elevforskningsprosjekter

11. planlegging planlegging aksjon aksjon samle info analysere prosjektet samle info analysere prosjektet refleksjon refleksjon Elevforskningsprosjekter –et aksjonsforskningsprosjekt ved en videregående skole Syklus 1 Syklus 2 Syklus 3

12. Eksempler på noen elevforskningsprosjekter Hvorfor blir delte, rå poteter brune? Er flaskevann sunnere enn springvann?

13. Fasene i elevforskningsprosjektet Tidsramme: 8 uker 2-3 timer i uka • Introduksjonsfase: læreren presenterer naturvitenskaplig metode for elevene og rammer for prosjektet • Idé- og planleggingsfase: elevene arbeider med ideer og formulerer problemstilling, hypotese(r) og designer forsøk • Gjennomføringsfase: elevene utfører forsøk og samler empiriske data • Avslutningsfase: elevene diskuterer og presenterer resultater i form av poster på skoleutstilling, elevene leverer skriftlig rapport tilslutt

14. Muligheter ved elevforskningsprosjekt Elever og lærere forteller om økt motivasjon Differensiert undervisning Kommunisere resultater til medelever, lærere, ledelse ved skolen, familie å forske på egne ideer oppleves faget mer meningsfullt og kreativt elevene diskuterer autentiske data slik at ren reproduksjon av kunnskap unngås Elevene opplever at prosjektet gir dem bedre selvtillit i faget (stolte av produktene) Legger opp til høyt kompetansenivå Helhetlig opplegg der elevene benytter vitenskaplig metode og tenkemåte for å bygge kunnskap

15. Lærerens rolle ved elevforskningsprosjekter • Hvordan kan læreren støtte elevene i elevforskningsprosjektet? • ”Love and critique”: Balanse mellom støtte og utfordringer sentral • Still elevene spørsmål som stimulerer elevene til aktiv undersøkelse og observasjon, og som oppmuntrer til å finne forklaringer og løsninger • Hvordan kan læreren sikre at elevene bruker tiden effektivt i prosjektet? • Klare læringsmål og kjennetegn på måloppnåelse • Tidsramme • Logg som viser progresjon hver uke

16. Gode spørsmål/problemstillinger trigger gode undersøkelser • Hvordan finne gode spørsmål og problemstillinger? • Bruk av samarbeidsteknikker for utvikling av ideer som f.eks brainstorming osv. • Elever og lærer utvikler et felles overordnet spørsmål knyttet til et tema • Gir retning til den kreative idé-prosessen og retning til undersøkelse og diskusjon • Gode spørsmål: krever utforskning, er interessante for elevene, lokale & autentiske

17. Vurdering i elevforskningsprosjektet • Hvordan kan vurdering benyttes for å øke læringsutbyttet? • Kjennetegn på måloppnåelse beskriver hva som kjennetegner et godt arbeid • Underveisvurdering knyttet til kjennetegn på måloppnåelse Hvordan kan elevvurdering benyttes i prosjektet? • La elevene reflektere over eget arbeid – både prosessen og resultatet (logg) • Gjennom ”forskermøte” hvor elevene deler ideer, stiller spørsmål, diskuterer vanskeligheter • Lær elevene å vurdere eget og andres arbeid underveis i prosjektet

18. Ikke bare ”hands-on”, men også ”mind-on” • Støtte elevene slik at de stiller hypoteser basert på kunnskap og observasjoner • Tett veiledning i startfasen av prosjektet. Problemstilling, hypoteser, forsøksdesign må godkjennes av lærer • Når klassen tar utgangspunkt i et felles tema gir det større muligheter for å benytte klassefellesskapet til diskusjon og kritisk tenkning • Bruk av fag-spesialister og relevant litteratur (se f.eks: http://www.naturfag.no/_naturfag/laremiddel/index.html ) • Hvordan sikre at elevene kritisk vurderer sine resultater mot relevant teori? • Læringsmål som legger vekt på analyse og kritisk refleksjon av emirisk materiale • Veiledning på tidsbruk slik at elevene prioriterer tid til analyse og diskusjon • Elevene får veiledning på hva en god rapport bør innholde

19. Utforskende arbeidsmetode i et kollektivt læringsfelleskap. Med IKT som verktøy

20. Utforskende arbeidsmåter.

22. Kunnskapsbygging Den digitale plattformen vi brukte er designet for kunnskapsbygging i et kollektivt læringsfelleskap. Kunnskapsbygging baseres på en utforskende arbeidsmetode. I kunnskapsbygging er det er avgjørende at problemstillingen engasjerer elevene personlig – ofte er de da veldig forskjellige fra lukkede lærebokstyrte oppgaver. I kunnskapsbygging ses alle elevenes forestillinger på som gjenstand for forbedring. Variasjon og mangfold er essensielt for kunnskapsutviklingen. (Som i et økosystem) Alle har mulighet for å bidra.

23. Kunnskapsbygging i et gjennomsiktig læringsfelleskap

26. Et prosjekt gjennomført skoleåret 2007/2008 i faget naturfag på videregående skole. FELLES TEMA : GLOBAL OPPVARMING Mål i læreplanen Elevene skal forklare hva drivhuseffekt er… Elevene skal kunne gjøre rede for noen mulige konsekvenser av økt drivhuseffekt, blant annet arktiske områder, ….

27. Praktisk gjennomføring Trigger: Filmen ”An inconvenient truth” av Al Gore. Startfasen: Elever jobber i faste 4-grupper. De skal bestemme seg for et tema/problem fra filmen de ønsker å utdype og utforske videre. Samarbeide på tvers av gruppene. Elevene kan bygge videre på egne og hverandres 7 ulike problemstillinger. Samarbeide på tvers av landegrenser. De spanske og de norske elevene bygger på hverandres innlegg.

28. 2. StartfasenOppgaven elevene fikk Etter filmen skal vi være på naturfagrommet fram til midttimen klokka 11.30. Gå sammen i de faste 4-gruppene og legg frem notatene dere har gjort under filmen for hverandre. Den som sist hadde bursdag starter. Bli enige i gruppa om et tema/problem fra filmen dere finner interessant og ønsker å få dypere kunnskaper i. Skriv et innlegg på KF (på engelsk) når dere har blitt enige. Velg kategorien min teori. Dere skal skrive hva dere nå vet og hva dere tror. Velg deretter kategorien jeg trenger å forstå. Her skrivere dere hva dere ønsker å utforske videre. Dette blir utgangspunktet for kunnskapsbyggingen.

29. 7 grupper – 7 ulike problemstillinger innenfor samme tema. Global oppvarming

30. 3. Samarbeide på tvers av gruppene.Elevene bygger på hverandres innlegg. Oppgaven Nå kan dere starte med å finne informasjon på nett. Når dere har funnet ny informasjon som belyser en problemstilling velger dere Ny informasjon på KF og skriver dette inn.

32. 4. Samarbeide på tvers av landegrensene ”Jeg lærte mye av filmen til Al Gore, men gjennom arbeidet på KF fikk jeg høre en del kritikk av filmen, blant annet fra en youtube link fra en av de spanske elevene.” ”Jeg og S svarte på et innlegg der en person hevdet at hun hadde lest i en avis negative ting om Al Gore, og da svaret vi at man ikke alltid kan tro på alt som står i avisene, og at det var lurt å lese flere steder for å sammenlikne fakta. Rådet vårt var at hun burde lese avisartikler med et åpent sinn og en spørrende tanke.” ”det var mange som kunne en del om konkrete ting som vi ikke hadde fått med oss, som f.eks når vi skrev om Larsen B, en del av Grønland som brøt sammen og som datt ut i havet. Dette visste ikke vi så mye om, men det kunne Mercia fra Barcelona, og vi lærte masse av innlegget hennes om Larsen B.”

33. Oppsummering Å skrive for og til ”andre” gjorde arbeidet meningsfullt. Kategoriene i Knowledge Forum fungerte som en støtte for elevenes framdrift underveis i arbeidsprosessen. De spanske elvene var mer skeptiske til Al Gore enn de norske. Dette skapte debatter der elvene måtte argumentere for sitt syn. Dette var elevene utrent i. De tause elevene fikk en stemme og var mer aktive enn ”normalt”. Å få lov til være konstruktivt kritisk til hverandres tekster motiverte. Stor frihet innenfor klare rammer skapte energi og mangfold. Tidsbruk?

34. Kompetanse er definert som evnen til å mestre komplekse utfordringer

35. ”Jeg syns man er «involvert» i prosjektet sitt på en helt annen måte når man faktisk må jakte på opplysningene og ikke bare får dem ramlende ned i fanget.” Elevsitat. Takk for oppmerksomheten

36. Kunnskapsbygging med wiki

45. Oppsummering

46. Erfaringer så langt i ElevForsk - • Vurderingskriterier viktig • For å gi retning til elevenes arbeid • Som støtter i tilbakemelding elever i mellom • Lærerens veiledning er formativ vurdering • Se artikkel i siste nummer av ”Naturfag” av Bjønness & Knain • Viktig valg: grad av styring i valg av tema • Klare rammer (tid, organisering) • Tid og støtte til faglig dialog (”minds on”) • Tydelige læringsmål • Oppgaven til elevene må være utformet slik at de ikke kan besvares gjennom reproduksjon • Elevene stiller spørsmålene • Lokalt tilsnitt, empiriske undersøkelser • Variasjon i sjanger; også drøfting, argumentasjon • ”Love and critique” • Mer info på http://elevforsk.umb-sll.wikispaces.net/