Praktisk arbeid og naturvitenskapelig allmenndannelse

1. Praktisk arbeid og naturvitenskapelig allmenndannelse - Sammendrag og kommentarer til kapittel av Per Morten Kind Kapittel i boka ”Naturfagdidaktikk” av D. Jorde og B. Bungum (red.), Gyldendal, 2003

2. Naturvitenskapelig allmenndannelse • En mulig definisjon: “..the level of understanding of science (and technology) needed to function minimally as citizens and consumers in our society” Jon Miller

3. Fire argumenter for å tilstrebe naturvitenskapelig allmenndannelse • Økonomiargumentet: samfunnet trenger naturvitenskapelig kompetanse • Kulturargumentet: Naturvitenskapen er en del av vår kulturarv og former vårt syn på virkeligheten • Det praktiske argumentet: Vi trenger naturviten-skapelig froståelse i praktiske situasjoner i hverdags- og yrkesliv • Demokratiargumentet: Vi trenger innsikt for å ta beslutninger om samfunnsspørsmål som involverer naturvitenskap Mer om dette: Se Sjøberg, Svein: ”Naturfag som allmenndannelse”. Gyldendal, 1998.

4. Per Morten Kind:Målet om naturvitenskapelig allmenn-dannelse bør danne fundamentet for praktisk arbeid (ekseperimenter) i skolen.Et slikt perspektiv gir føringer for hvordan eksperimenter brukes i undervisningen.

5. Tradisjonelt (norsk skole): Eksperimenter formidler - forståelse av naturvitenskapens produkter (lover, teorier, begreper) - forståelse av naturvitenskapen som prosess / metode

6. Tester av folks naturvitenskapelige allmenndannelse Mye sitert eksempel fra USA: Bare 46 % av voksne amerikanere visste at jorda går én runde rundt sola på ett år Én konklusjon (Miller, 1997): Bare 7 % av amerikanerne har naturvitenskapelig allmenndannelse! Folk vet lite både om naturvitenskapens produkter og prosesser. Er dette en trussel mot demokratiet?

7. Gjeldende læreplan i fysikk (VGS): Elevene skal • forstå fagets eksperimentelle natur • kunne forklare hvordan fysikkens lover og teorier er tilnærmede beskrivelser av virkeligheten og hvordan modeller kan endre seg over tid • kjenne hypotesebegrepet og hvordan hypoteser kan styrkes, modifiseres eller forkastes • Kunne stille faglige og etiske spørsmål, kunne bruke fysikkunnskaper til å foreslå forklaringer (…) og kunne teste ut sine forslag

8. Gjeldende læreplan i fysikk (VGS): Elevene skal - Kunne utføre eksperimenter innen ulike områder av faget • Kunne foreslå og utføre egne eksperimenter • Kunne bruke ulike måleinstrumenter, herunder IT-utstyr ved registrering og analyse • Kunne observere, tolke måleresultater og presentere måleresultater på ulike måter • Kunne vurdere usikkerhet og feilkilder og gjøre enkle usikkerhetsberegninger • Kjenne faremomenter ved eksperimentelt arbeid

9. Ny læreplan i fysikk (VGS): Elevene skal kunne • gjøre rede for og drøfte sentrale trekk ved vitenskapelig metode i fysikk • lage en eller flere matematiske modeller for sammen-henger mellom fysiske størrelser som er funnet eksperimentelt • gjøre rede for hvordan forskeres holdninger, forventninger og erfaringer kan påvirke forskningen • planlegge og gjennomføre egne undersøkelser og foreta relevante forsøk innen de ulike hovedområdene i faget • samle inn og bearbeide data og presentere og vurdere resultater og konklusjoner av forsøk og undersøkelser, med og uten digitale verktøy

10. Ny læreplan i fysikk (VGS): Elevene skal kunne • analysere ulike matematiske modeller for en fysisk situasjon, med og uten digitale verktøy, og vurdere hvilken modell som beskriver situasjonen best • analysere ulike matematiske modeller for en fysisk situasjon, med og uten digitale verktøy, og vurdere hvilken modell som beskriver situasjonen best • Anslå usikkerhet i innsamlede måledata, og regne ut usikkerheten i det endelige resultatet • Vurdere begrensninger i valgt metode og utstyr, og foreslå forbedringer og videreutvikling av forsøket

11. Noen “slagord” som er / har vært i bruk om laboratoriearbeid: • Å læra ved å gjera • Vitenskapelig tenke- og arbeidsmåte

12. Hva sier undersøkelser om praktisk arbeid i skolens naturfag? • FUN-undersøkelsen (se denne) viste at fysikkelever i norsk VGS ikke så på eksperimenter som spesielt viktig eller karakteristisk for fysikk. • Naturfaglærere legger mindre vekt på undervisning i naturvitenskapelig metode enn det læreplanen skulle tilsi. • Relativt få lærere framhever læring av naturvitenskapelig metode som en viktig målsetning for praktisk arbeid. • Lærere bruker sjelden “åpne” øvelser der elevene må finne framgangsmåten selv.

13. Intendert (skrevet) læreplan: det dokumentet som utgis av Kunnskapsdepartementet • Implementert (iverksatt) læreplan: det som skjer i klasserommet og skrives i lærebøker • Oppnådd læreplan: Det som elevene sitter igjen med etter skolegangen De tre er ikke nødvendigvis like! Praktisk arbeid har i Norge i de siste (ti)årene stått sterkere i den skrevne læreplanen enn i den iverksatte og den oppnådde!

14. Naturfagdidaktikk i Norge i dag er påvirket av vitenskapsteori. Konstruktivistisk syn på kunnskap: Teorier og modeller er “oppfunnet” / konstruert av forskere, ikke oppdaget. • Mer fokus på “science in the making” – ikke-etablert kunnskap. • Mekanismer for kvalitetssikring. Evidens, drøfting av modeller

15. Tre punkter om naturvitenskapens egenart som bør formidles i skolen: • Forståelse av hensikten ved naturvitenskapelig arbeid • Forståelse av egenskaper ved og status for vitenskapelig kunnskap • Forståelse av vitenskap som en sosial virksomhet Rosalind Driver m.fl., sitert av Kind

16. Kind:Behov for et bedre teorifundament for eksperimenter i skolens naturfag To tradisjonelle idéer: • Elevene oppøver overførbare, kognitive ferdighetergjennom eksperimenter • Elevene lærer fagstoff (“innhold”) mer effektivt Kind: Disse ideene bygger på et forenklet syn på både læring og naturvitenskap!

17. Åpne øvelser vs “kokebok” Vi vet (bl.. Fra FUN- og TIMSS-undersøkelsene) at de aller fleste eksperimenter som gjøres i norsk skole, gjøres etter “kokebok”. Hvis det legges vekt på metode, er det gjerne hypotesetesting (jfr “Nysgjerrigpermetoden”, http://nysgjerrigpermetoden.no/Nysgjerrigpermetoden.pdf).

18. Elevers syn på naturvitenskapelig metode Elever er ofte positivister, dvs. de mener at kunnskap om naturen kan oppdages gjennom eksperimenter, og at eksperimenter gir svar på hvordan verden egentlig er. Elever ser ofte på forsøk som en “oppskrift” på å besvare et spørsmål, og overser usikkerhet knyttet til metodevalg mm.

19. Fra undersøkelsen til Kang, Scharmann og Noh (2005) Forskere tenker seg at alt stoff (faste stoffer, væsker og gasser) er bygget opp av bittesmå partikler. Dette er fordi vitenskapsfolkene • Kan se partiklene gjennom et sterkt mikroskop (23%) • Har bevist gjennom mange eksperimenter at stoff består av partikler (53%) • Kan forklare mange fenomener ved å tenke på stoff som bygget opp av små partikler (16%) • Annet (8%) Prosenttallene gjelder andelen koreanske 6.-klassinger som valgte hvert alternativ. Kang, S., Scharmann, L.C and Noh, T. (2005) Examining Students’ Views on the Nature of Science: Results from Korean 6th, 8th, and 10th Graders. Science Education 89, 314– 334.

20. Per Morten Kind foreslår allmenndannelse som teorifundament for praktisk arbeid i naturfag, og på bakgrunn av dette setter han opp fire målsetninger for praktisk arbeid: • Bli kjent med naturfenomener, lære begreper/modeller som beskriver disse • Lære hvordan natirvitenskapelig kunnskap etableres • Lære å utøve naturvitenskap, anvende metoder • Få interesse og motivasjon gjennom opplevelser

21. Kind anbefaler at elevene får større kontroll over eksperimentene. Flere åpne forsøk! Punkter som burde vært utdypet i læreplanen: • Hva som menes med “holdbare data” • Hva som kjennetegner vitenkapelige forklarings-modeller, og rollen til eksperimenter i forhold til disse • Hvordan forklaringsmodeller testes og utvikles • Hvordan naturvitenskapelige forklaringsmodeller ikke er “sanne” eller “usanne”, men må vurderes ut fra ulike former for “evidens”