Utforskende naturfag? Muligheter og utfordringer på trinn 8-13 Erik Knain Kjært barn…. Utforskende arbeid Utforskende arbeidsmåter Utforskende aktiviteter Utforskende undervisning Scientific inquiry Scientific practices Inquiry based science Inquiry based science education (IBSE) Inquiry-based learning Inquiry-based science teaching (IBST) En internasjonal strømning “whereas the science education community mostly agrees that pedagogical practices based on inquiry-based methods are more effective, the reality of classroom practice is that in the majority of European countries, these methods are simply not being implemented.” -European commission, 2007 ELEVER SOM FORSKERE I NATURFAG - ELEVFORSK Prosjekter i Norge Elever som forskere i naturfag (ElevForsk) Forskerføtter og leserøtter Mind the Gap SCY (Science Created by You) S-TEAM Primas Hva er «utforskende arbeidsmåter» ? Arbeidet bygger på et spørsmål formulert innledningsvis (med ulike grader av styring) Spørsmål Elevene bruker data og informasjon til å utvikle, etterprøve og velge mellom mulige svar Elevene arbeider med å vurdere og videreutvikle svar i en utforskende prosess. Produkt ELEVER SOM FORSKERE I NATURFAG - ELEVFORSK Samtaler i klasserommet Elevsamtale Helklassesamtale Lærer: Det er, det er, det er det aller viktiste også holde fast på, hva er det som er felles med de tre måtene vi får danna skyer og nedbør på - Tom? Tom: At de stiger til værs Lærer: At- at hva stiger til værs? Tom: Eh - vanndamp Lærer: Luft, luft med vanndamp med et visst vanninnhold i form av gass, vanndamp stiger til værs. Og, hva skjer når det stiger til værs? Elev: Det avkjøles Lærer: Det avkjøles -Hva er det som ikke gir energi nå? -Den da. -Den. Gir ikke energi. Veldig lite i hvert fall. Kanskje hvis vi bytter ut med sånn dobbelt greie. -Veit ikke jeg. -Hva tenker dere? -E vet’kje -Jeg tror kanskje det ville hjelpe. -Ja, men produserer den energi, da? -Kunne? -Den produserer mye, ikke sant? Den andre greia gjorde ikke det. Gjorde den, hvor er den? -Der. -Se, den i seg selv produserer veldig lite, ser dere? -Hvorfor det? -Mm ... -Hvorfor det? -Vi må få forskning først. -Skal jeg gjøre det? -Ja. -Nå er det kull, da? -Ja. Hvor åpen skal utforskningen være? Grad av åpenhet Type mål Lærerstyrt utforskning mot rett Faglig begrepskunnskap svar Halvåpent forsøk mot etablerte empiriske Praktiske ferdigheter og sammenhenger prosesskunnskap Åpent – Egeninitiert spørsmål Designe og gjennomføre undersøkelse for å finne svar Åpent – ustrukturert og komplekst spørsmål som ikke er rent naturfaglig Behandle omdiskutert kunnskap, innhente, vurdere og integrere informasjon Hva kan elevene lære? Naturfaglig innhold begrepskunnskap Naturfag som prosess Forskerspiren Kunnskap om naturvitenskap Sosiovitenskapelige spørsmål Minner, Levy, Century (2010) Tydelig og konsistent trend at undervisning i utforskende sykluser som vektlegger elevenes aktive deltakelse og ansvar for læring har sammenheng med forbedret læring av innhold. Men effekten er ikke overveldende. Funnet er konsistent med et konstruktivistisk perspektiv: aktiv deltakelse fra elevenns side er nødvendig for læring. Hattie (2009) «Overall, inquiry-based instruction was shown to produce transferable critical thinking skills as well as significant domain benefits, improved achievement, and improved attitude towards the subject» (s. 210) Problembasert læring: liten effekt på overflatelæring, men stor effekt på dybdeforståelse (s. 211) ELEVER SOM FORSKERE I NATURFAG - ELEVFORSK Mulighet til å undervise grunnleggende ferdigheter 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. ELEVER SOM FORSKERE I NATURFAG - ELEVFORSK Utfordring Forsiktig utvikling i fokus på grunnleggende ferdigheter i skolen (Hertzberg 2010) Språklige ferdigheter forstås overveiende som norskfaglige Muntlige presentasjoner PISA+: Mye helklassedialog og individuelt arbeid, mindre utforskende dialoger (Klette, Lie et al. 2008) Case studier peker på utfordringer med for lite vekt på konsolidering og oppsummering (Haug and Ødegaard 2014; Knain, Byhring et al. 2013) Lære om naturvitenskap som prosess Europeisk tradisjon for praktisk arbeid som styrte øvelser med «direkte rapportering» (Tiberghien, Veillard et al. 2001; af Geijerstam 2006) “Observation and experiment are not the bedrock on which science is built, but rather they are the handmaidens to the rational activity of generating arguments in support of knowledge claims.” - Newton, Driver Osborne 2000 s. 297 Lære NOS gjennom praktisk arbeid (BJØNNESS, KNAIN, KOLSTØ 2011) «KARSEPROSJEKTET» Design for læring av naturvitenskapelig tenkemåte Dialogiske forelesninger ”just in time” Konkretisering av ideer med elevenes egne erfaringer – møte mellom hverdagsforestillinger og vitenskapelige begreper Maler for plan og rapport med overskrifter og korte forklaringer ELEVER SOM FORSKERE I NATURFAG - ELEVFORSK Støtte for elevenes diskusjon: Forskermøter (Knain, Bjønness et al. 2013) Lærerens rolle å åpne opp og trekke sammen ELEVER SOM FORSKERE I NATURFAG - ELEVFORSK Hvordan vurdere utforskende arbeidsmåter? Støttestrukturer Faglige representasjoner Underveisvurdering Underveisvurdering i praksis (Carlson, Humphrey et al. 2003) Sette seg ned sammen med elevene og lytte Stille spørsmål Del ny informasjon eller nytt verktøy med dem Få i gang samtaler om naturfaglige spørsmål Hvordan vurdere sluttprodukter med ulike tema? Sluttord Utforskende arbeidsmåter er ikke en bestemt metode, men en innfallsvinkel til undervisning Spørsmålsdrevet undervisning fordrer en aktiv lærer som er interessert i elevenes læringsprosesses Utforskende arbeidsmåter og grunnleggende ferdigheter er «hånd i hanske» Presentasjonen ligger på http://elevforsk.umb-sll.wikispaces.net/Ressurser Litteratur af Geijerstam, Å. (2006). Att skriva i naturorienteande ämnen i skolan. Uppsala, Acta Universitas Upsaliensis. Studia Linguistica Upsaliensia, 3. Carlson, M. O. B., et al. (2003). Weaving Science Inquiry and Continuous Assessment. Using Formative Assessment to Improve Learning. Thousand Oakes, Corwin Press. Driver, R., et al. (2000). "Establishing the Norms of Scientific Argumentation in Classrooms." Science Education 84: 287-312. European Commission (2007). Science Educatin Now: A Renewed pedagogy for the future of Europe Hattie, J. (2009). Visible Learning. A Synthesis of over 800 meta-analyses relating to achievement. London & New York, Routledge. Hertzberg, F. (2010). Arbeid med grunnleggende ferdigheter. Underveis, men i svært ulikt tempo. Et blikk inn i ti skoler etter tre år med Kunnskapsløftet. E. Ottesen and J. Möller. Oslo, NIFU/STEP Rapport 37/2010. Klette, K., et al. (2008). Rapport om forskningsprosjektet PISA+, Norges forskningsråd. Knain, E., et al. (2013). "Forskermøter som støttestruktur i utforskende arbeidsmåter." Naturfag 1: 58-60. Knain, E., et al. (2011). Rammer og støttestrukturer i utforskende arbeidsmåter. Elever som forskere i naturfag. E. Knain and S. D. Kolstø. Oslo, Universitetsforlaget: 85-126. Minner, D. D., et al. (2010). "Inquiry-Based Science Instruction - What Is It and Does It Matter? Results from a Research Synthesis Years 1984-2002." Journal of Research in Science Teaching 47(4): 474-496. Tiberghien, A., et al. (2001). "An Analysis of Labwork Tasks Used in Science Teaching at Upper Secondary School and University Levels in Several European Countries." Science Education 85: 483-508. Ødegaard, M., et al. (2014). "Challenges and Support When Teaching Science Through an Integrated Inquiry and Literacy Approach." International Journal of Science Education 36(18): 2997-3020.