HUR KAN KEMIDIDAKTISK FORSKNING OM LABORATIONER OCH DIGITALA VERKTYG VARA RELEVANT FÖR LÄRARE OCH ELEVER?

Transkript

1 HUR KAN KEMIDIDAKTISK FORSKNING OM LABORATIONER OCH DIGITALA VERKTYG VARA RELEVANT FÖR LÄRARE OCH ELEVER? Karolina Broman, Umeå universitet DETTA PASS Vad är (kemi)didaktisk forskning? Varför är det relevant? 1. Laborationer 2. Digitala verktyg 3. Nytt kemiläromedel på gång Tack för en fantastiskt trevlig dag med er! Här kommer min presentation (har plockat bort en hel del bilder, dels av upphovsrättsliga skäl, dels pga storleken på filen). Ni får väldigt gärna höra av er med frågor, funderingar och åsikter. Om ni vill vara med i bokprojektet i lärarpanelen, skicka ett mejl! Lycka till med er fortsatta vecka i Gävle! J /Karolina 1

2 VARFÖR FORSKNING? Skollagen (1 kap, 5 ) säger: Utbildningen (och därmed undervisningen) ska bygga på vetenskaplighet och beprövad erfarenhet Vetenskap: Utbildningsvetenskaplig forskning Pedagogisk forskning Ämnesdidaktisk forskning Evidens-baserad (stöd, belägg; inte bevis) BEPRÖVAD ERFARENHET Skolverkets definition: beprövad erfarenhet är kunskap som är genererad vid upprepade tillfällen över tid, som är dokumenterad och kvalitetssäkrad. Att en eller ett fåtal skolor arbetar på ett visst sätt kan därmed inte benämnas som beprövad erfarenhet utan man kan då istället tala om t.ex. lärande exempel. 2

3 KEMIDIDAKTISK FORSKNING Naturvetenskapernas didaktik Sputnik-chocken 1957, rymdkapplöpning NV-didaktisk forskning först i USA Sverige 1970-talet Göteborgs universitet Idag bedriver flera större universitet NV-didaktisk forskning NATDID: Nationellt centrum för naturvetenskapernas och teknikens didaktik Nationella resurscentrum (ex KRC, Vad? (innehåll) Varför? (syfte) Hur? (metoder) VAD KAN MAN SÄGA OM Hodson (1988) ser begreppen som delmängder av varandra (se figur 1). LABORATIONER? Experimentet är en delmängd av laborationen som är en delmängd av det praktiska arbetet som i sin tur kan ses som en av flera undervisnings- och inlärningsformer. Enligt Hodson (1988) behöver praktiskt arbete inte betyda att Väl beforskat eleverna jobbar laborativt, utan kan innebära att läraren genomför demonstrationer, eller låter eleverna arbeta med t.ex. skrivuppgifter, collage, Kärt barn har många namn laborationer, experiment, rollspel ellerarbetssätt, söka information i biblioteket. Hodson betraktar här alla aktiviteter praktiskt arbete, undersökande naturvetenskapligt och inlärningsmetoder där eleven är aktiv som praktiskt arbete. arbetssätt Undervisings* metoder* Hands-on Minds-on Prak1skt*arbete* Labora1v*arbete** Experiment* (Hult, 2000 från Hodson, 1998) 2015)av begrepp som Figur 1: Bearbetad bild från Hodson (1988), som(andersson, illustrerar kategorisering används i laborationssammanhang. Abraham och Reiss (2012) använder sig av en något striktare definition av den vanligt förekommande termen praktiskt arbete, genom att betrakta begreppet som en övergripande term som refererar till all typer av naturvetenskaplig undervisning och lärande där elever som jobbar ensamma eller små grupper hanterar utrustning och/eller observerar verkliga föremål och material. I denna uppsats inkluderar jag med termen laborativt arbete allt det som Abrahams och Reiss definierar som praktiskt arbete. 1.2 Kvantitativ pilotstudie I den här delen kommer genomförandet och resultatet av en separat kvantitativ pilotstudie att presenteras för att därefter diskuteras tillsammans med de tre 3

4 VAD ÄR VAD? Hult (2000) definierar experimentet som en aktivitet där den studerande erbjuds möjligheter att pröva eller bekräfta en tanke eller en teori. Laborationen kan enligt Hult (2000) likställas med experimentet men kan även ha till syfte att illustrera något, vilket kan vara en teori likaväl som ett förlopp. Definitionen av praktiskt arbete blir en utvidgning av begreppen experiment och laboration genom att eleven här inte enbart är en passiv åhörare eller observatör. Laborationsmomentet innebär aktiva elever och lärare som organiserar och observerar. Sant? FRIHETSGRADER Tabell 6: Fyra nivåer av frihetsgrader (Schwab, 1962) Frihetsgrad Problem Metod Resultat Nivå 0 Givet Given Givet Nivå 1 Givet Given Öppet Nivå 2 Givet Öppen Öppet Nivå 3 Öppet Öppen Öppet Hands-on Minds-on 4

5 EXEMPEL Relativt sluten laboration, från ett gammalt övningshäfte: Blanda bakpulver med vatten. Vad händer? Bubblorna som uppkommer beror på en gas. Vilken? Koldioxiden som bildas sänker ph när den blandas med vatten. Varför? Syran kolsyra används till Relativt öppen laboration, från NP kemi (2013): Vilket av de tre fasta ämnena koksalt, bikarbonat eller socker har bäst neutraliserande förmåga när de blandas i en sur lösning? VARFÖR LABORERA? Laborationens sju syften enligt Håkan Hult (2000) 1. Kompletterar teorin, visar tillämpning av teorin 2. Utvecklar en analytisk och kritisk förmåga 3. Hjälper eleverna till ett meningsfullt lärande 4. Underlättar förståelsen för vetenskapligt arbete 5. Ger färdigheter att använda tekniker som används inom naturvetenskapen 6. Motiverar till fortsatta studier 7. Utvecklar den sociala kompetensen och den kommunikativa förmågan 5

6 HUR TÄNKER NI KRING SYFTEN? Tänk på en klassisk laboration du brukar göra Vilka syften har du med denna? Hults 7 eller andra? Hur blir eleverna medvetna om dina syften? Lärarens intentioner elevernas upplevelse EPA (enskild 2 min, par 4 min, alla 8 min) VAR KAN MAN LÄSA MER? Skolverkets Lärportal, moduler om grundskolans förmågor, kommunikation & språk i NV-undervisningen, NVs karaktär och arbetssätt, samt modeller och representationer 6

7 VAR KAN MAN LÄSA MER? Nordina: artiklar främst om nordisk NV-didaktisk forskning, många texter på svenska ( Chemistry Education Research and Practice, CERP, kräver inloggning, hör av er om ni är intresserade av någon artikel Origo (tyvärr nedlagd, Skolporten ( Pedagogiska magasinet ( Skola&samhälle ( Kollegialt lärande, kanske tillsammans med förstelärare Starta läsecirkel via någon NATDID-ambassadör? NATDID Nationellt centrum för naturvetenskapernas och teknikens didaktik NATDID:s uppgift är att stödja skolutvecklingen på nationell nivå inom naturvetenskap och teknik genom att sprida resultat från aktuell didaktisk forskning till dem som är verksamma i skolan. Linköpings universitet, campus Norrköping, föreståndare Karin Stolpe 7

8 NATDID NATDID-ambassadörer Umeå Stockholm Göteborg Malmö Linnéuniversitetet (Kalmar) Mittuniversitetet (Sundsvall) Karlstad Mälardalens högskola (Eskilstuna), ej ht Kontakta oss väldigt gärna! NATDID Avhandlingar inom naturvetenskapernas och teknikens didaktik Professionsvetenskapliga artiklar med lärarröster 8

9

10 DIGITALA VERKTYG Från i höst, i kursplanerna mer tydligt Syfte: Som en del av systematiska undersökningar ska eleverna, genom praktiskt undersökande arbete, ges möjlighet att utveckla färdigheter i att hantera såväl digitala verktyg som annan utrustning. Centralt innehåll (7-9): Dokumentation av undersökningar med tabeller, diagram, bilder och skriftliga rapporter, såväl med som utan digitala verktyg. Källkritisk granskning av information och argument som eleven möter i olika källor och samhällsdiskussioner med koppling till kemi, såväl i digitala som i andra medier. DIGITALA VERKTYG Power Points Elever antecknar på datorn Digitala källor (Googla) YouTube-filmer Virtual reality (VR) / Augmented reality (AR) Spelifiering (gamification) 10

11 VISUALISERINGAR Ex YouTube, är allt där korrekt? Sök på fotosyntes, 3120 resultat (dvs från Sverige) Titta på en film Låg elevaktivitet DIGITALA LABORATIONER PhET: Simuleringar i naturvetenskap Startades 2002 av Nobelpristagaren Carl Wieman (fysik) 11

12 DIGITALA LABORATIONER Go Lab: VR(VIRTUAL REALITY)-PROJEKT Universitetsstudenter (bl a blivande lärare) får träna sin spatiala förmåga Se molekyler Växla mellan 2D och 3D 12

13 EduChem: appar även för skolan 2-klorobutan Omeprazol ENKÄTRESULTAT Innan workshopen: Studenterna beskriver positiva möjligheter med VR, de ska se molekylerna på riktigt Har dock svårt att uttrycka sig (ex vrida molekyler för att se hur de ligger i planet, se hur de sticker ut eller inte, se molekylernas plan, bra för att förstå molekyler ) Möjliga utmaningar är det praktiska, logistiska, ovana Vissa tycker att växling mellan 2D och 3D är enkelt, andra svårt Efter workshopen: Fungerade bra praktiskt De gillar ny teknik Det gick mycket bra att se i 3D Känsla av add-on 13

14 SPELIFIERING Spelifiering som undervisningsstrategi kan användas för att skapa inre motivation och engagemang hos elever Nyttja spelmekanismer, såsom t.ex. nivåer och belöningar, skapa problemlösande utmaningar som leder till ledtrådar, som i sin tur leder till nya ledtrådar och nya utmaningar för att komma vidare i lärandet (eng: level up) SPELIFIERINGSPROJEKT 6 ingenjörsstudenter utvecklade en undervisningsmodul för gymnasiets kemi/biologi (biokemi, proteinsyntes) Ett huvudproblem (monogen sjukdom, CF) Tre stationer som ger poäng som kan användas för att köpa ledtrådar till huvudproblemet 1. Film om proteinsyntesen + Memory 2. Film specifikt om translationen + Pictionary på SmartBoard 3. Molekyl-quiz via VR (app Molecule 3D, ree&hl=en) 14

15 EPA Hur tänker ni att man kan använda digitala verktyg i er undervisning? Vad behöver era blivande kollegor (våra lärarstudenter) med sig från utbildningen? Hur kan universitet och skola samarbeta för att utveckla allas digitala kompetens? 15

16 LÄROMEDELSPROJEKT Svenska Nationalkommittén för Kemi, anslag om 4,5 miljoner kronor för projektet Kemi i kontext - ett nätbaserat fritt tillgängligt läromedel i kemi för högstadiet Kungliga Vetenskapsakademin (KVA) står bakom projektet Projektledare: Ulf Ellervik, Karolina Broman, Linda Lindberg Ett tal kemiforskare skriver ursprungstexten som vi anpassar nivåmässigt, vetenskapligt, språkligt, didaktiskt Referensgrupper (lärare, kemiindustrin, internationella didaktikforskare) Texter, filmer, bilder/figurer, uppgifter/laborationer 16

17 KONTEXTBASERAT? Kontext sammanhang som utgångspunkt Intressant och relevant anknytning för eleverna Need-to-know, viktigt med ämneskunskaper Min forskning: Läkemedel/energidrycker/bränslen/fetter/choklad Öppna uppgifter viktigt, spännande, givande, lärorikt, ovant 17

18 HUR KAN MAN ANVÄNDA DETTA? Som ett vanligt läromedel Tydlig anknytning till kursplanen (de tre förmågorna, centralt innehåll) Relevant för eleverna Uppdaterat, nyskrivet Digitalt och gratis Som extramaterial För elever För andra intresserade TACK! Kontakta mig gärna! 18

19 SYFTEN MED LABORATIONER Syften och tillfälligheter i högstadie- och gymnasielaborationen: En studie om hur elever handlar i relation till aktivitetens mål (Anderhag m fl, 2014) diskuterar närliggande och övergripande syften utifrån ett ämnesfokus: Praktiska inslag kan således vara positiva avbrott snarare än något som är intressant och meningsfullt i sig själv (Abrahams, 2009). Illa planerade laborationer fokuserar ofta på genomförandeprocesser (Berry, Mulhall, Gunstone & Loughran, 1999), de riskerar att förvirra mer än klargöra (Hofstein & Lunetta, 2004; Wellington, 2005) och har enbart en liten betydelse för elevernas lärande (Abrahams & Millar, 2008; Hofstein & Lunetta, 2004). NÄRLIGGANDE OCH ÖVERGRIPANDE SYFTEN Elektrokemi åk 9 och Newtons andra lag gymnasiet Närliggande och övergripande syften där de första betecknar de mer elevorienterade målen (t.ex. att beskriva utseendet på ett blad) och de senare de mer överordnade målen läraren har med lektionen eller undervisningen (t.ex. att eleverna ska kunna skilja på olika ekologiska anpassningar hos växter). Mål-i-sikte, något mer konkret Delaktighet meningsfullt Ur vårt lärarperspektiv kan eleverna förefalla vara delaktiga då de jobbar aktivt med den uppgift vi gett dem. En närmare analys visar dock att det under laborationen uppträder nya, oväntade saker som de behöver hjälp med att inordna och göra kontinuerliga med det aktiviteten syftar mot. 19