Modeller och representationer - hur används de i skolan och hur kan de utnyttjas?

HTML
DOWNLOAD

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Modeller och representationer - hur används de i skolan och hur kan de utnyttjas?"

Magnus Eklund
för 7 år sedan
Visningar:

1 Modeller och representationer - hur används de i skolan och hur kan de utnyttjas? Lena Tibell VisuelltLärande och Kommunikation (VLC) MIT/ITN/LiU Vetenskapsdagen 5/9 2017

2 Exploranation = to explore and explain Att låta skolbarn och allmänhet få direkt tillgång till vetenskapliga data och se dem visualiserade

3 Hur kan visualiseringar användas? Visualisering revolutionerar för närvarande kommunikationen av vetenskap Visualisering kan också användas för att berätta historier om HUR vi vet det vi vet.

6 Artificial Intelligence = AI AI-Läroböcker Det kan vara mycket: En lärobok som finns digitalt som innehåller interaktiva illustrationer och simuleringar som lär sig vad användaren kan

7 Förändras förståelsen? Kan man förstå utan att kunna de vetenskapliga termerna? Blir det lättare att förstå sambanden?.??????? I så fall hur och varför???

8 Naturvetenskap Big bang Neptunus månar Koldioxid i luften Radioaktivt sönderfall ph-förändringar Hur enzym reagerar med substrat Evolutionära processer

9 Att se det man inte kan se eller förnimma Våglängd 1 µm 100 nm 10 nm 1 nm 100 pm 10 pm 1 pm 100 fm synligt ljus mjuk röntgen gammastrålning ultraviolett ljus hård röntgen Fotonenergi 1 ev 10 ev 100 ev 1 kev 10 kev 100 kev 1 MeV 10 MeV Röntgenkristallografi Mammografi Datortomografi Bagageröntgen

10 Yttre representationer Modeller (matematiska, reella) Bilder i en bok Animationer Videos Digitala simuleringar Virtuella miljöer (synen, hörseln, känseln eller doftsinnet) Avatarer Robotar

11 A shared reference point Om text - Din inre bild kommer aldrig vara identisk med någon annans som läser eller lyssnar till samma sak. Om bild - ligga till grund för din inre bild. (Tytler, Prain & Peterson, 2007)

12 Men Representationen är INTE = själva fenomenet. Visar bara en aspekt av fenomenet. Råd: Använd ett varierade och genomtänkta representationer det hjälper eleverna att utveckla sin förståelse

13 A B C D (A) Pinn-kulmodell, (B) laddningsfördelning, (C) orbitalkonfiguration, (D) elektrondensitet

15 Olika sätt att representera syre Emissionsspektrum av syre

16 Olika modeller olika representationer Naturvetenskapligt fenomen Olika sätt att förklara Modell 1 Modell 2 Modell 3

17 Tre representationer av tre modeller för ljus

18 Så säger en bild säger mer än tusen ord?

19 Experiment som visualiserar det man inte ser

20 Komplexitet

21 Olika organisationsnivåer

22 Tidsrelationer

23 Modeller och representationer Vad är en modell? Vad är en representation?

24 Modellen /representationen kan vara.. Nivå 1 en direkt avbild av ett fenomen. Nivå 2 ett sätt att förklara ett fenomen. Nivå 3 ett verktyg för att beskriva och undersöka ett fenomen.

25 Olika nivåer att undervisa om modeller Steg 1 Eleverna lär sig modellen/erna för ett fenomen Steg 2 Eleverna använder modellen/erna i olika sammanhang Steg 3 Eleverna får utvärdera och revidera modellen/erna Steg 4 Eleverna får skapa egna modeller utifrån förlagor eller kända förutsättningar Steg 5 Eleverna får skapa modeller utan förlagor eller kända förutsättningar enligt Gilbert och Justi (2002).

26 Relationen mellan språk och visuell representation - symboler Hierarkiska relationer, som till exempel släktträd Färgnyanser Detaljerade och komplexa system. Exempelvis en översikt av cellulära processer.

27 A B Två exempel på standardiserade symboliska konventioner som används för att representera fysikaliska begrepp och processer.

Solsystemet = källdomänen Atomens struktur = måldomäne, Utmaningar.

28 Analogier En analogi innebär att man jämför någonting - typiskt något abstrakt och obekant. Exempelvis: Bohrs atommodell. Analogi mellan atomens struktur och ett solsystem. Solsystemet = källdomänen Atomens struktur = måldomäne, Utmaningar. a) eleverna är bekanta med källdomänen b) eleverna fokuserar enbart på de önskvärda likheterna Analogier på detta sätt är ett tveeggat svärd i undervisningen.

29 Förkunskaper

30 Visualisering och kognition Ny#kunskap# 1 Intui.va#systemet# Tidigare#kunskap# Känslor# Värderingar# 4 2 Begrepps># förändring# 3 Kogni.va#systemet# Kunskap# Mening# Belöning# Resonemangssystemet#

31 I

32 Att utmana intuitiva föreställningar

33 Self-assembly Vägen till insikt

34 Self-assembly Vägen till insikt

35 Self-assembly Vägen till insikt Många blev frustrerade Efter aktiva diskussioner: en ordnad virusstruktur kunde bildas genom slumpvisa kollisioner mellan subenheterna. Viruspartiklarna satte samman sig själva, men att subenheterna hamnade slumpvis i den fysiska modellen. De flesta elever genomgick alltså en begreppslig förändring

36 Digitalt lärande Ni har sett några exempel.

38 Exploranation = to explore and explain Att låta skolbarn och allmänhet få direkt tillgång till vetenskapliga data och se dem visualiserade

39 Några exdempel Interaktivitet och digitalt lärande Visualisering Digitala berättelser (storytelling) som undervisningsoch lärandeverktyg Informationsvisualisering i undervisning och lärande Interaktiva digitala tredimensionella modeller och virtual reality (VR) i undervisning och lärande Digitala interaktiva och intelligenta läroböcker Digitala spel och lärande Bloggar

40 Att lära genom att skapa visuella representationer

41 Videomaterial som kan användas i klassrummet för att låta elever träna på att skapa berättelser från grafer.

42 Datalogiskt tänkande Scratch från MIT ett verktyg för modellering och datalogiskt tänkande.

43 Experiment och simulering

44 Augmented reality

45 Är nu detta lösningen?????

46 Kunskap som forsknings-produkt från vetenskapen Kunskap som ska undervisas enligt styrdokument Kunskap som undervisas Kunskap som elever lär sig Vetenskapliga modeller Kursplansmodeller Undervisnings modeller Elevers förståelse av modeller Den didaktiska omvandlingen (transpositionen)

47 Läraren är superviktig!!!

48 Undervisning med digitala verktyg Luckin et al., 2012: Rapportens slutsats - användningen av digitala verktyg fungerar bäst: Då de utnyttjas interaktivt för att lösa rika och utmanande problem Då de har valts för att belysa klara uttalade mål Då de utnyttjas tillsammans med aktiviteter och undersökningar/försök i verkligheten (om det går) Om de utnyttjas växelvis individuellt och kollaborativt. De innehåller direkt och användbar återkoppling (feedback).

49 Representationskompetens lärarens förmågan att använda modeller och representationer Att se till att modellen eller representationen är en vetenskapligt korrekt representation av det avsedda innehållet. Att se till att den kunskap som beskrivs av en modell eller en representation uttryckligen presenteras för eleverna. Bekräfta att modellen eller representationen är klar och begriplig för eleverna. Om inte behöver begränsningarna förklaras explicit. Att se till att eleverna har den begreppsliga kunskap som krävs för att tolka modellen eller representationen. Att se till att eleverna har kunskap om det visuella språk och de konventioner som används i en representation. Att ta reda på om elevers svårigheter med att tolka en representation främst beror på hur korrekt modellen eller representationen är, elevernas begreppskunskap, eller deras tolkningsförmåga.

50 Bedömning av elevens representationskompetens Komponent av visuellt lärande som ska bedömas Kunskap Förståelse Innehåll i uppgifter för bedömning Använda modeller och representationer för att minnas begrepp Använda modeller och representationer för att organisera begrepp och processer i en visuell form Tolka de visuella egenskaperna hos en modell eller representation Bygga upp kunskap med hjälp av modellen eller representationen Tillämpning Syntes Utvärdering Välja ut och använda flera olika former av visuell representation Tillämpa en lämplig visuell representation för att kommunicera ett begrepp eller process Använda en modell eller representation som en del av en gemensam och interaktiv utforskning av ett begrepp eller process Utforska den estetiska, tekniska eller kognitiva potentialen hos en modell eller representation Bedöma potentialen i att utnyttja en modell eller representation för att kommunicera ett begrepp eller en process Bedöma vad en modell eller representation omfattar, dess effektivitet samt dess begränsningar

51 Tack

Relevanta dokument

Sammanfattning av modulen modeller och representationer Hur går jag vidare?

Naturvetenskap - gymnasieskolan Modul: Modeller och representationer Del 8: Representationskompetens Sammanfattning av modulen modeller och representationer Hur Konrad Schönborn, Linköpings universitet