Interaktiv undervisning Effektivare inlärningsmiljö genom små förändringar Magnus Gustafsson Institutionen för kemi 16 december, 2008 Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 1 / 17
Magnus bakgrund (undervisning i grönt) 1992 1997: Grundutbildning i fysik, Lunds universitet 1997 2002: Forskarstudier i atom och molekylfysik, University of Texas 1997 1998: Teaching assistant, astronomi 2002: Ingenjörsfysik, Austin Community College 2003 2007: Postdok i fysikalisk kemi, University of Colorado 2006: Optik 2007: Ingenjörsfysik (ca 300 studenter) 2007 2008: Forskarassistent i fysikalisk kemi, Göteborgs universitet 2007 2008: KEM040, spektroskopi 2008: Doktorandkurs, optik Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 2 / 17
Magnus bakgrund (undervisning i grönt) 1992 1997: Grundutbildning i fysik, Lunds universitet 1997 2002: Forskarstudier i atom och molekylfysik, University of Texas 1997 1998: Teaching assistant, astronomi 2002: Ingenjörsfysik, Austin Community College 2003 2007: Postdok i fysikalisk kemi, University of Colorado 2006: Optik 2007: Ingenjörsfysik (ca 300 studenter) 2007 2008: Forskarassistent i fysikalisk kemi, Göteborgs universitet 2007 2008: KEM040, spektroskopi 2008: Doktorandkurs, optik Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 2 / 17
Hur kan jag föreläsa mer effektivt? Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 3 / 17
Hur kan jag föreläsa mer effektivt? 1. Bli en exceptionellt bra talare Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 3 / 17
Hur kan jag föreläsa mer effektivt? 1. Bli en exceptionellt bra talare, eller... 2. Använd trick Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 3 / 17
Hur kan jag föreläsa mer effektivt? 1. Bli en exceptionellt bra talare, eller... 2. Använd trick Jag är ingen speciellt bra lärare men en hyffsad vetenskapsman då kan man använda vetenskapliga metoder för att mäta sin effektivitet som lärare. Carl Wieman Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 3 / 17
Huvudkomponenter Traditionell föreläsning på tavla men nästan helt utan härledningar Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 4 / 17
Huvudkomponenter Traditionell föreläsning på tavla men nästan helt utan härledningar Konceptkollar ( Concept tests ) ungefär tre per dubbeltimme konceptuella, tankeprovocerande frågor studenterna diskuterar och röstar frivilliga studenter motiverar sina svar efter de röstat Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 4 / 17
Huvudkomponenter Traditionell föreläsning på tavla men nästan helt utan härledningar Konceptkollar ( Concept tests ) ungefär tre per dubbeltimme konceptuella, tankeprovocerande frågor studenterna diskuterar och röstar frivilliga studenter motiverar sina svar efter de röstat Enkla experiment Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 4 / 17
Huvudkomponenter Traditionell föreläsning på tavla men nästan helt utan härledningar Konceptkollar ( Concept tests ) ungefär tre per dubbeltimme konceptuella, tankeprovocerande frågor studenterna diskuterar och röstar frivilliga studenter motiverar sina svar efter de röstat Enkla experiment Simuleringar Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 4 / 17
KEM040, spektroskopi inledande Ljusets natur: Maxwell (1861): Ljus är en elektromagentisk våg Andra elektromagnetiska vågor? gamma röntgen UV IR mikrovågor radio Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 5 / 17
Radiovåg En radiovåg med våglängd λ=3 m passerar en person (med ett instrument som kan räkna vågtoppar). Vågens utbredningshastighet är c=300 000 000 m/s. Under loppet av en sekund är antalet vågtoppar som passerar personen... A: 50 000 000 B: 100 000 000 C: 300 000 000 D: 900 000 000 E: omöjligt att veta c λ Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 6 / 17
Konceptkollens struktur 1. Frågan ställs Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 7 / 17
Konceptkollens struktur 1. Frågan ställs 2. Studenterna diskuterar i små grupper Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 7 / 17
Konceptkollens struktur 1. Frågan ställs 2. Studenterna diskuterar i små grupper 3. De röstar efter några minuter Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 7 / 17
Konceptkollens struktur 1. Frågan ställs 2. Studenterna diskuterar i små grupper 3. De röstar efter några minuter 4. Frivilliga motiverar sina svar Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 7 / 17
Konceptkollens struktur 1. Frågan ställs 2. Studenterna diskuterar i små grupper 3. De röstar efter några minuter 4. Frivilliga motiverar sina svar 5. Vi försöker komma överens Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 7 / 17
Konceptkollens struktur 1. Frågan ställs 2. Studenterna diskuterar i små grupper 3. De röstar efter några minuter 4. Frivilliga motiverar sina svar 5. Vi försöker komma överens Kan göra om röstningen jag gör sällan det Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 7 / 17
Konceptkollens struktur 1. Frågan ställs 2. Studenterna diskuterar i små grupper 3. De röstar efter några minuter 4. Frivilliga motiverar sina svar 5. Vi försöker komma överens Kan göra om röstningen jag gör sällan det Viktigt: inte kritisera felaktiga argument Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 7 / 17
KEM040, spektroskopi senare Centrala koncept: Energinivåer Övergångsvillkor: hν = E 2 E 1 Vågtal i cm 1 : ν = ν/c Ljusintensitet Absorbans Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 8 / 17
Energidiagram och spektrum Vilka övergångar och absorptionslinjer hör samman i diagrammen nedan? α A: α 1,β 2,γ 3 B: α 1,β 3,γ 2 E β γ C: α 2,β 3,γ 1 abs. D: α 3,β 2,γ 1 E: Någon annan kombination 1 2 3 ν Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 9 / 17
Experiment och simuleringar Lär sig studenterna något eller är de bara underhållande? Forskning visar att svaret är... Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 10 / 17
Experiment och simuleringar Lär sig studenterna något eller är de bara underhållande? Forskning visar att svaret är... Ja! Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 10 / 17
Experiment och simuleringar Lär sig studenterna något eller är de bara underhållande? Forskning visar att svaret är... Ja! Passivt betraktande av ett experiment ger alltför ofta ingen ökad förståelse (enligt Mazur m.fl.) Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 10 / 17
Experiment och simuleringar Lär sig studenterna något eller är de bara underhållande? Forskning visar att svaret är... Ja! Passivt betraktande av ett experiment ger alltför ofta ingen ökad förståelse (enligt Mazur m.fl.) För att utnyttja potentialen i ett experiment: Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 10 / 17
Experiment och simuleringar Lär sig studenterna något eller är de bara underhållande? Forskning visar att svaret är... Ja! Passivt betraktande av ett experiment ger alltför ofta ingen ökad förståelse (enligt Mazur m.fl.) För att utnyttja potentialen i ett experiment: Be studenterna förutsäga vad som ska hända tillämpa kunskaper bygg upp nyfikenhet Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 10 / 17
Experiment och simuleringar Lär sig studenterna något eller är de bara underhållande? Forskning visar att svaret är... Ja! Passivt betraktande av ett experiment ger alltför ofta ingen ökad förståelse (enligt Mazur m.fl.) För att utnyttja potentialen i ett experiment: Be studenterna förutsäga vad som ska hända tillämpa kunskaper bygg upp nyfikenhet Gör en konceptkoll: visa svaret med ett experiment Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 10 / 17
KEM040, spektroskopi på slutet Superposition av vågor Interferens Diffraktionsgitter Spektroskopets funktion Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 11 / 17
Ljusinterferens En röd laser belyser ett gitter så att man får en serie röda punkter på en skärm. Om man byter till en grön laser kommer de gröna punkterna att hamna... A: glesare än de röda B: på samma ställe som de röda C: tätare än de röda D: Inga punkter syns för grönt ljus Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 12 / 17
Konceptkollar mina favoriter 1. Avdramatiserande t.ex. Radiovåg Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 13 / 17
Konceptkollar mina favoriter 1. Avdramatiserande t.ex. Radiovåg 2. Reda ut vanliga missförstånd t.ex. Energidiagram och spektrum Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 13 / 17
Konceptkollar mina favoriter 1. Avdramatiserande t.ex. Radiovåg 2. Reda ut vanliga missförstånd t.ex. Energidiagram och spektrum 3. Be studenterna förutsäga resultatet av ett experiment t.ex. Ljusinterferens Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 13 / 17
Fördelar med konceptkollar Naturligt verktyg för kompisinstruktion (peer instruction) Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 14 / 17
Fördelar med konceptkollar Naturligt verktyg för kompisinstruktion (peer instruction) Studenter förklarar för varandra Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 14 / 17
Fördelar med konceptkollar Naturligt verktyg för kompisinstruktion (peer instruction) Studenter förklarar för varandra...och lär sig av varandra Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 14 / 17
Fördelar med konceptkollar Naturligt verktyg för kompisinstruktion (peer instruction) Studenter förklarar för varandra...och lär sig av varandra T.ex. om studenterna inte förstår min förklaring Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 14 / 17
Fördelar med konceptkollar Naturligt verktyg för kompisinstruktion (peer instruction) Studenter förklarar för varandra...och lär sig av varandra T.ex. om studenterna inte förstår min förklaring...låt en student som har förstått förklara för de andra Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 14 / 17
Fördelar med konceptkollar Naturligt verktyg för kompisinstruktion (peer instruction) Studenter förklarar för varandra...och lär sig av varandra T.ex. om studenterna inte förstår min förklaring...låt en student som har förstått förklara för de andra Ger uppmärksamma studenter Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 14 / 17
Fördelar med konceptkollar Naturligt verktyg för kompisinstruktion (peer instruction) Studenter förklarar för varandra...och lär sig av varandra T.ex. om studenterna inte förstår min förklaring...låt en student som har förstått förklara för de andra Ger uppmärksamma studenter Ger läraren feedback Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 14 / 17
Fördelar med konceptkollar Naturligt verktyg för kompisinstruktion (peer instruction) Studenter förklarar för varandra...och lär sig av varandra T.ex. om studenterna inte förstår min förklaring...låt en student som har förstått förklara för de andra Ger uppmärksamma studenter Ger läraren feedback...och en glimt av hur studenterna tänker Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 14 / 17
Fördelar med konceptkollar Naturligt verktyg för kompisinstruktion (peer instruction) Studenter förklarar för varandra...och lär sig av varandra T.ex. om studenterna inte förstår min förklaring...låt en student som har förstått förklara för de andra Ger uppmärksamma studenter Ger läraren feedback...och en glimt av hur studenterna tänker Det är kul Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 14 / 17
Kort eller mentometrar? (Flash cards or clickers?) Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 15 / 17
Kort eller mentometrar? (Flash cards or clickers?) Inlärningsvinst är densamma enligt forskning Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 15 / 17
Kort eller mentometrar? (Flash cards or clickers?) Inlärningsvinst är densamma enligt forskning Två fördelar med mentometrar: Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 15 / 17
Kort eller mentometrar? (Flash cards or clickers?) Inlärningsvinst är densamma enligt forskning Två fördelar med mentometrar: Studenterna kan inte snegla på varandra under röstningen Statistik sparad automatiskt för utvärdering Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 15 / 17
Kort eller mentometrar? (Flash cards or clickers?) Inlärningsvinst är densamma enligt forskning Två fördelar med mentometrar: Studenterna kan inte snegla på varandra under röstningen Statistik sparad automatiskt för utvärdering En fördel med kort: Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 15 / 17
Kort eller mentometrar? (Flash cards or clickers?) Inlärningsvinst är densamma enligt forskning Två fördelar med mentometrar: Studenterna kan inte snegla på varandra under röstningen Statistik sparad automatiskt för utvärdering En fördel med kort: Visualiserar domäner i klassrummet Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 15 / 17
Andra komponenter som förespråkas Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 16 / 17
Andra komponenter som förespråkas Attitydutvärdering som t.ex. Beliefs about physics survey : Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 16 / 17
Andra komponenter som förespråkas Attitydutvärdering som t.ex. Beliefs about physics survey : Undersökning från University of Colorado Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 16 / 17
Andra komponenter som förespråkas Attitydutvärdering som t.ex. Beliefs about physics survey : Undersökning från University of Colorado Kvalitativt samma resultat för kemikurser Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 16 / 17
Andra komponenter som förespråkas Attitydutvärdering som t.ex. Beliefs about physics survey : Undersökning från University of Colorado Kvalitativt samma resultat för kemikurser Standardiserade prov för utvärdering av metoder Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 16 / 17
Andra komponenter som förespråkas Attitydutvärdering som t.ex. Beliefs about physics survey : Undersökning från University of Colorado Kvalitativt samma resultat för kemikurser Standardiserade prov för utvärdering av metoder Träning för labassistenter och räkneövningsledare Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 16 / 17
Källor Physics Education Research at Colorado Carl Wieman Science Education Initiative, University of BC Eric Mazur, Harvard University Clark Landis et al. Chemistry ConceptTests Cedric Linder, Uppsala Universitet Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 17 / 17
Källor Physics Education Research at Colorado Carl Wieman Science Education Initiative, University of BC Eric Mazur, Harvard University Clark Landis et al. Chemistry ConceptTests Cedric Linder, Uppsala Universitet Speciellt tack till: Steven Pollock och Michael Dubson vid University of Colorado Magnus Gustafsson (Kemi, GU) Interaktiv undervisning 17 / 17