Representasjon og deltakelse i naturfag

REDE: Theme and focus REDE's main aim is to enhance the ways representations (such as diagrams, images, graphs, simulations and writing) are used as tools for student learning. REDE's overarching themes are climate change and sustainable development, which are important topics in both school and society. REDE develops four net-based educational resources, "modules," that address REDE's overarching theme in an integrated package. The four modules are: (1) Conceptual learning, (2) Work with complex environmental issues and socio-scientific controversies, (3) The Nature of science, and (4) A module to be used in teacher education. The modules consist of principles for teaching, examples from concrete teaching designs, educational resources, teaching plans including advice, important experiences, and video illustrations from classrooms. Research design: Design-Based Research The research design of REDE is best described as Design-Based Research. This means that the teaching plans are designed by researchers and teachers in close collaboration. The designs have a common focus in that they use different kinds of representations, and that they are based on design principles. By design principles is meant research-based principles formulated from learning theories and empirical studies from successful teaching and learning situations. The design principles have been modified and further developed throughout the project. The teaching designs have been tried out by students and teachers at our three partner schools. The data material that has been collected includes video observations, interviews, student texts, and pre- and posttests. Results The four modules are completed and have been made publicly available by the learning platform Canvas: https://uio.instructure.com/courses/2221. Using CANVAS as a platform also enables REDE to work seamlessly with other learning resources in the teacher education at UiO. It also makes REDE available on, for example, smartphones and iPads. The conceptual learning module contains the largest set of implemented cases. Some of the themes studied are the greenhouse effect, the carbon cycle and energy use. There is furthermore a module dedicated to the Nature of Science (NOS). This is an underdeveloped focus in Norwegian Science Education. REDEtil include resources in this field largely by connecting the lessons developed by design-based research with interviews with a renowned climate scientist, on the theme of IPCC (Intragovernmental Panel on Climate Change) and the work of climate researchers. The SSI (Socio-scientific issues) module builds on design-principles further developed in REDE to establish teaching lessons focusing on the ongoing trial between Norwegian government and environmental NGOs over oil exploration in the Arctic. It offers methods to connect classroom teaching to societal concerns through the use of mass media and drama approaches. The module on the use of REDEtil in teacher education includes examples on favorable use of representations in teaching, discussion tasks for student teachers, examples on the use of representations in teacher education assignments (essays), and challenges encountered by student teachers when designing teaching by way of visual representations. In addition to the four modules described, REDEtil consists of an introductory module with more generic and theoretical background. These elements open by the organization of REDEtil for users to approach representations practices from a practical side, bottom-up (the lessons described in detail) or by starting by theoretical, overarching notions and then use examples to see them illustrated (top-down). The design principles are important for mediating between these levels. Studies conducted in the REDE project show how students reach a deeper scientific understanding through their work with representations. By using the semiotic constructs framing, foreground and background, and multimodal representational forms, we can investigate students' gradual development in scientific focus through their drawings. Presently we are working on a methodological publication that investigates how interaction analysis and social semiotics can be combined in order to gain rich, in-depth analysis of representation practices. The teacher plays a vital role in guiding the students' attention as they work with different representations, and to orient the students towards exploring connections between phenomena and how they are best represented. Integration and differentiation are fundamental strategies as the students create such connections. The teachers need to provide guidance in several aspects of the students' work: to understand and interpret the graphical visualization of their experimental results, to see the experiment in a larger conceptual framing, and to connect the experiment with a larger scientific and societal context.

Økt kompetanse og bevissthet om bruk av visuelle representasjoner blant lærere som har deltatt i prosjektet, om enn i varierende grad. Lærerutdanningen ved ILS: REDEtil har ført til en mer integrert lærerutdanning ved at prosjektgruppen har blitt utvidet til å omfatte så godt som hele det naturfagdidaktiske miljøet ved ILS og sentrale pedagoger. Lærerstudenter som har fokusert på representasjoner i praksis og/eller skriving av oppgave går mer i dybden i den fagdidaktiske refleksjonen, og knytter fagdidaktisk teori tettere på egen undervisningspraksis. REDE har også vært et prosjektfellesskap for masterstudenter. Forskning og forskersamfunnet: REDEtil har åpnet for samarbeid gjennom en nyetablert SIG (Special Interest Group) i ESERA (European Science Education Research Association). Det er også en forbindelse til et nystartet prosjekt i H2020, «Science Education and Action towards Sustainability (SEAS) hvor prosjektleder for REDE er koordinator for SEAS.

Den forskningsbaserte innovasjonen består av undervisningsmetoder og -ressurser som skal styrke arbeidet med grunnleggende ferdigheter (LK06) i lærerutdanningen og bidra til høy kvalitet i elevenes læringsprosesser. Fokus for innovasjonen er ulike representasjonsformer i naturfag på ungdomstrinn og VG1, for eksempel tale, skrift, bilder, diagrammer, grafer, tabeller, matematiske uttrykk og simuleringer. Innovasjonen skal bestå av fire moduler. Tre retter seg mot undervisning av elever med følgende tema: 1. Begrepslæring, 2. Arbeid med komplekse miljøutfordringer og sosio-vitenskapelige kontroverser, og 3. Naturvitenskapens egenart. Hver modul skal bestå av rammer og støttestrukturer for lærerens undervisning av elever (innbefattet sentrale representasjoner i spesifikke tema, maler, vurderingsverktøy, digitale ressurser i aktuelle tema for elever), og videoklipp som illustrerer viktige prinsipper i design av undervisningen og konkrete undervisningsopplegg. Nettressursen vil bli laget med profesjonelt publiseringsverktøy som skal sikre enkel og problemfri bruk på tvers av ulike plattformer (pc, mac og ulike mobiltelefoner), situasjoner (undervisning på campus og praksis i skolen) og ved skriving av oppgaver (semesteroppgaver og masteroppgaver). Modul 4 er undervisningsressurs for bruk av lærerutdannere og skal støtte lærerstudenters PCK gjennom utforskende bruk av modulene 1-3 i deres praksisopplæring i skolen. Forskere i lærerutdanningen ved ILS er ansvarlige for den design-baserte forskningen knyttet til prosjektet. REDE legger til grunn at et design ikke kan forstås isolert fra skolen som institusjonell ramme, hvor lærernes fortolkning og gjenskaping i praksis er viktig. Representasjoner som elevene lager er spor etter deres bruk av semiotiske ressurser og deres læring. Interaksjonsanalyser gjort av forskerne skal gi innsikt i hvordan elevenes tekster kan forstås i lys av undervisningsdesign og lærernes bruk av disse i konkrete undervisningsopplegg.