Representasjon og deltakelse i naturfag

REDE: Tema og fokus Det å beherske visuelle uttrykksformer som bilder, simuleringer, diagrammer og grafer utgjør en viktig naturfaglig kompetanse. REDEs overordnede mål er å styrke bruk av ulike representasjonsformer som verktøy for læring. Det overordnede temaet i REDE er knyttet til forskjellige aspekter ved klimaendringer og bærekraftig utvikling, som er temaer med stor aktualitet i både skole og samfunn. REDE har utviklet fire nettbaserte undervisningsressurser, eller moduler, knyttet til temaene klimaendring og miljøutfordringer. Modulene skal være ressurser for lærerstudenter og lærere i praksisfeltet. De fire modulene er: 1. Begrepslæring, 2. Arbeid med komplekse miljøutfordringer og sosiovitenskapelige kontroverser, 3. Naturvitenskapens egenart, og 4. Modul til bruk i lærerutdanningene, med fokus på anvendelse av modulene 1-3. Modulene består av designprinsipper for undervisning, eksempler på konkrete undervisningsopplegg, undervisningsressurser, lærerveiledninger med råd og viktige erfaringer samt illustrerende videoklipp fra klasserommet. Design-basert forskning Forskingsdesignet som har vært anvendt i REDE betegnes som design-basert forskning (design-based research). Dette innebærer at undervisningsoppleggene har vært designet i tett samarbeid mellom forskere og lærere. De ulike undervisningsoppleggene har til felles at de fokuserer på bruk av ulike typer representasjoner, og at de utformes på grunnlag av det som refereres til som designprinsipper, altså forskningsbaserte prinsipper utviklet på grunnlag av teorier om læring og empiriske studier av gode undervisnings- og læringssituasjoner. Designprinsippene har blitt modifisert og videreutviklet gjennom prosjektets gang. Undervisningsoppleggene har blitt prøvd ut av elever og lærere på våre tre samarbeidsskoler. Datamaterialet som er samlet inn spenner seg fra videoobservasjoner, intervjuer, elevtekster og pre- og posttester. Resultater De fire modulene er åpent tilgjengelige i læringsplattformen CANVAS: https://uio.instructure.com/courses/2221. Denne læringsplattformen er innført ved utdanningene ved Universitetet i Oslo. REDEtil er et eget rom i Canvas som er åpent tilgjengelig for lesing. CANVAS som plattform gjør at REDE ressursene kan brukes sømløst sammen med andre ressurser i lærerutdanningene. Det gjør også at ressursene er tilgjengelige på mobile enheter, noe som er viktig med utstrakt bruk av iPader. Hovedtyngden av undervisningsopplegg finner vi i Modul 1, med tema som drivhuseffekten, karbonets kretsløp og energibruk. Modul 2 omhandler naturvitenskapens egenart. REDEtil knytter undervisningsopplegg i Modul 2 til intervjuer med en ledende klimaforsker om FNs klimapanel og IPCC slik at elevenes praksis i naturfag kan relateres til forskernes praksis, med bruk av representasjoner som medierende mellom dem. I sosio-vitenskapelige kontroverser (Modul 3) har vi anvendt designprinsipper som vi har utviklet for dette området til å lage undervisningsopplegg med fokus på rettsaken om oljeleting i Arktis mellom staten og miljøvernorganisasjoner, og tilbyr metoder for å knytte undervisning i klasserommet til verden omkring gjennom bruk av nyhetsmedier og rollespill. Modulen om REDEtil i lærerutdanning omfatter: eksempler på god bruk av representasjoner, diskusjonsoppgaver for bruk av representasjoner, eksempler på fokus på representasjoner i studentoppgaver, og drøfter utfordringer som lærerstudenter har med å fokusere på representasjoner. Sammen med en innledende ramme som omhandler teori om bruk av representasjoner og krysslenking i ressursen, mener vi at vi har utviklet en ressurs i tråd med målsetningen for REDE ved at ressursen legger opp til arbeid med et fokus på representasjoner i tett sammenheng med konkret undervisning på noen hovedtema som spenner ut naturfagdidaktikken. Brukere av ressursen kan velge mellom en mer praksisnær inngang (de konkrete undervisningsoppleggene) eller de kan starte med mer generelle prinsipper og så se dem operasjonalisert i undervisningsopplegg. Hvordan modulene fungerer i praksis blir undersøkt i fortsettelsen gjennom masteroppaver, som også åpner for at REDEtil kan utvides med flere undervisningsopplegg. Flere studier, publisert og under arbeid, viser hvordan elever kommer dypere i sin faglige forståelse gjennom å arbeide med representasjoner. Det arbeides nå med metodisk videreføring av disse studiene ved å se interaksjonsanalyse og sosialsemiotisk analyse i sammenheng. Læreren har en avgjørende rolle i å guide elevenes oppmerksomhet når de arbeider med forskjellige representasjoner, og orientere elevene i retning av å utforske sammenhenger mellom fenomener og hvordan de best representeres, som omfatter å støtte elevene i å forstå og tolke den grafiske visualiseringen av elevenes forskingsresultat, det å sette forsøket inn i en større begrepsmessig ramme, og det å bygge bro mellom det gjennomførte forsøket i en større naturfaglig og samfunnsmessig kontekst.

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.