De naturvidenskabelige fag identificerer sig (også historisk) som Eksperimenter De naturvidenskabelige fag identificerer sig (også historisk) som EKSPERIMENTELLE FAG Empirisme - at vore observationer er "givne", modsat hermeneutik. Vores naturvidenskabelige viden er (som følge af den naturvidenskabelige metode) baseret på eksperimenter og undersøgelser. Den samlede forståelse af resultaterne af eksperimenterne og undersøgelserne er formuleret som teorier og gerne formidlet som en slags modeller som vi bruger i den teoretiske del af undervisningen. Så langt tilbage som 1882 skulle ”instruktionen af studerende i naturfag…hovedsagelig gives gennem eksperimenter” (Her mentes demonstrationsforsøg foretaget af læreren) Siden 1960´erne og 70´erne har der været anbefalet hands-on-praktisk arbejde, som inspirerende og effektiv form for læring…????

I Naturvidenskaben undersøger vi fænomener i naturen for at finde de bagved liggende love, også kaldet naturlovene. Materialistisk opfattelse ”The Truth Is Out There”

Videnskabsteoretiske udfordringer Hvad er virkeligheden og kan vi erkende den? Er der en sandhed uafhængig af hvem der hævder det?

Ja: Objektivist (Aristoteles) Nej: Subjektivist (Platon) Mjøh: Konstruktivist

Konklusion Forståelsen af og viden om naturvidenskab og naturvidenskabelige metoder går (også) via eksperimenter - som bør udgøre mindst 20% af undervisningstiden

Fra lærerplanen Fysik ”Gennem et samspil mellem eksperimenter og teorier udvikles en teoretisk begrundet, naturfaglig indsigt, som stimulerer nysgerrighed og kreativitet.” stx fysik B Biologi ”Biologi er et eksperimentelt fag, hvor feltundersøgelser og laboratoriearbejde er en væsentlig baggrund for forståelse af biologiske sammenhænge.” htx bi B Kemi Faget er et eksperimentelt fag, hvor kemisk viden udvikles i et samspil mellem eksperimenter, modeller og teorier.” htx Kemisk viden og begrebsforståelse udvikles gennem vekselvirkning mellem på den ene side observationer og eksperimenter og på den anden side teori og modeldannelse. Denne vekselvirkning er essentiel for kemiundervisningen” stx

Hvad regner vi med at eleverne lærer ved eksperimenter? Det er f.eks. blevet formuleret i de naturvidenskabelige fags læreplaner.

Men.. Er det rigtigt at det øger læringen? Lever virkelighedens eksperimentelle arbejde op til de idealer der står i læreplaner? Findes der undersøgelser/dokumentation, der kan underbygge dette?

Derek Hodson, canadisk uddannelsesforsker: ”Et kritisk blik på praktisk arbejde i naturfagene” (genoptryk af artikel fra 1990. Mona 2008, 3) se fagdidaktisk pensum - review-artikel om sammenhængen mellem praktisk arbejde og læring Satte sig for at danne sig et overblik over elevernes udbytte af praktisk arbejde i naturfagsundervisningen, da det stod som en meget væsentlig del af læreplaner i naturfag i mange lande.

2) laboratoriefærdigheder 3) videnskabelig viden Læreres begrundelser for eksperimenter sammenfatter Hodson i 5 kategorier 1) stimulere interesse 2) laboratoriefærdigheder 3) videnskabelig viden 4) naturvidenskabelige metoder 5) objektivitet 1) at motivere ved at stimulere interesse og inspiration 2) at undervise i laboratoriefærdigheder 3) at fremme læring af videnskabelig viden 4) at give indsigt i naturvidenskabelige metoder og udvikle ekspertise i at anvende dem 5) at udvikle særlige ”naturvidenskabelige holdninger” som f.eks. fordomsfrihed, objektivitet og accept af at man ikke skal drage forhastede konklusioner Spørgsmålet kan så være om det kunne opnås bedre UDEN praktisk arbejde? Motiveres man bedre? Opnås færdigheder bedst gennem praktisk arbejde? Udvikles forståelsen af naturvidenskabelig begreber bedst af praktisk arbejde? Hvilket natursyn/forståelsen opnås ved praktisk arbejde? Er de ”naturvidenskabelige holdninger” nødvendige for opøvelsen af naturvidenskab?

Om praktisk arbejde som motiverende Eksperimenter er at udforske lærerens problemstillinger efter lærerens opskrift… Man kan sagtens følge en kogebogsvejledning uden at begribe hvad forsøget går ud på… Meget praktisk arbejde er kedeligt… Men det kan være motiverende, f.eks. når eleverne selv deltager i formulering af projekt og planlægning af eksperimenter og selv designer den undersøgelsesprocedure der skal følges. Hobsons Konklusion

Om praktisk arbejde som tilegnelse af færdigheder Tilegnelse af laboratoriefærdigheder har meget begrænset værdi. Man skal være mere kritisk i udvælgelsen af hvilke færdigheder, der skal undervises i.

Om praktisk arbejde til at fremme læring af videnskabelig viden Det der foregår i laboratoriet bidrager kun i ringe grad til elevernes læring af naturvidenskab eller til deres læring om naturvidenskab. De bliver heller ikke engageret i at udøve naturvidenskab i nogen meningsfuld forstand.

Hodsons konklusion: Meget svært at eftervise at eksperimentelt arbejde styrker elevernes læring om naturvidenskab og om naturvidenskabelig metode. Nogle lærere anvender med held eksperimentelt arbejde og når i forhold til nogle elever nogle af deres mål!!

Ergo: Vi skal ikke tro at bare fordi vi laver eksperimenter lærer eleverne noget….. Kan vi gøre det praktiske arbejde mere effektivt?

Robin Millar , professor, Uddannelsesforsker, fysiker, University of York Har opstillet en model, der er blevet brugt til at vurdere en læringsaktivitets effektivitet (se f.eks. Sara Tougaard og Lene Hybel Kofod, red ”Metoder i naturfag – en antologi”, København 2009)

Millars vigtigste pointer Urimeligt at forlange langtidsholdbar læring af naturvidenskabelige teorier efter et enkelt kort eksperiment, læring er et resultat af en række undervisningsaktiviteter, der rummer mange typer af praktisk arbejde, læring foregår ikke lineært; Praktisk arbejde skal bidrage til forståelse af tankegange og teorier og til almendannelse, så vi må forsøge at udforme praktisk arbejde, der understøtter dette

Millars vigtigste pointer Urimeligt at forlange langtidsholdbar læring af naturvidenskabelige teorier efter et enkelt kort eksperiment, læring er et resultat af en række undervisningsaktiviteter, der rummer mange typer af praktisk arbejde, læring foregår ikke lineært; Praktisk arbejde skal bidrage til forståelse af tankegange og teorier og til almendannelse, så vi må forsøge at udforme praktisk arbejde, der understøtter dette

Millars vigtigste pointer Urimeligt at forlange langtidsholdbar læring af naturvidenskabelige teorier efter et enkelt kort eksperiment, læring er et resultat af en række undervisningsaktiviteter, der rummer mange typer af praktisk arbejde, læring foregår ikke lineært; Effektivitet 1: overensstemmelse mellem hvad vi gerne vil have eleverne til at gøre, og hvad de så rent faktisk gør.

Millar pointerer Grundlæggende effektivitet (1): Gør eleverne som det var tænkt i det praktiske arbejde – både med de involverede naturvidenskabelige tankegange, teorier og genstande

Millars vigtigste pointer Undervisningsaktivitetens effektivitet (2) Urimeligt at forlange langtidsholdbar læring af naturvidenskabelige teorier efter et enkelt kort eksperiment, læring er et resultat af en række undervisningsaktiviteter, der rummer mange typer af praktisk arbejde, læring foregår ikke lineært; Praktisk arbejde skal bidrage til forståelse af tankegange og teorier og til almendannelse, så vi må forsøge at udforme praktisk arbejde, der understøtter dette Effektivitet 2: Om undervisningen hjælper eleverne til at lære hvad vi faktisk ønsker, at de skal lære. Sværere at måle på.

Millars vigtigste pointer Undervisningsaktivitetens effektivitet (2) Om undervisningen hjælper eleverne til at lære, hvad vi ønsker, at de skal lære. Sværere at måle på. Urimeligt at forlange langtidsholdbar læring af naturvidenskabelige teorier efter et enkelt kort eksperiment, læring er et resultat af en række undervisningsaktiviteter, der rummer mange typer af praktisk arbejde, læring foregår ikke lineært; Praktisk arbejde skal bidrage til forståelse af tankegange og teorier og til almendannelse, så vi må forsøge at udforme praktisk arbejde, der understøtter dette Effektivitet 2: Om undervisningen hjælper eleverne til at lære hvad vi faktisk ønsker, at de skal lære. Sværere at måle på.

Millar konkluderer Man kan ikke tale generelt om praktisk arbejdes effektivitet, men må vurdere hvert eksperiment for sig Lærerens opgave er at bestemme læringsmålene så præcist som muligt og gøre sig umage med at designe det praktiske arbejde, så eleverne når målene. Urimeligt at forlange langtidsholdbar læring af naturvidenskabelige teorier efter et enkelt kort eksperiment. Læring er et resultat af en række undervisningsaktiviteter med mange typer eksperimentelt arbejde. Læring foregår ikke lineært.

Analyse af praktisk arbejde Millar’s skabelon (2009) Læringsmål Udformning Åbenhed/lukkethed Logisk struktur De naturvidenskabelige teoriers betydning Hvad eleverne skal ’gøre med genstande og materialer Hvad eleverne skal gøre med teorierne Præsentation Elevernes bevidsthed om formålet med forsøget Forklaring af opgaven for eleverne Diskussion før aktiviteten Diskussion efter aktiviteten Elevernes notater i forbindelse med aktiviteten