Á gólfinu röltir járnsmiður og skrifborðið er úr eik. Kennarinn er búinn að drekka einum of marga kaffibolla og slær hjartað aðeins örar en vanalega og kaldur sviti sprettur úr lófunum þegar hugað er að öllum þeim hlutum sem enn þarf að ljúka. Kannski ætti ég að fá mér vatnsglas, hugsar hún um leið og hún setur á píanókonsert Mozarts – Hann á víst að auka getu í stærðfræði og því ekki amalegt að hlusta á slíkt við yfirferð prófa.

Allt þetta, allar athafnir daglegs lífs og þekking okkar á tilverunni byggist á vísindum.

Náttúrufræði og vísindi eru ákeðin leið sem hægt er að nota þegar við viljum læra og skilja heiminn sem er í kringum okkur.[1] Í raun byggist öll vísindaleg þekking mannkyns á athugunum.[2]

Kannski er það sameiginlegt öllum manneskjum að vera forvitnar. Ungt fólk spyr gjarnan spurninga og er með lifandi ímyndunarafl. Flestum þykir skemmtilegt að gera tilraunir enda eru fróðleiksfúsir nemendur í hverri skólastofu.

Kennsla náttúrugreina á Íslandi einkennist oft af hefðbundinni kennslu þar sem verkefni eru kennaramiðuð og skipt upp í fræðasvið líffræði, efnafræði og eðlisfræði.[3] Þó að aðalnámskrá í náttúrugreinum (2013) kveði á um heildstæða kennslu í náttúrugreinum með áherslu á verklag, sjálfbærni og færni nemenda til að takast á við flókin viðfangsefni virðist lítil áhersla vera lögð á ferli vísinda og leitarnám í kennslu náttúrugreina á Íslandi.

Sýnir framboð námsefnis Menntamálastofnunar að útgáfustarfsemi tengd náttúruvísindum er að mestu þekkingarmiðuð og ekki í takt við færnisvið PISA um læsi á náttúruvísindum en þar er megináhersla lögð á:

  1. Að útskýra á vísindalegan hátt.
  2. Að meta og nota vísindalega aðgerð
  3. Að túlka á vísindalegan hátt.[4]

Það er ósk okkar höfunda að verkefnið Vísindavaka fylli í þessa eyðu og auki læsi á náttúruvísindum á Íslandi.

Vísindavaka

Markmið vísindavöku er að þjálfa huga nemandans. Nemendur kynnast ferli vísinda með hönnun eigin athugunar og læra að búa til rannsóknarspurningu. Þeir þurfa að gera sér grein fyrir eigin þekkingu um viðfangsefnið og finna leiðir til að safna gögnum sem gætu veitt upplýsingar sem svara spurningu þeirra. Slík vinna þjálfar greinandi og skapandi hugsun nemenda.

Nemendur hanna samanburðartilraun og læra um breytur með því að skilgreina þær í athugunum sínum. Með því að safna gögnum og endurtaka tilraunir, þjálfast nemendur í mælingum og greiningu upplýsinga. Þó að ferill verkefnisins sé lærdómsríkur, læra nemendur einnig mikið af því að standa fyrir framan aðra nemendur (helst yngri nemendur) á vísindavökunni sjálfri. Nemendahóparnir hafa þá undirbúið stutta munnlega kynningu, sýna athugun sína á staðnum og standa svo fyrir svörum yngri nemenda.

„Læsi á náttúruvísindi
Þekking á náttúruvísindum og nýting á þeirri þekkingu til að spyrja spurninga og útskýra vísindaleg fyrirbæri og einnig að draga ályktanir byggðar á upplýsingum um vísindatengt efni.  Það felur í sér skilning á einkennum vísinda sem birtingarmynd mannlegrar þekkingarleitar, vitund um hvernig vísindi og tækni móta hið efnislega, vitsmunalega og menningarlega umhverfi okkar og viljann til að glíma við málefni með vísindalegri aðferð sem virkur borgari.“[5]

Tækifæri

  • Hugmyndaríkir nemendur fá að láta ljós sitt skína.
  • Nemendur fylgja ferli vísinda.
  • Handlagnir nemendur sýna getu sína.
  • Sjálfstæð og skapandi vinna.
  • Nemendamiðað verkefni.
  • Aukin ábyrgð á eigin námi.
  • Þjálfun í framkomu.
  • Nemendur miðla upplýsingum til yngri nemenda og bera ábyrgð á sinni tilraun.
  • Áhugavekjandi fyrir áhorfendur.
  • Brúar bil á milli skólastiga og hefur jákvæð áhrif á skólabraginn.

Áskoranir

  • Kennarar þurfa að vera vakandi yfir breytum og rannsóknarspurningum nemenda.
  • Segja já og finna verkefnum sem eru hættuleg, nýja farveg. Vera óhrædd við að leyfa nemendum að framkvæma hugmyndir sínar en vissulega þarf að gæta öryggis sérstaklega varðandi eldfim og skaðleg efni.
  • Tími: Gott er að velja rólegan tíma í skólanum til að hafa vísindavöku, svo að áhorfendur séu til staðar og nemendur séu ekki á miklum þeytingi í vinnunni. DÆMI: Byrjun annar, haust/vor, eftir jól, eftir páskafrí o.frv.
  • Efni: Bjóða nemendum að útvega efni sjálfir, sbr. seglar frá bílaverkstæðum, þurrís en skólinn getur útvegað salt, edik, matarsóda.
  • Mistök Ef eitthvað misferst á vísindavöku er mikilvægt að veita nemendum stuðning og aðstoða við tilraun.
  • Sviðsskrekkur  Vera vakandi yfir þeim sem eru með mikinn sviðsskrekk, stuðningur frá kennara/ -öðrum nemendum.

 

Góð verkleg kennsla

Verklegar æfingar eru áhugavekjandi, og höfða til nemenda. Rannsóknir sýna að nemendur kunna að meta verklega hluta náttúrufræðinnar.[6] Það er þó ekki þar með sagt að þeir læri nokkuð af tilraunum og verklegum athugunum.[7] Í raun geta sumar tilraunir, þar sem nemendur eiga að fylgja fyrirfram ákveðinni uppskrift til að komast að fyrirfram ákveðinni niðurstöðu, flækt málin fyrir nemendum og aukið lítið við skilning nemenda á viðfangsefninu.[8]

 Ferli vísinda

Ferli vísinda eru þau vinnubrögð og aðferðir sem vísindafólk notar til að rannsaka og öðlast nýja þekkingu um lífið og tilveruna. Hvað sem vísindafólk er að kljást við, þá notar það ákveðnar aðferðir til að komast til botns í málinu.

Í upphafi þarf að ákveða hvað skal skoða. Án spurningar er ekki hægt að leita að svari.

Eftir að við höfum búið til spurningu sem við viljum kanna nánar, þá er komið að því að að gera tilgátu og giska á hvert svarið við spurningunni okkar mögulega sé. Eftir að við höfum gert tilgátu er svo komið að athuguninni sjálfri. Athugunin getur falist í því að mæla eitthvað, safna svörum, upplýsingum og beinum tilraunum.

Þegar unnið er að gerð samanburðartilraunar þarf að skilgreina breytur og hvað sé kannað í hverri tilraun. Með því að endurtaka tilraunina er hægt að sjá hvað hefur virkilega áhrif. Í lokin veltum við fyrir okkur því sem gerðist, hverju getur það tengst, af hverju gerðist það?
Mikilvægt er að við séum meðvituð um hvað við erum að kanna og af hverju.

Tilgangur Hvað viltu kanna? Af hverju? Hver er rannsóknarspurningin? –Góð rannsóknarspurning er mælanleg, skýr, hægt er að svara henni með því að safna upplýsingum. Hver er breytan?

Tilgáta og hugmyndir Hver er líkleg lausn eða svar við spurningunni? Hvað veist þú um rannsóknarefnið?

Athugun/könnun/gagnasöfnun Notið þið beina tilraun, nákvæmar mælingar eða heimildakönnun? Við framkvæmd tilraunina skal gæta fyllstu nákvæmni í öllum vinnubrögðum og mælingum. Skráið hjá ykkur allar upplýsingar.

Greining og úrvinnsla Skráið það sem gerist og skráið hjá ykkur allar upplýsingar. Mælingar eða gögn eru borin saman við aðrar sambærilegar mælingar. Hvað gerðist í tilrauninni?

Ályktanir og niðurstöður Veltið fyrir ykkur hvað gerðist? Hver er niðurstaðan? Hvert er svarið við rannsóknarspurningunni? Var tilgátan rétt? Fór eitthvað úrskeiðis? Væri hægt að rannsaka viðfangsefnið frekar? Hver er vísindaleg skýring á því sem átti sér stað? Hvaða spurningar vakna við gerð rannsóknarinnar? Hverjum þeirra viljum við svara? Gera framhaldstilraun?

Miðlun upplýsinga Hvernig kynnum við niðurstöður okkar? Hverjum og hvernig segjum við frá? Vísindafólk rannsakar og deilir vinnu sinni með öðrum. Með því að miðla upplýsingum byggjum við upp þekkingu sem eru grundvöllur vísindasamfélags.

Rannsóknir á náttúrufræðimenntun og verklegum æfingum sýna að verklegar æfingar þar sem áhersla er lögð á eigin lausnaleit nemenda auka færni nemenda í lestri myndrita, mælingum, greiningu og beitingu aðferða auk þess að þeir eru betur í stakk búnir að skipuleggja eigin rannsóknir en nemendur sem framkvæma verklegar æfingar eftir nákvæmri forskrift kennara.[9]

Kennsluaðferð

Í verkefninu Vísindavöku er unnið eftir grunnhugmyndum leitarnáms (inquiry based learning) sem er kennsluaðferð sem leitast við að fylgja ferli vísinda með því að spyrja spurninga, afla upplýsinga, greina þær og gera þeim skil.[10]

Í leitarnámi vinna nemendur sjálfstætt og oftast í hópum. Aðferðin krefst frumkvæðis nemenda og er áhugahvetjandi.

Leitarnám getur verið opið (e. open inquiry) eða stýrt (e. guided inquiry). Í opnu leitarnámi stýra nemendur verkefninu að fullu sjálfir, skilgreina viðfangsefnið, gera eigin rannsóknarspurningu og velja sjálfir þær rannsóknaraðferðir sem þeir kjósa. Í stýrðu leitarnámi vinna nemendur út frá rannsóknarspurningu sem þeir fá frá kennara en eiga val um hvaða nálgun þeir velja. Verkefnið Vísindavaka er dæmi um hálfstýrt leitarnám, þar sem viðfangsefni nemenda á að vera vísindalegs eðlis og samanburðartilraun en nemendur velja sér bæði rannsóknarspurningu og á hvaða hátt gögnum er safnað. Hvort sem leitarnámið er opið, stýrt eða hálfstýrt fylgja nemendur ávallt ferli vísinda (grunnreglum vísindalegrar aðferðar). [11]

Námsmat

Mælt er með því að kennarar meti nemendur jafnt og þétt yfir vinnuna. Meta má hópastarf, einstaklingsvinnu og hæfni nemandans í verkefninu. Námsmatið á að vera leiðbeinandi og því mikilvægt að nemendur fái að sjá matskvarða áður en verkefnavinna hefst.

Vísindavaka er verkefni þess eðlis að endurtaka má það árlega, en þyngd verkefnisins ræðst af getu nemenda og er ætlast til þess að nemendur á efsta stigi vinni flóknari verkefni en þeir á sem ekki eru komnir jafn langt. Notkun sóknarkvarða er því heppileg leið til að sýna nemendum fram á hvar þeir standa, og hvaða skref skuli tekið næst. Með þessu móti fá nemendur endurgjöf um stöðu þeirra í náminu.

Mælt er með því að hver og einn skóli aðlagi sóknarkvarða vísindavöku að sínum námsmatskvörðum en hér er dæmi um sóknarkvarða sem byggir á matskvarða náttúrugreina í aðalnámskrá, greinasvið frá 2013.

Heimildir

[1] Understanding Science. 2017. University of California Museum of Paleontology. Sótt 3 janúar 2017: http://www.understandingscience.org.

[2] Asteroids and dinosaurs. Understanding Science. University of California Museum of Paleontology. Sótt 3 janúar 2017: http://www.understandingscience.org/article/alvarez_01.

[3] Ingvar Sigurgeirsson, Amalía Björnsdóttir, Gunnhildur Óskarsdóttir og Kristín Jónsdóttir. (2014). Kennsluhættir. Í Gerður G. Óskarsdóttir (ritstjóri). Starfshættir í grunnskólum við upphaf 21. aldar. Bls. 113-158. Reykjavík: Háskólaútgáfan.

[4] Menntamálastofnun. (2016). Helstu niðurstöður PISA 2015: Bráðabirgðaskýrsla. Sótt af https:// mms.is/sites/mms.is/files/pisa_2015_island.pdf

[5] ibid.

[6] Bennett, J. (2003). Teaching and learning science. A guide to recent research and its applications. London: Continuum. Bls. 76.

[7] ibid:82.

[8] ibid.

[9] ibid:88.

[10] Sigrún Björk Cortes, Björgvin Ívar Guðbrandsson, Margrét Hugadóttir og Torfi Hjartarson. (2016). Skapandi skóli – Handbók um fjölbreytta kennsluhætti og stafræna miðlun. Kópavogur: Menntamálastofnun. Bls. 44-45.

[11] ibid.