| dc.description.abstract | Hovedmålet med denne avhandlingen var å undersøke hvilke muligheter norske elever har for å lære naturfag, og tar for seg en studie der forskere og en av lærerne på en skole samarbeidet. Samarbeidet dreide seg om en langsiktig planlegging og gjennomføring av undervisning i naturfag på mellomtrinnet. Forskere deltok aktivt i planlegging av undervisningen, og hadde ansvar for å implementere progresjon og utforskende arbeidsmåter i undervisningsplanene. Videre ønsket vi å undersøke hvordan slike prinsipper i undervisningen virket på elevenes læring. En av studiens hensikter var altså å undersøke sammenhengen mellom en bestemt undervisningsdesign og elevens læreprosesser. Vi fulgte fire elever i en klasse gjennom to år (5-7.trinn), og datamaterialet består av videodata fra undervisning og intervjuer. Undervisningen tok utgangspunkt i den norske læreplanen, og vi gjorde i den forbindelse en analyse av denne planen for å finne ut hvordan den ivaretok naturvitenskapelig produkt og prosess. Både i analysen av kompetansemålene i læreplanen og av elevenes uttalelser benytter vi kategorier basert på Duschl, Schweingruber og Shouse (2007) sin metafor av produkt- og prosessperspektivene i naturvitenskap (de fire «learning strands»). Denne metaforen gir en oppsummering av hvilken innsikt og ferdigheter elever bør utvikle i naturfag etter endt skolegang.
Den norske læreplanen i naturfag for mellomtrinnet ser til en viss grad ut til å kunne bidra til realisering av elevens naturvitenskapelige kompetanse. Videre ser det ut til at elevene ervervet seg relativt dyp og bred naturfaglig kompetanse mot slutten av den longitudinelle studien. Det at undervisningen var inspirert av læringsprogresjoner og gjennomsyret av støttestrukturer ved utforskende arbeid, kan ha bidratt til dette. Funn viser at elevene restrukturerte og omorganiserte sin forståelse for stoffer og kjemiske reaksjoner slik at den ble mer avansert i løpet av studien, og indikerer at læringsprogresjoner kan bidra til å styrke elevenes forståelse for naturvitenskapens produkt. Det viste seg at evnen til å koble naturvitenskapens produkt til naturvitenskapelige arbeidsmåter var ulik hos de fire elevene og varierte fra en naturvitenskapelig metode til en annen. Videre så det ut til at elevenes forståelse av stoffer og kjemiske reaksjoner påvirker ferdigheter i naturvitenskapens arbeidsmåter i positiv retning. Selv om elevenes refleksjoner over naturvitenskapelige arbeidsmåter inneholdt sentrale elementer fra naturvitenskapelig epistemologi, så det ut til at de kun hadde overfladisk epistemologisk forståelse. Resultatene indikerer at undervisningen bør tilrettelegge for kobling mellom naturvitenskapelig produkt og prosess, og for refleksjoner om utforskende arbeidsmåter underveis. Det kan se ut til at utforskende arbeidsmåter kan være et virkemiddel for å gjøre undervisningen variert og relevant for elevenes liv og fremtid, samtidig som elevene får kompetanse i både naturvitenskapens produkt og prosess. Fire artikler utgjør kjernen i avhandlingen, og de bidrar på ulike måter med resultater som gir mer kunnskap om mulighetene norske elever har for å tilegne seg naturvitenskapens produkt og prosess.
I artikkel I foreslår vi en metode for å analysere den norske læreplanen i naturfag med hensyn på naturvitenskapens produkt- og prosessperspektiver (Duschl et al., 2007) og taksonomi (Webb, 1997). Resultatet viser at mer enn halvparten av målformuleringene dreier seg om å formidle naturvitenskapelige begreper og teorier. Videre dreier drøyt en tredjedel av målformuleringene seg om naturvitenskapelige arbeidsmåter. Bare 7 % av målformuleringene kan knyttes eksplisitt til samhandling og kun 3 % til den naturvitenskapelige tenkemåte. Når det gjelder målformuleringenes dybde så øker kompleksiteten oppover i klassetrinnene, dog i noe varierende grad. Analysen viser at den norske læreplanen bare til en viss grad oppfyller anbefalinger om undervisning som integrerer naturvitenskapens produkt- og prosessperspektiver (for eksempel Duschl et al., 2007).
I artikkel II blir elevenes forståelse av stoffer og kjemiske reaksjoner undersøkt gjennom hele den toårige studien. Et perspektiv på konseptuell endring, definert som conceptual restructuring (Clark, 2006), brukes som teoretisk rammeverk i artikkelen. Det ser ut til at elevene restrukturerte og omorganiserte sine kunnskapsstrukturer i løpet av den longitudinelle studien, for eksempel ved hjelp av differensiering (et begrep blir til to), koalesens (to ideer flettes sammen) og promotering (fremme en bestemt ide i mange sammenhenger). Eksempler viser også at elever uttrykte ufullstendige og uferdige kunnskapselementer, og at uttalelsene deres var kontekstavhengige. Basert på tidligere forskning (Taber, 2004; Özdemir & Clark, 2007) og med støtte i våre funn, bør læreplanen introdusere stoffer i tidlig skolealder og deretter repeteres i mange sammenhenger, slik at elevene får muligheter til å anvende, utvide og raffinere sin forståelse i løpet av de neste skoleårene.
Artikkel III tar utgangspunkt i studier som har funnet at forståelse og forestillinger om naturvitenskapelige begreper og teorier har stor betydning for sentrale prosessaspekter (Amsel & Brock, 1996; Echevarria, 2003; Kuhn, Garcia-Mila, Zohar, & Andersen, 1995; Schauble, 1990), og at resonneringsprosesser og begrepsforståelse er gjensidig avhengige av hverandre (Schauble, 1996). Ferdigheter i å koble begreper og teorier til naturvitenskapelige arbeidsmåter var ulik hos de fire elevene og varierte fra en naturvitenskapelig metode til en annen. Elevene anvendte teorier og begreper om stoffer og stoffers endringer på et høyere nivå når de tolket data enn når de lagde hypoteser og forslo forskningsdesign. Videre ser det ut til at elevenes forståelse av naturvitenskapens produkt kan påvirke elevenes kompetanse i naturvitenskapens prosesser i positiv retning. For å lykkes med å koble naturvitenskapelig innhold til arbeidsmåter er det viktig at lærer tilrettelegger for situasjoner som får elevene til å koble naturvitenskapelige arbeidsmåter og naturvitenskapelige teorier og begreper, blant annet gjennom å bruke maler og kriterier for vitenskapelige arbeidsmåter og ved å stille rike og relevante spørsmål.
Artikkel IV tar utgangspunkt i Sandovals (2005) forslag om å samle elevers naturvitenskapelige epistemologi i fire punkter, og hensikten med studien var å undersøke hvordan elevene utvikler refleksjoner over naturvitenskapelige arbeidsmåter i en utforskende undervisningspraksis. Studentene laget og testet hypoteser, deltok i utarbeidelse av forskningsdesign og tolket data. Elevene ble flere ganger i den toårige studien bedt om å reflektere over naturvitenskapens egenart. Elevenes refleksjoner over naturvitenskapelige arbeidsmåter berørte flere elementer fra Sandovals fire hovedpunkter for naturvitenskapelig epistemologi. Et viktig funn var likevel at ingen av elevene i løpet av studien var i nærheten av et høyt refleksjonsnivå. Resultatene indikerer at eksperimentell aktivitet kan styrke elevers bevissthet om naturvitenskapelig tenkemåte, men dette er avhengig av at læreren legger til rette for refleksjoner om utforskende arbeidsmåter underveis. Refleksjon over naturvitenskapelige arbeidsmåter og refleksjon over egen læring kan i større grad kobles sammen (jfr. praktisk epistemologi, Sandoval, 2005). | en_US |
