Rom for læring: Hva kan erfaringer fra autentisk naturvitenskapeligarbeid bidra med i klasserommet?

Abstract

Arbeidet presentert i denne avhandlingen har tatt for seg tiltak for lærere og fysikkelever som har foregått i regi av Nasjonalt senter for romrelatert opplæring (NAROM) ved Andøya Rakettskytefelt. Disse tiltakene har gitt deltagerne mulighet til å jobbe med romteknologi og romfysikk i autentiske omgivelser sammen med eksperter på fagområdet. Studien bygger på spørreundersøkelser og intervjuer gjennomført blant deltagende lærere og elever i perioden 2006-2012.

Når det gjelder kompetanseutvikling for lærere har det etter hvert blitt lagt mye vekt på at tiltak skal være av lengre varighet og med sterk tilknytning til egen arbeidsplass og skole. Denne undersøkelsen viser at tiltak av relativt kort varighet, i disse tilfellene en uke, også kan være viktige for å bygge læreres kompetanse innen teknologibasert naturvitenskap. Studien viser blant annet at lærerne opplever faglig utvikling og økt fagkunnskap, de får erfaring med undervisningsfaget i en autentisk kontekst og de lærer å sette fagkunnskap inn i anvendte sammenhenger. Lærerne opplever også mestring og læring som fagpersoner og med det økt motivasjon og engasjement for faget og undervisning. Erfaringene gjør også lærerne bedre i stand til å vurdere betydningen av faget i forhold til videre studier og yrkeskarrierer.

Studien har identifisert fem faktorer som er av særlig betydning for deltagernes opplevde utbytte: 1) å være en del av et profesjonelt miljø og et faglig profesjonelt fellesskap, 2) delta i praktiske aktiviteter og problemløsning, 3) ha tid og muligheter til fokusere på fag, 4) tilgang til tekniske fasilitetene og 5) å jobbe med oppgaver deltagerne beskriver som ”virkelige”. Resultatene tyder på at kurs av kortere format som her også kan gi gode bidrag til læreres kompetanseutvikling.

Elevene i denne studien deltok i en fysikkcamp av tre dagers varighet. Dette er et eksempel på hvordan realfagselever kan få erfaring med og innsikt i hvordan realfag, og særlig fysikk, kommer til nytte utenfor klasserommet og oppleve faget i en autentisk faglig kontekst. Viktige momenter er at elevene skal bli kjent med anvendelse av realfag i profesjonelle sammenhenger og få erfaring med realfag som fagområde der sosiale og kreative ferdigheter er viktig. Resultatene i denne delen av studien tyder på at elevene fikk nettopp slike erfaringer, og at særlig det sosiale aspektet, det å jobbe sammen som en gruppe med andre elever og faglige veiledere hadde stor betydning. Elevene opplevde at de med veiledning klarte å gjennomføre oppgaver og tilegne seg nødvendige ferdigheter teoretisk og praktisk. Dette kan være et viktig bidrag til at elevene velger realfaglige studier videre.

Tiltakene som er studert i avhandlingen er eksempler på hvordan det er mulig å involvere lærere og elever i fysikkens verden utenfor klasserommet og med det øke potensialet for bedre undervisning og mer fornøyde og fysikkinteresserte elever. Studien viser at det er mulig å skape undervisningssituasjoner som gir både lærere og elevene erfaringer med anvendt fysikk, innsikt i hva fysikk kan brukes til utenfor klasserommet, og også erfaringer med fysikk og praktisk problemløsning i faglige fellesskap.

Det ultimate målet ved slike tiltak er å bedre fysikk- og naturfagundervisningen i norsk skole gjennom mer kontekstorientering og ved å gi lærere og elever bedre kjennskap til hvor og hvordan fysikk anvendes i praksis og hvordan kunnskap bygges og brukes i komplekse teknologiske sammenhenger. Denne studien har belyst betydningen av slike tiltak og viser at det er viktig å opprettholde og videreføre disse. Det anbefales at tiltak som dette gjøres tilgjengelig for flere elever og lærere, og at man prøver ut lignende tiltak innen andre autentiske kontekster.

The work presented in this doctoral thesis has been carried out among physics teachers and physics students participating in training opportunities offered at a space research site run by the Norwegian Centre for Space-related Education (NAROM). The training offers participation in authentic science, in this case at the Andøya Rocket Range, and enable teachers and students to work with space technology and space physics in authentic environments together with experts in the field. The study is based on questionnaire surveys and interview surveys performed among participating teachers and students in the period 2006-2012.

Current recommendations for professional development for teachers include mainly long term actions with a basis in the teachers’ own work environments. This study shows that even actions of shorter duration, in this case one week, can be important for teachers’ professional development and for building teachers’ competence within technology based science. The teachers participating in these actions reported increased professional knowledge, as well as new experiences with their teaching subject in an authentic professional context. Another outcome was increased motivation and engagement for teaching science and physics. The teachers’ experiences seem to improve their ability to assess the importance of physics in relation to their students’ further studies and careers. Five factors were identified as particularly important for the teachers’ experienced outcome: 1) to be a part of a professional environment and a professional community, 2) participating in practical activities and problem solving, 3) time and opportunity to work, 4) access to technical facilities and 5) working with “real life” tasks.

The students in the study (physics students in grade 13 in upper secondary school) participated in a physics camp of three days duration. This is an example of how students can get experience with and knowledge of how science in general, and physics in particular, is being used outside the classroom, and experience the subject in an authentic professional context. If young people are to choose studies and careers within science it is necessary that they become familiar with the use of science and technology in professional settings and experience science as an arena where social and creative skills are important. Participating in this camp contributes to exactly these kinds of experiences among the students. The social aspects, working together as a group with other students and supervisors were of special importance. Through guidance the students managed to fulfil tasks and acquire the necessary skills theoretically and practically.

The actions investigated in this study are examples of how one may involve teachers and students in the world of physics outside the classroom, and by that increase the potential for better teaching and more content and interested students. The study shows that it is possible to create teaching situations that may give both teachers and students experiences with physics in an authentic context.

The ultimate goal with such initiatives is to improve physics and science education in school through more focus on context-based education. This includes knowledge of where and how physics is used and how knowledge is constructed and used in complex technological settings. This study has highlighted the importance of such efforts and shows that it is important to maintain and continue these. It is recommended that such actions to a larger degree become available for teachers and students, and that similar actions are developed within other authentic contexts than the space technology in this case.