Forskerføtter og leserøtter – et tilpasningsdyktig prosjekt i naturfag

Forskerføtter og leserøtter er et undervisnings- og forskningsprosjekt ved Naturfagsenteret¹, som har fokus på å integrere utforskende læringsaktiviteter (i henhold til hovedområdet Forskerspiren i lærerplanen) og grunnleggende ferdigheter. Prosjektet tilpasser allerede eksisterende læringsressurser fra USA, i tillegg til å utvikle egne. Alt dette blir nøye fulgt med forskning for å sikre et godt forhold mellom elevers læring, læreres undervisning og godt tilpassede undervisningsressurser.

Det norske Forskerføtter og leserøtter-prosjektet presenteres her sammen med «moderprosjektet» Seeds of Science/ Roots of Reading, som er et stort og omfattende undervisningsprogram² utviklet ved Lawrence Hall of Science³, University of Callifornia, Berkeley (Barber et al., 2007). På en studietur til Berkeley og Stanford i 2007 oppdaget vi at Lawrence Hall of Science var i gang med et spennende prosjekt som kombinerte hva de kalte inquiry-based science og literacy. Dette tilsvarer hva vi kan kalle forskerspire-aktiviteter (utforskende aktiviteter) og grunnleggende fer digheter med vekt på lesing, skriving og muntlige ferdigheter. Prosjektet utvikler undervisningssekvenser med ulike temaer som går over 4–8 uker med materiale som består av en mengde små bøker, bokser med praktisk utstyr, lærerveiledning og arbeidsbøker. I kjølvannet av at vi nettopp hadde fått ny læreplan, var det stor etterspørsel etter undervisningsmateriell som kunne støtte lærere i å undervise på akkurat denne måten. Seeds/ Roots kunne også vise til forskningsresultater som påviste at elever som hadde brukt dette undervisningsprogrammet, presterte bedre i naturfag enn andre elever med mer tradisjonell undervisning (Wang, 2005).

Første gang jeg fikk en innføring i Seeds of Science / Roots of Reading falt jeg pladask for prosjektet. Først og fremst var dette på grunn av slagordet: Do it! Talk it! Read it! Write it! Det var et fantastisk enkelt og fengende mantra! I tillegg var prosjektet fullt av spennende, praktiske naturfagaktiviteter med fokus på at elevene skulle utforske ulike temaer. Slikt elsker naturfaglærere!

Det nye var at de praktiske aktivitetene var så godt og meningsfullt integrert med lese-, skriv- og samtaleaktiviteter, og hele tiden ble det trukket paralleller til hvordan forskere arbeider. For å oppfylle læreplanens krav om forskerspireaktiviteter og grunnleggende ferdigheter, var dette et funn. Allikevel syntes jeg at det aller beste med Seeds/Roots-aktivitetene var at de bygget på og oppmuntret til utvikling av elevenes egen fantasi og kreativitet. Etter at elevene har undret seg, stilt spørsmål og prøvd å finne svar, får elevene se hvordan det de har gjort ligner på det forskere gjør. På denne måten får elevene et eksplisitt innblikk i og tilknytning til den kreative delen av naturvitenskapen. Istedenfor å bare bli fortalt om den kunnskapen naturvitenskapen har framskaffet, slik det har vært tradisjon for i norsk naturfagundervisning, får elevene også en idé om hvordan kunnskapen er blitt til. Jeg har stor tro på at denne forbindelsen mellom elevens og naturvitenskapens kreativitet, er en god måte å rekruttere flere, og kanskje en bredere gruppe av elever, til å velge realfag.

Seeds of Science / Roots of Reading

Bakgrunnen for Seeds of Science / Roots of Reading er et samarbeid som begynte for seks år siden, mellom Lawrence Hall of Science og Literacygruppen ved School of Education, University of California, Berkeley. Lawrence Hall of Science har utviklet undervisningsressurser i naturfag i over tjue år, men etter hvert begynte de å forstå at det er behov for undervisning som består av mer enn «hands-on»-naturfag og kontaktet leseforskere ved UC med professor David Pearson i spissen. I dette prosjektet ville de utforske potensialet i å integrere lese-, skrive- og muntlige ferdigheter med naturfag på en meningsfull måte. Dette initiativet ble godt mottatt og finansiert av National Science Foundation i USA. Den historiske utviklingen av naturfagutdanningen i USA ligner vår egen, og viser at i 1940–1960-årene ble naturfag undervist kun med fokus på innholdet.

Elever skulle lære å huske naturfaglige fakta uten at det var satt i sammenheng med noe de kjente. I begynnelsen av 1970–1990-årene begynte naturfagdidaktikere og lærere å forstå at ved å utvide klasseromserfaringene med praktiske øvelser, økte elevenes forståelse og gjorde erfaringene mer autentiske og mer engasjerende. I de siste ti årene har man imidlertid valgt å legge til enda et nytt element til undervisningen; nemlig lese-, skriv- og muntlige ferdigheter som er spesielt relevante for naturfag. Ideen er at naturvitenskap har mange spesialiserte måter å lese, skrive og snakke på, og ved å inkludere dette i naturfag vil elevene ikke bare få en mer autentisk opplevelse, men det vil også øke deres forståelse av naturvitenskapelig kunnskap (Se figur 1). Dette tilsvarer våre grunnleggende ferdigheter. Arbeidet med Seeds/Roots utviklet seg fra denne historiske konteksten (Goss, 2011).

Historisk utvikling av naturfag

To hovedprinsipper for Seeds of Science / Roots of Reading

Ideen om at man vil at eleven skal både lære innhold, engasjeres i utforskning og få rikelig med erfaringer med lese-, skrive- og muntlige ferdigheter, er utgangspunktet for det første prinsippet:

1. Å engasjere elever i førstehånds- og andrehåndsutforskninger for å skape mening om verden
Førstehåndsutforskninger er lette å definere og visualisere. Det er klasseromsaktiviteter som er basert på at elever arbeider med praktisk materiale, utfører en utforskning, eksperimenter osv. Det er ikke fullt så velkjent hva andrehåndsutforskning er. Det er ulike måter å bruke tekster på som både kan støtte elevenes praktiske arbeid og øke og fordype deres forståelse av naturfaglige begreper.

Palinscar og Magnusson (2001) definerer det som tekstbaserte utforskninger som involverer tekster om vitenskapelige studier utført av andre. Prinsippet om andrehåndsutforskning av tekster for å støtte forståelse, gjør at man tar spesielt hensyn til tekstene. Tekstene blir betraktet som veldig viktige for hvordan elevene skal lære mer om naturen og verden, og derfor kreves spesiell overveielse av hvordan tekstene blir brukt i undervisningen. Med andre ord, man tenker på hvilken rolle teksten skal spille, samtidig som man tenker på hvor man skal plassere teksten i undervisningssekvensen for at den skal kunne oppfylle denne rollen.

En bok kan bli brukt til å gi en kontekst for en ny utforskning eller et nytt emne. For eksempel kan bøker bli brukt til å invitere elever til å undres og tenke på hvilken betydning jord har for alt som lever, før de skal gå i gang med et emne om jord som habitat. En annen rolle bøkene kan spille er å modellere. For eksempel kan en bok om en forsker i økologi, modellere for elevene hvordan forskere arbeider. Hensikten med en slik bok vil være å invitere elevene til å forstå naturvitenskapelig praksis bedre, ved å tilby dem en ekte forsker som modell. Bøker skrevet som håndbøker eller oppslagsbøker, eller bøker med viktig naturvitenskapelig informasjon eller tilgjengelige data, kan hjelpe elever når de gjør egne utforskninger. Da blir bokas rolle mer som en referansebok de konsulterer underveis i egen utforskning. Slike bøker kan også støtte andrehåndsutforskning ved å forsyne elever med data som de skal tolke, for eksempel tabeller, grafer og diagrammer. Den mest vanlige bruken av boken er likevel å levere faginnhold. Men igjen kommer det an på hvor og når man skal bruke tekster. Og noen ganger har teksten den rollen.

Tekstene i Seeds og Roots har gjerne multiple roller. Dette er ikke bare autentisk i forhold til naturvitenskap, men det tillater at man får mye mer ut av tekstene enn ellers. Gjennom en detaljert lærerguide sikrer man at tekstene blir brukt på ulike måter. Man kan lese teksten om igjen og legge vekt på å lete etter forskjellige typer informasjon. For eksempel kan teksten fra boken «Spinning through Space» (om måner og planeter) leses en gang for å forstå innholdet, så kan deler av teksten, som tabeller med data, leses om igjen og tolkes i forhold til opplysninger i teksten.

I figur 1 ser vi den historiske utviklingen av naturfagdidaktikken i USA. Før integreringen av de tre elementene (innhold, utforskning, lese/skrive/ muntlig), var det mange naturfag-klasserom som enten var bare utforskende, med mye hands-on og diskusjoner, eller bare tekstorienterte, med mye lesing og skriving, uten mange praktiske aktiviteter. Seeds og Roots ville smelte disse perspektivene sammen for å gi best mulig erfaringer for elevene. På denne måten ble slagordet Gjør det, Si det, Lese det, Skriv det, skapt.

Dette leder til det andre prinsippet i Seeds og Roots-programmet:

2. Å engasjere elever i et mangfold av læringsmodaliteter
For hvert viktig begrep eller idé innen et tema, skal elevene ha minst én anledning til å gjøre en aktivitet med det, snakke om det, lese om det og skrive om det. Her er et kort eksempel på prinsippene fra temaet Akvatiske økosystemer.

Elevene laget dammer i små grupper ved å sette til ulike typer organismer. Mens de gjorde det, bygget det seg opp en samling spørsmål hos elevene om forbindelser mellom organismene. Elevene ble nysgjerrige på dem. Først da ble referanseboka introdusert; Tabletop Pond Guide. Det er viktig å merke seg at det ville vært et helt annet nivå på begeistringen hvis elevene hadde fått boka først, før de hadde laget og undret seg over organismene i dammen. Man må tenke på hvilken rolle man vil at teksten skal ha. I løpet av arbeidet diskuterte de små gruppene hva de observerte og hvilke spørsmål de lurte på. Til slutt begynte de å notere ned beskrivelser av organismene i dammen.

Bakgrunn for Forskerføtter og leserøtter

Selv om Seeds of Science/Roots of Reading er et fantastisk undervisningsprogram som passer til den norske læreplanens Forskerspiren og grunnleggende ferdigheter, kan den ikke bare oversettes. Den må tilpasses den norske skolehverdagen og videreutvikles slik at den passer til undervisningskulturen vår og resten av naturfagslæreplanen. Derfor startet Naturfagsenteret prosjektet Forskerføtter og leserøtter som et utviklings- og forskningsprosjekt som skulle tilpasse og utvikle undervisningsressurser basert på samme grunnprinsipper som Seeds/Roots. Prosjektet fikk støtte av Utdanning2020 ved Norges forskningsråd, og har etter hvert utviklet sin egen undervisningsmodell.

Utfordringer og paradokser

Tilpasning til norske forhold byr på mange utfordringer. Den største er at Seeds / Roots består av lange undervisningsforløp over fire eller åtte uker, med en meget detaljert og ordrik lærerveiledning. Her står det nesten minutt for minutt hva man skal gjøre. Vil norske lærere følge en slik oppskrift? De som er vant til full metodefrihet? Paradokset er at den detaljerte framgangsmåten, som til og med modellerer lærerens spørsmålsstilling, sikrer at elevene får mer åpne og kreative oppgaver å jobbe med. Et annet poeng i forhold til metodefrihet er at lærere på barnetrinnet som underviser i naturfag, generelt har lite utdanning i faget og mangler et variert repertoar av undervisningsaktiviteter. Og selv om barnetrinnslærere ofte har jobbet mye med blant annet lesestrategier og er gode på det, er det sjelden at de ser overføringsverdien til naturfaget (Mork, Erlien og Ødegaard, 2011).

For å ta stilling til disse utfordringene måtte vi samarbeide med lærere. Interesserte lærere ble invitert til å melde seg på et studiepoenggivende videreutdanningskurs som hadde naturfag og grunnleggende ferdigheter som tema. På denne måten kunne vi kombinere læreres profesjonelle kompetanse fra klasserommet med forskeres kunnskap om naturfagdidaktikk. Sammen kunne vi prøve ut, oversette og tilpasse Seeds / Rootsmaterialet til norske forhold. Denne prosessen følges med forskning.

Målet til forskningsprosjektet er å studere hvordan samspillet mellom utforskende naturfag og lese-, skrive- og muntlige aktiviteter ute og inne, kan forbedre læreres undervisningskompetanse og elevers læringsutbytte i naturfag. Kunnskapen fra forskningen skal informere utviklingsprosjektet, slik at undervisningsressursene blir best mulig. Man kan si at undervisningsressursene på denne måten vil bli materialiserte forskningsresultater.

Vi rekrutterte seks lærere (fire skoler) og deres elever fra det andre kurset til å delta i prosjektets klasseromsstudier. Der har vi fulgt undervisningen med videoobservasjoner og intervjuet lærere og elever. Vi følger læreren med et kamera, et kamera fanger inn hele klassen, og to elever har på hodekamera, slik at vi kan følge elevens perspektiv tett (figur 2). Analyser av dette materialet vil gi oss dybdekunnskap om hvordan forholdet mellom utforskende naturfag og tilpassede lese-, skrive- og muntlige aktiviteter fungerer i klasserommet.

Forskerføtter og leserøtters undervisningsmodell

På basis av undervisningsprinsippene til Seeds of Science / Roots of Reading, forskning om eksplisitt undervisning, egne erfaringer og lærernes erfaringer (Cervetti et al., 2006; Wiske, 1998; Ødegaard og Arnesen, 2009) har vi laget en undervisningsmodell som vi vil forbedre i løpet av Forskerføtter og leserøtter-prosjektet. Det består av en kjerne med systematisk variasjon av utforskende aktiviteter for elever, omsluttet av læreres eksplisitte undervisning. (Se figur 3.) Det er viktig at lærere fokuserer på få begreper om gangen og at elevene får tid til å utforske begrepene på ulike måter. Da er det også lettere for læreren å oppfatte hva elevene forstår og gi gode tilbakemeldinger til elevene underveis (Haug, 2011; Sørvik, 2011).

Etter å ha prøvd deler av et Seeds /Roots-undervisningsopplegg og undervist etter undervisningsmodellen, har lærere uttrykt stor begeistring, selv etter å ha blitt «tvunget» til å undervise etter en detaljert oppskrift. «Det som er så bra med undervisningsmodellen, er at det gir støtte til de svake elevene og utfordrer de sterke» (lærer på 4. trinn). Andre lærere uttrykker at undervisningen hjelper dem til å fokusere på elevenes undring og læring. Eller som noen av lærerne uttrykte det: «Fokuset flyttes fra hva som skal læres til hvordan det skal læres.» (lærer, 5. trinn) Tekstene fokuserer ikke bare på enkelte faguttrykk, men også på begreper som er viktig for utforskning, og en lærer formulerer det slik: «Forskerordene hjalp elevene å komme inn i forskerverdenen.» (lærer 5. trinn) Elever uttrykker også begeistring. «Det er så fint med bøker med ordliste som forklarer ordene, for det er det vi barna lurer på!» (elev, 3. trinn). Etter å ha hatt et mangfold av undervisningsaktiviteter om systemer, utbrøt en førsteklassing under det etterfølgende intervjuet: «Jeg elsker systemer!» En fjerdeklassing sa: «Før sa jeg bare ting, nå kan jeg si systemer!»

Så hvorfor er lærere så fornøyd med undervisningsmodellen? Hvorfor synes elevene at denne måten å lære på er morsom? Hva er kvaliteten i denne undervisningsformen? Det er det forskningsprosjektet skal prøve å finne svar på ved å analysere videoer og intervju. Vi er på leting etter kvalitet! På den måten håper vi å kunne bidra med mer kunnskap om hva som gir god undervisning. Leseprofessoren David Pearson er sikker i sin sak:
«Læring i naturfag blir styrket av lese- og skriveaktiviteter. Akkurat som lese- og skriveferdigheter blir styrket av å læres i utforskende naturfag.» (Pearson, Moje og Greenleaf, 2010 s. 461)