Forskarsamtal om autentisk STEM-undervisning med programmering
20 januari arrangerade Nationellt centrum för naturvetenskapernas och teknikens didaktik forskarsamtalet Att utveckla STEM-undervisning på riktigt i Zoom. I onsdags sammanfattade Spaningen evenemanget i en artikel.
Tre aktuella forskningsprojekt tog upp centrala faktorer för att skapa en verklighetsnära, motiverande och väl fungerande undervisning med programmering som ett naturligt inslag i matematik, naturvetenskapliga ämnen och teknik.
aSTEM: modeller och modellering för en autentisk STEM-undervisning, som leds av Jonas Hallström, professor i teknikens och naturvetenskapernas didaktik vid Linköpings universitet, var det första projektet som presenterades. Arbetet inleddes under förra året och forskningen ska pågå under fyra år.
Det har traditionellt inte funnits någon självklar koppling mellan naturvetenskapliga ämnen, matematik och teknik (STEM) i skolan. Under de senaste par decennierna har ämnesintegrationens värde efterhand betonats allt mer i den internationella debatten. En ämnesintegrerad undervisning inom det här området sägs bli mer autentisk och motiverande och eleverna utvecklar kreativitet, innovationsförmåga och kritiskt tänkande. Det leder i sin tur till att den nationella ekonomiska konkurrenskraften stärks.
Syftet med aSTEM är att ta fram ett ramverk för hur en autentisk och relevant undervisning i programmering, som integrerar matematik och naturvetenskap, kan bedrivas på naturvetenskapliga och tekniska gymnasieutbildningar. Redan innan projektet startade, genomfördes en litteraturstudie som beskriver och analyserar vad forskning och beprövad erfarenhet säger om det här. Just nu pågår en delfistudie, där 28 internationella experter validerar och testar resultaten i litteraturöversikten samt bidrar med sina insikter och perspektiv. Målet är att experterna efterhand ska enas om vilka delar ramverket ska bestå av.
När definitionen av vad som kännetecknar ett autentiskt lärande är klar, är det dags att utforma didaktiska moduler som kan användas i undervisningen. Jonas Hallström och hans kollegor kommer att följa användningen av modulerna och analysera hur undervisningen fungerar och vad eleverna lär sig.
KreTek – Kreativ teknologi og samskaping på ungdomstrinnet, är ett samarbete mellan Skolelaboratoriet på NTNU och Trondheims kommun, som leds av Berit Bungum, professor i naturvetenskaplig ämnesdidaktik. Lärare och forskare arbetar tillsammans för att utveckla och sprida en autentisk och skapande undervisning i naturvetenskapliga ämnen i grundskolan. Tonvikten ligger på programmering, kreativitet och djupinlärning.
Under 2020 infördes en ny läroplan i den norska grundskolan. Fokus ligger framför allt på att utveckla förståelse, att se sammanhang och att kunna tillämpa sina kunskaper i praktiken. Inom de naturvetenskapliga ämnena ses programmering som ett sätt att utforska olika fenomen och att utveckla sin förståelse av dem. Samtidigt lär sig eleverna programmering fungerar och hur den kan användas till att lösa konkreta problem. Målet med KreTek är att visa hur det här kan gå till i praktiken.
Eirik Lyngvær är lärare på Flatåsen skole i Trondheim. Han berättade om hur han lät sina elever i årskurs 9 designa och bygga en egen väderstation som skulle samla in data om vädret med hjälp av en programmerad micro:bit, olika sensorer och en nederbördsmätare. Lektionerna genomsyrades av kreativitet, skaparglädje och en positiv inställning till arbetet. Undervisningen var ämnesövergripande och elevstyrd. Lärarens funktion var främst att fungera som facilitator och att underlätta och ge stöd åt elevernas arbete.
I Sverige blev programmering en del av undervisningen i bland annat teknik i den revidering av grundskolans läroplan som trädde i kraft 2018. Eleverna ska lära sig hur programmerade tekniska lösningar fungerar och utveckla en förståelse för hur olika komponenter samverkar i enkla tekniska system. De ska även lära sig att styra egna konstruktioner med hjälp av programmering. Läroplanens övergripande mål är att elever ska tillägna sig en generell kunskap om hur programmerad digital teknik fungerar och börja utveckla ett kritiskt förhållningssätt.
Ann-Marie Cederqvist disputerade i september förra året vid Göteborgs universitet på en avhandling i ämnesdidaktik. I avhandlingen analyserar hon bland annat förutsättningarna för att elever ska lära sig förstå hur programmerad digital teknik fungerar.
Fyra element är avgörande:
Eleverna behöver lära sig grundläggande begrepp i programmering och träna sig i att skriva fungerande kod. De behöver också lära sig hur olika komponenter – exempelvis en ljussensor – fungerar och kan styras med programmering. Det är också nödvändigt att förstå hur de olika komponenterna ska organiseras och struktureras för att lösningen ska fungera – samt hur koden ska se ut för att delarna ska bilda en fungerande helhet. Eleverna ska även ges möjlighet att sätta in tekniska lösningar i sin naturliga kontext, jämföra dem med liknande konstruktioner, se på skillnader och likheter, och så vidare.
Utan en grundläggande förståelse för hur teknik och programkod fungerar, är det omöjligt att utveckla ett kritiskt förhållningssätt till digitala tekniska lösningar och dess roll och funktion i vardagen.
En summering av pandemins effekter och olika initiativ för att möta utmaningarna
I måndags presenterade IEA ((International Association for the Evaluation of Educational Achievement) och Unesco rapporten The Impact of the COVID-19 Pandemic on Education. Här analyseras och sammanfattas resultatet av Responses to Educational Disruption Survey. Det rör sig om en internationell undersökning som omfattar drygt 21 000 elever i årskurs 8, 15 000 lärare och drygt 1500 rektorer i 11 länder: Burkina Faso, Danmark, Etiopien, Förenade Arabemiraten, Indien, Kenya, Rwanda, Ryssland, Slovenien, Uruguay och Uzbekistan.
Samtliga länder som deltog i undersökningen stängde sina skolor för huvuddelen av eleverna under minst en period under pandemin. Skolstängningarnas längd varierar mellan länderna, och alla hade inte möjlighet att erbjuda sina elever undervisning när de inte kunde komma till skolorna. Det gäller för Burkina Faso, Etiopien, Indien, Kenya och Rwanda. I övriga sex länder bedrevs undervisningen huvudsakligen på nätet.
I de länder där undervisningen kunde fortsätta, säger en majoritet av lärarna att de fick snäva in undervisningens innehåll, så att den endast omfattade kärninnehållet. De flesta lärare säger också att undervisningen i praktiska ämnen blev högst begränsad. Huvuddelen av lärarna menar att de är öppna för nytänkande och andra prioriteringar för skolan efter pandemin, och de tror att nya sätt att undervisa och lära kommer att ha fortsatt betydelse.
Mer än hälften av lärarna och rektorerna konstaterar att eleverna inte nådde så långt i sitt lärande som de skulle ha gjort under normala förhållanden. Drygt 50% av eleverna anser att de lärde sig lika mycket som vanligt, men ungefär lika många säger att det var svårt att veta hur mycket de egentligen lärde sig när de studerade hemifrån.
Lärarna menar att det inte var möjligt att ge eleverna den hjälp och det stöd som de behövde. Det här gäller särskilt för de elever som hade det svårt med skolan redan innan pandemin.
Både lärare och elever pekar på att deras psykiska välmående försämrades. För lärarna innebar skolstängningarna dessutom att deras arbetsbörda växte. Skolorna gjorde i regel sitt bästa för att ge stöd, och lärarna säger också att de kände ett starkt stöd från rektor och kollegor.
En viktig slutsats är att elever som redan är sårbara, riskerar att halka tillbaka ännu mer när undervisningen inte längre kan bedrivas som vanligt. En annan är att skolsystemen och skolorna måste planera och förbereda sig för liknande situationer som pandemin framöver. Här gäller det särskilt att tänka på hur elever som behöver särskilt stöd kan få hjälp att komma i mål, sägs det i rapporten.
Även OECD presenterade en rapport i måndags: How Learning Continued during the COVID-19 Pandemic. Global Lessons from Initiatives to Support Learners and Teachers. Rapporten har tagits fram tillsammans med Harvard Global Education Innovation Initiative, HundrED och Världsbanken.
45 fallstudier från hela världen ger exempel på hur skolsystem och skolor kunde tänka och agera i nya banor för att möta den extrema situationen och fortsätta att bedriva undervisning. Fallstudierna sträcker sig från förskolan till och med universitetet. De visar hur man försökte en mängd olika resurser, alltifrån radio till Internet, skapade nätverk, byggde vidare på befintliga kunskaper och resurser, engagerad lokalsamhället, och så vidare.
Tanken med rapporten är att ge inspiration nu när världens regeringar och utbildningsmyndigheter både ska lösa de problem som blev synliga och dra nytta av de nya sätt att bedriva och organisera undervisningen som blev synliga under pandemin.
Adaptvurder – adaptiva prov
Utbildningsförvaltningen i Oslo, Lesesenteret, Matematikksenteret och edtech-företaget Inspera arbetar sedan 2018 med att ta fram adaptiva digitala prov i läsning och matematik för elever i årskurs 3. Projektet Adaptvurder är finansierat av Forskningsrådet och avslutas nästa år.
Genom att samla in data om varje elevs utveckling, som analyseras av ett AI-baserat system, blir det möjligt att konstruera prov som anpassar sig till den enskildes förutsättningar och ger en lagom stor utmaning. Eleverna får en känsla av att de kan kontrollera situationen. Läraren får precis och detaljerad information som gör det möjligt att möta eleverna på deras respektive kunskaps- och färdighetsnivå.
Samverkan med skolan är nödvändig för att skapa den här typen av prov. När det gäller proven har 4 000 elever medverkat så här långt, och forskarna och utvecklarna söker nu efter fler. Skolor i alla norska kommuner är välkomna att anmäla intresse.
I februari och mars genomförs test av prov som prövar elevers avkodning, ordkunskap och läsförståelse. I de tidigare testen har fokus legat på uppgifterna och om de är utformade på ett sätt som fungerar. Nu vill man se om den tekniska lösningen fungerar som det är tänkt, och verkligen anpassar sig efter varje elevs förmåga.
Göteborgsregionens kompetensnav öppnar nya vägar
RISE driver sedan hösten 2020 projektet Vigeo – en arena där branschorganisationer inom olika områden kan mötas och samarbeta kring kompetensförsörjning och livslångt lärande. I tisdags publicerade Vigeo en artikel som ger en inblick i hur Göteborgsregionens kompetensnav arbetar med det här.
I Göteborgsregionens kompetensnav samlas olika insatser för att öka näringslivets konkurrenskraft, stärka kompetensförsörjningen och minska risken för arbetslöshet i regionens tretton kommuner. I dagsläget vänder man sig till yrkesverksamma inom fem branscher: fordon, teknik och industri, transport, handel och besöksnäring.
Kompetensmatchning, som har tagit fram i samarbete med RISE, är en av de tjänster Göteborgsregionens kompetensnav arbetar med. Det rör sig om en mötes- och marknadsplats för kompetensutveckling som vänder sig till arbetsgivare och utbildningsanordnare inom fordonsindustrin, servicesektorn och besöksnäringen i Västra Götaland.
Både företagsledning och arbetstagare behöver förstå och bli medvetna om värdet och betydelsen av ständig kompetensutveckling. När hela branscher förändras av den pågående utvecklingen, är det nödvändigt att lära om och lära nytt för att klara omställningen. Men hur är det möjligt att se om en utbildning motsvarar de behov företaget eller den yrkesverksamme har? Vilka kunskaper och kvalifikationer ger den egentligen?
EU-initiativet EQF – European Qualifications Framework for Lifelong Learning – är en standardiserad referensram för kvalifikationer som kanske kan bidra till en lösning på de här problemen. Med hjälp av EQF blir det både möjligt att beskriva innehåll och nivå på en utbildning och att ge en bild av vad en person vet, förstår och kan göra. Det finns åtta kvalifikationsnivåer i EQF, från den mest grundläggande till den mest avancerade; från grundsärskola till doktorsexamen. SeQF är den svenska motsvarigheten till EQF, och är uppbyggd på samma sätt.
Göteborgsregionens kompetensnav har bland annat ett ramavtal med tio utbildningsanordnare som vänder sig till fordonsbranschen. När ett behov av en utbildning inom ett bestämt område blir synligt, är det enkelt att göra ett avrop bland dem. I februari startar en utbildning som ger en introduktion till modern batteriteknologi. Kursen är på engelska och helt nätbaserad. Nästa uppgift blir att ta fram en liknande utbildning till samma målgrupp om grunderna i maskininlärning och artificiell intelligens.
