Engagementet stiger når elever selv udvikler modeller
Et verdenskort. Berettermodellen. Archimedes lov. Undervisning er fyldt med modeller, som gør det lettere for eleverne at forstå verden. Det kræver dog, at de forstår og husker modellerne, og det gør de bedst ved selv at få lov til at udvikle deres egne forklaringsmodeller på forskellige fænomener. De skal modellere, forklarer professor Claus Michelsen, der på Syddansk Universitet forsker i netop modellering.
- Det er velbeskrevet i forskningen, at det har en positiv effekt for læring at arbejde med modeller. Det er aktiverende, når eleverne selv skal forsøge at løse problemer ved at udvikle modeller, forklarer professoren.
Han ser arbejdet med at udvikle egne modeller som et trin på vejen til at forstå videnskabeligt anerkendte modeller, læreren senere introducerer dem for.
- Hvis elever bliver præsenteret for modeller, uden at de selv har prøvet at arbejde med dem først, kan de være svære at forstå. Når elever selv udvikler modeller, kan de genbesøge den viden, videnskaben allerede har udviklet. Det har positiv effekt i forhold til læringen. Og når de senere bliver præsenteret for den videnskabeligt anerkendte model, vil de i mange tilfælde opdage, at de selv har været nogenlunde tæt på, siger han og forklarer, hvorfor det ikke er en unødvendig omvej til at forstå en model, der allerede eksisterer.
- Hvis læreren præsenterer dem for en model, skal hun pakke den ud, så eleverne forstår enkeltelementerne i den. Hvis de selv har arbejdet med den på forhånd og selv været med til at konstruere noget lignende, så kender de allerede elementerne, og processen med at pakke modellen ud bliver derfor nemmere. Grundlæggende handler læring om at konstruere viden. Meget matematisk læringsteori peger på, at det gavner elevernes videnskonstruktion, når de genopdager, hvordan modeller og begreber oprindeligt er blevet til, ved at de selv prøver det, siger Claus Michelsen.
Om Claus Michelsen
- Claus Michelsen er professor i matematikkens og naturfagenes didaktik ved Institut for Matematik og Datalogi på Syddansk Universitet.
- Han forsker primært i modellering som fagdidaktisk redskab til at styrke matematikkens samspil med andre fag.
Forener teori og praksis
For uddannelser, som skal forene teori og praksis, er det oplagt at arbejde med at udvikle modeller. Claus Michelsen kalder modellering for en dynamisk kobling mellem teori og praksis forstået på den måde, at teori ikke kommer før praksis eller omvendt.
- Bevægelsen går begge veje. Det er frem og tilbage mellem det konkrete og det abstrakte. Man har et konkret problem, som man laver om til matematik, men man er aldrig i en lukket matematisk verden, fordi man holder øje med, om teorien så også passer til virkeligheden, siger han.
Når eleverne selv skal udvikle modeller, skal læreren i sagens natur ikke på forhånd præsentere dem for en opskrift for, hvordan de skal gribe opgaven an. På den anden side skal de holdes på sporet, så de oplever, at modellen, de udvikler, kan være med til at forklare problemet, de undersøger.
- Man taler om modelfrembringende aktiviteter. Man kan ikke bare sætte i gang. For det første skal eleverne have forhåndsviden, og dernæst skal man som underviser forsøge at overføre ansvaret for problemet til eleverne. På den måde skaber man engagement og motivation, siger han.
I processen med selve udviklingen af modellen skal eleverne styre, men de skal guides af læreren.
- Det inkluderer også, at eleverne skal guides til at være kritiske over for deres egen model og på den måde forhåbentlig opdage, hvis den slet ikke fungerer. Så kan de gå tilbage i processen og forsøge at udvikle en ny model. De skal opleve at arbejde undersøgende som videnskabsmænd, men samtidig skal læreren sørge for, at de ender med et konkret produkt, som er godt nok til at forklare et udsnit af virkeligheden, siger han.
Naturligt at arbejde tværfagligt
Skal eleverne bruge flere forsøg på at udvikle modeller, kan de ende med at tage udgangspunkt i flere forskellige fag. Modellering er nemlig en oplagt vej til at arbejde tværfagligt.
- Man tager udgangspunkt i et konkret problem, og det er sjældent, de kan løses ud fra helt faste positioner. Derfor kommer man meget ofte helt naturligt til at bruge viden fra flere forskellige fag, siger Claus Michelsen.
Vil man for eksempel arbejde med modeller, der skal beskrive udviklingen i coronasmitten, er der flere veje at gå. En af dem er at bruge matematik.
- Det er forholdsvist simpelt, så det kan man klare fra omkring 9. klasses-niveau. Man kan kigge på de tre faktorer – nemlig, hvor mange er smittede, hvor mange er ikke smittede, og hvor mange er blevet raske. Det er den matematiske del. Men det er naturligt også at tale om smittebegrænsning, og så er vi ovre i samfundsfag og måske biologi. Samtidig kan vi også lære noget af litteratur, der har beskrevet menneskers ageren under for eksempel pesten. Man kan bringe en masse andre ting i spil, fortæller professoren.
Claus Michelsen bruger ofte modellering i sin egen undervisning. Flere gange har han brugt alkohol som eksempel, hvor de studerende er blevet bedt om at udvikle en matematisk model til at beskrive, hvad der sker i kroppen, fra man indtager en genstand, til den er ude igen. Det bliver for det meste til en lineær funktion, der kommer frem til, at en genstand er forbrændt efter to timer.
- Den passer jo meget godt med den almindelige viden, vi har om forbrænding af alkohol, men de fleste af os ved også, at det ikke er dækkende for virkeligheden. Faktorer som køn, vægt og højde spiller også ind. Der findes en svensk model, som tager højde for dette. Den præsenterer jeg de studerende for, men præsentationen tager udgangspunkt i deres egne modeller og deres arbejde. Det giver dem et helt andet grundlag for at forstå den anerkendte videnskabelige model og også forstå begrænsningerne i de videnskabelige modeller, siger Claus Michelsen.
Husk at være kritisk
Claus Michelsen peger på, at det har et element af dannelse at arbejde med modeller i et fag som matematik.
- Det ideelle ville måske være at vise virkeligheden, men den er ikke altid tilgængelig eller forståelig. I naturvidenskaben beskriver og forstår vi dele af virkeligheden med modeller, og derfor afspejler modellerne de naturvidenskabelige processer. Der er dannelse og faghistorie i at kende til de modeller og vide, hvordan de fungerer, siger han og tilføjer, at når elever selv arbejder med at modellere, får de kendskab til den store kreativitet, som videnskabsmænd viser, når de udvikler modeller.
Selvom modeller er gode til at forklare dele af virkeligheden med, er det afgørende, at eleverne ikke tror, at de viser objektive sandheder eller hele sandheden. Det gælder både deres egne, og de der er udviklet af videnskabsmænd.
- Modellerne har forskellig status. Nogle er bedre dokumenterede end andre. Gravitationsloven (tyngdeloven, red.) er for eksempel en model, som er utrolig velbeskrevet, afprøvet og dokumenteret. Sammenligner man den med modeller for samfundsfag, er de i næsten alle tilfælde slet ikke afprøvet i samme omfang. Det skal man fortælle om, ligesom man skal fortælle, når man bruger modeller, som er forsimplede, for at de kan passe til undervisning. Man skal hele tiden være ærlig overfor eleverne i forhold til, hvor accepteret en model er, siger han.
