Naturfag i førskoleindsats og i grundskole nyder stor interesse og bevågenhed både fra politisk hold og fra erhvervsliv og fonde. Det kommer blandt andet til udtryk gennem rundhåndede bevillinger til forskning og udvikling, som medfører, at alle involverede, herunder ministerier, kommunale forvaltninger, didaktiske forskere, lærer- og pædagoguddannere samt praktikere i skoler og daginstitutioner, lægger sig i selen for at leve op til de krav og forventninger, som typisk følger med en tildeling af midler. Kan der mon være en tendens til, at den kritiske refleksion udebliver – altså refleksion i forhold til, i hvilken retning naturfagene samt den naturfagsdidaktiske forskning bevæger sig? Forfatterne til denne antologi peger på en række indlysende spørgsmål, som bør stilles til nogle aktuelle tendenser, der præger naturfagsundervisningen i dag: • • • • • • •
Hvilken betydning får STEM-begrebet og fondes bevillinger på naturfagsundervisningen? I hvilken grad hører teknologi og teknologiforståelse hjemme i aturfagsundervisningen i folkeskolen? Hvilken betydning har det, at elever primært skal tilegne sig indsigt i naturvidenskabens væsen gennem problemorienteret naturfagsundervisning? I hvilket omfang lever naturfagsundervisningen i folkeskolen op til forventningerne om feltarbejde? Hvordan harmonerer de omfangsrige fagbeskrivelser med hensynet til dybdelæring og forståelsesbaseret naturfaglig dannelse? Hvordan tilgodeser fagbeskrivelserne, at lærerne anvender det naturfaglige kompetencebegreb? Hvordan sikrer pædagoguddannelsen, at børn allerede i førskolealderen får en introduktion til natur og science?
Naturfag i et spændingsfelt – kritiske perspektiver på aktuelle tendenser
Naturfag i et spændingsfelt – kritiske perspektiver på aktuelle tendenser er et bidrag til den naturfagsdidaktiske diskurs i Danmark.
Steffen Elmose (red.)
Naturfag i et spændingsfelt Kritiske perspektiver på aktuelle tendenser
Bogen henvender sig primært til lærer- og pædagogstuderende i naturfag på bachelorog kandidatuddannelser, til lærere og pædagoger på efter- og videreuddannelse samt til naturfagsdidaktiske forskningsmiljøer. Varenummer 8121
ISBN 978-87-7234-126-2
9 788772
341262
Dafolo
Steffen Elmose (red.)
Naturfag i et spændingsfelt Kritiske perspektiver på aktuelle tendenser
Dafolo 1
Steffen Elmose (red.), Jette Reuss Schmidt, Lasse Riis Jensen, Therese Malene Nielsen, Marianne Hald, Niels Anders Illemann Petersen, Søren Rasmussen Mølgaard Lunde og Frank Storgaard Naturfag i et spændingsfelt Kritiske perspektiver på aktuelle tendenser 1. udgave, 1. oplag, 2021 © 2021 Dafolo A/S og forfatterne Forlagsredaktion: Lise Nerlov og Cecilie Fischer Henriksen Omslagsillustration: Frank Storgaard Omslag og indholdsdesign: Hjalte Thalund Indhold: Lumina Datamatics Grafisk produktion: Jypa, Frederikshavn
Svanemærket trykkeri 5041 0826 Kopiering fra denne bog kan kun finde sted på de institutioner, der har indgået aftale med COPY-DAN, og kun inden for de i aftalen nævnte rammer. Forlagsekspedition: Dafolo A/S Suderbovej 22-24 9900 Frederikshavn Tlf. 9620 6666 E-mail: forlag@dafolo.dk www.dafoloforlag.dk Varenr. 8121 ISBN 978-87-7234-126-2
Hos Dafolo ønsker vi sammen med andre at bidrage og inspirere til, at børn, unge og voksne kan lære, trives og være.
Indhold Forord ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 5 Af Steffen Elmose STEMifisering og fondes filantropistrategier ���������������������������������������������������������� 9 Af Jette Reuss Schmidt Naturvidenskabens væsen og den problemorienterede undervisning ���������������41 Af Lasse Riis Jensen Undervisning for forståelse ���������������������������������������������������������������������������������������55 Af Therese Malene Nielsen og Marianne Hald Det store teknologiforsøg ������������������������������������������������������������������������������������������ 77 Af Niels Anders Illemann Petersen Når skolen rykker i felten – eller gør den? �������������������������������������������������������������� 93 Af Søren Rasmussen Mølgaard Lunde Har valgfaget Natur og udeliv en fremtid i pædagoguddannelsen? ����������������� 109 Af Frank Storgaard Naturfaglig kompetence �������������������������������������������������������������������������������������������125 Af Steffen Elmose Om forfatterne ���������������������������������������������������������������������������������������������������������� 140
Forord Titlen på bogen ”Naturfag i et spændingsfelt” kan både forstås naturvidenskabeligt og i overført betydning. Det naturvidenskabelige begreb spændingsfelt refererer til en energitilstand, som er udløst af en elektrisk spændingsforskel mellem to poler. Jo større spændingsforskel, jo mere energi kan der genereres, og det er måske et sådant energiladet spændingsfelt, der har fået forfatterne til nærværende publikation til tasterne. Den overførte betydning bruges sprogligt til at karakterisere en situation, hvor noget er på spil, eller hvor meninger brydes. Det er karakteristisk for indholdet i denne publikation, at kapitlerne omhandler naturfagsdidaktiske temaer, der er – eller burde være – diskussion om. Offentlighedens interesse for naturfag har i mange år været omfattende, og den bliver næret af erhvervslivets og politikeres meninger om, hvilken rolle naturfagene bør have for børn og unge og dermed kommende generationer. En foreløbig kulmination viste sig i 2018 i form af den daværende regerings publikation om en national naturfagsstrategi. Opmærksomheden er blevet fulgt op af politiske initiativer og økonomiske incitamenter i form af ministeriefinansierede projekter og erhvervslivets tildeling af fondsmidler i et omfang, som andre fagområder ikke oplever. Og det er naturfagsområdet i hele uddannelsessystemet, som nyder denne interesse. Bevågenheden har medført øget forsknings- og udviklingsaktivitet, hvilket igen har bevirket, at de naturfagsdidaktiske miljøer på professionshøjskoler og universiteter udvides med nye indsatsområder og flere medarbejdere. Denne udvikling må af institutionsøkonomiske og beskæftigelsesmæssige årsager betragtes som glædelig, men mobilisering og kvantitativ aktivitetsudvidelse fører ikke nødvendigvis til bedre kvalitet i forskning i og udvikling af naturfagsundervisning. Hvis udviklingen af naturfagsdidaktik og naturfagsundervisning styres af internationale tendenser og skiftende politiske signaler uden tid og plads til fornøden kritisk refleksion, så er der risiko for, at værdifulde dimensioner i almendannende naturfagsundervisning går tabt. Hensigten med og berettigelsen af denne publikation er at råde bod på den manglende refleksion og debat om tilsyneladende selvfølgeligheder i dansk naturfagsundervisning i disse år. Hvorfor STEM, hvorfor problemorientering, hvorfor overfladelæring, hvorfor feltarbejde, hvorfor teknologi, hvorfor science til de mindste, hvorfor kompetencer? Forfatterne håber med denne antologi at invitere til en kritisk dialog om naturfag blandt studerende, undervisere og forskere på universiteter og professionshøjskoler samt ikke mindst naturfagslærere og pædagoger i praksis. I kapitel 1 STEMifisering og fondes filantropistrategier beskriver Jette Reuss Schmidt, hvordan økonomiske interesser via erhvervsliv og tilknyttede fonde i stigende grad har indflydelse på naturfagsundervisningen i Danmark. Tendensen udspringer fra USA og medfører et stort fokus fra erhvervslivet og det politiske system på teknologi og engineering som midler til at få flere unge til at vælge STEM-uddannelser. Jette Schmidt opfatter erhvervslivets interesse for naturfagsundervisningen som massiv og som udtryk for en investering i undervisning. Kapitlet indeholder beskrivelse af konkrete eksempler på danske STEM-projekter og omfatter også refleksioner over den amerikansk inspirerede
5
STEM-didaktiks indflydelse på Folkeskolens dannelsesmål. Jette Schmidt advokerer for åbenhed omkring offentlige og private interesser i naturfagsundervisningen og inddragelse af magtanalyse og kritisk stillingtagen til finansiering og deltagernes medvirken i fondsstøttede STEM-projekter. I kapitel 2 Naturvidenskabens væsen og den problemorienterede undervisning stiller Lasse Riis Jensen spørgsmålstegn ved det selvfølgelige i, at naturfagene fremstilles som problembaserede i fagbeskrivelse og vejledninger for fagene i folkeskolen. Problematiseringen af det selvfølgelige tager udgangspunkt i en beskrivelse af naturvidenskabens arbejdsmetoder og erkendelsesmåder, som ifølge Lasse Riis Jensen er præget af foranderlighed, kritik, debat og kontroverser, hvorimod naturfag i skolen opererer mere konsensuspræget med viden og metoder, som er alment accepterede og ukontroversielle. Forfatteren understreger vigtigheden af, at eleverne får indblik i naturvidenskabens væsen som en del af deres almendannelse, men rejser tvivl om eleverne reelt oplever naturvidenskabernes særkender, når undervisningen foregår problemorienteret. Gennem denne metodiske tilgang anvendes naturvidenskab som middel til at løse problemer, men denne lineære vej fra problem til løsning forekommer sjældent i videnskabelig erkendelse, hvilket kan medføre en fejlopfattelse af naturvidenskabens væsen. I kapitel 3 Undervisning for forståelse fokuserer Therese Malene Nielsen og Marianne Hald på elevernes forståelse i naturfag. De tager udgangspunkt i et udeskole-undervisningsforløb, som starter godt med nysgerrige og aktive elever, men hvor læringen undervejs ændrer karakter til mere overfladisk reproduktion af fakta. Forfatterne stiller sig derfor spørgsmålet – hvad gik galt? Kapitlet gennemgår undervisningsforløbet og forfatternes observationer af, hvad læreren gør, og hvad eleverne foretager sig. Med baggrund i en teoretisk udfoldelse af begrebet forståelse analyseres forløbets aktiviteter og læringsudbytte. Begreberne overfladelæring og dybdelæring inddrages med henblik på en skelnen mellem traditionel naturfagsundervisning og en mere forståelsesbaseret naturfagsundervisning. Som afslutning anvender forfatterne den introducerede teoriramme til at foreslå en ny version af det beskrevne udeskoleforløb med henblik på, at eleverne opnår en dybere forståelse. Kapitel 4 har overskriften Det store teknologiforsøg. Niels Anders Illemann Petersen har valgt titlen, fordi de senere års omfattende indsats for at integrere teknologi, som T´et i STEM, i folkeskolens naturfagsundervisning, har konsekvenser for fagene. Integrationen sker blandt andet med henblik på at udvikle elevernes dannelse, men Niels Anders Petersen advarer imod at integrere teknologi i naturfagene, medmindre teknologien kan bidrage til at udvikle elevernes naturfaglige kompetencer. Gennemførte udviklingsarbejder kan måske give svar på, om forsøget har haft gavnlige konsekvenser for elevernes læring. Niels Anders Petersen undersøger problematikken gennem en afklaring af teknologibegrebet og dets relation til naturfagene, og begrebsafklaringen bruger han til at beskrive og analysere udvalgte udviklingsprojekter. Forfatteren finder, at teknologien i nogle – også større – projekter ikke umiddelbart bidrager til udvikling af elevernes naturfaglige kompetencer. Niels Anders Petersen anbefaler, at lærere og
6
andre med tilknytning til naturfagsundervisning skelner mellem begreberne analog og digital teknologi på den ene side og naturvidenskab på den anden. I kapitel 5 Når skolen rykker i felten – eller gør den? er Søren Rasmussen Mølgaard Lunde blevet inspireret af egne og andres undersøgelser om det tilsyneladende ringe omfang af feltarbejde i folkeskolens naturfagsundervisning. Der er således et misforhold mellem intentionerne om feltarbejde i ministeriets fagbeskrivelser og de faktiske forhold i folkeskolen. Intentionerne kan ifølge forfatteren underbygges af forskning om elevers udbytte af feltarbejde i naturfagsundervisningen, som viser både større motivation og læring hos eleverne. I kapitlet differentierer Søren Lunde mellem tilgrænsende og overlappende begreber som åben skole, udeskole, ekskursion og feltarbejde. Misforholdet mellem intentioner og realiteter får forfatteren til at undersøge mulige barrierer for øget inddragelse af feltarbejde, og en medvirkende forklaring kan være lærernes forberedelse til praksis gennem deres grunduddannelse, hvor feltarbejde i lighed med folkeskolen indgår i fagbeskrivelserne for naturfagene. Søren Lunde peger på, at manglende tid i læreruddannelsens naturfag kan være en årsag til, at feltarbejde bliver nedprioriteret, og at de nyuddannede lærere derfor mangler viden og færdigheder med denne arbejdsform. I kapitel 6 spørger Frank Storgaard Har valgfaget Natur og udeliv en fremtid i pædagoguddannelsen? Spørgsmålet og svaret er presserende fordi Natur, Udeliv og Science siden 2018 er blevet et af de 6 obligatoriske læreplanstemaer, som alle daginstitutioner skal organisere deres pædagogiske praksis indenfor. Frank Storgaard har undersøgt de færdiguddannede pædagogers erfaringer med temaet, og det er hans indtryk, at temaet volder pædagogerne problemer, og at de ikke føler sig kompetente på især science- området. Pædagoguddannelsen skulle varetage forberedelse og kompetenceudvikling af kommende pædagoger til læreplanstemaet, men faget Natur og udeliv er et valgfag, og kun de studerende, der vælger faget, får indblik i temaet. Desuden problematiserer Frank Storgaard bekendtgørelsen for faget, hvor science-begrebet ikke er nævnt. Effektuering af bekendtgørelsen lokalt på uddannelserne kan føre til meget forskelligartet indhold, hvor der er risiko for, at centrale indholdselementer bliver nedprioriteret, herunder altså science-temaet. Kapitel 7 har overskriften Naturfaglig kompetence med undertitlen Et ambitiøst mål for undervisning, men vanskeligt at evaluere. Kompetencebegrebet som målkategori blev indført i folkeskoleloven i 2014 med henblik på at koordinere de danske målbegreber med internationale gennem OECD-samarbejdet. Steffen Elmose konstaterer med baggrund i to undersøgelser, at naturfagslærerne i grundskolen har problemer med at evaluere deres undervisning og elevernes læring. En medvirkende årsag kan ligge i en mangelfuld introduktion af det naturfaglige kompetencebegreb, som indførtes med 2014-loven. Der skulle gå 5 år indtil 2019, før ministeriet i fornødent omfang beskrev for lærerne, hvad en naturfaglig kompetence er, og før en tilstrækkelig vejledning for kompetenceorienteret naturfagsundervisning var udarbejdet. I kapitlet refererer Steffen Elmose til undersøgelser, som dokumenterer lærernes udfordringer med at planlægge, gennemføre
7
og evaluere naturfaglige kompetencer. Forfatteren problematiserer naturfagslærernes grundlag for at undervise kompetenceorienteret, hvis ikke de under grunduddannelsen eller efter- og videreuddannelse selv erfarer og reflekterer over egen naturfaglig kompetenceudvikling.
8
Naturfag i førskoleindsats og i grundskole nyder stor interesse og bevågenhed både fra politisk hold og fra erhvervsliv og fonde. Det kommer blandt andet til udtryk gennem rundhåndede bevillinger til forskning og udvikling, som medfører, at alle involverede, herunder ministerier, kommunale forvaltninger, didaktiske forskere, lærer- og pædagoguddannere samt praktikere i skoler og daginstitutioner, lægger sig i selen for at leve op til de krav og forventninger, som typisk følger med en tildeling af midler. Kan der mon være en tendens til, at den kritiske refleksion udebliver – altså refleksion i forhold til, i hvilken retning naturfagene samt den naturfagsdidaktiske forskning bevæger sig? Forfatterne til denne antologi peger på en række indlysende spørgsmål, som bør stilles til nogle aktuelle tendenser, der præger naturfagsundervisningen i dag: • • • • • • •
Hvilken betydning får STEM-begrebet og fondes bevillinger på naturfagsundervisningen? I hvilken grad hører teknologi og teknologiforståelse hjemme i aturfagsundervisningen i folkeskolen? Hvilken betydning har det, at elever primært skal tilegne sig indsigt i naturvidenskabens væsen gennem problemorienteret naturfagsundervisning? I hvilket omfang lever naturfagsundervisningen i folkeskolen op til forventningerne om feltarbejde? Hvordan harmonerer de omfangsrige fagbeskrivelser med hensynet til dybdelæring og forståelsesbaseret naturfaglig dannelse? Hvordan tilgodeser fagbeskrivelserne, at lærerne anvender det naturfaglige kompetencebegreb? Hvordan sikrer pædagoguddannelsen, at børn allerede i førskolealderen får en introduktion til natur og science?
Naturfag i et spændingsfelt – kritiske perspektiver på aktuelle tendenser
Naturfag i et spændingsfelt – kritiske perspektiver på aktuelle tendenser er et bidrag til den naturfagsdidaktiske diskurs i Danmark.
Steffen Elmose (red.)
Naturfag i et spændingsfelt Kritiske perspektiver på aktuelle tendenser
Bogen henvender sig primært til lærer- og pædagogstuderende i naturfag på bachelorog kandidatuddannelser, til lærere og pædagoger på efter- og videreuddannelse samt til naturfagsdidaktiske forskningsmiljøer. Varenummer 8121
ISBN 978-87-7234-126-2
9 788772
341262
Dafolo