Helhedsorienteret undervisning og engineering

I videoen fortæller Anette Vestergaard Nielsen fra Center for Undervisningsmidler om egne erfaringer med helhedsorienteret undervisning i de naturvidenskabelige fag.

Om forløbet

Formålet med undervisningen er, at eleverne kan vælge de rigtige løsninger til gavn for brugeren, kunden eller borgeren. Eleverne skal fremstille naturfaglig viden gennem undersøgelser af madens næringsindhold og blodsukkermålinger og bruge den som argumentation i forhold til at løse udfordringen. Forløbet retter sig blandt andet mod niveau E i naturfag med faglige mål om, at eleven kan arbejde selvstændigt med simple eksperimenter og dokumentere og formidle resultater af sit arbejde med naturfaglige emner.

Forudsætninger, form og indhold

Forløbet tager udgangspunkt i en faglig udfordring fra elevernes hverdag.  Derfor er det vigtigt med indsigt i viden, afgrænsning af faglighed og et kendskab til slutbrugerens forventninger og ønsker.

Gennem forløbet lærer eleverne at definere, formulere og gennemføre undersøgelser i forhold til en udfordring inden for deres faglige område. De udforsker forskellige undersøgelsesmetoder, idegenerering og udførelse af en løsning i forhold til en udfordring.

Eleverne kan med fordel inden forløbet have arbejdet med de undersøgelsesmetoder, som bruges i forløbet, fx spørgeundersøgelse, læsning af faglig tekst, eksperiment mv. Se evt. under afsnittet om videre inspiration nederst på siden for links til relevante sider om undersøgelsesmetoder.

Desuden skal eleverne have kendskab til, hvordan de kan systematisere undersøgelsernes data, så data kan danne baggrund for senere argumentation. Systematisering af data kan fx gøres i regneark, Geogebra eller i en undersøgelsesrapport.

I undersøgelsesfasen vil det være nødvendigt, at underviseren gennemgår forskellige kemiske forsøg for at udvide elevernes viden og træne deres færdigheder i laboratoriet. Har eleverne ikke tidligere påvist proteiner eller kulhydrater, vil det være en god ide at gennemgå diverse forsøg (se bilag 1) inden arbejdet med udfordringen. Arbejdet med forsøgene vil lede elevernes spørgsmål hen mod kostens kemiske sammensætning, som er afgørende for deres arbejde fremadrettet.

Tilrettelæggelse

Du kan overveje disse spørgsmål inden forløbet:

• Hvordan arbejder eleverne sammen, og hvilke udfordringer kan det give i undervisningen?
• Hvad ved eleverne om diabetes?
• Hvilke erfaringer har eleverne med at arbejde med borgere, fx på plejehjem?
• Hvilke erfaringer har eleverne med videnskabelige undersøgelsesmetoder?

Forløbets opbygning

Til dette forløb skal der formuleres en autentisk case om en faglig udfordring, som eleverne skal finde en løsning på.

Casen skal ligge så tæt på virkelighedens udfordringer som muligt. Allerbedst vil det være, hvis udfordringen kan hentes fra en praktikperiode. I eksemplet er udfordringen at udarbejde en madplan.

Forløbet er opdelt i fem faser:

• Fase 1: Undersøg. Læg evt. forsøg som korte kurser i denne fase (jf. bilag 1).
• Fase 2: Udvælgelse af ide
• Fase 3: Planlægning
• Fase 4: Udførelse
• Fase 5: Feedback og vurdering

Forløbet er særligt målrettet grundfagene naturfag og biologi, men inddrager også elementer fra fx dansk. Grundtanken og indholdet kan overføres til mange andre fag og være tværfagligt afhængigt af dit ønske som underviser.

Som inspiration til, hvordan forløbet kan tilpasses andre fag og emner, kan du se Anette Vestergaard Nielsen, som har udviklet dette forløb, fortælle om helhedsorienteret undervisning i den korte film her på siden, eller høre den 3:30 minutter lange podcast om samme emne. Her tager hun udgangspunkt i en højtaler til at undervise eleverne i elektromagnetisme.

Fase 1: Undersøg

Eleverne kan i grupper udarbejde et mindmap med så mange spørgsmål som muligt i forhold til den udfordring, de er blevet stillet. Herefter inddeler de spørgsmålene i flere kategorier (opmærksomhedsspørgsmål og dataspørgsmål jf. eksemplet nedenfor) og omformulerer dem evt., så de kan bruges i videnskabelige undersøgelser. Eleverne tager stilling til, hvilken undersøgelsesmetode de skal bruge til at finde svar.

Undervejs skal eleverne vurdere, hvilke spørgsmål der er mest relevante i forhold til udfordringen. De inddeler spørgsmålene i naturvidenskabelige og humanistiske spørgsmål, så de kan fokusere på at besvare de spørgsmål, som vedrører naturfag og biologi (eller andre fag, hvis forløbet gøres tværfagligt).

Eksempel Udarbejd en madplan til en borger med diabetes

Opmærksomhedsspørgsmål

• Hvad er diabetes?
• Hvad består mad af? (Se Bilag 1 om påvisning af protein og kulhydrat)
• Hvilken borger præsenteres for madplanen?
• Evt. andre spørgsmål

Dataspørgsmål

• Hvordan reagerer blodsukkeret på forskellige madvarer?
  Organiser og foretag en række blodsukkermålinger.
  (Metode: Observation/eksperiment)
  (Fag: Naturfag eller biologi)
• Hvor meget mad skal borgeren indtage på en dag fordelt på protein, kulhydrat og fedt?
  (Metode: Søg på internet)
  (Fag: Naturfag, biologi, uddannelsesspecifikke fag)
• Hvad indeholder forskellige madretter?
  (Metode: Læs Bilag 2 madkort)
  (Fag: Naturfag, biologi, uddannelsesspecifikke fag)
• Udarbejd en interviewguide og gennemfør interview med slutbrugeren.
  (Metode: Spørg)
  (Fag: Dansk)
• Evt. andre spørgsmål

Eleverne skal samle og systematisere de data, som undersøgelserne frembringer, i en rapport, som bruges i en argumentation for at træffe valg til at løse udfordringen senere. I rapporten kan fx indgå følgende:

• Beskrivelse af case og udfordring
• Kort definition af diabetes
• Graf, der viser blodsukkermålinger efter indtagelser af hurtige og langsomme kulhydrater
• Resultater af påvisning af protein og kulhydrat (jf. bilag 1)
• Mv.

Rapporten afsluttes med en konklusion med anvisninger om forslag til madplan.

Sammenligning

Eleverne sammenligner borgerens ønsker og krav samt hans/hendes erfaringer i et køkken med andre borgere.

I det konkrete undervisningsforløb kan sammenligningen være mere eller mindre autentisk. Hvis muligheden for et borger-/erfaringsinterview er til stede, kan eleverne sammenligne deres erfaringer på den baggrund. Alternativt kan eleverne blot sammenligne og diskutere forestillinger om forskellige typer borgere, krav og erfaringer i et køkken.  

Fase 2: Udvælgelse af ide

I denne fase skal eleverne bruge deres erfaringer fra undersøgelsesfasen til at få ideer til at løse udfordringen.

Eleverne skal præsentere deres ideer for en eventuel borger eller for andre elever. I præsentationen skal indgå deres undersøgelsesresultater og de overvejelser, de har gjort, samt eventuelle tvivlsspørgsmål, de gerne vil have svar på eller gode råd til. Det kan fx være, hvis en borger ikke har store erfaringer i et køkken, men gerne vil spise fisk. Hvilke fisk skal vi vælge, og hvordan skal den tilberedes?

Fasen afsluttes med, at eleverne beslutter sig for den endelige plan, der skal udvikles.

Fase 3: Planlægning

I denne fase skal eleverne planlægge, hvordan løsningen, madplanen skal udarbejdes.

Svar på spørgsmålene.

• Hvem skal lave hvad hvornår?
• Udarbejd en arbejdsplan for alle i gruppen
• Hvilke materialer skal bruges, hvor meget og til hvilken pris? Udarbejd et budget. Dette kan ske inden for fx uddannelsesspecifikke fag omkring planlægning.
• Hvordan vil vi dokumentere processen, så vi senere kan vurdere den?

Udarbejd en madplan og gør klar til præsentation.

Fase 4: Udførelsen

Eleverne præsenterer løsningen/madplanen for borgeren. De spørger ind til eventuelle ændringer og omformulerer løsningen/madplanen, så borgerens feedback inddrages i en evt. ny plan.

Alternativt eller supplerende kan eleverne præsentere deres madplaner for hinanden og argumentere for deres valg og fravalg med henvisning til rapporten.

Fase 5: Feedback og vurdering

Efter gennemførelsen af dette forløb kan læreren blandt andet sætte fokus på:

Sammen med eleverne:

• Var undersøgelserne de rigtige i forhold til løsningen? Eller opstod der spørgsmål undervejs, som vi ikke havde arbejdet med i undersøgelsesfasen? Hvilke?
• Har feedback fra borgeren givet anledning til nye spørgsmål og undersøgelser?

Læreren:

• Mangler eleverne faglig viden, som ikke er en del af den almindelige undervisning?
• Hvordan arbejder eleverne sammen? Hvordan kan de støttes i at samarbejde bedre?          

Kreditering

Anette Vestergaard Nielsen, pædagogisk konsulent ved Center for Undervisningsmidler, Københavns Professionshøjskole.                                  

Litteraturliste/videre inspiration

På grundskoleområdet er meget inspiration at hente til arbejdet med engineering og forskellige undersøgelsesmetoder.

MetodeLab med redskaber til at sætte metoderne på skemaet i naturfagsundervisningen: https://www.experimentarium.dk/undervisningsmateriale/metodelab/

Engineering-model med designproces og metodekort: https://astra.dk/engineering/proces