Søren Peter Dalby Andersen
Blog
Didaktik til engineering
"Engineering i skolen" projektet har barslet med en engineering didaktik og et tilhørende MetodeKit. Her behandles tankerne bag en dansk engineering didaktik og der gives et bud på hvordan lærerne, via den daglige undervisning, kan forberede eleverne på en fuldt udrullet engineeringproces.
I blogindlægget ”engineering bliver det nye sort”, som omhandlede offentliggørelsen af anbefalinger til en ny naturvidenskabsstrategi fra undervisningsministerens rådgivningsgruppe, skriver jeg: ”I anbefalingerne nævnes det iterative begreb engineering hele fem gange …Jeg ser frem til at følge udviklingen af engineeringdidaktikken samt implementeringsprocessen af begrebet i praksis. Jeg er sikker på, at ”Engineering i skolen” projektet er en god platform for dette udviklingsarbejde”.
Begrebet endte med ikke at have en helt så fremtrædende rolle i den endelige strategi, og i mellemtiden har EIS projektet barslet med en engineering didaktikog et tilhørende MetodeKit. Didaktikken behandler tankerne bag en dansk engineering didaktik. MetodeKittet giver et bud på hvordan lærerne, via den daglige undervisning, kan forberede eleverne på en fuldt udrullet engineeringproces.
Du finder de to dokumenter her: https://astra.dk/engineering/didaktik
Elever skal ikke bare finde én løsning – de skal eksperimentere
I artiklen ”Elever skal ikke bare finde én løsning – de skal eksperimentere” skriver www.folkeskolen.dk’s journalist Helle Lauritsen:
”Engineering sker ud fra en model, hvor børnene spørger, forestiller sig hvad de kan lave, lægger en plan, skaber og afprøver - og så forbedrer deres produkt.” yderligere citeres Christine M. Cunningham, leder af projektet Engineering is Elementary på Museum of Science i Boston, for ”I skolen bliver eleverne ofte sat til at gentage og til at løse problemer med ét korrekt svar. Det bliver de nærmest 'slået ned' af. De skal hellere skabe, arbejde som ingeniører og komme med mange forskellige løsninger på et problem".
Erfaringerne fra ISI projektet understøtter at en tilgang til undervisningen, hvor der både lægges vægt på læring gennem tilegnelsesmetaforen ogdeltagelsesmetaforen, giver mening for både elever og lærere.Forskellen mellem de to metaforer for læring, handler mest af alt om, hvordan du som lærer opfatter viden. I tilegnelsesmetaforen er viden noget, man tilegner sig og derefter besidder. I forbindelse med tilegnelsesmetaforen er man tilbøjelige til at opstille fagfaglige mål for undervisningen. Deltagelsesmetaforen anser læring som det at være en aktiv deltager i en given social praksis. Dermed lærer eleven gennem sin deltagelse, hvordan han konstruktivt kan deltage i en sociale kontekst. Derfor vil læreren ofte opstille målsætninger som fx selvstændighed, samarbejdsevne, selvtillid, formidlingsevner osv. I mine øjne favner den nyudgivne didaktik begge metaforer og skaber derved muligheden for både at arbejde med fagfaglige mål og mere generiske mål.
På Big Bang 2018 kommenterede Christine M. Cunningham på fordelene ved netop at koble disse metaforer. Her udtalte hun at hendes nuværende forskning peger på at elevernes læringsudbytte optimeres når det sker i snitfladen mellem de to metaforer. Den omtalte forskning henvises der også til i denne udemærkede artikel "Husk børnene i teknologipagten",der yderligere sætter fokus på vigtigheden af at have fokus på børn og læring i forbindelse med teknologipagten. Forskningen er ikke udgivet endnu og jeg ser frem til at læse hendes fremtidige artikler.
Har du ikke helt styr på forskellen mellem Anna Sfards beskrivelse af tilegnelses- og deltagelsesmetaforen skal du ikke snyde dig selv for hendes fremragende artikel: Two Metaphors for Learning and the Dangers of Choosing Just One, (Anna Sfard. Educational Researcher, Vol. 27, No. 2. (Mar., 1998), pp. 4-13).
Hvad er engineering I en dansk kontekst - ifølge EIS?
Det didaktiske skriv ”Hvad, hvordan og hvorfor - Didaktik og metoder til Engineering i skolen” er udarbejdet i forbindelse med projektet “Engineering i skolen” (EiS), som har til formål at bringe engineering ind i naturfagsundervisningen i grundskolen.
Didaktikkens primære målgruppe er undervisere i naturfag i grundskolen. Yderligere nævnes det, at lærere i andre fag, kommunale naturfagskoordinatorer, undervisere på læreruddannelserne og andre med interesse for undervisning i grundskolen ligeledes kan have glæde af at læse med.
Ligesom MONA artiklen Engineering - svaret på naturfagenes udfordringer, ser didaktikken: ”Engineering som en praksis i undervisningen der handler om, hvordan man skaber praktiske løsninger på praktiske problemer. Hvordan man indkredser et problem. Hvordan man kommer frem til et godt design. Hvordan man vurderer om en løsning er “god.” (Sillasen, Daubjerg & Nielsen, Mona, 2017, nr. 2, s. 69).
Her vil mange fra ingeniørfaget nok indvende, at det moderne ingeniørfag er mangfoldigt - i det perspektiv virker ovenstående beskrivelse lidt forenklet. Dog må man have in mente, at forfatterne ikke forsøger at udvikle en definition af ingeniørfaget. Deres ærinde er blot at beskrive, hvordan grundskolen kan give elever grundlæggende indsigt i en ingeniørs arbejde og arbejdsmetoder. Til dette formål er beskrivelsen meget brugbar.
Engineering designprocessen
Med udgangspunkt i den måde ingeniører arbejder på, opstilles der i didaktikken en række karakteristika for ingeniørarbejde. Det understreges at undervisningen skal afspejle, hvilke processer ingeniører anvender, når de er problemløsere eller udviklere af ny teknologi: problemanalyse, idegenerering, inddragelse af viden og trinvis forbedring af løsningsforslag.
Engineering Design-processen består af følgende syv delprocesser:
- Forstå udfordringen: Læreren præsenterer udfordringen. Elevgrupper og lærer bliver enige om mål og rammer for det kommende arbejde. Grupperne beskriver udfordringen med egne ord.
- Undersøge:Elevgrupperne kortlægger relevant viden, som de får brug for i arbejdet med udfordringen. De skaffer og tilegner sig viden.
- Få idéer: Elevgrupperne forhandler og vælger ideer, de vil gå videre med.
- Konkretisere:Elevgrupperne konkretiserer, skitserer og vælger materialer til den konkrete ide. De planlægger det videre arbejde og fordeler opgaverne.
- Konstruere:Elevgrupperne virkeliggør deres ide til prototype med valgte materialer og redskaber.
- Forbedre:Elevgrupperne tester, evaluerer og forbedrer prototypen.
- Præsentere:Elevgrupperne præsenterer løsning, overvejelser om designprocessen og valg truffet undervejs.
Det er syv gode delprocesser, som helt sikkert kan bruges af læreren til at undervise grundskoleelever ud fra. Specielt er det positivt, at der er lavet metodekort, som understøtter arbejde med den enkelte delproces. Disse metodekort kan anvendes direkte i undervisningen og giver en god tilgang til elevaktiviteter i de enkelte delprocessers. Du finder dem her: https://astra.dk/engineering/didaktik
Engineering er en iterativ model
Den tidligere nævnte MONA-artikel beskriver, at engineering tager udgangspunkt i innovation- og designprocesser, som er værdiskabende og iterative forløb (Sillassen, Daugbjerg, Nielsen, 2017).Det ligger i tråd med ovenstående liste, der beskriver indholdet i en eksemplarisk engineering undervisning. Her gengiver punkt nr. 5 og 6, at engineering bør bygge på karakteristika fra iterative og innovative processer. Det skal nævnes, at Iterative processer anvender gentagne cykliske tiltag via små frem-og-tilbage skridt, der dog går fremad mod en forandring. Forstået som at man fx i konstruerdelprocessen opdager, at man har anvendt det forkerte materiale og derfor må tilbage i konkretiserdelprocessen og starte igen. Eller det kan være, at eleverne i konstruerdelprocessen opdager, at deres ide ikke er realiserbar og derfor må tilbage til idedelprocessen.
Hvad er en god iterativ proces egentlig?
George P. Huber and Andrew H. Van de Venhar undersøgt hvad en konstruktiv innovationsmodel skal kunne. De siger: “A good model of innovation development does more than simply define its component events; it strings them together in a particular temporal order and sequence to explain how and why innovations unfold over time.”
Det vil sige, at en god model ikke blot skal beskrive delprocesserne, men den skal facilitere en retning for rækkefølgen af de enkelte delprocessers afvikling. Den sidste del af denne definition udfordrer engineering designprocessen. Den eksisterende model faciliterer i mindre grad elevernes vej gennem processen. Det didaktiske skriv argumenterer for den ”manglende” stringens ved at eleven skal have frihed til at finde sin egen vej gennem processen. Dermed har eleverne og læreren flere ”indgangsniveuer” og kan derved starte med at bygge eller eksperimentere frem for at være bundet til en forudbestemt vej igennem processen.
Yderligere pointeres det, at når engineering metoden anvendes bør undervisning stile imod at genskabe eller reflektere følgende punkter:
- Tage udgangspunkt i et problem eller en udfordring
- At være organiseret i projektgrupper, hvor deltagerne repræsenterer mange forskellige fag og kompetencer
- At inddrage relevante teknologier
- At være løsnings- og/eller produktorienteret
- At inddrage innovative designprocesser og fremstille en eller flere prototyper, som gradvist forbedres
- At være målrettet, processtyret og ofte iterativ i forsøget på at finde en tilfredsstillende løsning
- At inddrage naturvidenskabelig viden, matematik og IT, når det er relevant
- At være underlagt tidsmæssige, økonomiske, miljømæssige, etiske og andre begrænsninger, der kan formuleres som kravspecifikationer, som løsningen skal overholde. (Hvad, hvordan og hvorfor - Didaktik og metoder til Engineering i skolen)
Stilladsering, lærerens rolle, frihedsgrader og læringsmål
Det didaktiske skriv konstaterer, at ”Engineering-aktiviteter udfordrer traditionelle måder at tilrettelægge og gennemføre naturfagsundervisning på, fordi engineering er organiseret som problemorienteret projektarbejde, hvor eleverne fordyber sig i at konstruere en prototype gennem iterative design- processer”. Herefter gives der en god og praksisnær beskrivelse af lærerens rolle, frihedsgrader og eksempler på læringsmål. Specielt afsnittet omkring frihedsgrader, som arbejder med struktureret, guidet og åbent forløb, angiver gode redskaber til, hvordan læreren kan differentiere elevernes arbejde i de enkelte delprocesser. Det giver læreren mulighed for at skabe en progression for sin implementering af engineering som arbejdsmetode.
Læreren hjælpes yderligere af en detaljeret gennemgang af, hvordan der kan arbejdes med at planlægge, gennemføre, og evaluere elevers arbejde og læring med en engineering udfordring.
Jeg tænker, at dette fokus har stor betydning, da det er min erfaring at hvis man ikke giver plads til progression for forståelse af den iterative proces, fortaber eleverne og læreren sig i forståelsen af arbejdet med en "fullscale model”. Det er derfor glædeligt, at didaktikken ser progression som en grundsten og peger på tydelige redskaber, som kan anvendes af lærerne.
MetodeKit til Engineering
Metodekit til Engineering forsøger at skabe et udgangspunkt for, at lærere og elever kan træne og drage fordel af de metodekort og tankegange, der hører til de syv delprocesser inden for engineering. Dette gøres ved, at der præsenteres allerede kendte øvelser i en engineering sammenhæng.
Målet er at læreren kan træne eleverne ved hjælp af opgaver af kortere varighed, metodekort og delprocesser.
Dette redskab kan hjælpe læreren med at implementere engineering i den daglige undervisning - så engineering som metode får liv udover den obligatoriske projektuge.
Det er min erfaring, at eleverne har vanskeligt ved både at forstå̊ hele den iterative-proces, løse en problemstilling, forholde sig til nye metodekort osv. i forbindelse med projektuger. Det er simpelthen for meget at forholde sig til og de vil opleve kognitiv overload. Metodekittet forbereder eleverne på mødet med metodekort, proces og tankegange i diverse delprocesser i mindre doser, hvilket kan forebygge netop kognitiv overload. Jeg ser MetodeKittet som et konstruktivt redskab, der kan bruges direkte i undervisningen. I mine øjne bør dette redskab opskaleres, gøres skarpere og anvendes som grundlag for lærerkurser, som kobler EIS-didaktikken med konkrete undervisningsøvelser. Lidt a la den måde man implementerede og satte fokus på den naturvidenskabelige arbejdsmetode i projektet ”MetodeLab”. EIS-projektet pointerer, at MetodeKit til Engineeringer et dynamisk redskab, som løbende vil blive opdateret og redigeret. Du finder altid den nyeste version på astra.dk/engineering.
Forskelle og ligheder på engineering, innovation og entreprenørskab
I mit blog indlæg ”Engineering i skolen” opfordrer jeg til en debat af forskelle og ligheder i engineering, innovation og entreprenørskab. Den tråd tager didaktikken op og opstiller følgende beskrivelser:
Innovation: ”Hvis den ide, eleverne arbejder med, er ny og original, så giver det elevernes arbejde et stærkt element af innovation og originalitet. Den proces eleverne skal igennem farves a, at der skal realiseres og argumenteres for noget absolut nyt”
Entreprenørskab: ”Hvis der på den anden side er tale om, at eleverne tager en ide, som er realiseret i mange andre situationer, men bringer den din ind i deres egen (nye) sammenhæng, så vil der være et stærkt element af entreprenørskab.”
Engineering: ”Her er det elevernes umiddelbare mål at løse et foreliggende problem gennem brug af viden og teknologi; ikke at skabe rum for handlinger, der fører til værdiskabelse.” (p. 62-63)
Kompetencebeskrivelserne skal tage udgangspunkt i folkeskolen
Den ovenstående skelnen mellem innovation, entreprenørskab og engineering skal ses i lyset af, at der flere gange henvises til at der er store snitflader i de tre metoder i tre metoder. Yderligere nævner EIS didaktiken, at Jan Alexis’ beskrivelse af eleveres innovative kompetencer kan brydes op i fem underkompetencer. Læs mere om dette emne her: Hvordan bedømmer man innovative kompetencer i undervisningen?
Det er dog en udfordring, at Jan Alexis’ forskning er gennemført i gymnasieregi, hvilket betyder at man ikke kan overføre resultaterne direkte til grundskolen. Derfor håber jeg, atEis-projektet udvikler et redskab til at indfange elevers kompetence, når de arbejder med engineering. Allerhelst ender dette arbejde med at blive en hjælp til at monitorere elevers kompetence nationalt. Dette sker imidlertid kun, hvis det udvikles på baggrund af og med øje for praksisanvendelse i grundskolen. I mine øjne kan EIS-projektet søge inspiration hos og arbejde videre på baggrund af den ramme, som opstilles bogen Fire-dimensional uddannelse.
Godt og grundigt afsæt
(Dette afsnittet er rettet 15/5-18 15:45 med en uddybning)
I det fremtidige arbejde kan der med fordel klarlægges fællesmængder, samt hvor de forskellige iterationsprocesser adskiller sig rent fagdidaktiks og fagpædagogiks. Det ideelle vil være at lærerene kan træne kompetencer i et innovations projekt i f.eks. dansk og bevidst sætte dem i spil i et engineering projekt. Det kræver dog et redskab som tydeliggøre hvordan man som lærer skaber transfer mellem engineering, innovation og entreprenørskab - også i forhold til skolens andre fag.
Som metoden er beskrevet nu er det mit gæt (og det er et gæt), at humanistiske lærere vil anse engineering projekter som værende et naturfagligt projekt. Dermed kan det være svært at ”overtale” dem til at samarbejde omkring et længerevarende engineering projekt eller en engineering projektuge. Det vil være en fordel at lokalisere og tydeliggøre hvilke fagbegreber, læringsmål, mindset, metodekort og arbejdsopgaver, fra engineerings syv delprocesser, der matcher iterative processer fra skolens andre fag i skolen. Specielt tænker jeg, at det er vigtigt at finde fagbegreber som går på tværs af innovation, entreprenørskab og engineering. Det kunne f.eks være begreber som divergering, konvertering, emergere, prototype, muckup, diversitet, persona osv. Det vil skabe et fællessprog, både for elever og lærere, samt mulighed for synergi og transfer mellem de mange iterationer, som introduceres i grundskolens mange kontekster. Dermed kan lærerne trække på disse fællesbegreber i den ”normale” dansk undervisning eller geografik undervisning. F.eks. kan persona begrebet anvendes i geografi i forbindelse med elevernes undersøgelser af demografi, erhverv, globalisering og levevilkår. Dataopsamling fra elevernes data opsamling kan kommunikeres via en persona beskrivelse.
På den måde arbejdes der med undersøgelses- og kommunikations-kompetencen - to af de fire centrale kompetencer i naturfaget, men det kobles med et centralt begreb, som går på tværs af diverse iterations processer. Du kan se et eksempel på det her: http://innovationslabhvidovre.tumblr.com/post/91160129012/8-klasse-p%C3%A5-langh%C3%B8jskolen-i-hvidovre-har-brugt
I dansk kan der, i forbindelse med personbeskrivelsen i en boganmeldes, inddrages en persona beskrivelse. Dermed arbejder eleven med at kunne udtrykke sig forståeligt, klart, varieret, i skrift, billede og i en form, der passer til genre og situation. Så kobles et centralt iterativt begreb til centrale danskfaglige dimensioner - i denne situation er det fortolkning og kommunikation som er i fokus.
Vi har brug for vidensdeling af dine praksiserfaringer
Alt i alt er det et flot stykke arbejde som EIS-projektet har påbegyndt og det giver et kvalificeret startsted. Jeg håber at det følges op af en grundig analyse, både didaktisk og pædagogisk, af de praksiserfaringer der gøres i de kommende år. Jeg afslutter dette lange blogindlæg med en positiv opfordring til, at du i kommentarfeltet byder ind med dine erfaringer fra dit arbejde med engineering i din daglige undervisning.
