Kunnskap og miljøbevissthet gjennom utforskende feltarbeid

Nå som vi har fått Kunnskapsløftet måtte vi se hva det stod om utvikling av elevers holdninger til natur- og miljøvern i den nye læreplanen i Naturfag. Vi leste kompetansemål-formuleringene og fant faktisk ingenting! Og dette er kanskje ikke så overraskende. I Kunnskapsløftet skulle alle læringsmål formuleres som målbare kompetanser. Men måling av elevers holdninger er svært problematisk. Hvis vi bruker skriftlige eller muntlige prøver til å spørre etter miljøbevisthet og andre holdninger risikerer vi at elever av taktiske grunner uttrykker andre holdinger enn dem de egentlig står for. Når vi ønsket å vektlegge miljøvevisshet og naturglede måtte vi derfor gå til innledningen til fagplanen og Læreplan – generell del.

I læreplanen under Formål står det at ” Kunnskap om, forståelse av og opplevelser i naturen kan fremme viljen til å verne om naturressursene, bevare biologisk mangfold og bidra til bærekraftig utvikling” og at  ” ... naturfag [skal] bidra til at barn og unge utvikler kunnskaper og holdninger som gir dem et gjennomtenkt syn på samspillet mellom natur, individ, teknologi, samfunn og forskning”. I tillegg er utvikling av det miljøbevisste menneske et av de syv hovedområdene i Læreplan – generell del.

I dette opplegget vektla vi derfor miljøbevissthet som læringsmål samtidig som vi jobbet med kompetansemål i Forskerspiren. Etter en presentasjon av undervisningsopplegget vil vi i denne artikkelen vurdere elevenes læringsutbytte og diskutere hvilke faktorer i opplegget som kan ha vært viktige for elevenes læringsutbytte.

Vannprosjektet

For elevene har vi satt opp følgende læringsmål for prosjektet:

• Dere skal kunne forklare og gi eksempler på begrepene biotiske og abiotiske faktorer
• Lære å observere nøyaktig og argumentere naturvitenskapelig
• Lære å skrive argumenterende  vitenskapelig rapport

Undervisningsopplegget, kalt Vannprosjektet, gjennomføres i all hovedsak i løpet av en skoledag på 9. trinn og består av tre hovedkomponenter. Om morgenen klokken ni møter elevene ved et elveutløp til et vann nær skolen. Der får de utlevert et ark med informasjon og oppgave (se egen ramme), utstyr, en kort demonstrasjon av bruken, og blir bedt om å bruke håv og bakk til å samle inn smådyr som lever på bunnen nær strendene. De arbeider i grupper på to eller tre. De tar innholdet i håven ned i en hvit bakk slik at de lettere kan lete etter smådyr. Elevene må selv samle inn smådyr og putte funn i en ”isboks” med vann fra vannet. De vet at de siden selv skal vurdere hvilke smådyr det kan være de har funnet. En elev blir med en lærer ut i gummibåt for å foreta et planktontrekk. Det utløser alltid mye fasinasjon hos elevene når grumset i glasset med prøven fra planktontrekket ved nærmere ettersyn viser seg å være yrende planktonliv. En elev i hver elevgruppe får ansvar for måling av pH og O₂ og innsamling av plankton. På forhånd har fått utdelt et enkelt skjema med overskrifter for enkel loggføring av observasjoner. Arbeidet tar en times tid. Vi har god erfaring med legger prosjektet til perioder hvor skolen har lærerstudenter slik at det kan være flere voksne med ut samtidig som lærerstudentene får med seg en verdifull erfaring.

Oppgave: Dere skal velge et smådyr dere finner i vannet. Skriv en rapport der dere presenterer observasjoner av kjennetekn på smådyret og dets omgivelser samt kunnskap om smådyret. Dere skal bruke observasjonene og kunnskapen til å begrunne en påstand om hvilken artdet er dere har studert og hvor gode leveforhold den har i vannet.

Etter en lunsjpause møter alle på naturfagsalen. Der finner elevene luper, bestemmelses - nøkler, bilder og informasjon om smådyr i vann samt noen håndbøker. De ser på smådyr i lupen og på informasjon og bilder av smådyr i vann. Etterhvert velger de seg ett smådyr å studere nærmere. De trenger ofte å gjøre nøyaktige observasjoner av utseende, fargemønstre, lengder og annet. Også andre smådyr de har funnet forsøker de å artsbestemme. Lærer går rundt å veileder og viser hvordan en bruker utstyr og utdelt informasjon.

Den tredje og siste aktiviteten er skriving av rapport. Elevene får utdelt en mal med overskrifter og korte forklaringer. I tillegg til overskrift skal eksperimentrapporten inneholde en introdusjon, en metodedel, observasjoner, og en diskusjonsdel. Under observasjoner inngår også biotiske og abiotiske faktorer, inkludert andre smådyr de har funnet. I diskusjonsdelen skal de skal fremsette en påstand om hvilket smådyr de har funnet og begrunne dette med observasjoner og teori fra artsnøkkler. De skal med andre ord argumentere naturvitenskapelig for en konklusjon. Mange grupper skriver observasjoner inn på PC etterhvert og noen pleier nesten å bli ferdige med rapporten før de blir bedt om å begynne å rydde klokken er to.

Hovedideene i opplegget er at elevene skal arbeide utforskende både med observering og litteraturstudier, de skal skrive en rapport der de må legge frem sin egen begrunnede konklusjon, og engasjemang og feltarbeid muliggjør konkretisering og erfaring med anvendelse av teoretiske begreper fra økologien. Vi valgt biologi og smådyr i vann som faglig kontekst. Ideene er likevel generelle og godt kjent fra fagdidaktisk litteratur, og bør kunne brukes også i arbeid med andre faglige tema og miljøspørsmål.

Fra elevrapport:

Vurderingen vår om, at dyret vi fant er en vannymfe, er bygget på at nymfen vår har seks armer, fire vinger og er grønn. Øyenstikkeren har også to følehår foran, tre haler bak (to tykke på siden og en tynn i midten). Vannymfen er litt mindre enn den andre gruppen øyenstikkere, libeller. Nedre parti på nymfen er delt opp i syv deler. Vår nymfe er en hann pga av den sterke grønne fargen (hunnene har mindre svake farger).

Didaktisk tenkning bak opplegget

Motivasjon og miljøbevissthet: En hovedtanke bak prosjektet var å øke elevens involvering gjennom å bruke en utforskende arbeidsmåte. Elevene skulle derfor selv bruke utstyret, finne smådyrene og prøve å identifisere disse. Vi regnet med at nærhet og kjennskap til detaljer ved ett selvvalgt smådyr skulle fremme elevenes interesse. Vi håpet at nærhet og opplevelsen av at det fantest et yrende liv der de ikke visste det var noe sammen med et fokus på disse smådyrenes behov og levevilkår skulle gi elevene et sterkere og mer empatisk forhold til natur og smådyr og erkjenne verdien av rent vann.

Naturvitenskapelig argumentasjon: Vi ønsket at elevene skulle få en begynnende forståelse for hvordan naturvitere argumenterer. I tillegg til rapportmalen med overskrifter og korte forklaringer får elevene en kort forklaring ved oppstarten tilbake på naturfagsalen. Her blir de fortalt at læreplanen sier at de skal kunne ”forklare hvorfor argumentering, uenighet og publisering er viktig i naturvitenskapen”.  Lærer forklarer så hvordan forskere både må legge frem sine observasjoner og foreslå tolkninger av disse. For at tolkninger skal kunne vurderes av andre må de begrunne påstander med egne observasjoner samt kjent naturfaglig teori. Elevene skal bruke egne observasjoner i sin argumentering. Den aktuelle ”teorien” som skal støtte argumentene er svært lite abstrakt da den særlig bestod av beskrivelser og bilder av smådyr. Vi tenkte derfor at dette kunne være en god læringskontekst for elever som er uvante med naturvitenskapelig argumentering.

Det vi ikke gjorde, var å lage et naturvitenskapelig argument ’på tavlen’ sammen med elevene og gi dem et eksmpel på en argumenterende rapport. Vi hadde heller ikke en diskusjon med elevene i etterkant om hva de hadde lært om naturvitenskapelig argumentering. Slik refleksjonsdialog sammen med konkrete eksempler er ofte nødvendig hvis elevene skal sitte igjen med eksplisitt kunnskap om naturvitenskapelig argumentering.

Økologi: I forkant av vannprosjekter har naturfaglærer undervist i økologi med vekt på begrepene produsenter, konsumenter og nedbrytere, biotiske og abiotiske faktorer, konkuranse mellom organismer og feltarbeid. Feltarbeidet gav mulighet for konkretisering og egen ressonnering ved hjelp av disse begrepene. For å øke elevenes økologosk kunnskap og bevissthet krever vi at eksperimentrapporten skulle innholde observasjoner om biotiske og abiotikse faktorer i omgivelsene, samt en diskusjon om det valgte smådyr hadde det bra der det levde.

På tross av klar relevans har vi ikke fokusert på systematikk eller insekters livsløp da dette ikke er med i læreplanen. Abiotiske og biotiske faktorer ble observert under feltarbeidet og krevd inkludert i rapportene. Men vi hadde ikke en oppsummerende samtale om hvordan smådyrene var en del av et økosystem og hvordan smådyrenes trivsle kunne tenkes å være relatert til observerte forhold. Konteksten med smådyr og deres omgivelser blir dermed ikke utnyttet til å trene elevene i å se hordan ulike biotiske og abiotiske faktorer kan være med å forklare livsbetingelsene for smådyrene og om det var noe i miljøet som kunne tolkes som faretruende. Når vi ikke har gjort dette, er det fordi vi har vært redd prosjektet skal legge beslag på for mye tid.

Vurdering av læringsutbytte

Når vi har valgt å skrive denne artikkelen om vannprosjektet er det fordi vi mener at fungerer lærerikt og verdifullt for elevene. Dette bygger vi på inntrykk underveis fra ti prosjekt gjennom flere år, intervju med to grupper av elever, ulike læreres vurdering av prosjektet samt analyse av elevenes eksperimenmtrapporter. Dataene tyder på at både elever og lærere trivdes med prosjektet, lærerene vurderte det som lærerikt, elevene lærte mye om utstyr og feltarbeid, litt om navn og utseende på smådyr og biotiske og abiotiske faktorer. Alle som leverte rapport formulerte konklusjoner underbygget av observasjoner og ting de hadde lest, men antall underbyggende observasjoner varierte sterkt.

Det tydeligste læringsutbytte var elevenes fasinasjon over smådyr og plankton og uttalelser om verdien av smådyr og av å ”ta vare på naturen mens vi har den”. I et kommentarfelt i etterkant av selve rapporten uttrykte de fleste elevene at det hadde vært et interessant og lærerikt prosjekt. På naturfag.no presenterer vi disse inntrykkene mer i detalj i en utvidet versjon av denne artikkelen.

Læringsutbytte utdypet

Underveis så vi at de aller fleste elevene arbeidet ivrig og engasjerte både i feltarbeidet og i arbeidet med analyser på naturfagsalen etterpå. En observasjon her var også at ingen elever nevnte ordet friminutt. Klokken ringte ut og inn, men elevene bare arbeidet videre.

Vi interjuet to grupper av elever ett helt år etter at de hadde vært med på et vannprosjekt, en gruppe med gode karakterer og en gruppe med svake karrakterer (2-3) i naturfag. Vi bad dem fortelle hva de hadde lært. Det var da tydelig at elevene husket mye av det de hadde gjordt rent praktisk, inkludert navn på utstyr og prosedyrer for innsamling og identifisering av smådyr. De fleste nevnte ulike observasjoner av biotiske og abiotiske faktorer, og noen få brukte også disse begrepene. De gjenga enkle beskrivelser av noen smådyr og navn på noen få av dem, og begrepet gjenngroing ble brukt av en elev. Når det gjalt naturvitenskaplig argumentering kunne ingen forklare dette, men flere hadde fått med seg at de i rapporten skulle begrunne en påstand om hvilket dyr de hadde funnet.

Det som kom klarest ferm i intervjuene var at elevene hadde fått sterke opplevelser av natur og smådyr. En hadde tydeligvis begyndt å se på vannet når han var forbi og mente nå å kunne se at det var en liten endring til det bedre når det gjaldt forurensning. På spørsmål om hva de hadde lært gjennom vannprosjektet svarte en elev at det er ” Viktig å ta vare på slike steder. Kunne vært et fint sted, men nå er det bare kloakk”. En annen svarte ”At det var liv der vi ikke trodde det var liv”, og en spurte: ”Slipper de ut kloakk enda?”. Elevene i den faglig svakere gruppen ble også spurt om de nå verdsetter småvann og smådyr mer. De tre svarte ”Ja!” unisont, og en la til at ”det er viktig å ta vare på naturen mens vi har den”.

Lærernes kommentarer samsvarer med elevenes. Etter en pionerperiode med to engasjerte lærere, bruker flere naturfaglærer opplegget med sine klasser. En av lærerne stoppet en av oss i gangen noen dager etter at han hadde hatt opplegget. Han fortalte at han nå hadde fått sett på rapportene: ”Eg ser de har lært en del fra prosjektet!” Til nå har 10 klasser brukt opplegget, og bare i en av klassene rapporterete læreren om litt svakt engasjement.

Vi arbeider nå med en mer systematisk analyse av eksperimentrapportene fra noen av klassene. Der ser vi blant annet sett på om elevene fremmer begrunnede påstander i diskusjonsdelen og om de bruker observasjoner og informasjon fra litteraturen som begrunnelser. Når resultatene av denne analysen er klar, vil de bli lagt ut her.

Hvilke elementer i opplegget er sentrale for læringsutbytte?

Et vannprosjekt med identifisering av smådyr kan gjennomføres på mange måter. Vi tror at noen av elementene i opplegget er spesielt vesentlige for det engasjement og læringsutbytte vi oppnår.

Det store engasjementet som de fleste elevene viser merner vi henger sammen med den åpne utforskende arbeidsmåten. Det å finne smådyr selv, og det på steder der de ikke visste om noe liv, så vi ofte at vekket elevenes interesse. Dette kommer til uttrykk i fokusert arbeid og i utbrudd underveis som "Se hva jeg fant!" (se videosnutter på naturfag.no)

Vi tror generelt at en forutsetning for å ønske å bidra til vern og beskyttelse er at en har et positivt forhold naturen. Utvikling av positive holdninger til natur- og miljøvern i vårt opplegg mener vi henger sammen med overraskelsen hos elevene når de ser alt livet i vannet kombinert med dybdestudiet de gjør av et smådyr de selv har funnet og valgt. Dybdestudiet med observering og lesing mener vi å se at gir elevene detaljkunnskaper og en nærhetsopplevelse gir dem et sterkere forhold til naturen de har studert.

Når det gjelder naturvitenskapelig argumentering, valgte vi å gjøre det argumenterende formålet til vitenskapelige eksperimentrapporter tydeligere enn det som ofte er vanlig. Vi gav elevene en mal med et kjent standardoppsett på vitenskapelige artikler bestående av fire enkle seksjoner: Innledning, Metode, Observasjoner og Diskusjon (Gjerne kalt IMRaD struktur, se Kolstø 2008). Under diskusjon skrev vi en kort forklaring på hvordan elevene skal lage begrunnede funn:

Diskusjon
(Svaret på forskningsspørsmålene deres)

Begrunnelse av artsbestemmelsen på bakgrunn av det dere har lest og hvordan det stemmer med observasjonene dere gjorde av dyret/planten og levestedet (biotiske og abiotiske faktorer).

Begrunnelse av hvordan dere tror "deres" art har det/kommer til å få det i Apeltunvannet: Hva arten/gruppen spiser, hvem den kan bli spist av, hvor den pleier å trives, hvor vanlig dere tror arten er i Apeltunvannet, forurensingstegn..

Diskusjon hos elevgruppe på 9. trinn:

Vannymfen er svært vanlig i Norge med 15 forskjellige arter. De holder seg som oftest i nærheten av vann og drar sjelden fra flokken sin. Hvis du først støtter på en vannymfe så er det mest sannsynlig i et område som passer dens habitat. Vi tror også at den trives veldig godt ettersom det kryr av mindre organismer og larver i Apeltunvannet. Vi tror arten er veldig vanlig i Apeltunvannet, med tanke på antallet som ble funnet av vår gruppe og de andre gruppene som deltok i prosjektet.

Vi påpeker muntlig for dem at forskere skrive sine eksperimentrapporter slik at kollegaer kan se hva som er observasjoner og hva som er tolkninger. For at kollegaer skal vurdere konklusjoner som vitenskapelig holdbare må de så begrunne konklusjoner med obsrvasjoner og teori, og peke på observasjoner som kan gjøre konklusjonen mer usikker. Denne korte forklaringen av struktur og formål med eksperimentrapporter komnbinert med en enkel mal med korte forklaringer tror vi er bakgrunnen for at så mange av elevene la frem argumenter i diskusjonsdelen av eksperimentrapportene. I tillegg var den aktuelle teorien av beskrivende art. Dette tror vi gjorde naturvitenskapelig argumentering tilgjengelig også for faglig svake elever. I en analyse av rapporter skrevet av elever uten denne malen fant vi mange rapporter uten argumenter.

Avsluttende kommentar

I denne artikkelen har vi vært opptatt av hvordan vannprosjektet er med på å fremme evenes naturglede og miljøbevissthet og deres ferdighet i naturvitenskapelig argumentering. Det nære møte med ukjent liv gjør et inntrykk på mange elever. Sterk naturopplevelse kan også gjøre at erfaringer fra prosjektet huskes lenge av elevene og at kunnskap ervervet ikke glemmes så fort. Samtidig er holdningsdelen av opplegget ikke bare en heldig tilleggsgevinst mens kunnskap om biotiske og abiotiske faktorer og naturvitenskapelig argumentering er det egentlige målet. Verdsetting av natur og smådyr er et svært viktig mål i seg selv. Vi tror at et sterkt og positivt forhold til naturen er en forutsetning for utvikling av ansvarlige holdninger i miljøsaker.

I vårt prosjekt ble vannkvalitet og livsbetingelser tematisert, og i dagens verden er dette er et viktig problemområde. I slike problemområder hvor både politikk og naturvitenskap er involvert vil naturvitenskapelige rapporter og argumenter bli brukt i debatter i det offentlige rom. Da er det viktig at den oppvoksende generasjon greier å skille mellom gjennomtestet etablert naturvitenskapelig kunnskap og foreløpige påstander knyttet til enkeltstudier og ny anvendelse av etablert kunnskap. Det at naturvitenskapelige påstander er bygget på argumenter gjør at de er diskuterbare samtidig som kravet til begrunnelser kan gøre dem solide. Gjennom prosjektets fokus på naturvitenskaplig argumentering håper vi at elevene skal få en begynnende forståelse for hvordan naturvitenskapelig kunnskap kan være mer eller mindre solid og at den i  prinsippet alltid diskuterbar samtidig som kritikk forutsetter argumenter.
 

Referanser

Kolstø, S. D. (2008): Skriving av eksperimentrapporter som opplæring i argumentering. Naturfag 3/08 s. 17-19.