Modelbaserede undersøgelser er en mulighed for at dine elever kan arbejde i dybden med forståelse af naturvidenskabelige fænomener. I modelbaserede undersøgelser konstruerer og reviderer eleverne deres egen model, mens de gennem undersøgelser udvikler deres forståelse af et fænomen. Modellerne benyttes som udgangspunkt for, at eleverne udvikler naturfaglige forklaringer på et fænomen.
Modelbaserede undersøgelser (MBU) betegnes i Fælles Mål som ‘Modellering som proces’. De to betegnelser dækker altså over samme metode. MBU er en undersøgelsesbaseret tilgang, hvor det i lighed med 5E-modellen er vigtigt, at eleverne får erfaringer gennem undersøgelser, inden undervisningen bliver forklaringsrettet.
Centralt i en MBU- undervisning står elevernes samarbejde og diskussioner af naturfaglige forklaringer. Eleverne lærer i fællesskab og af egne undersøgelser. Lærerens stilladsering af forløbet og de enkelte processer er altafgørende for, at ovennævnte kan finde sted.
Som lærer kan du stilladsere et MBU-forløb ved at:
- Planlægge diskussioner der lægger op til kritisk tænkning
- Tilskynde eleverne til at dele deres idéer og mentale modeller for at forklare fænomenet, hvor det er muligt
- Lytte til diskussioner, stille åbne og produktive spørgsmål, der kan understøtte elevernes tænkning og idégenerering
- Præsentere ‘anerkendt’ model på et passende tidspunkt
- Facilitere elevernes kritiske vurderinger af modellen, fx ved at udfordre hverdagsforestillinger og præsentere alternative modeller som eleverne kan analysere data i forhold til
Elevernes rolle i MBU-forløb er at:
- Bruge modeller til at forudsige resultater af undersøgelser og forklare deres begrundelse
- Holde deres hypoteser op mod deres undersøgelser
- Stille spørgsmål og deltage i diskussioner om, hvordan deres indsamlede data kan forklares ud fra modellen
- Udvikle naturfaglige forklaringer på videnskabelige fænomener ud fra modeller
Kom godt i gang med et MBU-forløb
Strukturen for et MBU-forløb kan se sådan ud.
Faser i lærerens stilladsering
Elevernes arbejde kan have forskellige karakter undervejs i et MBU-forløb. Der er fire faser, hvor du som lærer bør have et særligt fokus på stilladsering:
- Forarbejde
- Engagere og aktivere viden hos eleverne
- Udvikle elevernes forståelse
- Udvikle elevernes naturfaglige forklaringer
Eksempler på forløb Modellering af kompostbunken, Modellering af en tur ud i universet eller Modellering af Jordens og Solens bevægelser. Læs mere om Model Based Inquiry.
Forarbejde
Forarbejdet ligger før selve undervisningen og foregår uden elever. Det er her, du som lærer får indsigt i og overblik over de elementer, der skal indgå i forløbet.
Din opgave som lærer er, at:
- Finde et komplekst fænomen
- Udforme et styrende spørgsmål
- Konstruere et bud på en model og en naturfaglig forklaring
- Udpege relaterede fænomener, begreber og sammenhænge, som udgangspunkt for valg af læringsmål og aktiviteter
- Udvælge og designe relevante undersøgelsesaktiviteter
1 Find et komplekst fænomen
Find et komplekst fænomen, som forløbet kan tage udgangspunkt i. Det kan fx være en autentisk begivenhed (fx regnvejret på vej til skole), som eleverne skal give deres forklaring på. For at eleverne kan forklare det komplekse fænomen, skal de kunne forklare og gøre brug af relaterede fænomener, begreber eller sammenhænge (de skal fx vide noget om fordampning og fortætning).
2 Udform et styrende spørgsmål
Formuler et styrende spørgsmål, der skal være omdrejningspunkt for hele forløbet. Det kunne fx være: “I skal lave en model, der forklarer regnvejr.
3 Konstruer et bud på en model og en forklaring på fænomenet
Konstruer et bud på en endelig model. Når du som lærer selv skal give et bud på en endelig model, får du en fornemmelse af, hvordan én af mange elevmodeller kunne komme til at se ud. På samme måde udformer du et bud på en kausal forklaring på det komplekse fænomen. Forklaringen kan fx være: ‘Når solen varmer…fordamper …. når afkøles ….’ Vær opmærksom på, at kompleksiteten i model og forklaringer er på elevernes niveau og ikke overskrider, hvad eleverne forventes at kunne forstå.
4 Udpeg relevante fænomener, begreber og sammenhænge
Læg mærke til, hvilke relevante fænomener, begreber og sammenhænge, du har haft i spil i din model og dine naturfaglige forklaringer (pkt.3). Brug dem til at udpege de væsentligste relevante fænomener, begreber og sammenhænge, der er brug for, for at eleverne kan forstå det centrale i forklaringen af det komplekse fænomen. Udfyld fx en oversigt med de vigtigste elementer, der kan fremgå af elevernes modeller. se eksempel Hvad kan en model af … forklare og Hvad kan en model af kompostbunken forklare.
5 Udvælg og design relevante undersøgelsesaktiviteter
For hvert relaterede fænomen, begreb eller sammenhæng vælger du en undersøgelsesaktivitet, der kan hjælpe eleverne med at:
- forstå det væsentligste i et relateret fænomen eller en relateret sammenhæng
- forstå, at det kan bruges til at forklare det komplekse fænomen
Undersøgelsesaktiviteter kan fx være undersøgelser, såsom observation, eksperimenter og illustrationsforsøg, eller det kan være video, læsning, simulering, m.v. Til eksemplet med regnvejr kan det være undersøgelser med fordampning og fortætning.
Engagere og aktivere elevernes viden
Det er elevernes egne mentale modeller, idéer og erfaringer, der skal bringes i spil. Eleverne giver deres første bud på en model, der kan forklare det komplekse fænomen, samt forslag til hvordan det komplekse fænomen kan undersøges nærmere.
Din rolle som lærer er, at:
- Introducere eleverne for det komplekse fænomen og styrende spørgsmål
- Bringe elevernes idéer og erfaringer i spil
- Understøtte at eleverne opstiller hypoteser og undersøgelsesspørgsmål
- Facilitere at eleverne konstruerer og deler bud på deres model
1 Introducer eleverne for det komplekse fænomen og styrende spørgsmål
Det komplekse fænomen kan fx iscenesættes med en video, fortælling, billede m.v. (du kan fx vise en film med regnvejr). Du kan med fordel skrive det styrende spørgsmål på tavlen eller forberede en stor planche, så eleverne kan se spørgsmålet i hele forløbet.
2 Bring elevernes idéer og erfaringer i spil
Alle de idéer og erfaringer, som eleverne mener kan være nyttige til at forklare det komplekse fænomen, skal aktiveres. Det kan være delvise forståelser og hverdagsoplevelser. Der er ingen rigtige eller forkerte svar.
Brug fx produktive spørgsmål til at understøtte meningsskabende diskussioner i grupper eller fælles i klassen.
3 Understøt elevernes opstilling af hypoteser og undersøgelsesspørgsmål
Her skal eleverne have hjælp til at indsnævre deres indledende idéer og dele deres idéer i klassen fx ved at I sammen udarbejder en tjekliste, hvorpå I skriver alle de idéer eleverne kommer med. Placer tjeklisten så den er synlig og brug den aktivt igennem forløbet ved at tilføje/understrege på den gennem forløbet.
Lad også eleverne komme med forslag til undersøgelsesspørgsmål. Det kunne fx være spørgsmål som: ‘Hvad skal der til, for at det regner…?’, ‘Hvorfor bliver det koldt, når det regner ….?’, ‘Hvorfor stopper det med at regne…?’.
4 Konstruer og del bud på model
Med udgangspunkt i elevernes indledende idéer (pkt. 2), tjekliste og undersøgelsesspørgsmål (pkt. 3), kan de komme med deres første bud på en model.
Her kan du som lærer udvikle en konkret skabelon, der kan understøtte elevernes iterative proces med udvikling af deres model. En skabelon, der fx er inddelt i før, under og efter, er med til at forstærke fokus på det komplekse fænomen. Mange gange er det i ændringen over tid, at det komplekse fænomen og de relaterede fænomener og sammenhænge bliver tydelige. Eksempel på skabelon kan ses her Elevark kompostbunken og Skabelon til model af en tur ud i universet.
Eleverne skal have mulighed for at diskutere deres modeller med hinanden, så de kan få nye perspektiver på deres arbejde og teste deres idéer.
Udvikle elevernes forståelse
Elevernes forståelse og tænkning skal udfordres gennem undersøgelsesaktiviteter. Undersøgelsesaktiviteterne giver eleverne forskellige erfaringer og indsigter i forhold til det komplekse fænomen. Processen er iterativ, hvor eleverne fx undersøger noget, der giver anledning til, at de undersøger noget mere.
Undersøgelsesaktiviteterne skal give eleverne mulighed for at udvikle og koordinere deres viden og erfaringer, for dermed at opbygge en forklaring på det komplekse fænomen.
Din rolle som lærer rolle er, at:
- Facilitere målrettede undersøgelsesaktiviteter
- Holde styr på klassens erfaringer og idéer
- Facilitere at eleverne reviderer deres modeller
1 Faciliter målrettede aktiviteter
Understøt eleverne i at udføre de udvalgte undersøgelsesaktiviteter eller lad eleverne designe deres egne undersøgelser, der kan være med til at forklare relaterede fænomener eller sammenhænge. Brug af fx Produktive spørgsmål kan understøtte elevernes arbejde og forståelse.
2 Hold styr på klassens erfaringer og idéer
Vær med til at sikre en fælles meningsdannelse i klassen. Du kan hjælpe eleverne med at sammenkoble deres forståelse til det komplekse fænomen og at holde styr på alle klassens idéer ved en fælles opsamling efter hver aktivitet. Brug en oversigtstabel fx Opsamling på aktivitet eller Opsamling på aktivitet om kompostbunken.
Eleverne kan i mindre grupper diskutere og formulere 1-2 svar for hver kolonne – gerne i hele sætninger. Sørg for, at hele klassen får lejlighed til at diskutere erfaringer og idéer. Udfyld tabellen i fællesskab, fx på tavlen. Det kan være en god idé, at tabellerne er synlige under hele forløbet, da det ikke altid kan forudsiges, hvornår det vil give mening for eleverne at henvise til dem.
3 Faciliter, at eleverne reviderer deres model
Med baggrund i erfaringer fra undersøgelsesaktiviteter, diskussioner og oversigtstabeller reviderer eleverne deres model, ved at tilføje, ændre eller slette på modellen. Eleverne kan teste deres model ved at dele og forklare modellen for hinanden. Her kan farvekodede post-its hjælpe eleverne med at holde styr på deres proces.
Post-its er et godt værktøj til at illustrere iterationer og understøtte ændringer på modellen. Farvekodede post-its kan fx hjælpe gruppen med at holde styr på beslutninger, feedback fra andre grupper, repræsentere nogle af de spørgsmål de har osv.
Eleverne reviderer deres model af flere omgange og i takt med at de udvikler deres forståelse. Elevernes arbejde med modellerne gør deres tænkning synlig for dem selv, kammeraterne og læreren. Understøt deres arbejde ved at give dem mulighed for at forhandle, diskutere og for at generere nye idéer der kan testes.
Udvikle elevernes naturfaglige forklaringer
Her understøtter du, at eleverne kan forbinde deres forståelser sammen med en mere officiel forklaring på det komplekse fænomen. Eleverne færdiggør deres modeller og formulerer deres bud på en naturfaglig forklaring på det komplekse fænomen.
Din rolle som lærer rolle er, at:
- Understøtte eleverne i at færdiggøre deres modeller og opnå konsensus i deres viden
- Koordinere elevernes idéer med videnskabelige forklaringer
- Understøtte eleverne i at formulere naturfaglige forklaringer
1 Understøt eleverne i at færdiggøre deres modeller og opnå konsensus i deres viden
Deling af modellerne med hinanden giver eleverne en mulighed for at lære af hinanden, når de overvejer og kommenterer hinandens forklaringer. Giv derfor eleverne mulighed for gensidigt at fremlægge og forklare deres modeller. Fx kan de grupperne imellem udfordre og afprøve styrkerne og svaghederne ved deres argumenter, mens de arbejder på at forfine og forbedre deres endelige model.
2 Koordiner elevernes ideer med videnskabelige forklaringer
Understøt eleverne i at få overblik og koordinere deres vigtigste idéer og fakta med
med officiel viden. En tjekliste kan hjælpe eleverne ved at samle op på de væsentligste faglige forklaringer. Eleverne kan også bruge listen som støtte, når de skal skrive deres naturfaglige forklaringer. Se eksempel Tjekliste – Vigtige faglige pointer.
3 Understøt eleverne i at formulere naturfaglige forklaringer
I en naturfaglig forklaring skal eleverne ikke kun redegøre for det komplekse fænomen med udgangspunkt i deres model. Når eleverne skriver en naturfaglige påstand må de bruge fagord og de skal have bevis for teori/påstand. Beviserne understøttes af deres undersøgelser. Forklaringerne skal gå fra at være simple ‘hvad-forklaringer’ på modellen til ‘hvorfor-forklaringer’. Brug fx støtteark Skriv og tegn din forklaring eller Skriv en naturfaglig forklaring