"Kan man forestille sig en biologiundervisning uden modeller? Nej vel. Modeller er en helt uundværlig del af biologiundervisningen, for naturfagsundervisningen i det hele taget og endda for videnskaben. Men hvorfor hjælper konstruktion af egne modeller på modelleringskompetencen? Hvorfor skal eleverne kunne forstå modellers opbygning? Og hvordan skal de forstå det?", spørger Thomas Kruse Andersen i sit bachelorprojekt. En undersøgelse fra Rambøll om naturfagsprøven viser, at elever forholder sig forklarende til modeller, men kun sjældent bruger modeller undersøgende til prøven. Modellens anvendelighed bliver heller ikke vurderet i prøverne. Det skyldes sandsynligvis, at arbejdet med modellering ikke er tydeligt nok i undervisningen, mener Rambøll. Thomas Kruse stiller skarpt på arbejdet med modeller i folkeskolen for at udvikle metoder, lærere kan anvende, så de kan udvikle en bred modelleringskompetence hos eleverne. "Hvordan har biologifaget gennem tiden ændret sig i forhold til anvendelsen af og synet på modeller, og hvordan kan man som professionel biologilærer anvende modeller kvalificeret til udvikling af nutidens undervisningspraksis i folkeskolen?", spørger Thomas Kruse i problemformuleringen til sit professionsbachelorprojekt fra læreruddannelsen i Aarhus ved professionshøjskolen Via. To formål med modeller

Modeller tjener to formål, forklarer Thomas Kruse. Det videnskabelige formål er at beskrive, forklare og forudsige bestemte aspekter af virkeligheden. Det afspejler modellernes funktion som et redskab for videnskabelige undersøgelser, der er omdrejningspunktet i tilgangen til modelbaserede undersøgelser og modelleringskompetencen. Det kommunikative formål fungerer som et redskab for formidling, så der kan skabes nogle håndgribelige rammer for at tale om det faglige indhold i fænomener. En ramme som forbedrer muligheden for, at læreren og eleverne kan antage, at de har en fælles forståelse af emnet. Tidligere benyttede man kun modellers kommunikative formål i undervisningen, men deres egenskaber og potentiale til at udvikle en bredere modelforståelse blev ikke brugt. Det var en undervisning med modeller og ikke om modeller, siger han. "Op gennem 90'erne sås tendenserne til 00'ernes målstyrede undervisning, der skulle sikre en undervisning i kompetencer fremfor en undervisning i viden og færdigeheder", skriver Thomas Kruse. Modellers formål om at beskrive, forklare og forudsige begyndte at indgå i biologifagets arbejde med modelleringskompetencen. Til trods for skiftet i skolelovgivningen er brugen af modeller som et formidlingredskab dog stadig dominerende i folkeskolen i dag, siger han.

Modellering

Modeller er kun repræsentationer af virkeligheden. En model af carbonkredsløbet, som viser træer, by, skyer og en ko, kan for det utrænede blik lige så godt være et guldaldermaleri af en landsby. Det er to vidt forskellige illustrationer, men basalt er evnen til at se illustrationen som en model grundlaget for modelleringskompetencen. Man skal kunne se modellen som et redskab for formidling og undersøgelse, og kunne  bruge modellen som et redskab, forklarer Thomas Kruse Andersen. Men, fortsætter han, elever lærer ikke egenskaberne ved modeller, når de bare indgår i undervisningen. Modellers anvendelsesmuligheder er nødt til at blive gjort tydelige overfor eleverne ved at snakke om deres opbygning, og hvorfor de er lavet sådan. Formålet er at lære elever om modeller generelt. En metode til at udvikle modelleringskompetence er modelbaserede undersøgelser, hvor man arbejder ud fra en eksisterende model eller ens egen model og undersøger forskellige processer i den. Undersøgelser af processerne kan føre til en ændring af modellen, så den repræsenterer virkeligheden bedst. Metoden sikrer, at eleverne ikke udelukkende anvender modeller kommunikativt, men at de også anvendes fagligt reflekteret, mener Thomas Kruse. Træning af elevernes modelforståelse

Undervisningen må indeholde aktiviteter, hvor eleverne skal forholde sig til modellerne generelt og opnå en generel forståelse af modeller. Det vil sige en undervisning såvel med modeller som om modeller. Det kan være egne fremstillinger af modeller eller sammenligning af modeller, men det kan også være simulering og modelbaserede undersøgelser, hvor der arbejdes med hypoteser og testning, siger han. I projektet præsenterer Thomas Kruse en modelaktivitet om fødekæder og fødenet. Aktiviteten er afprøvet i biologi i en 8. klasse, i et forløb om havet som økosystem. Eleverne skulle først konstruere tre forskellige fødekæder ud fra laminerede billedkort af havdyr og alger. Eleverne valgte selv ud fra kortene, hvilke dyr, de brugte i deres fødekæde og de havde inden undersøgt, hvilken føde de forskellige dyr spiser, så modellen blev så korrekt som muligt. Når eleverne havde konstrueret deres fødekæder, tog de billeder af dem og blev så bedt om at samle fødekæderne til et fødenet. Aktiviteten kan bruges til at undersøge forskellige scenerier ved at spørge, hvad der sker, hvis sildene forsvinder? Hvad der ske med mængden af plankton? Mængden af rovfisk? Spørgsmål, der ved hjælp af simuleringer af elevernes egne modeller, kan føre til en bredere modelforståelse. Abstrakt tænkning og differentiering

Modeller bliver stadig oftest brugt som formidlingsredskab i skolen og det kan skyldes, at arbejdet med modellering kræver tænkning på et formelt-operationelt stadium, som kun de færreste elever besidder, mener Thomas Kruse.

"Men denne form for tænkning kan trænes ved at differentiere undervisningen med modeller og samtidig have en konkret kontekst som rammen for vurderinger, ændringer og tolkninger af modellen", skriver han.

For ikke at gøre undervisningen for kompakt og kompleks for eleverne skal der ikke altid arbejdes ligeligt med modellers kommunikative og det videnskabelige formål, fastslår han. Læreren skal vælge et fokus, der passer til klassens behov og undervisningen skal differentieres til hver elev ved hjælp af eksempelvis hypotesespørgsmål til de fagligt stærke elever. Biologilæreren skal i sin praksis være bevidst om at skelne mellem modellernes kommunikative formål og deres videnskabelige formål. Det er den videnskabelige anvendelse af modeller, som kan være med til at danne en bred modelforståelse hos eleverne, en forståelse som er grundlaget for at kunne udvikle modelleringskompetence. Læreren skal gøre sig klart, hvordan man kan arbejde med modeller, og hvornår der er tale om modellering, siger Thomas Kruse Andersen i konklusionen på sit bachelorprojekt. "Kendskab til modellers formål og bredden af modelforståelse hos læreren, sådan at han eller hun kan koncentrere sin undervisning efter specifikke fokusområder, er altså forudsætningen for at udvikle en kvalificeret undervisningspraksis med og om modeller", skriver han. Læs hele projektet her: