Hvad tænker du på, når vi siger biologi, spørger Ida Hansen og Nanna Bundgaard Nielsen. På gråhårede videnskabsmænd og tunge bøger? En detektiv på jagt efter skovens mysterier, flotte planter og sjældne dyr? Eller måske eksperimenter med alverdens farlige kemikalier, som ender med en farverig eksplosion?

Skal vi fortælle dig en hemmelighed? Vi tænker på det sidste, svarer de selv i deres fælles professionsbachelorprojekt fra læreruddannelsen i Aarhus ved Via University College.

Undervisningsministeriet kræver at biologilærere inddrager praktisk arbejde i undervisningen, så det må være fordi, man har belæg for, at praktisk arbejde kan bidrage til et læringsudbytte, der ikke kun kan opnås ved at læse side op og side ned i en tyk, gammel bog om Jordens Biologi, siger de. Praktisk arbejde opfattes som en undervisningsform, der kan øge elevernes motivation og læring, men langt de fleste biologilærere inddrager en minimal mængde praktisk arbejde i deres undervisning - eller udelader det helt.

I deres problemformulering spørger de, hvorfor biologilæreren skal inddrage praktisk arbejde i sin undervisning, og hvordan undervisningen kan tilrettelægges med fokus på, at eleverne arbejder både hands-on og minds-on med biologiske begreber. Undervejs i projektet mødte de flere bump på vejen. Men, siger de, "efter projektets afslutning føler vi en sprudlende glæde ved tanken om at gennemføre praktisk arbejde med vores fremtidige elever".

Effektiv undervisning

Praktisk arbejde kan udformes forskelligt, så det er meningsløst at omtale det generelt som effektiv undervisning. Derimod bør man se på, hvor effektiv den enkelte aktivitet er, siger Ida Hansen og Nanna Bundgaard. I projektet anvendte de derfor Robin Millars effektivitetsmodel som analyseværktøj for at "optimere undervisningens effektivitet". (Se figuren af modellen side 32.)  Millars model "kan med fordel bruges til at tilrettelægge, evaluere samt udvikle og optimere effektiviteten af praktisk arbejde ved at se på sammenhængen mellem modellens fire faser og overensstemmelsen mellem disse, samt de påvirkninger der gør sig gældende", skriver de.

Modellen har fire faser: A: lærerens mål, B: opgavebeskrivelse, C: aktiviteter i klasselokalet, D: resultater af undervisningen.  Ida Hansen og Nanna Bundgaard skriver om faserne og om det, der kalder effektivitet 1 og 2:

"I anvendelsen skal der tages udgangspunkt i fase A, som indebærer læringsmål for det praktiske arbejde. Disse mål sættes af læreren og påvirkes derfor af dennes subjektive syn på naturvidenskab og læring. Læringsmålene bærer præg af, hvad læreren finder vigtigt at lære sine elever, hvilket afhænger af dennes egne interesser for og holdninger til biologifaget, og de emner det kan berøre. Læringsmålene påvirkes ligeledes af, hvad læreren niveaumæssigt finder passende til den pågældende elevgruppe. Lærerens subjektive syn på naturvidenskab og læring begrænses af den praktiske og institutionelle kontekst. Heri ligger det, at undervisningen skal opfylde fagets Fælles Mål samtidig med, at eleverne skal gives de bedst mulige forudsætninger for at bestå fagets afsluttende prøve. Konteksten indebærer ligeledes, at læringsmålene tager udgangspunkt i de resurser, der er til rådighed på den pågældende skole.

Efter at læringsmålene er sat, skal de danne grundlag for fase B: selve aktiviteten. Denne fase handler om at overveje, hvordan aktiviteten bør udformes, så det læreren ønsker, eleverne skal gøre, bedst muligt bidrager til, at de kan opfylde de ønskede mål. Denne fase påvirkes ligeledes fase A af lærerens syn på naturvidenskab og læring, samt den praktiske og institutionelle kontekst. Overvejelserne i fase B er dog ikke ensbetydende med, at det eleverne rent faktisk gør i gennemførelsen af aktiviteten, stemmer overens med det ønskede.

Fase C udgør det, der sker i lokalet under gennemførelsen af aktiviteten, herunder elevernes handlen. Til forskel fra fase A og B, som påvirkes af lærerens syn på naturvidenskab og læring, påvirkes denne fase derimod af elevernes forståelse af og syn på dette. Elevernes forståelse af naturvidenskab omhandler deres viden om aktivitetens fagområde, herunder deres evne til at anvende nødvendigt udstyr. Elevernes syn på læring kan være forskellige. Nogle vil se læring som det at gøre sig erfaringer og derudfra danne en forståelse, mens andre i højere grad vil opfatte læring som viden, man modtager direkte fra en lærer. Afhængigt af elevernes syn påvirkes deres handlen derudfra. Fase C påvirkes ligeledes af den praktiske og institutionelle kontekst. Oplever læreren, i sin iagttagelse af eleverne, en uoverensstemmelse mellem fase B og C, er det et tegn på, at aktivitetens udformning må efterses og eventuelt ændres, et gøres med henblik på at identificere eventuelle problematikker og uklarheder, der kan være skyld i, at eleverne hindres i at agere, som det var tiltænkt fra begyndelsen. Således bliver en overensstemmelse mellem fase B og C afgørende for aktivitetens effektivitet, hvilket Millar i modellen betegner effektivitet 1. Effektivitet 2 beskriver i hvor høj grad, der er overensstemmelse mellem fase A og modellens sidste fase, D.

Fase D handler om de resultater, eleverne opnår, herunder elevernes læringsudbytte af den pågældende aktivitet i undervisningen. Effektivitet 2 bliver således en målestok for, i hvor høj grad der er overensstemmelse mellem de mål, læreren har sat for aktiviteten og elevernes egentlige læringsudbytte."

Dyrs tilpasning

Deres konkrete undervisning i 8.klasse fokuserede på, hvad Ida Hansen og Nanna Bundgaard kalder "relevante biologiske begreber inden for underemnet dyrs tilpasning". Fire lektioner blev gennemført samme dag - to fra 8.10 til 10.00 og to fra 14.20 til 15.50. "Vi er bevidste om, at dette afbræk muligvis kan have betydning for elevernes læringsudbytte, men vil ikke kommentere det, da projektets fokus ligger et andet sted", siger de. Undervisningen blev tilrettelagt "med det formål, først og fremmest at give eleverne et teoretisk grundlag og dernæst inddrage praktiske elementer. Teorien omhandler specifikke kendetegn hos de fem hvirveldyrsgrupper og fokuserer på dyrenes tilpasning". Teoriundervisningen foregik som forholdsvis traditionel tavleundervisning, dog med inddragelse af en lille øvelse, hvor eleverne i grupper selv arbejdede med teorien, fortæller Ida Hansen og Nanna Bundgaard.

Formålet med praktisk arbejde, siger Robin Millar, bør enten være, at eleverne udvikler viden om og forståelse af naturen, de kalder han formål A, eller, at de tilegner sig færdigheder¸ som han kalder formål B, eller at de udvikler deres forståelse af den naturfaglige tilgang til undersøgelser, som han kalder formål C. Uden sammenhæng med disse formål havde Ida Hansen og Nanna Bundgaard også opstillet fire læringsmål for undervisningen:  

- Jeg kan nævne forskellige kendetegn ved fisk som dyregruppe,

- Jeg kan forklare hvordan fisken er tilpasset til sit levested,

- Jeg kan finde forskellige indre bestanddele i fisken og beskrive deres funktion,

- Jeg kan dissekere

Målene var udformet på baggrund af deres fælles faglig interesse for dyrs tilpasning, og de var valgt for at kunne opfylde et målpar under emnet evolution. Men det viste sig, fortæller de, at læringsmålene både berørte formål A og B, hvor Millar anbefaler blot at fokusere på ét.

For mange læringsmål

"Ved efterfølgende refleksion er det blevet tydeligt, at den egentlige hensigt med det praktiske arbejde var, at eleverne udviklede viden om og forståelse af dyrs tilpasning til levesteder, formål A. Indenfor formål A kan der være stor variation i læringsmålenes sværhedsgrad og krav om læring. Millar skelner i denne forbindelse mellem, at eleverne via deres observationer kan huske enkelte træk, identificere ligheder og forskelle eller udvise forståelse for teori", skriver de. For at skelne mellem denne opdeling af læringsmål taler de derefter om tre niveauer. "Sværhedsgraden i niveau 1 er relativ lav, fordi eleverne ofte vil kunne huske observerede elementer fra det praktiske arbejde efter selve udførelsen. Det kan derimod være en udfordring for eleverne at forbinde deres observationer med den tilhørende teori og derved opnå bagvedliggende forståelse for det praktiske arbejde, hvorfor sværhedsgraden i niveau 3 er betydeligt større".

Mange lærere undervurderer denne udfordring, og det kan forklare, at det praktiske arbejde, der udføres i skolen, er ineffektivt, siger Ida Hansen og Nanna Bundgaard. Millars niveauopdeling af læringsmål er et godt billede på, hvordan der oftest opstilles for mange læringsmål for en enkelt praktisk aktivitet, og det gjaldt også læringsmålene for projektets undervisning, der bevægede sig på alle tre niveauer i stedet for at fokusere på et enkelt mål, fortæller de. "Vores primære fokus var egentligt at udvikle elevernes forståelse for det teoretiske grundlag bag fiskens tilpasning, derfor skulle vi i vores planlægning udelukkende have fokuseret på at opstille læringsmål inden for niveau 3. Med tanke på det kunne det eneste læringsmål for projektets undervisning med fordel have været"  Jeg kan ud fra fiskens kendetegn forklare, hvordan den er tilpasset til sit levested, siger de og understreger, at selv om man har fokus på niveau 3, forhindre det ikke eleverne i også at bevæge sig på niveau 1 og 2. Disse niveauer er blot ikke mål for det praktiske arbejde.

Konkretisering, personlig oplevelse, motivation

Lærere føler sig begrænset af tid og fysiske rammer, og de mister nemt overblikket på grund af de mange overvejelser, der skal gøres undervejs, hvis det praktiske arbejde skal have værdi, siger Ida Hansen og Nanna Bundgaard i deres projektkonklusion.

"Det er relevant at svare på, hvorfor og hvordan praktisk arbejde bør inddrages i undervisningen, da det forhåbentligt kan bidrage til et opgør med den begrænsede mængde, ved at opstille nogle gode grunde og redskaber til brug af biologilærere i hele landet", skriver de. "Praktisk arbejde bør inddrages og vægtes i biologiundervisningen, fordi der er meget, der taler for, at elevernes læring vil øges, når denne type arbejde inddrages. Først og fremmest kan praktisk arbejde hjælpe til at konkretisere den ellers forholdsvis abstrakte teori i faget. Arbejdet med konkrete genstande og fænomener indebærer oftest, at eleverne forbinder arbejdet med en personlig oplevelse, hvilket betyder, at de dermed lettere kan huske den tilhørende teori. Derudover anses praktisk arbejde oftest som en motiverende arbejdsform, da dette bidrager til variation, nysgerrighed og undren. Praktisk arbejde giver mulighed for at beskæftige sig med noget, eleverne kan relatere til deres omverden, hvormed arbejdet i højere grad vil fremstå som mere meningsfuldt. Udover, at der er mange gode fordele ved praktisk arbejde, er det samtidigt et krav fra Undervisningsministeriet at inddrage det, så praktisk arbejde kan ikke fravælges helt".

Biologilæreren undervurderer ofte elevernes evner til at se sammenhænge mellem praktisk arbejde og den tilsigtede og til tider implicitte teori, siger Ida Hansen og Nanna Bundgaard. I arbejdet med projektet blev det tydeligt for dem, at læreren bør udforme det praktiske arbejde med udgangspunkt i klare og tydelige læringsmål. "Er læringsmålene sat med henblik på at udvikle elevernes faglige og teoretiske forståelse, kræver det, at eleverne ikke blot arbejder hands-on, men i lige så høj grad arbejder minds-on. Skal eleverne arbejde minds-on med udvalgte biologiske begreber, må der i undervisningen sørges for, at eleverne gives et teoretisk grundlag forud for det praktiske arbejde", skriver de.

Hvis praktisk arbejde skal hjælpe eleverne til en undersøgende tilgang, må der lægge op til nysgerrighed og undren, for så vil eleverne i højere grad sætte spørgsmålstegn ved det, de observerer. Projektet har dog vist, at eleverne skal "tages i hånden", hvis de skal anvende deres teoretiske viden til at besvare deres undren. "Er hensigten at udvikle elevernes forståelse for udvalgte biologiske begreber, må det praktiske arbejde tilrettelægges med udgangspunkt i, at eleverne løbende foretager en kognitiv bearbejdelse af det observerede. Her kan en vejledning med reflekterende spørgsmål være fordelagtig, hvis de udformes, så en anvendelse af den tilhørende teori er en forudsætning for elevernes besvarelse", skriver Ida Hansen og Nanna Bundgaard Nielsen og sluttet med at slå fast, at der for dem ikke hersker nogen tvivl om, at biologilæreren bør inddrage praktisk arbejde i sin undervisning. De skal blot gøres velreflekteret.

Se hele professionsbachelorprojektet:

Praktisk arbejde i biologi - et fokus på hands-on og minds-on