Skoleelever har ikke kendt en anden virkelighed end den digitale. Det er ikke sket pludseligt, men det er en udvikling, der har taget fart de sidste ti år. Skolen skal føre eleverne ind i det digitale samfund, så de bliver ansvarlige, kritiske og nysgerrige mennesker, der forstår og kan handle både i den digitale og fysiske verden, skriver Johann Høj Radmer i sit professionsbachelorprojekt fra læreruddannelsen i Silkeborg ved Professionshøjskolen Via UC.

"Digitale designprocesser og digitale teknologiers sprog og principper er på vej ind i folkeskolen, og man er allerede i gang med de første forsøg med en teknologiforståelsesdimension. Naturfagene har allerede elementer, der bygger på en undersøgende tilgang, derfor vil jeg gerne undersøge, hvordan teknologiforståelse og designprocesser kan integreres i en naturfaglig sammenhæng og hvordan dette kan medvirke til udviklingen af elevernes naturfaglige kompetencer i fysik/kemi", skriver han i problemformuleringen til projektet.

Mikrofoner og højtalere

Johann Radmer bygger sit projekt på observationer fra sin undervisning i fysik/kemi i tre 8.-klasser og én 7.-klasse. Her gennemførte han et forløb om magnetisme og elektromagnetisme, som sluttede med en designopgave. Opgaven der skulle sætte deres nye viden i spil på en praktisk måde, der kunne relateres til elevernes hverdag. Der var fire-seks grupper i hver klasse med med to-fire elever i hver. Den ene halvdel skulle lave mikrofoner og den anden højtalere. Eleverne havde ingen erfaring med arbejdsformen.

Forløbet er beskrevet side 11-15 i projektet.

I projektet trækker han på forskning fra Fablab@School.dk-projektet, der har undersøgt brugen af digitale fabrikationsteknologier og designopgaver med elever i alderen 11-15 år i de danske skoler. I projektet giver Johann Radmer et eksempel på, hvordan en ny praksis kan se ud, og han giver et bud på en procesmodel for, hvordan man kan arbejde med designprocesser på en måde, der tilgodeser udviklingen af de naturfaglige kompetencer i kombination med kompetencer fra teknologiforståelse. Modellen illustrerer både de forskellige stadier i elevernes arbejde med designopgaven og lærerens rolle i de forskellige faser af undervisningsforløbet. 

Modeller for designproces

I projektet beskriver Johann Radmer forskellige designprocesmodeller. Den ene designproces er 'Designcirklen', udviklet på Aarhus Universitet. Den blev brugt under Fablab@School-projektet.

Den anden designproces er 'Engineering'-tilgangen, der er udviklet med henblik på at blive brugt i naturfageneog STEM, Sceince, Teknologi og Matematik.

Endelig inddrager han IBSE, Inquiry Based Science Education, tilgangen, som er en naturfaglig didaktik. IBSE arbejder direkte med de kompetencer, der er målet for naturfagene.  

Med udgangspunkt i modellerne viser han, hvordan de forskellige begreber kan bruges i forhold til kompetencemålene fra Fælles Mål for fysik/kemi. Det er de fire kompetenceområder: undersøgelse,modellering, perspektivering og kommunikation:

- Undersøgelse: Eleven kan designe, gennemføre og evaluere undersøgelser i fysik/kemi.

- Modellering: Eleven kan anvende og vurdere modeller i fysik/kemi.

- Perspektivering: Eleven kan perspektivere fysik/kemi til omverdenen og relatere indholdet i faget til udvikling af naturvidenskabelig erkendelse.

- Kommunikation: Eleven kan kommunikere  om naturfaglige forhold med fysik/kemi.

Lærerens forskellige roller

Der kan være god mening i at lave et designforløb i naturfagene, mener Johann Radmer. Mange af elementerne, faserne eller delprocesserne i de forskellige tilgange spiller godt sammen i en naturfaglig undervisning. Det kræver en del af læreren at vælge et designforløb. Men det er en udfordring i forhold til planlægning, resurser og tidsforbrug, der kræver at læreren er bevidst om sin egen rolle i processen, skriver han.

  Johann Radmer tager i sin analyse udgangspunkt i de fire roller, som Claus Skjødt Nicolaisen beskriver i sin bog: ' Læreren under designprocesser'. Der er tale om roller, som læreren påtager sig i løbet af et undervisningsforløb.

Læreren som didaktikker består af to dele afhængigt af, hvor i processen man er. 

Den første del er som planlægger: Før forløber er det lærerens rolle at kunne oversætte ideer til designudfordringer. Her er læreren undervisningseksperten, der kan tilrettelægge undervisning ud fra sine erfaringer og sin faglige viden om design-processer og opgaver.

Den næste rolle er som resurseudvikler. Her skal læreren sørge for at teknologierne, udstyret og de understøttende materialer, som eleverne skal bruge, er til rådighed og fungerer. 

Den tredje rolle er læreren som rollemodel, hvor eleverne skal se, hvordan man bruger udstyret korrekt og sikkert. Det kan være både i begyndelse af forløbet og undervejs.

Den sidste rolle er som facilitator, når eleverne slippes løs og skal arbejde selvstændigt. Læreren støtter, motiverer og inspirerer eleverne til at udforske og eksperimentere. Det er vigtigt at eleverne får plads til at prøve ting af, men at læreren alligevel fastholder en elevkontakt, der støtter deres arbejde.   

Når forløbet slutter, træder læreren endnu engang ind i rollen som didaktiker, men nu som evaluator. Der skal samles op på de erfaringer, læreren har gjort sig, men også elevernes erfaringer gennemgås. Læreren skal evaluere processen og resultaterne for at kunne indtænke dem i næste undervisningsforløb og på den måde udvikle sin praksis.

Problemstillinger fra virkeligheden

Johann Radmer beskriver en model for en designproces, som tilgodeser fagets formål og udviklingen af elevernes naturfaglige kompetencer i samspil med de kompetencer, de udvikler gennem teknologiforståelse.

Forløbet skal have et anslag og en designopgave baseret på komplekse problemstillinger fra virkeligheden, skriver han. Det kan motivere og engagerer nogle elever i udviklingen af et design, men det kræver, at elever bliver trænet i at arbejde med designprocesmodeller. Eleverne skal også have en tydelig model at forholde sig til. 

 "Hvis designprocesser skal bruges i fysik/kemi, skal de indeholde muligheder for at kunne udvikle de naturfaglige kompetencer", mener han. 

Ved at sammentænke den fagfaglige undersøgelse med designudviklingen af et artefakt, kan man udvikle de naturfaglige kompetencer og styrke elevernes designkompetencer. Teknologiforståelsen kan også bidrage til udviklingen af naturfaglige kompetencer i fysik/kemi, hvis den bruges med en designprocesmodel, og hvis skolen har midler og de teknologiske muligheder, tilføjer han.

Men det vil kræve en lærer, der besidder teknologiforståelse, naturfaglige kompetencer og kendskab til designprocesser, for at kunne planlægge, gennemfører og evaluere et sådan forløb, skriver han.

Styr på teknikken

I sin analyse giver Johann Radmer eksempler på, hvordan lærerens rolle påvirker læringsmiljøet og elevernes engagement.   

Stilladseringen i designprocessen er vigtig, da eleverne ikke forstår, hvorfor eller hvordan de skal gøre, som der bliver sagt, hvis det ikke bliver forklaret og vist, skriver han. I et eksempel fra forløbet får eleverne stillet en opgave, hvor læreren som rollemodel skal vise det gode eksempel og instruere i, hvordan og hvorfor de skal lave en procesbeskrivelse. Det bliver til en kort mundtlig beskrivelse af opgaven, og det skaber uro og forvirring i flere situationer. "Læreren kunne med fordel i sin rolle som resurseudvikler inden timen have lavet et eksempel på en god procesbeskrivelse og ladet den styrke opgavebeskrivelsen og læreren som rollemodel,samt mindske forvirringen. Læreren skal som rollemodel fremstå tydelig og klar, som en der har styr på det,der skal ske", mener han.

Et eksempel på rollemodellen, der lykkes, er illustreret med en situation, hvor læreren har konstrueret en lille højtaler, som inspiration af at det kan lade sig gøre. "Eleverne responderer med engagement og motivation i forhold til deres egne projekter. Rollemodellens funktion er at vise færdigheder og adfærd og åbent at kunne lære af sine fejl. Eksemplet her er en mulighed for læreren for at vise, at han har styr på det, eleverne prøverat lære, men kan også skabe basis for en instruktion i fejlkilder og problematikker eleverne kan møde", skriver han.

I et tredje eksempel mestrer læreren ikke teknikken, og eleverne mister interessen for deres projekt. Her lykkes læreren ikke i rollen som rollemodel. 

Det er okay at lave fejl og at lære af dem i fællesskab, mens man retter dem, men hvis man har valgt at lave mikrofoner, skal man have styr på, hvordan eleverne får dem til at virke, ellers mister man elevernes tillid, understreger han. 

"Det er også et eksempel på, hvorfor rollen som resurseudvikler er vigtig, og at man skal sørge for at tingene virker, inden eleverne kommer ind i lokalet".

Et sidste eksempel på betydningen af lærerens rolle er en episode, hvor læreren tilpasser elevens forventninger, og samtidigt gør opgaven håndgribelig uden at fratage eleven ansvaret. Læreren forsøger gennem samtale at vise eleven, at hun selv kan. "Det er en balancegang mellem at supplere med nødvendige ord og at lade eleven bruge dem selv. Rollen som facilitator er vigtig for at træne elevernes egne evner til at finde svar og løsninger", skriver Johann Radmer. 

"Undervisning i designprocesser stiller også krav til læreren om at have en bevidsthed om egen rolle i forskellige dele af processen og evnen til at skifte rolle i forhold til elevernes behov", skriver han i konklusionen til sit professionsbachelorprojekt.

Læs projektet her: