Modelleringskompetencen i naturfagene
Modeller og modellering er essentielle elementer i naturfagsundervisningen. Læs med og bliv klogere på arbejdet med modelleringskompetencen i undervisningen.
Af Mari-Ann Skovlund, Jørgen Løye Christiansen, John Anderson, Lars Bo Kinnerup og Dorrit Hansen, Professionshøjskolen Absalon
Illustration 1: Elevmodel 1, fysisk model af vands kredsløb
Modeller og modellering er essentielle elementer i naturfagsundervisningen. Fælles viden om og forståelse af modeller og modellering i naturfagene er nødvendig for at indgå i et ligeværdigt samarbejde. Dette samarbejde er en forudsætning for de skærpede krav vedrørende fællesfaglige naturfagsprojekter og fælles naturfagsprøve.
I Absalon har naturfagsgruppen gennem en årrække arbejdet med udviklings- og forskningsprojekter, der har haft til hensigt at udvikle arbejdet med modelleringskompetencen i undervisningen. I den forbindelse har vi samarbejdet med en del skoler i regionen og skylder dem en stor tak for at være med til at kvalificere arbejdet. Arbejdet har mundet ud i to artikler i tidsskriftet MONA, hvor der er meget udførlige beskrivelser af projekterne. For et kort oprids af tematikken, se referencerne til de to artikler sidst i denne artikel. Nysgerrige er velkomne til at kontakte os for yderligere drøftelse af projekterne.
Formalia
“En elev med modelleringskompetence vil kunne bruge naturfaglige modeller til at forstå, forklare eller forudsige fænomener og systemers opførsel, kunne diskutere og forholde sig kritisk til modeller samt kunne revidere/konstruere modeller med afsæt i egne undersøgelser eller som en del af problemløsning.”
“Modelleringskompetence omfatter således både evne til at bruge og vurdere eksisterende modeller samt evnen til at indgå i modellering som proces.”
Udfolder, hvordan modelleringskompetencen vurderes, og kommer med konkrete forslag til, hvordan eleven kan demonstrere sin modelleringskompetence. De bindende naturfaglige kompetencemål fastslår, at eleven skal kunne anvende, vælge og vurdere modeller i fysik/kemi, biologi og geografi. Dette kan eleven i prøvesammenhæng demonstrere på to måder:
Elevens anvendelse af modeller, hvor eleven bruger og/eller tilpasser forskellige modeller til at vise sammenhænge mellem faglige begreber, til at forklare og demonstrere naturvidenskabelige principper eller fænomener eller til at underbygge faglige argumenter.
Elevens forståelse af modellering, hvor eleven demonstrerer sin viden om naturfaglig modellering og viser de begrænsninger og anvendelsesmuligheder, det giver at reducere kompleksitet i en model.
Illustration 2: Modeltyper - fra MONA 2019/4
Modeller
Indledningsvist afdækkede vi, hvordan der arbejdes med modeller og modellering i naturfagene fysik/kemi, geografi og biologi i folkeskolens udskolingsklasser. På baggrund af den indhentede viden derfra udviklede vi et kompetenceløftprojekt med fokus på udvikling og afprøvning af undervisning i modeller og modellering samt afsluttende evaluering af modelleringskompetencen. Erfaringerne derfra har ført til yderligere et kompetenceløft-projekt med fokus på alle de naturfaglige kompetencer. Begge kompetenceløft-projekter har fået støtte fra Novo Nordisk Fonden.
I den fagdidaktiske litteratur er der ikke konsensus om selve modelbegrebet, men det er tydeligt, at en model er noget, der repræsenterer noget andet. I naturfagene er det, der repræsenteres via modellen, et objekt, et fænomen, en proces eller et system, som findes i den ’virkelige’ verden. Hvad angår forskellige typer af naturfaglige modeller har vi anvendt de fem nedenstående kategorier (se figur 2).
Et sådan skema kan være en hjælpende hånd i undervisningen med henblik på at skærpe opmærksomheden på, at forskellige modeltyper på forskellig vis kan repræsentere samme objekt, fænomen osv.
Modellering og metamodellering
Naturfagsundervisning, der sigter på at udvikle elevernes kompetencer inden for modellering, fokuserer ofte på elevernes anvendelse af modeller og hos mange også i at udvælge og afkode modeller, men eleverne udvikler i mindre grad kompetencer til at vurdere og udvikle modeller, jf. faghæfte og prøvevejledning. Dvs. det er produkterne - modellerne, der er i centrum og ikke så ofte processen frem mod den udviklede model.
Illustration 3: Elevmodel 2, model udviklet ud fra faglig tekst
Metamodellering var det bærende element i vores første kompetenceløftsforløb. Metamodellering betegnes i læseplanerne for naturfagene som ”et metablik på modeller og modellering” (Børne- og Undervisningsministeriet, 2019 – alle naturfagene). Metamodelleringsaspektet forstås som en særligt vigtig del af modelleringskompetencen og udgør fundamentet for en forståelse af betydningen af modeller og modellering i de enkelte naturfag. Centrale spørgsmål i undervisningen i metamodellering inkluderer: “Hvad er modellers relation til virkeligheden?”, “Hvad er modellers funktion?”, “Hvorfor ændres modeller?”, “Er der metoder til at afgøre, om der er en model, der er bedre end en anden model?” og “Hvad er formålet med at have flere forskellige modeller af samme fænomen eller objekt?”
Evaluering af modelleringsprocessen
Da det har vist sig vanskeligt at evaluere de naturfaglige kompetencer, tyder det på, at der kan være brug for et værktøj til at understøtte en sådan evaluering. For hvad er det for tegn, vi skal kigge efter for at vurdere elevernes opnåelse af ’kompetence’ – i dette tilfælde kompetence til at gennemføre en modelleringsproces – og hvad er det næste skridt, eleverne skal udvikle for at øge kompetencen? Absalongruppen har udviklet et sådant værktøj med udgangspunkt i en SOLO-taksonomi, der kan ses i sit fulde format i MONA 2020/4. Herunder gengives blot et lille indledende udsnit.
Illustration 4: SOLO-taksonomi
Artiklerne i MONA
Christiansen, J.L., Andersson, J., Hansen, D., Jensen, M.-A. S., Kinnerup. L.B. og Lilius, K.M. (2019). Brug af modeller og modellering i udskolingens naturfagsundervisning. MONA, 2019 (4): 8-27.
Christiansen, J.L., Lilius, K., Thynebjerg, K.A., Jensen, M.-A. S., Andersson, J. og Kinnerup. L.B. (2020). Evaluering af modelleringsprocessen i naturfagsundervisningen. MONA, 2020 (4): 46-64.
Vil du have mere faglig inspiration?
Denne artikel er også udgivet i vores kursusmagasin Praksis.
I magasinet Praksis finder du spændende faglige artikler, interviews, tips til læremidler til din undervisning samt vores aktuelle kurser og konferencer.
Denne artikel er udgivet i Praksis 7, 2021.
