När uppstår lärandet?

Pedagogen Shirley Booth har undersökt hur högpresterande studenter med hjälp av datorsimuleringar resonerar sig fram till kunskap om osynliga fenomen såsom atomer. Hennes forskning kretsar kring pedagogikens mest centrala fråga: hur lär vi oss saker?

De flesta som deltagit i en fysiklektion i skolan har sett planscher av Niels Bohrs modell av en atom: en liten protonkärna i mitten, med elektroner cirkulerande runt. Det är förstås en hypotetisk modell, atomen går inte att se. Bohrmodellen, som utvecklades i början av 1900-talet, används fortfarande i den högre fysikutbildningen, om än på ett långt mer sofistikerat sätt i interaktiva datasimuleringar.

Shirley Booth är professor i pedagogik vid Lunds universitet och intresserad av att förstå hur vi förstår abstrakta fenomen, något som är särskilt viktigt när allt mer av lärandet sker med hjälp av datorsimuleringar. Akustik är ett annat exempel, ett teknikområde som teknologer har särskilt svårt med, delvis för att de inte kan se de ljud eller det brus de ska bearbeta matematiskt.

- En bra datorsimulering kan hjälpa oss att skapa en kvalitativ förståelse av abstrakta fenomen, säger Shirley Booth.

Videofilmade fysikstudenter

Shirley Booth och hennes forskarkollegor har videofilmat universitetsstudenter i fysik som parvis under en halvtimme försökt lösa färdigformulerade fysikproblem framför en datoriserad bohrmodell (se bild till höger). Studenterna studerar vid Lunds universitet, Chalmers och University of the Western Cape i Kapstaden, Sydafrika.

Efter försöket har forskarna ingående intervjuat studenterna och analyserat intervjuerna inom en fenomenografisk tolkningsram. Fenomenografi är en forskningsansats som syftar till att ta reda på vilka kvalitativt olika sätt människor skapar mening - och därmed lärande - ur abstrakta fenomen.

Studenterna gick olika tillväga. Vissa hade en instrumentell inställning till bohrmodellen och försökte enbart hitta svar på de ställda frågorna. Andra angrep modellen på mer kreativa sätt. De avvek från den uppgjorda mallen, manipulerade med modellen för att se dess olika sidor, hur elektroner hoppade till olika banor. De studerade så kallade diskreta energinivåer och formulerade helt nya frågor.

- De som kom längst lyckades, så att säga, se igenom själva modellen och skymta fysiken som finns bakom, säger Shirley Booth.
 

Letade efter lärandetrådar

Det kunde till exempel ske när två olika diagram över atomen gav till synes motstridiga uppgifter, och studenterna gav sig i kast med att försöka förstå motstridigheterna. Eller när studenterna plötsligt såg något nytt som krävde en tolkning, varpå studenterna prövat, resonerat, ändrat olika parametrar för att åstadkomma begriplighet. Det fanns nivåskillnader mellan de olika studenterna. De allra bästa kunde också agera mest självständigt.

Den filosofiska grundfrågan, när och hur lärandet uppstår är något pedagogiska forskare ständigt återvänder till. Shirley Booths forskning är ett bidrag till denna diskussion. Hennes forskning är på en hög abstraktionsnivå, men kan trots detta vara till omedelbar praktisk nytta. De som designar datorsimuleringar och tillhörande läromedel kan ha god hjälp av forskningsrönen. Shirley Booth tror också de kan intressera lärare på avancerade tekniska och naturvetenskapliga utbildningar, som ofta använder datorsimuleringar i undervisningen.

- Undervisningen kan då bli mer av en forskningslik, intellektuell utmaning för lärarna, säger Shirley Booth.

Thomas Heldmark