måndag 31 oktober 2011

Youtube och formativ bedömning i fysik

Fysik - en massa formler
Många elever upplever att fysik bara handlar om en massa formler och räknande. På ett sätt kan man hålla med om det. Tittar man i en lärobok i fysik så är det lätt att uppfatta ämnet på just det sättet. Ett typiskt sätt att låta elever jobba med fysik är dessutom att de löser uppgifter av typen:
  • En luftmassa med volymen 1200 m3, trycket 101,1 kPa och temperaturen 15 grader C rör sig vertikalt uppåt. Trycket sjunker till 80,0 kPa, och temperaturen sjunker till -3,0 grader C. Beräkna den nya volymen för luftmassan.
Uppgiften är hämtad från en av de mest använda läroböckerna i fysik på gymnasiet. Problemet med den här typen av uppgifter, förutom att de är tråkiga, är att de knappast hjälper eleverna att förstå innebörden av och sambanden mellan fysikens begrepp. Har man en formelsamling och den minsta känsla för algebra kan man lätt lösa problemet utan att ha en aning om vad man egentligen har beräknat. Det enda som blir intressant är om man får "rätt svar" i förhållande till lärobokens facit. Så även om det är viktigt att jobba med och lösa bokens uppgifter så är det i sig ingen garanti för att eleverna förstår vad de gör. Här erbjuder Youtube en aldrig sinande källa med filmer som kan vara ett intressant komplement.

Hur kommer det sig att tunnan imploderar?



Det är ett intressant problem ur flera aspekter. Till att börja med framkallar filmen i sig spontana frågor. Det första man undrar efter att ha sett filmen är varför tunnan knycklas ihop. Vidare får man ingen mer information än det man ser med egna ögon. Inga mätetal eller annat som kan ge ledtrådar till vilken formel som är lämplig att använda. Istället består problemet i att välja en ansats (energiprincipen, jämvikt, F=ma etc.) som man tror kan förklara skeendet. Just detta är något som elever behöver träna på. Många efterfrågar "siffror" för att kunna "räkna ut" vad som händer med tunnan och har då ingen aning om vad de ska göra när den informationen saknas. De har uppfattningen att formler är något man använder när man har siffror.

Formativ bedömning
En fördel med bokens räkneuppgifter är att de är lätta att bedöma. Eleven kan på ett snabbt sätt få återkoppling på om de har tänkt rätt genom att titta i bokens facit. Däremot är det svårt att använda sig av formativ bedömning när eleverna löser problem av bokens karaktär. Till detta fungerar dock Youtubeproblem alldeles utmärkt. Viktigt är då att visa för eleverna både vilka förmågor de ska utveckla och hur det kommer att bedömas när de förklarar vad som händer i filmen. Vill man nå ett högt betyg räcker det inte att säga att: "tunnan knycklas ihop för att trycket i tunnan sjunker när den stoppas i vattnet", även om det också stämmer. Vid bedömning av elevernas lösningar har jag använt mig av följande matris (klicka på bilden):


Bilden visar en matris för bedömning av problemlösning i fysik

Min erfarenhet är att så länge man är tydlig med bedömningen är eleverna villiga att prova nytt. Och förutom att matrisen visar bedömningskriterier så ger den mig en möjlighet att i detalj kunna peka på förbättringsområden. Till exempel är det inte alls så lätt att helt korrekt beskriva ett problem som man läst eller sett på film med en bild. Men detta i sig är en förmåga, att hoppa mellan olika representationsformer, som är viktig att öva på. Men det räcker inte med att ge eleverna en matris för att de ska veta hur de ska gå tillväga. Man måste också visa konkreta exempel på hur en lösning kan se ut.

Ett exempel på en "Excellent" lösning

Bilden visar en förklaring till Youtubefilmen ovan

Min bestämda uppfattning är att en elev inte kan prestera en lösning av det här slaget om hon inte vet vad hon gör. En räkneuppgift av bokens karaktär kan man däremot lösa utan att veta vad man gör - "trixa" lite med formler så trillar svaret ut. Matrisen erbjuder dessutom en struktur för hur man kan gå tillväga när man resonerar sig fram till en förklaring av ett fysikalsikt problem.

lördag 29 oktober 2011

Youtube - to teach is to learn twice

Så här kan det sluta om man som fysiklärare släpper lite på kontrollen och låter elevernas kreativitet få fritt spelrum:

En fysikalisk musikal



Som ny lärare för 10 år sedan lade jag ner extremt mycket tid på att försöka komma på hur jag för eleverna skulle förklara begrepp och samband i matematik och fysik. Det ledde till att jag kunde stå hela lektioner och göra spännande demonstrationer och i detalj förklara hur saker och ting hängde ihop. Efter ett tag blev jag bra på det och eleverna bekräftade också detta med kommentarer som: "du förklarar så man förstår" och "du gör det mycket bättre än boken". Men trots mina ansträngningar gick det inte så bra för eleverna på prov. Visserligen lärde sig många att använda rätt formel vid rätt tillfälle, men när frågorna handlade om fundamentala fysikaliska fenomen gick det inget vidare. Många kunde räkna på Arkimedes princip men få kunde använda den för att förklara hur en stor finlandsfärja kan flyta.

I kursplanen till fysik A är två av målen att eleverna ska
  • kunna delta i planering och genomförande av enkla experimentella undersökningar samt muntligt och skriftligt redovisa och tolka resultaten
  • kunna föra resonemang kring fysikaliska storheter, begrepp och modeller
Man skulle kunna säga att båda målen pekar på det faktum att man lär sig mer när man förklarar än när man lyssnar. I skolan leder det till paradoxen att läraren lär sig mest - hon är den som undervisar och förklarar. En slutsats man kan dra är att om man får eleverna att börja förklara fenomen så når de också en djupare förståelse av dem.

Förra veckan skulle vi börja jobba med elektricitet. Den klassiska inledningen på detta område är att läraren gnider en plaststav mot ett kattskinn och sedan visar hur staven kan attrahera allt från aluminiumburkar till såpbubblor. Det är ett spännande fenomen som alltid väcker elevernas nyfikenhet; då är det så frestande att börja förklara. Men det sorgliga är att hur pedagogiskt en lärare än förklarar så är det väldigt få elever som kan ge ett tillfredsställande svar när man senare ber dem förklara samma fenomen. I ljuset av detta har jag försökt hitta arbetsformer där eleverna själva söker svar och formulerar förklaringar. Men det är först när jag har börjat använda Youtube som det har fungerat som jag har tänkt.

Stumfilm


Efter en kort genomgång om laborationens syfte och mål delade jag upp eleverna så att det i varje grupp fanns någon med en smartphone. Därefter fick varje grupp material för att undersöka fenomenet elektrisk laddning. Om det är enkla experiment behöver man ofta inte ge några instruktioner om vad de ska göra. Får de en kam och en hög malda pepparkorn listar de ut resten själva. Istället var jag tydlig med att de skulle filma experimentet, ge en förklaring till fenomenet i filmen och sedan publicera resultatet på Youtube. I övrigt visade jag bara vilka begrepp som jag ville att de skulle använda sig av och vilka sidor i boken som handlade om elektrisk laddning. Märk väl att detta var det första tillfället som vi jobbade med detta område. Dagen efter laborationen skickade eleverna länkar till sina alster på Youtube:

Bloopers


Intressant är att det här upplägget kan tilltala andra elever än de som vanligtvis märks mest på fysiklektionerna. Nu menar jag inte att eleverna ska filma allt de gör, men det är en intressant variation på det så vanliga arbetet med "i-slutet-av-kapitlet"-uppgifterna. Dessutom kan man se på antalet visningar som elevernas filmer har på Youtube att det de gör i fysiken uppmärksammas av andra.

Filmerna är roliga men de är bara verktyg för att nå det egentliga syftet - att eleverna undervisar och därmed lär sig mer. Och en stor del av tiden ägnade eleverna åt att formulera förklaringar till sina experiment. De vände och vred på olika storheter och begrepp för att i filmerna ge korrekta förklaringar. Målet är att eleverna inte bara ska kunna upprepa fysikens lagar och lösa lärobokens standarduppgifter, de ska även förstå lagarnas betydelse och kunna tillämpa dem i både vardagliga och vetenskapliga sammanhang.

onsdag 12 oktober 2011

Fler händer i luften

Vad är det som gör att det alltid är samma tre personer som alltid räcker upp handen för att besvara mina muntliga frågor? Jag vill ju att alla som kan, för det är många fler, ska få möjligheten att visa det. En oväntad effekt när jag har använt responsenheterna är att just det har skett - det är fler händer i luften.

Under den senaste lektionen ställde jag med jämna mellanrum ett antal förberedda frågor mitt i genomgången. Frågorna syntes skriftligt på Smartboarden och skulle besvaras av eleverna med hjälp av responsenheterna. Min egentliga tanke var att undersöka elevernas förförståelse och anpassa genomgången efter det. Dessutom ville jag hela tiden kolla om alla hängde med. Efter en kort genomgång av "formler" fick eleverna en fråga som handlade om sambandet mellan samtalskostnad och samtalslängd när man pratar i mobilen.


Diagrammet visar att alla kunde beräkna det rätta svaret (3 minuter).

När jag såg att alla hade lämnat svar stoppade jag frågan. Det innebär att eleverna direkt får feedback på sina enheter om deras svar är rätt eller fel. Och jag tror att det var just den här bekräftelsen på om man "tänkt rätt" som gjorde att så många elever vågade räcka upp handen när jag ställde frågan om hur de hade tänkt. Från att som tidigare ha tre händer i luften hade jag nu 23 att välja mellan.

När det gäller mitt egentliga syfte med att spränga in kontrollfrågor i genomgången så fungerade det alldeles utmärkt. Det var flera moment där jag såg att alla redan kunde vilket gjorde att jag direkt gick vidare till mer komplicerade samband.


Här söks ett samband mellan variablerna a och b.

I programmet som styr Smartboarden kan man sätta för luckor för cellerna och låta eleverna gissa vilket tal som döljer sig bakom varje lucka. När eleverna gissat trycker man på luckan, som då försvinner och talet visar sig. Det här är något som väcker ett enormt engagemang. När den sista luckan återstod fick eleverna försöka lista ut vilket tal som döljde sig och sedan svara med sina responsenheter. Precis som tidigare var alla väldigt engagerade eftersom de visste att de skulle få en direkt respons på sitt svar. Och eftersom de fick en bekräftelse på att de tänkt rätt var det många som nu ville berätta hur de gick till väga - många händer i luften.