Eksperimentelt arbejde set med lærerøjne

På samme måde som i forbindelse med hhv. kernestof og perspektiver er lærerne i

selvevalueringsguiden blevet bedt om at forholde sig til hvilken fysikforståelse eleverne får i forbindelse med det eksperimentelle arbejde. Stort set alle selvevalueringsrapporterne tillægger det eksperimentelle arbejde meget stor betydning. Som det også fremgår af ovenstående afsnit, så er det eksperimentelle arbejde en mangesidet størrelse, og i forlængelse af det er der

selvfølgelig også forskel på hvor lærerne har valgt at lægge vægten i deres beskrivelse af den funktion det har. Der er så mange forskellige bud – der supplerer hinanden – at det er mest hensigtsmæssigt at gengive dem i punktform.

• Den praktiske side af det eksperimentelle arbejde

Her fremhæves det ”at eleverne lærer gode arbejdsvaner i laboratoriet, og hvordan man udfører eksperimenter. Desuden lærer de at arbejde med grundlæggende måleredskaber som multimeter, termometer, skydelære o.lign”.

• Vurdering og behandling af forsøgsresultater

Eleverne skal lære ”at vurdere betydningen af ”forstyrrende” faktorer som fejlkilder og måleusikkerhed”. Og eleverne skal lære at bedømme troværdigheden af et resultat og at behandle og vurdere forsøgsresultater ved forskellige grafiske og beregningsmæssige metoder.

• Hvad er et fysisk system?

”Naturvidenskabelig metode og tankegang – herunder fysisk system og idealisering vil altid være en central del af behandlingen”. Og eleverne skal desuden lære at foretage en kvalitativ

bedømmelse af ”hvilke parametre der er væsentlige og hvilke der uvæsentlige; hvad er system og hvad er omgivelser?”.

• Samspillet mellem teori og eksperiment

”Det eksperimentelle arbejde skal i første omgang underbygge teorien. Det er her vigtigt at eleverne opnår en forståelse for vekselvirkningen mellem teori og eksperiment: En teori er først holdbar i det øjeblik den kan eftervises eksperimentelt, og eksperimentelle resultater bliver først værdifulde når de kan indgå i en udvikling af en teori”. Det fremhæves desuden at det

eksperimentelle arbejde giver eleverne en mere praktisk forståelse af de ofte abstrakte fysiske begreber og teorier.

• Modelaspektet

Eleverne skal have en forståelse for at ”fysik opbygger en model af virkeligheden; hvilke afgrænsninger har man været nødt til at foretage?”.

• Samspillet mellem teori og virkelighed

Her bliver det fremhævet at eleverne skal opleve at ”gymnasiets fysik har en forbindelse til hverdagen”. Og at eleverne skal indse at fysik udvikler sig i et samspil mellem eksperiment og virkelighed.

Det gælder for alle de aspekter der fremdrages at de beskrives som en del af ”den

naturvidenskabelige metode”. Skal man sammenfatte dette yderligere, så stemmer de forskellige svar tilsammen godt overens med den linje der også er i bekendtgørelsen fra den praktiske adfærd til metodisk refleksion.

6.2.1 Problemfelter i relation til det eksperimentelle arbejde

Dokumentationen til dette afsnit bygger primært på samtalerne på skolebesøgene. Her blev der udfoldet en række forskellige problemstillinger i forbindelse med det eksperimentelle arbejde. Det drejer sig om følgende:

• hvad er et godt eksperiment?

• åbne og lukkede eksperimenter

• udstyr og fysiske rammer.

Det gode eksperiment

På mange af skolebesøgene er lærerne blevet bedt om at komme med deres bud på det gode eksperiment. Generelt har det ikke været muligt for lærerne at beskrive det gode eksperiment. De har netop henvist til at det eksperimentelle arbejder indeholder så mange forskellige elementer og kan have forskellige formål alt efter sammenhængen at der ikke kan gives en entydig definition på et godt eksperiment.

Åbne og lukkede eksperimenter

Temaet åbne over for lukkede eksperimenter har fyldt en hel del i samtalerne med lærerne på skolebesøgene. Det er et forhold ved det eksperimentelle arbejde som lærerne har meget forskellige holdninger til og erfaringer med. Et problem i forhold til afdækningen er imidlertid at det ikke altid står klart hvad der ligger i begrebet ”et åbent forsøg”. Derimod virker det som om der er større konsensus i forhold til forståelsen af ”det lukkede forsøg”. Et lukket forsøg er et

forsøg der har en meget detaljeret vejledning i forhold til forsøgets udførelse, det kan kun have ét udfald, og det har som sigte at illustrere et fænomen eller eftervise en teori.

• Praksis omkring åbne og lukkede eksperimenter

Det er kun muligt at beskrive praksis ud fra forskellige læreres udsagn i samtalerne på

skolebesøgene. Det nedenstående skal derfor ikke forestille at være et fyldestgørende billede af åbne og lukkede forsøg i gymnasiets fysikundervisning; men derimod en gengivelse af

enkeltlæreres praksis og erfaringer.

I den ene ende af skalaen er de lærere der arbejder med åbne eksperimenter og vejledninger. En lærer fortalte at han med vilje altid laver vejledninger der ligger under elevernes niveau - uden detaljer og med åbne slutninger så eleverne oplever at de kan lave noget der er meget mere færdigt og gennemarbejdet end lærerens oplæg. Desuden oplever de at de selv kan finde et resultat. En anden lærer fortalte at han i mange år har lavet meget tavleundervisning og brugt meget udførlige vejledninger, men at han nu er blevet mere åben i sin tilgang. Han har en 2.g hvor eleverne får mere frie tøjler og laver flere åbne forsøg. De når måske ikke så meget som tidligere, men processen er i sig selv god fordi de får en masse viden om at planlægge. I den anden ende af skalaen er der de lærere som ikke synes at der kommer noget fagligt ud af de mere åbne eksperimenter, fx fortalte en lærer at han i tidens løb har set så meget vrøvl at han nu er gået over til at lave nogle meget udførlige vejledninger med blanke felter som eleverne skal udfylde.

I mellem de to yderpunkter er der en gruppe der giver udtryk for at de åbne forsøg ikke dyrkes til hverdag, men kun i de længerevarende forløb. En lærer mener at han bevæger sig ”baglæns”: I 1.g lægger han forsøgene meget åbent op. I 2. og 3. g er der ikke udstyr nok til at lave åbne øvelser og ligefrontsøvelser.¹⁴ Der er han nødt til at lave omgangsøvelser. I 1.g får eleverne ikke nogen øvelsesvejledning, men i 2. og 3.g er han nødt til at lave vejledninger fordi eleverne står med forskellige øvelser.

• Holdninger til åbne eksperimenter

Der er som nævnt mange forskellige holdninger til de åbne eksperimenter; hvad de kan bruges til, og hvilke styrker og svagheder de er forbundet med. Argumenterne for de åbne eksperimenter handler ofte om at de er mest spændende for eleverne, og at de udvikler en masse kreativitet. Der blev også givet udtryk for det synspunkt at det er vigtigt indimellem at lave eksperimenter hvor ingen ved hvor eleverne ender fordi det er en måde at få noget autentisk ind i undervisningen på.

14”Ligefrontsøvelser” vil sige at alle elever udfører samme øvelse/eksperiment samtidig.

Desuden har nogle lærere erfaring med at eleverne hurtigt lærer at mestre åbne eksperimenter.

De forbereder eleverne ved at introducere dem til måleinstrumenterne i 1.g og ved at give dem små forsøg i starten. Desuden gav de udtryk for at man må acceptere at nogle elever når langt, og at andre ikke når så langt.

En stor gruppe lærere tilslutter sig de pædagogiske argumenter for de åbne eksperimenter, men synes at de af forskellige grunde er svære at gennemføre i praksis. Én af disse praktiske

forhindringer er den samme bekymring for eksamen som blev udtrykt i forbindelse med

inddragelse af perspektiverne i undervisningen. På flere besøg fortalte lærerne at de hele tiden har i baghovedet at eleverne skal til eksamen når de planlægger det eksperimentelle arbejde. De har oplevet at eleverne gør sig mange værdifulde erfaringer ved de åbne eksperimenter, men rapporterne bliver ofte tynde. Og er et åbent forsøg gået ”galt”, er der stor sandsynlighed for at eleven får en dårlig karakter til eksamen selvom processen har kastet en masse af sig. Disse lærere giver udtryk for at det eksperimentelle arbejde skal være en hjælp til eksamen, og at de derfor holder sig til det lukkede og ”sikre”.

Der nævnes også andre problemstillinger i forbindelse med åbne eksperimenter. En problemstilling som blev rejst flere gange, handler om at de åbne forsøg er meget tidskrævende. En anden problemstilling går på at de kun er for de stærke elever, mens de svage elever hverken bryder sig om eller kan klare åbenheden. Dette hænger sammen med et andet aspekt som en del lærere peger på, nemlig at mange elever også har et tryghedsbehov. Ofte er eleverne mere trygge ved kogebogsforsøg selvom de også synes at de er kedelige. Hvis de kastes ud i et åbent forsøg, så synes de at det er frygteligt svært, og de bliver ofte frustrerede og søger meget hjælp hos læreren.

Men mange af lærerne var samtidig overbeviste om at det er de åbne forsøg eleverne får mest ud af. På den måde, siger lærerne selv, kan der være stor forskel på hvad eleverne synes er godt eksperiment, og hvad læreren synes.

Udstyr og fysiske rammer

I forhold til dette punkt har det især været muligheden for at lave ligefrontsøvelser der har optaget lærerne. De fleste lærere foretrækker ligefrontsøvelser fordi det giver bedre mulighed for vejledning undervejs i forsøget når alle elever laver det samme. Ligefrontsøvelser er også vigtige i forhold til progression i det eksperimentelle arbejde. Lærerne kan bedre tilrettelægge arbejdet i en naturlig rækkefølge frem for at apparaturet må gå på skift mellem eleverne. Det er forskelligt fra skole til skole om fysiksamlingen indeholder udstyr til ligefrontsøvelser.

Det har også betydning for det eksperimentelle arbejde om der er mulighed for at have

opstillinger stående over et stykke tid. Det er en stor fordel hvis det er muligt fordi man så kan lave

længerevarende eksperimenter. I projektforløb er det også en fordel hvis eleverne kan lade deres forsøgsopstillinger stå.

Bearbejdning af forsøgsresultater

Nogle lærere oplever at eleverne ikke gider at gå i dybden med det de har set; de gider ikke at regne på baggrund af et eksperiment. Det vil med andre ord sige at de ikke er interesserede i matematikken og databehandlingen. I relation til dét fortalte andre lærere at de gør meget ud af at simplificere forsøgene så man kommer helt ind til kernen. De bruger ikke nødvendigvis den matematiske teori som fx bøgerne lægger op til. Argumentet var at hvis eleverne ikke har forstået matematikken, kan det forhindre at de forstår fysikken – som er det centrale.

6.2.2 Eksperimenter som formidling af kernestof

I de ovenstående afsnit er det eksperimentelle arbejde beskrevet som undervisningen i en bestemt arbejdsmetode. Men i nogle af lærernes beskrivelser af eksperimentelt arbejde kan man se at det også har en vigtig funktion i forhold til at formidle kernestoffet. Det følgende er et udpluk af forskellige udsagn fra samtalerne:

• ”Det primære mål med forsøg er at eleverne synes at de har lært stoffet bedre og kan se relevansen i teorien”.

• ”Eleverne er glade for at lave noget selv; erkende og prøve sig frem. De kan opleve fysik som nærværende. Eksperimentelt arbejde passer til at skabe erkendelse hos eleverne”.

• ”Eksperimentelt arbejde kan hjælpe eleverne til at se hvad der er essensen i teorien”.

• ”Eleverne lærer at konkretisere stof der ellers ville være højtflyvende”.

En del lærere nævner også andre fordele i forbindelse med det eksperimentelle arbejde. Det fremgår bl.a. af følgende citat:

• ”Det gode ved forsøg er kontakten til eleverne. Der er noget socialt i det at lave forsøg; man laver noget sammen”.

I forlængelse af dette mere læringsorienterede syn på eksperimentelt arbejde, er der en del lærere der fremhæver at det overvejende tilgodeser de stærke elever. ”Den svage elev får ikke særlig meget ud af eksperimentelt arbejde, hvorimod den stærke elev der oplever selv at kunne finde resultatet og se sammenhængen mellem teori og forsøg, får en god faglig oplevelse. Den svage elev ser ingen sammenhæng”. Og på et besøg blev det sagt at den svage elev ofte starter med teorien ved eksamen idet de frygter eksperimentet.