17 folkeskoleklasser på 7.- 9. klassetrin og otte lærere fra tre syddanske folkeskoler har sammen med to undervisere og 15 studerende på Læreruddannelsen på UC SYD fungeret som empirisk materiale i Claus Aunings ph.d. 

Claus Auning er ansat som lektor på Læreruddannelsen på UC SYD.

Han har undersøgt, hvilken viden og hvilke færdigheder lærere i overbygningen skal besidde for at kunne undervise i modellering i matematik og naturfag ud fra en undersøgelsesbaseret tilgang.

Visualisering og test af teorier

Folkeskoleeleverne har arbejdet med modellering ud fra to konkrete cases: en imploderet tankvogn og kraftig nedbør i et bymæssigt område.

Lærerne har i deres undervisning brugt undersøgelsesbaseret modellering som et redskab eleverne kunne bruge til at tænke, visualisere og teste teorier af i de to cases. 

Claus Auning har i mange år arbejdet med en undersøgende tilgang til naturfag, hvor eksisterende modeller primært er blevet brugt til at formidle viden fra lærer til eleverne eller at eleverne har brugt eksisterende modeller i deres forklaringer.

Som noget nyt er modellerings processer i ph.d.-projektet blevet brugt af lærerne til at få eleverne til at udvikle egne modeller for at forstå et komplekst fænomen.

Læreren skal gå forrest med en legende tilgang

Men hvad er det en lærer skal kunne få at lykkes med modellering i naturfag og matematik? Resultaterne fra ph.d.-projektet viser, at hvis modelleringen skal fremme den faglige forståelse, skal det ske i samarbejde mellem læreren og elever – det vil sige en socialkonstruktivistisk tilgang. 

Herudover er det vigtigt, at læreren inddrager aktiviteter i undervisningen, der kan hjælpe eleverne med at forstå og forklare det konkrete problem, de skal løse. Det giver eleverne mulighed for selv at få øje på nogle af de mekanismer, der påvirker processen.

Og så skal læreren selv gå forrest med en legende tilgang for at vise eleverne, hvordan man kan bruge modellering.

Tre elementer i modelleringsbaseret læring

Et andet vigtigt fund viser, at det understøtter forståelse af det matematiske problem, hvis læreren i sin undervisning kombinerer naturvidenskabelig undersøgelse, matematisk modellering og modelleringsaktiviteter i en vekselvirkning mellem faglig fordybelse og forklaring på et fænomen.

Eksempelvis ved at få elever til at måle en skolegård op, vise det i en model og få dem til at revidere og arbejde med modellen i en proces.  

 - Det er et skift i fagdidaktikken fra modelbaseret læring til modelleringsbaseret læring, hvor eleverne selv konstruerer modeller fra bunden eller rekonstruere eksisterende modeller, forklarer Claus Auning, – at tegne frem for at skrive gør det nemmere for eleverne at forstå og det ændrer noget i deres tænkning, som fungerer rigtig godt.

Modelleringsprocessen som et forståelsesværktøj på alle uddannelsesniveauer

De to opponenter, professor Berit Bungum fra det norske University of Science and Technology og associate professor Martin Niss fra Roskilde Universitet, var enige om at ph.d.-projektet bidrager med mange værdifulde og konstruktive bidrag til feltet. 

Berit Bungum fremhævede det grundige litteraturstudie og den autentiske forskning. Hun så positive aspekter i modelleringsprocessen som et forståelsesværktøj også i de yngre folkeskoleklasser, på gymnasiale uddannelser og på videregående uddannelser som UC SYD.

Modellering kan motivere elever i deres læringsprocessen

Martin Niss hæftede sig ved projektets kompleksitet og så mulighederne med modellering som et redskab, der kan gøre elever klogere på deres egen læringsproces og virke motiverende og inspirerende. 

Han overbragte bedømmelsesudvalgets godkendelse af ph.d.-projektet til Claus Auning.

 Værn om din titel

Vejleder Claus Michelsen ønskede Claus Auning tillykke

 - Du kan nu kalde dig ph.d. og forsker. Værn om din titel.  Du har gjort det formidabel. Jeg er utrolig stolt af dig. Og vi skal fortsætte arbejde med, hvordan naturfag og matematik kan berige hinanden.

Claus Auning fik det sidste ord på Zoom og takkede alle for den store opbakning.

Bedømmelseskommité:

• Professor Berit Bungum
  Resource Centre for Education in Mathematics, Science and Technology Norwegian University of Science and Technology, Norway
• Associate Professor Martin Niss
  Department of Science and Environment, Roskilde University
• Chairman: Associate Professor Kristian Debrabant 
  Department of Mathematics and Computer Science, University of Southern Denmark

Supervisor: Professor Claus Michelsen, Department of Mathematics and Computer Science, University of Southern Denmark

Om ph.d. projektet

Ph.d. projektets titel er Model-based inquiry in school science and mathematics: What knowledge and skills are required for teachers?

Forskningsprojektet:

• er et designbaseret studie
• er foregået i et tæt samarbejde med otte lærere fra tre syddanske folkeskoler i forbindelse med projektet Universitetsskolen
• to undervisere og 15 studerende fra læreruddannelsen var en del af projektet
• havde tre interventioner på de tre skoler. Samarbejdet var organiseret i et professionelt læringsfællesskab (PLF).

Projektet bestod af tre dele

• analyse af eksisterende praksis omkring anvendelse af modellering i matematik og naturfag og en afsøgning af forskningslitteraturen
• et ’mixed-metode’-studium
• interventioner

Claus Auning har  publiceret  fire artikler i projektet. Læs mere på UC Viden.

Han har været indskrevet som ph.d. studerende på Institut for Matematik og Datalogi på SDU.