B EGREPSENDRINGSPROSESSER MED SYNTETISKE IDEER

En annen forsker som belyser elevenes kognitive vanskeligheter med eksempler fra

forståelsen av ”Jordens form” er Stella Vosniadou (1994, 2001). I artiklene “Capturing and Modeling the Process of Conceptual Change” (1994) og ”Conceptual Change Research and the Teaching of Science” (2001) ser hun på hvilke misoppfatninger barna har og hun er opptatt av hvordan elevene lærer. Hun sier at ”the conceptual change approach” fokuserer på en kunnskapstilegnelse innen spesifikke emneområder og beskriver læring av

naturvitenskapelige begreper som en prosess som krever betydelig omorganisering av eksisterende kunnskapsstrukturer, også referert til som ”domain-specific restructuring” i litteraturen.

4.3.1 ”Conceptual change”-tilnærmingen

Vosniadou (2001:178-179) tar utgangspunkt i tre argumenter for hvordan prosessen for læring om den fysiske verden skjer, og som hun deretter trekker veksler på, nemlig disse:

(1) Menneskehjernen har gjennom evolusjonen, utviklet spesialiserte mekanismer for å innhente og nyttiggjøre seg informasjon fra den fysiske og sosiale verden.

(2) Læring som har foregått tidlig i livet og ikke har vært gjenstand for bevisstgjøring og hypotese-testing, kan være til hinder for læring av naturkunnskap.

(3) Begrepsendring er påkrevet for å lære mange nye naturvitenskapelige forestillinger (og ikke bare vitenskapelige forestillinger).

Det første argumentet har som resultat at barnet går i gang med en rask og effektiv

læringsprosess fra fødselen av. Noe er lett å lære, ikke fordi det er ukomplisert, men fordi mennesket er forberedt gjennom evolusjonen, for denne type læring. Dette synes å gjelde språk og intuitiv fysikk. Intuitiv fysikk er kunnskap om den fysiske verden som utvikles fra tidlig spebarnsalder av og gjør barnet i stand til å fungere i sitt fysiske miljø.

Det andre punktet skjer fordi vitenskapelige forklaringer av fysiske fenomener ofte bryter med fundamentale prinsipper i intuitiv fysikk, som igjen og igjen bekreftes i vår

”hverdagserfaring”. Tross alt, er det slik at de, per i dag, aksepterte vitenskapelige

forklaringsmodeller er produkt av en lang historisk vitenskapelig utvikling, karakterisert ved revolusjonære teori-omveltninger som har omstrukturert vår forståelse av den fysiske

verden.

Det tredje punktet begrunnes med, ifølge Vosniadou (2001), at de opprinnelige forklaringene på den fysiske verden i intuitiv fysikk ikke er urelaterte og fragmentariske observasjoner, men danner et sammenhengende hele, organisert i en ”rammeverk-teori” som hindrer prosessen med videre kunnskapstilegnelse om den fysiske verden, og kan forårsake misforståelser.

Dertil, på bakgrunn av den akkumulerte informasjon etter mange undersøkelser, har Vosniadou (2001:179-180) tre konklusjoner om læringsprosessen for læring av naturfag:

1. Læring av naturfag er vanskelig

2. Læring av naturfag er karakterisert ved misoppfatninger.

3. Læring av naturfag er forbundet med ”treghet” (inert)

(Treghet brukes her for å beskrive problemer med ”kunnskap om noe” som bare er tilgjengelig i en begrenset mengde situasjoner – og ikke brukes i andre relevante

sammenhenger. Naturfag-kunnskap er ofte treg/ inert i betydningen av at elevene lærer å løse oppgaver på skolen, men mangler ferdigheter i å anvende den samme typen kunnskap for å forklare fysiske fenomener utenfor skolen (diSessa 1982)).

Med utgangspunkt i disse utsagnene vil Vosniadou (2001) vise at mange såkalte

misoppfatninger kan bli forklart som syntetiske modeller oppstått i forsøk på å assimilere ny informasjon inn i en tidligere etablert rammeverk-reori. I hennes artikkel illustrerer figur 1 (2001:180) ”Mental models of the earth”, rekkevidden av mentale representasjoner på

”Jordens form” innhentet hos barneskole-elever. Den viser samsvar av ideer hos barn i USA, India, Hellas og Samoa: Noen skolebarn hadde primitive forestillinger om at Jorden var som en flat skive understøttet av fast grunn under og dekket av himmelen over. Andre barn trodde at Jorden var en hul kule med mennesker på den flate marken dypt inne i den; eller som en flat-trykt kule med mennesker på den flate toppen og bunnen. Atter andre barn hadde den interessante modellen av en dobbel jord – altså to jordkloder – en flat en der folk bor og en sfærisk en som er en planet oppe i himmelen. Disse forestillingene er ikke sjeldne. Og de har store likhetstrekk med de som ble funnet i undersøkelsene til Nussbaum (1985).

76

Sphere

Flattened Sphere

Hollow Sphere

Dual Earth

Disc Earth

Rectangular Earth

Scientific Model

Synthetic Models

Initial Models

Figur 4.4 Mentale modeller av Jorden (Vosniadou 2001:180, figur 1).

4.3.2 Konstruksjon av syntetiske modeller

Vosniadou (2001) forklarer misoppfatningene i figur 4.4 (2001:180, figur 1), som elevenes forsøk på å inkorporere den informasjonen de har mottatt fra kulturen: Jorden er rund, – med sin eksisterende ”teori” om at Jorden er flat. [Teori = forklarende struktur, modell.] En slik inkorporasjon av to varianter ikke-konsistent informasjon (kulturens påstand ved instruksjon – opp mot en intuitivt erfart ”hverdagsforestilling”) fører til konstruksjon av overraskende løsninger i form av syntetiske modeller.

I slike situasjoner vil overgangen til en vitenskapelig forklaringsmodell kreve en

fundamental omstrukturering av kunnskapsplattformen og en revisjon av utgangsantagelsene før noe nytt kan skje. Denne prosessen kalles begrepsendring (conceptual change).

Med sine empiriske studier underbygger Vosniadou heftig hvorfor diSessa ikke kan ha rett fordi han ikke kan forklare det hun mener å finne av ’… a small number of well-defined synthetic models, or misconceptions …’ (Vosniadou 1994b:64).

Men senere søker hun, i større grad enn i tidligere publikasjoner, å komme andre i møte (for eksempel diSessa) – men ikke hele veien.

…I find a great deal of truth in the explanations mentioned… (Vosniadou 2001:181).

Hun er enig i at elevene baserer sine forklaringer på hverdags-erfaringer, som per definisjon er begrensede, og at de trenger å utvikle bedre prosedyrer for å teste og evaluere hypoteser.

Tenkningen til en ekspert er mer koherent, mer systematisk og tettere knyttet til fysikkens prinsipper. Men barna synes å vise sensitivitet til spørsmål angående empirisk nøyaktighet, logisk konsistens og enkelhet i forklaringer.

Vosniadou insisterer på at:

Limitations in experiences and in logical thinking cannot fully explain the phenomena of misconceptions and of inert knowledge which are observed not only in elementary school students but in high school and college students as well. In order to explain the above-mentioned phenomena, we need a theory of learning not only as a process of enriching existing knowledge but also as a process of conceptual change (Vosniadou 2001:181).

Hun etterlyser altså en læringsteori som kan gi en dekkende forklaring på alle de fenomenene hun og andre forskere har satt søkelyset på.

Og hun fortsetter med å hevde at:

The mechanism of adding information into an existing knowledge base can produce a misconception if the two pieces of information belong to two incompatible

explanatory frameworks, as is the case in the shape of the earth. In these situations the understanding of a scientific explanation requires a more fundamental

restructuring of the knowledge base – the revision of fundamental presuppositions and beliefs – before the additive mechanisms can work. This is what we mean by conceptual change. Children must understand the earth as an astronomical rather than as a physical object. This change in ontological categories is really a kind of theory change and does not necessarily imply theory replacement (Vosniadou 2001:182).

De unge elevene må altså forstå at Jorden er et astronomisk objekt mer enn et fysisk objekt.

Denne forandringen i ontologisk kategori er virkelig en type nytt fenomen, teori-forandring, uten nødvendigvis å implisere en teori-erstatning (ny teori forklarer gammelt fenomen).

Vosniadou (2001) kritiserer videre bredden av stoff og rekkefølgen av emner som presenteres i barneskoler rundt omkring i verden. Dette fører til memorisering av

faktakunnskap – og ikke til utvikling av den kvalitative forståelsen av vitenskapsbegreper – og leder til logiske sammenbrudd (incoherens) og misoppfatninger. Og hun kritiserer at lærerne ikke retter nok oppmerksomhet mot hva elevene faktisk forstår og ikke har forstått, og viktigheten av å ta elevenes perspektiv med i betraktningen.

4.3.3 Kommunikasjon av informasjon

På slutten av artikkelen kommer Vosniadou (2001) også inn på den barrieren selve språket kan medføre når det oppstår kommunikasjonsproblemer assosiert med naturvitenskapelig læring. Den typen kommunikasjonsproblem Vosniadou trekker frem er den semantiske

78

komplikasjonen det innebærer at et begrep har forskjellig meningsinnhold avhengig av kulturell kontekst: om det er hverdagsspråk eller vitenskapelig språk.

En annen type kommunikasjonsproblem som ikke nevnes av Vosniadou, men som trekkes frem fordi det synes å være en parallell, er følgende: I kommunikasjons-vitenskapen finnes en modell der huller (gaps) i forståelsen oppstår fra uavklarte misoppfatninger (the

mismatch) mellom det avsendte budskapet (i følge kunnskaps-skjemaet til avsenderen) og det mottatte budskapet (i følge kunnskaps-skjemaet til mottakeren) (Vincentini 2001). Dette er av stor viktighet for prosessene som berører undervisning og læring:

Teaching becomes a process where understanding and knowledge are ( … )

negotiated through a process of cognitive apprenticeship (Sainsbury 1992; Brown et al 1989 in Osborne 1996:63).

Ved å ta hensyn til barnets kognitive behov viser man også respekt for barnets integritet.