Forskarens tips: Så lyfter du undervisningen med digitala verktyg

På Högskolan i Halmstad finns Sveriges första digitala laborativa centrum, eller kort och gott DLC. Här finns VR (virtual reality) och interaktiva skärmar, filminspelning med green screen, två studior för ljudinspelning, flera scener för presentation och filmvisning i bioformat och flera labbsalar för olika typer av experiment och forskning.

I rummet, som kallas ”Hjärnverket”, finner vi universitetsadjunkt Mattias Rundberg och hans kollegor, som samlar kunskap om digitala verktyg i NO-undervisning.

– Det är viktigt att forska på digitala verktyg i skolan för att se vilken effekt det har på lärandet ur olika perspektiv. Det handlar om att undersöka vad digitala verktyg kan medföra för inlärningen kring naturvetenskapliga fenomen. Forskningen kring vad det medför att jobba digitalt i NO i förhållande till ämneskunskaperna är spännande. Men vi tittar även på vad tekniken gör överlag med oss, vår förmåga att koncentrera oss och så vidare, säger han till Skolvärlden.

Forskarna på Hjärnverket vill utveckla lärarnas förhållningssätt till det digitala förbi argumenten ”för eller emot” som ofta uppstår, till ett mer kvalitativt synsätt.

– Min erfarenhet är att man många gånger talar om digitala verktyg som att man har digitala verktyg, inte hur man förhåller sig till dem. Alla skolor ska ha digitala verktyg, men det är kunskapen om när jag ska använda det och när jag inte ska det som kan saknas. Det handlar inte om antingen eller, det är en reflektion kring varför man väljer att ta med det eller inte, utifrån ett speciellt ämnesinnehåll. Det gäller att förstå när det tillför ett mervärde, säger Mattias Rundberg.

Lärarstudenter vid Högskolan i Halmstad undervisas i DLC. På skärmen uppdateras data om övningen automatiskt. Foto: Anders Andersson.

Hur avgör man när ett digitalt verktyg kan under­lätta eller höja kvaliteten på undervisningen, och när det är onödig eller till och med försämrar?

– Det är den processen vi tänker att lärarna måste träna sig i. Lärare behöver behärska teknologierna, pedagogiken och ämnesinnehållet. Hur de speglas mot varandra är jätteviktigt. Det är det vi är ute efter, att de här sakerna ska förhålla sig till varandra.

Mattias Rundberg är själv lärare i grunden, i de naturvetenskapliga ämnena biologi, fysik och kemi, och har 12 år på grundskolans senare del och gymnasiet bakom sig. Han vet att det kan vara svårt att navigera i de digitala verktygens kommersiella värld. Och han vet att många lärare suckar när man börjar prata om digitala verktyg. Han tror att det delvis hänger ihop med att digitaliseringen sköts uppifrån i organisationen, med varierad kompetens och framgång.

– Jag tror digitaliseringen har fungerat lite som ”här varsågoda, här är digitala verktyg, använd dem”. Man har i många fall inte fått fundera på hur man ska använda dem, eller varför. Man ska såklart inte ge upp beprövade metoder som man vet fungerar. Men samtidigt, ser man att ”åh, det här med fotosyntes kan de lära sig bättre med digitala verktyg” så bör man använda det.

De verktyg som forskarna i ”Hjärnverket” utvärderar är ofta olika former av mätverktyg. Sensorer som man kan mäta syreupptagning, koldioxidhalt, massa, tryck och så vidare med. Jämfört med mer traditionella mätningar där eleverna registrerar värden manuellt vid givna tidsintervall blir vid de här mätningarna mer precisa och klarar av fler mätpunkter på kortare tid.

– Realtidsmätningar där en apparat samlar data åt dig ger en tidsvinst, så du kan ägna tid åt att diskutera och tolka innehållet i graferna i stället för att rita graferna själv. Dessutom blir det väldigt precist, du kan mäta varje sekund. Om du gör en mätning själv så får du en mer ungefärlig kurva, säger Mattias Rundberg.

Digitala sensorer ritar upp grafer över experimentets effekter i realtid. Foto: Anders Andersson.

Händer det att ni köper in och testar produkter som visar sig inte hålla måttet?

– Jag tycker att tekniken generellt sett är väldigt bra. Men jag gjorde felaktiga inköp i början. Jag ville ha en variation av saker och tog lite av varje, i stället för att leta upp sensorer som har en bredd. Det finns sensorer som vi kan ha glädje av i både fysik, kemi och biologi till exempel.

Tillsammans med bland andra Pernilla Nilsson, professor i naturvetenskapens didaktik och prorektor vid Högskolan i Halmstad, har han sammanställt en fortbildningsmodul till Skolverkets lärportal med titeln ”Digitala verktyg i naturvetenskap”. Syftet med den är att hjälpa lärare att reflektera mer medvetet kring de digitala verktygens potential i undervisningen.

– Tanken är att man ska göra det här kollegialt, med en handledare som leder arbetet. Det innefattar såväl teori som praktiska delar, kombinerat med reflektion tillsammans med sina kollegor. Det blir ett kollegialt lärande kring det komplexa att vara lärare. Alla pedagogiska frågor om vad, vem, varför, hur och för vem ska med, och så adderar vi de teknologiska frågorna.

Tre laborationer med digitala verktyg

Några exempel från Mattias Rundberg på hur klassiska NO-laborationer ges fler dimensioner och ökad tydlighet med hjälp av digitala hjälpmedel.

• Tar luften plats?

Fyll en PET-flaska med marshmallows, och gör hål i korken. Montera fast en cykelventil i hålet och täta med lim. Pumpa in luft i flaskan med hjälp av en cykelpump via ventilen. Flaskhalsen blir varm av friktionen när luftpartiklarna krockar med varandra och marshmallowen trycks ihop, vilket betyder att luften tar plats. Den informationen får vi genom våra vanliga sinnen.

– Digitalt gör vi samma uppställning, men vi har en flaska med en temperaturmätare i flaskhalsen så vi får veta exakt hur varm den är. Eller en trycksensor på insidan och en likadan sensor på utsidan för att se hur trycket skiljer sig. Man kan lossa på korken lite och se hur det förändras.

Sensorer mäter bland annat halter av syre och koldioxid i slutna system. Ett digitalt mikroskop låter fler elever studera objektet samtidigt. Foto: Anders Andersson.

• Varför slocknar ljuset?

Vad händer när man ställer ett uppochnervänt glas över ett brinnande ljus? De allra flesta svarar att ljuset kommer att slockna efter en liten stund när syret tar slut. Men hur kan vi veta att det är just det som händer, när vi inte ser det?

– Använder vi en syresensor för att mäta syrehalten under experimentet visar sig att så inte är fallet. Ljuset slocknar vid ungefär 17 procents syrehalt. Men vad kan det då vara?

Gör om experimentet igen med en koldioxidsensor så visar det att koldioxiden är boven i dramat. Genom att den vid bildandet har högre densitet än syret sjunker den något snabbare ner över ljuset och ”kväver” det.

– Då har vi gjort det osynliga synligt genom den mätdata (kurvan) vi får ut.

• Hur påverkas kroppars tröghet?

Du behöver en hiss och en digital kraftplatta (den fungerar som en badrumsvåg men mäter kraft snarare än massa).

Eleven står på kraftplattan i hissen. När hissen åker uppåt påverkar eleven kraftplattan med en högre kraft, när hissen åker neråt påverkar eleven plattan med en lägre kraft. När hissen stannar blir effekten den motsatta i båda riktningarna.

– En kul och tydlig labb som genererar en graf över det här som vi annars bara känner i kroppen när vi åker hiss. Med grafen som underlag kan vi diskutera kroppars tröghet i olika situationer.