Forskning
Innhold
Undersøkende tilnærming
For meg har det alltid vært naturlig å ha en undersøkende tilnærming til min egen undervisning. Dette har mye med at da jeg ble satt til å undervise fysikk på HiST som en del av mitt pliktarbeid i stipendiattiden, valgte jeg å inkludere min egen klasse som en del av mitt datamateriale. Min motivasjon den gang var egentlig bare for å "slå to fluer i en smekk". Siden jeg uansett måtte undervise denne klassen, så kunne jeg like godt gjøre datainnsamling samtidig for å spare tid og ekstra arbeid. Resultatet ble derimot at jeg fra første stund gjorde forskning på min egen undervisning.
I mitt doktorgradsarbeid forsket jeg på bruk av studentresponssystem (klikkere) i realfagsundervisning. I forskningsarbeidet så jeg blant annet på ulike undervisningsseksvenser med bruk av klikkere og hvordan de påvirket gruppediskusjoner og studentenes opplevelser (se f.eks. Nielsen, Hansen og Stav (2016), vedlegg 3). I tillegg til artiklene jeg selv skrev under doktorgradsarbeidet, bidro mitt arbeid også til flere artikler skrevet av andre. En liste over alle publikasjonene finner du i min CV (vedlegg 1). Jeg var også aktiv i arbeidet HiST gjorde for å utvikle sitt eget studentresponssystem under EU-prosjektet EduMecca (se attest i vedlegg 2, side 2).
Når man jobber med forskning på bruk av teknologi i utdanning, er det veldig lett å fokusere på de positive aspektene av teknologien for å prøve å "selge" bruken av denne. Implementering av ny teknologi er det derimot sjeldent kun en dans på roser. Selv om vi opplevde mye positivt med bruk av klikkere i undervisning, støtte vi også ofte på både tekniske og didaktiske utfordringer. Jeg syns det ofte er mer å lære av å se på hva som ikke fungerte, og jeg endte derfor opp med å skrive en artikkel om alle fallgruvene vi hadde møtt underveis i utprøvingene (Nielsen, Nygård-Hansen & Stav 2013, vedlegg 4). Dette var en artikkel som også fanget oppmerksomheten til en av pionerene innenfor bruk av klikkere, Eric Mazur, noe jeg husker jeg syntes var veldig stas.
Omvendt undervisning på ingeniør
Jeg husker veldig godt min motivasjon for å prøve ut omvendt undervisning. Det begynte å føles ut som bortkastet tid å stå og si omtrent det samme år etter år i fagene jeg underviste. Denne følelsen var ekstra sterk på ingeniør hvor jeg ikke hadde annen kontakt med studentene enn i forelesningene. Fra tidligere var jeg vant til å undervise på forkursene i fysikk hvor man selv veileder studentene i hver undervisningsøkt. På ingeniør var denne jobben overlatt til studieassistenter. Hvis fagteorien er av slik art at man ofte sier det samme år etter år, så følte jeg at jeg like godt kunne spille inn dette i form av læringsvideoer slik at jeg kunne bruke tiden i klasserommet på det som faktisk var unikt for hvert år: studentene.
Den tradisjonelle undervisningen i et matematikkfag for ingeniører ble dermed byttet ut med omvendt undervisning. Videoer ble laget for å dekke pensum, og teoriforelesninger ble byttet ut med gruppearbeid den ene dagen, hvor jeg fungerte som veileder, og individuell regnetrening den andre. For meg var det viktig å fokusere på det individuelle arbeidet i tillegg til gruppearbeidet. I en gruppe kan det noen ganger forekomme en "illusjon av gruppeproduktivitet" hvor gruppemedlemmene overvurderer effektiviteten av gruppearbeidet (Stangor 2004). Det kan også være lett å føle at man har forstått noe når man ser andre gjennomgå et problem i matematikk eller fysikk. Som realfagsunderviser hører jeg ofte: "jeg forstår det når du gjør det, men når jeg skal gjøre det selv, så får jeg det ikke til". Svaret er at da har du ikke forstått det, selv om det kanskje føltes slik ut. Det er derfor viktig å også fokusere på individuelt, selvstendig arbeid i tillegg til arbeid i grupper.
Regnetimene ble lagt opp slik at studentene fikk utdelt oppgaver i første time og jobbet uten å samarbeide med andre. I pausen brukte de et studentresponssystem til å stemme på oppgavene som var mest vanskelig. Etter pausen gikk jeg gjennom oppgavene hvor jeg brukte mest tid på oppgavene studentene syntes var mest vanskelig. Slik hadde regnetimene også en form for tilpasset opplæring hvor studentene hadde mulighet til å påvirke gjennomgangen av oppgavene. I figuren under viser jeg noen bilder fra utprøvingen.
Flertallet av studentene var positive til undervisningen og fremhevet spesielt friheten videoene gav dem til å styre tempoet selv og jobbe med videoene når og hvor de ville. En student skrev også:
Det var derimot også kritikk av opplegget, slik som at det tok lang tid å se gjennom alle videoene. Selv om flertallet var positive, var det også noen studenter som var svært frustrerte med opplegget, noe som gjorde at jeg kjørte en ekstra spørreundersøkelse i midten av opplegget i tillegg til en planlagt undesøkelse på slutten av semesteret. Analyse av disse undersøkelsene endte til slutt opp som en artikkel: "Flipping the classroom in engineering mathematics: why does not flipped classroom work for everyone?", (vedlegg 5). Denne ble jeg ferdig med i år og har sendt inn til vurdering hos en journal. Her fokuserer jeg spesielt på studentene det ikke fungerte for og bruker selvbestemmelsesteori, som også ble brukt til å forklare de positive aspektene av omvendt undervisning, til å finne mulige forklaringer på hvorfor det ikke fungerte for noen studenter.
Den tydelige frustrasjonen gjorde også at jeg endret litt på den omvendte undervisningen allerede underveis i utprøvingen. Istedenfor at studentene fikk alle oppgavene i første time når de skulle jobbe individuelt, så fikk de nå heller èn og èn oppgave. Studentresponssystemet ble da brukt til å gi beskjed når man var ferdig med en oppgave. Når en god del studenter begynte å bli ferdig med en oppgave, gikk jeg gjennom løsningen før de fikk neste oppgave. I den forrige versjonen kunne studenter som ikke fikk til oppgavene, bli sittende hele timen uten å gjøre noe som helst, noe som kan ha negative konsekvenser for deres kompetansefølelse i henhold til selvbestemmelsesteori. Ved å få èn oppgave av gangen, var tanken at de fortere ville føle at de gjorde noe nyttig for deres læring selv om de ikke fikk til oppgaven.
Jeg skrev også en artikkel hvor jeg utforsket studentenes seervaner av læringsvideoene, kalt: "Students’ video viewing habits during a flipped classroom course in engineering mathematics", vedlegg 6. Her diskuterer jeg blant annet anbefalinger fra forskningslitteraturen til produksjon av læringsvideoer i lys av mine egne data. Også denne er nå sendt til vurdering. Jeg kommer tilbake til produksjon av læringsvideoer i utviklerseksjonen i denne pedagogiske mappen.
Omvendt undervisning på lærerutdanningen
I 2015 startet jeg på lærerutdanningen ved USN (da HiT). Denne jobben ble en stor overgang for meg. Ikke bare var det en helt ny studentgruppe som var ganske forskjellig fra ingeniørstudentene, men jeg hadde også ingen erfaring med nettbasert undervisning. Likevel ønsket jeg å prøve ut omvendt undervisning og begynte planleggingen av et omvendt undervisningsopplegg i det ene matematikkfaget allerede det første året jeg underviste på USN.
De første utprøvingene av omvendt undervisning på nett kan derimot beskrives som "et steg frem, to steg tilbake". På ingeniør hadde noen studenter klaget over at det kunne være tungvindt å lete seg frem til spesifikke steder i en video. Dette har også vært tilbakemeldinger i en annen studie på omvendt undervisning (Tømte og Sjaastad 2015). I tillegg var det klager på at jeg noen ganger brukte for mye lang tid på trivielle ting i videoene, og at det hadde vært en fordel å ha oppgaver knyttet til hver video. Det siste var et veldig godt poeng. Selv om studentene kunne se videoene i sitt eget tempo, så var det fortsatt en passiv aktivitet. Det var derfor en fordel å kunne knytte oppgaver til hver video for å aktivisere studentene også under hjemmearbeidet.
Jeg endte derfor med å lage nettbaserte kompendier til hvert tema i den omvendte undervisningen hvor innholdet i hver læringsvideo også var presentert i tekstform. Et eksempel på et slikt kompendium ser du i vedlegg 8. Nederst på hver side finner man oppgaver med løsningsforslag knyttet til akkurat denne videoen. Tekstbasert materiale er lettere å søke gjennom, og studenter som syntes fagstoffet er for lett, kan lese kjapt over teksten istedenfor å måtte se gjennom hele videoen. Jeg kunne derimot svært lite om web-utvikling før jeg begynte på USN, så dette innebar at jeg måtte sette meg ned og lære meg HTML, CSS og Javascript for å få den nødvendige kompetansen for å lage disse ressursene.
Stegene tilbake var derimot hvordan klassetiden ble brukt. Jeg var ikke kjent med programvaren eller nettundervisning, og så ikke helt hvordan jeg skulle få inn gruppearbeid med god veiledning på en fornuftig måte. Så jeg endte rett og slett opp med å ikke kjøre gruppearbeid i det hele tatt, men heller kjøre oppgavegjennomgang i timene. Etter hver utprøving gjorde jeg spørreundersøkelser og prøvde å finne ut hva som fungerte og ikke fungerte, i tillegg til å prøve å utforske måter jeg kunne få inn veiledning av gruppene.
Etter to år med utprøvinger fant jeg en måte å kjøre omvendt undervisning med gruppearbeid hvor jeg kunne veilede studentene på en god måte. Studentene jobber sammen i grupper i hvert sitt nettgrupperom, og hver gruppe fører oppgavene i hvert sitt Google Docs-dokument. Google Docs ble valgt da det gir studentene mulighet til å samskrive i sanntid i tillegg til at det gir meg mulighet til å få en oversikt over gruppearbeidene (se bildene under). I tillegg brukte jeg en laptop til å logge meg inn i hvert grupperom for å veilede studentene. Ved å ha gruppedokumentene oppe på en ekstern skjerm, har jeg oversikt over hvor langt gruppen har kommet i sitt arbeid og har også en anelse om hva de sliter med, noe som sparer dyrbar tid når jeg skal veilede gruppene. På hovedskjermen har jeg oppe en felles chat hvor studenter kunne be om hint eller be meg komme inn til grupperommet for å hjelpe.
En utfordring som oppstod etter første utprøving med gruppearbeid, var at det var en del studenter som syns det var vanskelig å skrive matematiske utledninger i Google Docs. Et alternativ kunne vært å finne et annet samskrivingsprogram som var mer egnet til matematikk, men jeg endte med å heller omdefinere hvordan oppgavene skulle føres. Istedenfor å skrive løsningene slik man vanligvis gjør i matematikk, med bruk av matematiske likninger og symboler, så fikk studentene beskjed om at de skulle fokusere på å skrive løsningen med egne ord. Dette kan virke som en "billig" løsning på problemet, men det har også en pedagogisk hensikt. I matematikken er det fort å fokusere på algoritmer og syntakser uten at man helt forstår hva man egentlig gjør (Skemp 1976), noe jeg også har opplevd i min matematikkundervisning. Når de må beskrive løsningen med egne ord, må de samtidig forstå matematikken og hva de holder på med.
Utprøvingene fra 2015 til 2018 endte opp som en konferanseartikkel (se Nielsen 2019, vedlegg 7). Tilbakemeldingene fra studentene var hovedsakelig positive, og de la frem mange av de samme positive aspektene ved bruk av video som ingeniørene. I tillegg var de begeistret for at metoden fokuserte på et sosiokulturelt læringsperskeptiv med gruppearbeidet. På lik linje med ingeniørstudentene, var det også mange som syntes det tok veldig lang tid å jobbe seg gjennom fagstoffet før timen.
Etter utprøvingen i 2018 var det fortsatt noen utfordringer, slik som at det var lite oppmøte i undervisningstimene (ca. halvparten av studentene). Dette er en generell utfordring vi har på nettkursene i matematikk. I tillegg hadde jeg fortsatt ikke løst et viktig problem jeg innså etter utprøvingen på ingeniør: mangel på fokus på selvregulert læring og metakognisjon. Selvregulert læring og metakognitive ferdigheter er viktig innenfor all utdanning, men det er spesielt viktig i omvendt undervisning siden metoden legger opp til mye selvstendig arbeid. Zimmerman (2002) påpeker derimot at evner innenfor metakognisjon og selvregulert læring ikke er medfødte, men må trenes opp. Det var derfor viktig å få dette inn i undervisningen.
I den siste utprøvingen jeg gjorde (2019), ble det derfor innført ekstra arbeidskrav i faget hvor studentene skulle lese gjennom Zimmermans "Becoming a Self-Regulated Learner: An Overview" (Zimmerman 2002), skrive en oppsummering av teorien samt relatere denne til omvendt undervisning. I et senere arbeidskrav skulle de skrive et lite refleksjonsnotat om ulemper og fordeler med å ha omvendt undervisning på nett, og hvordan studere effektivt som omvendt nettundervisningsstudent. Tanken var det ville være mer effektivt å la studentene selv reflekterte over de beste metodene enn å bare høre på meg fortelle om dem. Jeg gjorde også endringer hvor jeg knyttet arbeidskrav til oppgavene de skulle gjøre i undervisningen, noe som økte oppmøtet fra ca. halvparten til over 90%, samt innførte arbeidskrav til hjemmearbeidet (fylle ut selvevalueringsskjema) for å øke sjansen for at studentene jobbet aktivt og selvstendig før de møtte til gruppearbeid. Studentene svarte på et spørreskjema på slutten av semesteret som jeg per dags dato holder på å analysere.