Vad förstår eleverna av en jordbävning?
Efter händelseutvecklingen i Japan uppstår naturligt behovet att undervisa om jordbävning och tektonisk aktivitet. Större jordbävningar inträffar ungefär en gång per termin, vilket av tragiska orsaker underlättar ens terminsplanering och undervisningsberedskap...
Den här gången har jag lagt band på mig och istället för att (som jag vanligen gjort) satt igång att undervisa tills det var dags för prov, gett eleverna testet först. Inte i första hand för att de ska förstå vad de behöver lära sig (den förståelsen kommer inte av enbart ett prov), utan i första hand för att se hur de urskiljer fenomenet jordbävningar. En sammanställning av mina frågor och elevernas svar på valda frågor finns här.
Jag har ju envist förespråkat en variationsteoretisk ansats i undervisning på den här bloggen (att "urskilja" är en term jag lånar därifrån), men det är inte helt lätt att förklara vad denna teori i praktiken kan innebära för undervisningen. Bra litteratur på nätet är svår att hitta, här är en avhandling i pdf-format som sammanfattar den ganska pedagogiskt, men annars rekommenderar jag Ference Martons och Shirley Booths Om lärande, eller ännu hellre Ference Martons och Amy B. M. Tsuis Classroom Discourse and the Space of Learning som referenslitteratur.
Variationsteori utgår från vikten av att kartlägga elevernas olika typer av förförståelse. Efter att ha läst John Hatties Visible Learning, som med emfas inskärper vikten av att läraren tar reda på hur eleverna uppfattar undervisningsstoffet och dynamiskt bygger och anpassar undervisningen vartefter elevernas uppfattningar förändras, känner jag mig som en lite pedagogiskt nyvaken lärare och har nu gjort ett seriöst försök att tillämpa variationsteorin. Inte för att "leka professor", utan för att få ett grepp om hur jag ska lägga upp undervisningen.
Variationteorin (som härstammar ur den fenomenografiska ansatsen) talar om förståelse som förmåga att urskilja fenomen i omvärlden på olika sätt, och att dessa uppfattningar skiljer sig genom givna kritiska aspekter. Vilken förståelse eller uppfattning som är den avsedda måste avgöras av intentionerna med undervisningen och förutsättningarna man som lärare har.
För att ta reda på vad eleverna hade för förförståelse gjorde jag ett förtest, dvs. ställde ett antal frågor för att ringa in deras förståelse. Av frågorna jag ställde valde jag sedan ut några som jag ansåg gav mest att fördjupa sig i (på begränsad tid) och kategoriserade elevernas svar i olika typer av förståelse. Det sistnämnda kan kanske låta fyrkantigt, men faktum är att elevernas förståelseformer inte är helt unika eller individuella, de låter sig faktiskt grupperas.
Till att börja med tittade vi på ett reportage från Play Rappot (ca 10 min) och därefter presenterade jag frågorna, från början sju stycken. Frågorna jag valde att gå vidare med var
Varför blir det jordbävning?
Varför blev det en tsunami?
Kan det bli jordbävningar i Sverige? Förklara hur du tänker!
Jag hade också förmånen att just vid tillfället ha en blandad grupp med elever från den andra fyran, som tidigare under läsåret har läst geografi och yttre krafter, bland annat jordbävningar.
Min sammanställning av elevsvar i olika kategorier kan du del av här, där de elever som haft tidigare undervisning har svar markerade med fetstil. Några iakttagelser kring svaren:
När det gäller hur elever uppfattar orsaken till jordbävningar, så kan man se att de som blivit undervisade om plattor också gör en koppling till plattor. (Jag skulle spontant säga att nivå C representerar en godkänd nivå av förståelse, men det finns ju nivåer av mer sammansatt förståelse, som sammanställningen visar).
Däremot verkar det oklart hur plattorna verkar på varandra, och vad dessa plattor egentligen är. Det är viktigt att komma ihåg att både "plattor" och "krockar" är metaforer. De är vanligt förekommande i förklaringar av exogena processer (som jordbävningar), men man kan ana att de är missledande. Exempelvis verkar många elever ha uppfattat detta med att "krocka" utifrån sin vardagsförståelse: som när två bussar krockar (många verkar också bara uppfatta det som att endast två plattor kan interagera). Rörelsemängden är givetvis enorm i en jordbävning, men processen går förstås inte till så att plattorna driver runt fritt och då och då krockar våldsamt mot varandra. Den häftiga rörelsen är snarare att likna vid den som uppstår när man pressar två föremål mot varandra tills det ena (eller båda) "snäpper iväg".
Med variationsteoretiska terminologi skulle man säga att uppfattningen av naturen hos plattornas storlek och rörelse är en kritisk aspekt för förståelse av nivå D och E (som ingen elev nått). Jag säger inte att alla elever kommer att nå djupare förståelse, ens om man möjliggör den genom att synliggöra de kritiska aspekterna (t.ex. genom att åskådliggöra plattornas långsamma hastighet, ca 1 mm på en veckas tid).
En kritisk aspekt för förståelse kan också vara utseendet på plattornas rörelse. Beskrivningar som "3,5 cm per år" kan ge intrycket, för den som inte är van att tänka i genomsnittliga angivelser, att förflyttningen sker stötvis ett steg (3,5 cm långt) årligen. Detta skulle kunna leda förståelsen fel (att man tänker sig att det är detta som nu hänt i Japan), men det finns å andra sidan inget i elevsvaren som pekar i någon riktning.
Man kan också se att just förmågan att föreställa sig plattorna och deras rörelser skulle kunnat vara ett eget lärandeobjekt (återigen för att prata med variationsteoretiska termer). Plattornas rörelser är ju en direkt följd av rörelserna i jordens varma inre, man skulle kunna säga att de är som en crowd-surfande konsertbesökare, som drivs fram av publikens uppsträckta händer, för att ta en något skruvad liknelse).
Sammanfattningsvis om förmågan att ange orsaker till jordbävningars uppkomst, så behöver elverna urskilja plattor, deras rörelse och hur spänningar när plattorna "skaver mot" varandra ibland utlöser mycket häftiga rörelser. För att detta ska urskiljas måste de också se plattornas underlag som en trögrörlig het massa i ständig rörelse (japp, jag har slut på liknelser, får se vad jag hittar på när det blir dags för undervisning, värmer honung i en kastrull kanske? :)
Svaren på frågan Varför blir det en tsunami? uppvisar ett som når vad jag tolkat som den högsta nivån av förståelse: att tsunamin uppstår som en vattenvåg som ute till havs inte behöver vara särskilt påtaglig, men som får sin våglängd förkortad, och därmed ökar i amplitud, när den kommer in på grundare vatten.
I övrigt är det ganska jämn fördelning mellan de som har en relativt god förståelse (kategori D) och de som saknar förståelse, eller bygger den på felaktiga antaganden om att tsunamis är särskilt kraftiga undervattensströmmar som "spårar ur". Här blir utmaningen att få eleverna att förstå vågrörelser. Med en filt som man hastigt lyfter och sänker i ena ändan skulle man kunna simulera en vågrörelse av olika våglängd. Skulle man kunna manipulera med underlaget för att visa att vågen ökar i höjd om den våglängden förkortas? Vet inte ärligt talat om jag här själv har den fulla förståelsen, men någon mer kunnig får gärna fylla i.
De flesta elever ser i vilket fall vågen som en fysiskt enhet (som bildas eller släpps lös av kraften i explosionen), inte som en fortplantad rörelse, så undervisningen måste börja där.
När det gäller frågan Kan det bli jordbävningar i Sverige? så kan man se att många av eleverna har god förmåga att dra slutsatser utifrån sin förståelse av jordbävningar, men att lika många inte kan göra reda på skillnaden mellan jordbävningar och vulkaner. Detta kan nog förklaras med att de ser jordbävningen som en explosion (nyhetsrapporteringen gör heller iinget för att förhindra denna typ av förståelse...). På motsvarande sätt tror jag eleverna ser vulkanutbrott som explosioner, vilket de i överförd betydelse kanske kan beskrivas som, men inte i den direkta betydelse eleverna verkar ge dem (som bomber som exploderar).
Förståelse E, att jordbävningsrisken är kopplad till palttans storlek och vårt läge på denna är nöjaktig, men känns inte fullt tillfredsställande. De flesta svar antyder ändå att eleverna ser en jordbävning som en explosion, där man kanske hellre skulle vilja att de såg rörelsen som att en osynlig hand gjorde ett ryck i plattan uppåt eller nedåt. Givetvis inte bokstavligt tolkat, då är vi inne på religionsundervisning :)
Min kommande undervisning om jordbävningar kommer alltså sträva efter en djupare förståelse för plattornas utseende och rörelser, med avsikten att komma bort från det som verkar vara elevernas föreställning (även efter undervisning), att plattorna rör sig ungefär som hockeypuckar på isen, som ibland krockar med varandra.
Titta gärna på sammanställningen, där det finns fler frågor och svar. Att avsätta en halv lektion till provet (vilket var tidsåtgången) känns helt klart motiverat. Efteranalysen var förstås tidskrävande (ca tre timmar), men man behöver egentligen inte grotta ned sig så mycket som jag gjort här (mer eller mindre i övningssyfte) för att få en djupare förståelse för hur elever förstår och missförstår fenomenet jordbävningar. Och var man ska börja sin undervisning.