Til forside

Menu - klik her

Dette kapitel giver informationer, som kan bruges i udviklingen af naturfagene. En del bygger på oplysninger, som også kan findes via Undervisningsministeriets websted, www.uvm.dk, og andre informationer bygger på forskning inden for naturfagsdidaktik. Det kan generelt anbefales at bruge de ressourcer, der findes på www.emu.dk, hvor man bl.a. kan finde de faglige foreninger, relevante tidsskrifter, forslag til undervisningsforløb og meget andet. Amtscentrene for undervisning (www.amtscentre.dk) ligger også inde med mange ressourcer.

Fleksibel tilrettelæggelse af undervisningen

Folkeskoleloven lægger op til forskellige fleksible måder at tilrettelægge undervisningen i naturfag. Den fleksible tilrettelæggelse kan tage udgangspunkt i og inspirere til samarbejdet mellem de enkelte klassers naturfagslærere.

Holddannelse

I den fleksible tilrettelæggelse af undervisningen indgår muligheden for holddannelse. Holddannelsen skal være praktisk og pædagogisk begrundet. Folkeskoleloven understreger at â€?Lærer og elev samarbejder løbende om at fastlægge de mål, der søges opfyldt, og elevens arbejde tilrettelægges under hensynstagen til disse mål. Holddannelse og placering af elever må således ske ud fra de resultater, eleverne på forskellige tidspunkter i deres indlæringsforløb når. Derigennem udnyttes den fleksibilitet, skolerne og lærerne er givet for til stadighed gennem organisering og tilrettelæggelse af undervisningen at give optimale indlæringsvilkår for elever med forskellige forudsætninger. Alle elever skal have mulighed for at arbejde med væsentlige sider af det planlagte indhold, og læreren skal sikre, at alle elever stilles over for nye udfordringer, både intellektuelt, følelsesmæssigt, socialt og med hensyn til opbygning af værdier og holdninger.â€?

Omrokering af timer

Det er en mulighed at omrokere timerne inden for blokke og alderstrin. Den ugentlige time i biologi på 9. årgang – se nedenstående skema – kan eksempelvis semesterlæses eller læses sammen med fysik/kemi og senere geografi i en hel naturfagsdag.

Nedenfor vises de pr. nov. 2005 gældende vejledende undervisningstimetal samt minimumstimetal efter fuld indfasning af geografi på 9. klassetrin i 2007. Se http://us.uvm.dk/grundskole/generelinformation/
vejledendetimetal/?menuid=1010 for eventuelle ændringer.

 

Minimumstimetallet opgøres for fagblokke (her naturfagsblokken) for henholdsvis 1.-3. klasse, 4.-6. klasse og 7.-9. klasse. Minimumstimetal er opfyldt, når der er planlagt med et undervisningstimetal, der samlet for det treårige forløb mindst udgør det fastsatte antal undervisningstimer.

Det anbefales, at skolerne udnytter muligheden for fleksibel planlægning, så undervisningen kan foregå som tværgående undervisning i naturfagene.

Planlægning

Når de enkelte naturfagslærere udarbejder deres årsplan, er det vigtigt, at de koordinerer deres arbejde, så det ved årets start er aftalt, hvilke fællesemner der arbejdes med på årgangen, hvilke mål der opfyldes derigennem, og hvilke mål der opfyldes, når fagene arbejder alene.

I planlægningen af et skoleår, herunder udpegning af lærere, som skal varetage undervisningen i naturfag på 7. årgang, er det oplagt, at lærerne inden sommerferien lægger en fælles 3-årig plan for de tre skolefag.

Pædagogisk center/skolebibliotek

Har skolen et pædagogisk center eller et skolebibliotek, er det oplagt at bruge centret i et udviklingsprojekt. Kravene til undervisningsmaterialer vokser, uden at midlerne hertil nødvendigvis følger med, så samarbejdet om at anskaffe og koordinere bliver vigtigt. Samarbejdet kan fx handle om følgende:

Skolebibliotekaren arbejder sammen med det fagudvalg, som medvirker til indkøb af bogsæt, programmer mv.

Det pædagogiske center samarbejder med de lærere, som har tilsyn med faglokalerne.

Det pædagogiske center indkøber og organiserer enkelttitler, som danner baggrund for de nye indkøb, skolen skal foretage de kommende år.

Det pædagogiske center medvirker i koordineringen vedrørende de puljemidler, der kan ansøges hos Undervisningsministeriet og hos Indenrigsministeriet.

Skolebibliotekarer og edb-vejledere tager med udgangspunkt i deres specialeområder initiativer, som kan medvirke i opbygningen af naturfagsundervisningen.

Når pædagogisk center eller skolebiblioteket er deltager i projektet, kan man også nemmere udnytte de faciliteter der er til eleverne:

"Det var godt, at der var en skolebibliotekar, der var med i projektet. Det gjorde, at det var problemfrit at sende elever ned på biblioteket for at arbejde."

Styrker og svagheder i naturfagene

Dette afsnit beskæftiger sig med, hvad forskning og undersøgelser fortæller os om styrker og svagheder i den danske naturfagsundervisning. Det tager afsæt i en analyse lavet af denne publikations forfatter sammen med lektor ved Danmarks Pædagogiske Universitet, Henrik Busch.

Afsnittet trækker på de store internationale komparative undersøgelser om bl.a. naturfagskompetencer. En meget omtalt international undersøgelse er PISA, som står for Programme for International Science Assessment og varetages af OECD. En række andre lande uden for OECD deltager også i PISA-undersøgelsen, men initiativet og det overordnede ansvar ligger i OECD-regi. PISA er gennemført i 2000 og i 2003. Matematik var hoveddomæne i 2003, hvorfor flere elever blev testet, og flere baggrundsfaktorer blev undersøgt end for de øvrige domæner. Naturfag bliver hoveddomæne i 2006. Læs mere på www.dpu.dk/pisa.

En anden væsentlig undersøgelse er ROSE, som står for Relevance Of Science Education. Det er en international komparativ undersøgelse af elevholdninger på naturfagsområdet. Se også ROSE-undersøgelsen eller læs mere på www.dpu.dk/rose.

OECD’s review af den danske folkeskole, som kom i 2004, indeholder ikke specifikke anbefalinger vedrørende naturfag, men indeholder anbefalinger til â€?fagovergribendeâ€? indsatser, som kan forventes at få meget stor betydning. Læs rapporten her: http://static.uvm.dk/publikationer/2004/oecd/.

Elevernes naturfagskompetencer

Med PISA-undersøgelserne forsøger OECD-landene at skabe en empirisk baseret vurdering af, i hvor høj grad landenes 15-årige er i stand til at møde videnssamfundets udfordringer. Elevers kompetencer testes på fire domæner: Læsning, problemløsning, matematik og science (naturfag). Ved fortolkning af PISA-resultaterne skal følgende medtænkes:

• PISA-test er ikke koblet til nationale læseplaner. Der er i PISA-regi udarbejdet generelt gældende definitioner af naturfagskompetencer, som ikke tager højde for de enkelte landes nationale læreplaner. PISA-undersøgelsen fortæller derfor ikke direkte, hvorvidt naturfags­undervisningen lever op til formålene i folkeskoleloven, men derimod om elevernes kompetencer i et internationalt perspektiv og ud fra en internationalt defineret målestok.

• PISA-test er papir- og blyanttest. PISA-test gennemføres som 2-timers, individuelle, skriftlige prøver uden hjælpemidler. Man tester elevernes kompetencer til at løse denne type opgaver i netop denne kontekst. Testen giver ikke et mål for praktiske-eksperimentelle kompetencer, problemløsning i fællesskab eller håndtering af situationer i â€?det virkeligeâ€? liv. PISA-test er læsetunge.

Se figur 1 stor

 


Figur 1. Sammenligning af gennemsnitsscore for eleverne i nordiske lande i PISA 2003 på de fire test-domæner. Danmark adskiller sig fra de øvrige lande ved (i) at score meget lavt på naturfags­området og (ii) at være â€?matematik-landâ€? – eleverne er meget bedre til matematik end naturfag. OECD-gennemsnit = 500

Se figur 2 stor

Figur 2. Figuren viser resultater for de nordiske lande, hvad angår matematik- og naturfagskompetencer i PISA 2003-undersøgelsen. Søjlernes højde angiver elevers score i forhold til OECD-gennemsnittet (500 point). OECD-gennemsnittet i naturfag opdelt på drenge og piger er henholdsvis 503 og 497, mens det i matematik er henh. 506 og 494. (De islandske piger ligger i naturfag netop på OECD-gennemsnittet.)
For naturfag kan man først bemærke, at Danmark og Norge samlet klarer sig dårligere end de øvrige tre lande. Dernæst, at Danmark er "matematikland" - de danske elever er klart bedre til matematik end naturfag. Endelig er kønsforskellene i de danske elevers præstationer inden for naturfag meget iøjnefaldende og overgås kun af to blandt de 41 lande i PISA undersøgelsen.

Blandt eleverne i alle OECD-landene tilsammen var der i 2000 ingen kønsforskelle på naturfagspræstationer og i 2003 en marginal forskel i drengenes favør.

De svage præstationer på naturfagsområdet påkalder sig i den grad opmærksomhed. Mange forklaringer har været fremme, og følgende kan opsummeres:

I PISA testes ikke i indholdsområder, som er irrelevante i en dansk kontekst, men vægtningen af indholdsområder er anderledes end i den danske naturfagsundervisning, der i international sammenligning vægter fysik/kemi højt.

De dårlige resultater skyldes ikke en udpræget anvendelse af multiple choice-opgaver. Der anvendes også i vid udstrækning åbne opgaver i PISA; og de danske elever præsterer relativt set bedst i multiple choice-opgaverne. I det omfang PISA fortæller noget om danske elevers paratviden, er det altså ikke her, problemet er, snarere tværtimod.

Fysik/kemifaget er i Danmark som det hidtil eneste afgangsprøvefag – hvilket dog ændres fremover – højere prioriteret end de øvrige naturfag: biologi og geografi, både af elever, lærere, skoleledere og forældre.

Afgangsprøven i fysik/kemi har hidtil udelukkende været praktisk/mundtlig, og undervisningen har en lang tradition for at være bygget op om praktisk/eksperimentelt arbejde, hvorfor eleverne i vidt omfang er øvet i noget andet end det, der testes i PISA.

Der er generelt i den danske folkeskole – især i andre fag end matematik og dansk – en ringe udbredt evalueringskultur, hvilket er understreget i OECD’s review fra 2004.

Elevernes holdninger

Den internationale ROSE-undersøgelse, som er en sammenligning med ca. 30 andre lande, placerer de nordiske lande og Danmark på følgende måde [27]:

Eleverne i Norden er mindre interesserede i naturfagsundervisningen og mener, at deres udbytte af undervisningen er ringere.

Elevernes har i ringere grad lyst til at forfølge uddannelses- og erhvervsmuligheder inden for naturvidenskab og teknologi.

I Danmark er kønsforskellene endnu mere markante end i de øvrige nordiske lande. Pigerne er mindre positive over for undervisningen, synes naturfagene er svære og afviser i store træk forestillingen om et job i relation til naturvidenskab eller teknologi.

Pigerne er ikke generelt uinteresserede i naturfagene – de er blot i langt højere grad end drengene uinteresserede i de naturfaglige emner, som karakteriserer den danske naturfagsundervisning.

Eleverne kan markant bedre lide matematik end naturfagene og mener, at de klarer sig bedre i matematik end i naturfagene, samt at det er vigtigere at få gode karakterer i matematik end i naturfag. 71% af eleverne mener, at de skal være gode til matematik for at kunne få job, der interesserer dem, 33% mener det samme om naturvidenskab.

Undervisningen

OECD-reviewet af den danske folkeskole oplister en lang række styrker, herunder en demokratisk tradition for decentralisering, rigelige medarbejderressourcer, tilfredsstillende lokaler og udstyr, engagerede lærere og selvsikre og glade elever. Man vurderer, at styrkelse af evalueringskulturen på den enkelte skole er den enkeltforandring, der er vigtigst at gennemføre for, at andre initiativer også giver resultat. OECD-panelet anbefaler en grundmodel, hvor klasselæreren, skoleledelsen og den kommunale skoledirektør fastsætter, hvilke standarder der skønnes passende for bestemte trin af skoleforløbet. Dette forelægges eleverne, hvis præstationer herefter følges, og der ydes passende støttepædagogisk hjælp til elever, der ikke når det acceptable niveau. Sammenlignet med andre lande vurderer OECD-panelet, at der er et potentiale i at få lærere til at anvende selvevaluering af egen undervisning, og i at få skoler som helhed til at selvevaluere.

Kvalitetsfaktorer

Dette afsnit beskæftiger sig med, hvad forskning viser er de vigtigste faktorer i forhold til undervisningskvalitet i naturfagene. Det tager lige som det foregående afsnit afsæt i en analyse lavet af denne publikations forfatter sammen med lektor ved Danmarks Pædagogiske Universitet, Henrik Busch.

Fag, timetal og andre centralt fastlagte bestemmelser

Formål og mål for fagene, som de er beskrevet i Fælles Mål, trin- og slutmål og vejledende læseplaner (se Faktaboks 1 og www.faellesmaal.uvm.dk), skaber fælles rammer, inden for hvilke alle lærere i folkeskolen skal gennemføre undervisningen. I de vejledende timetal udgør naturfagene 11%.

Opdelingen af naturfagsområdet i fire selvstændige fag, som er en dansk specialitet, medfører, at valg af indhold også sker i fire adskilte processer, hvilket giver visse barrierer for at arbejde på tværs af fagene med fælles emner. Disse fagbarrierer er ikke i samme grad kendt international. Eksempelvis er PISA-opgaverne er ikke opdelt i de forskellige fag, men tager udgangspunkt i forskellige mere eller mindre tværfaglige emner.

Den skarpe adskillelse – i såvel læreplaner som i den daglige undervisningspraksis på skolerne – betyder også, at alle fire naturfag (med fysik/kemi som delvis undtagelse) indtager roller som småfag i folkeskolen. Småfagsproblematikken er velkendt og eksemplificeres måske bedst ved natur/teknikfaget, som eleverne i de første seks skoleår i gennemsnit kun stifter bekendtskab med 1-2 timer om ugen. Hidtil har en klasse kunnet forvente at skifte natur/tekniklærer tre til fire gange i løbet af de seks første skoleår.

Småfagene er ofte blandt lærere, forældre og elever forbundet med en lavere prestige, en ringe hjemmearbejdsbyrde, en meget svag evaluerings­kultur – forhold, der indtil 2005 har været forstærket af, at der kun har været afgangsprøver i ét af naturfagene: fysik/kemi.

Det er et hovedproblem for naturfagene i overbygningen, at selvom det formelle timetal måske er rimeligt, så er det faktisk gennemførte timetal ofte meget lavere, fordi en række andre aktiviteter i praksis â€?overtagerâ€? timerne. Det begrænser mulighederne for at naturfagene kan rumme den variation i arbejdsformer, som er ønsket i Fælles Mål.

Evalueringskultur

Det er afgørende for undervisningens kvalitet, hvilken form evalueringer, test og prøver har, og hvordan de anvendes. Der er overvældende forskningsmæssig evidens for, at uanset hvilke evalueringsformer der benyttes, udøver evalueringen en væsentlig tilbagevirkende indflydelse på undervisnings- og læreprocesser: Det, man evaluerer, er det, man opnår. Hvis man vil opnå målene beskrevet for naturfagene, jf. Fælles Mål (www.faellesmaal.uvm.dk), er det helt afgørende at anvende en balanceret vifte af evalueringsformer.

Evalueringskulturen i den danske folkeskole er svag, ikke mindst på naturfagsområdet. Der anvendes generelt set kun i begrænset omfang formativ evaluering og skriftlig evaluering. Men et pres for at ændre dette kan risikere at udvikle en ufrugtbar testkultur, som nok vil kunne opdyrke testkompetencer hos eleverne, men hvor de grundlæggende og ønskede naturfagskompetencer vil svækkes. Det er vigtigt at anvende evalueringer, der tilgodeser andre sider af faget, end dem en standardiseret test kan, fx at kunne kommunikere fagligt og sprogliggøre naturfaglig tænkning, argumenter og løsningsmuligheder. Det muliggør en bredere og mere nuanceret bedømmelse af elevens kompetencer.

Lærerne og deres undervisningskompetencer

Lærernes fagspecifikke, fagdidaktiske og pædagogiske kompetencer, deres motivation og tillid til egne muligheder for at undervise i fagene er nødvendige forudsætninger for god undervisning. Hermed bliver ledelsens prioriteringer i forbindelse med timefordeling, allokering af ressourcer til efter- og videreuddannelse og pædagogisk ledelse også helt centrale elementer.

Der er et stort behov for efter- og videreuddannelse inden for naturfagsområdet. Alle undersøgelser viser, at de danske læreres fagspecifikke og fagdidaktiske kompetencer ikke er tilstrækkelige, og at disse kompetencer ikke vægtes højt i forbindelse med timefordelingen. Generelt er udviklingen i folkeskolen, at flere og flere lærere underviser i deres linjefag, men noget tyder på, at stigningen først og fremmest er sket i prøvefagene. I praksis spiller en række andre faktorer ind, især fålærerprincippet, som mindsker linjefagsdækningen.

Ca. en tredjedel af natur/tekniklærerne har ingen formelle kvalifikationer i bare ét naturfag, og for 2. klasseslærere er det næsten halvdelen af lærerne. Knap halvdelen har linjefag i et eller flere naturfag (oftest biologi), resten har opnået visse kvalifikationer på anden vis. En undersøgelse viser også, at lærere uden naturfagligt linjefag føler sig mindre kompetente til at undervise i en række centrale emneområder, end lærere med naturfagligt linjefag.

Der er tegn på, at lærere i de små naturfag oftere er nye lærere, og at de ofte hurtigt forsvinder fra faget igen, samt at små skoler har lavere linjefagsdækning end store skoler.

Sandsynligvis mangler mellem hver tredje og hver fjerde biologilærer den faglige baggrund for at undervise i faget. Det er dokumenteret, at når biologiundervisningen forestås af en lærer, som har fået pålagt at undervise i biologi (i modsætning til selv at ønske det), er undervisningen langt mindre praktisk og eksperimenterende, og der tages ikke så ofte på ekskursion eller virksomhedsbesøg. Biologilærere uden linjefag deltager i langt mindre grad i efteruddannelse inden for biologi.

Linjefagsdækningen i fysik/kemi er generelt høj pga. de sikkerhedsmæssige aspekter i faget. For geografi findes ikke så klare tal, men meget tyder på, at situationen er tilsvarende biologi.

Interesse for naturfag – forventninger, holdninger og motivation

Elevernes interesse for fagene er allerede på folkeskoleniveauet helt afgørende for deres senere uddannelsesvalg. Forældrenes forventninger og holdninger til naturfagene, herunder prioritering af dem i forhold til andre skoleopgaver, påvirker i høj grad elevernes læring og skolens muligheder for at styrke fagligheden. Forældre har også størst indflydelse på de unges uddannelsesvalg. Læreren spiller en afgørende rolle i børnenes holdningsdannelser, idet læreren dels fremstår som inspirationskilde til det daglige arbejde, dels som beslutningstager i det daglige arbejde. Læreren er også repræsentant for naturfagenes indhold og et eksempel på de mennesker, som beskæftiger sig professionelt hermed.

Det gælder generelt, at der er en sammenhæng mellem, om en elev kan lide at beskæftige sig med faget, og om eleven oplever at klare sig godt (nok) i faget. Faget skal indholdsmæssigt appellere til eleverne, både hvad angår indholdets generelle evne til at fængsle og inspirere, og hvad angår indholdets betydning for elevernes omverden, for at man kan forestille sig at arbejde med faget fremover.

Undervisningsmetoder

Undersøgelser viser, at lærernes fagdidaktiske refleksioner over undervisningens indhold, tilrettelæggelse og evaluering typisk kun foregår individuelt og i øvrigt alt for sjældent. Der samarbejdes ofte i lærerteam med en fælles klasse som omdrejningspunkt, men sjældent i fagteam med faget som omdrejningspunkt.

Det praktisk/eksperimentelle arbejde står stærkt i fysik/kemi, men svagere i de øvrige naturfag. Samarbejdet mellem de enkelte naturfag er begrænset, såvel inden for enkelte klassetrin som i overgangene mellem forskellige klassetrin; eksempelvis fra natur/teknik i 1.-6. klasse til de øvrige naturfag i 7. klasse.

Den udbredte projektorganisering af undervisningen i skolen rummer store potentialer – også for naturfagene. Imidlertid bliver naturfagene oftest nedprioriteret i projektarbejdsuger mv., fordi de hver især fremstår som â€?småfagâ€?, og derfor ikke blandt lærere og eleverne kan få fodfæste i forhold til matematik og det humanistiske område, herunder især danskfaget.